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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Wickeln von Spulen
auf Schablonen und zum Einführen dieser Spulen in die Statoren von elektrischen
Maschinen.
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Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, die ein direktes Einlegen der
Spulenwicklungen in halbgeschlossene Nuten von Statoren elektrischer Maschinen ermöglichen,
ohne die Spulen vorher auf Schablonen aufzuwickeln.
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Die derzeit bekannten Vorrichtungen dieser Art können ihrer Arbeitsweise
nach in folgende Gruppen eingeteilt werden: 1. Vorrichtungen, in denen das Einlegen
der Wicklungen mit Hilfe eines Wickelarms erfolgt, der eine räumliche Bahn beschreibt,
die etwa der Form der in die Statornuten einzuführenden Spule entspricht.
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2. Vorrichtungen, in denen das Einlegen der Wicklungen durch eine
Hin- und Herbewegung eines Wickelarms bei gleichzeitigem Schwingen des Statorblechpakets
erfolgt. Bei der Bewegung des Wickelarms wird der Wickeldraht in die Nuten eingelegt,
während sich bei der Bewegung des Statorblechpakets die Wickelköpfe ausbilden.
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3. Vorrichtungen, in denen das Einlegen des Wickeldrahts in die Statornuten
mit Hilfe eines nach einer Schablone arbeitenden Wickelarms durchgeführt wird, wobei
die Schablone relativ zum Stator fest angeordnet ist.
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Die komplizierten räumlichen Bewegungen der Arbeitsorgane dieser Vorrichtungen
zum Verlegen der einzelnen Windungen verkomplizieren deren Konstruktion. Außerdem
erfährt der Wickeldraht eine erhebliche Verformung, wodurch seine Isolation beschädigt
werden kann.
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Wesentlich aussichtsreicher erscheinen deshalb Vorrichtungen, in denen
der Spulenwickelvorgang , und das anschließende Einlegen der Spulen in die Statornuten
getrennte Arbeitsgänge darstellen. In diesem Falle wird die Spule durch eine einfache
Drehbewegung einer Schablone bzw. eines Drahtwinders gewickelt. Das Einlegen der
Spulen in die , Statornuten in axialer oder radialer Richtung erfordert ebenfalls
nur äußerst einfache Bewegungen.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1031879 ist eine Maschine zum Wickeln
von Spulen für Elektromotoren und zum Einführen der gewickelten Spulen in Statornuten
eines Elektromotors bekannt, bei der alle konzentrischen Spulen einer Spulengruppe
auf eine einzige stufenartige Schablone aufgewickelt werden. Ein erster Schlitten
schiebt die gewickelten Spulen von der Schablone auf eine gemeinsame Transportvorrichtung.
Ein zweiter Schlitten schiebt die Spulen vom Transportmittel ab und führt sie in
die Statornuten ein. Beim Einlegen in die Nuten des Stators verschieben sich die
Windungen tangential zur Statorbohrung in zwei Ebenen parallel zur Achse der Statorbohrung,
wobei sie nacheinander in die Nuten eingeführt werden. Das komplizierte Wickeln
einer ganzen Spulengruppe auf einer mehrfach gestuften Schablone, die Weiterführung
der Spulen auf einer benachbarten Transportvorrichtung sowie das windungsweise Einlegen
der Spulen in die Statornuten bedingen jedoch einen komplizierten und deshalb störungsanfälligen
Aufbau. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Wickeln
von Spulen und zum Einführen dieser Spulen in Statoren elektrischer Maschinen anzugeben,
die eine kompakte Konstruktion aufweist und in leistungsfähigen Fertigungsstraßen
für Statoren elektrischer Maschinen eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einem Drehtisch eine Mehrzahl von heb- und
senkbaren Wickeldornen als Stationen einer Revolverbank angeordnet sind, daß dieser
Drehtisch sowie eine Wickelvorrichtung und ein Statorhalter an einer zentralen Säule
derart befestigt sind, daß in jeder Revolverstellung sich jeweils ein Wickeldorn
unterhalb des Statorhalters und ein zweiter unterhalb der Wickelvorrichtung befindet
und beim Absenken des Statorhalters der in diesem befestigte Stator unmittelbar
auf die von einer Wickelschablone zuvor befreite Spule aufsetzbar ist.
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Dieser erfindungsgemäße Aufbau der Vorrichtung ergibt eine gedrängte
Bauweise und ermöglicht eine zeitsparende Bewicklung der Statorblechpakete, da die
wesentlichen Arbeitsvorgänge auf den einzelnen Wickeldornen gleichzeitig durchgeführt
werden können.
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Die Wickeldorne, die mit den Wickelschablonen in Verbindung stehen
und die fertig gewickelte Spule vor dem Entfernen der Schablone aus dem Spuleninneren
einklemmen müssen, um sie dann dem Stator zuzuführen, weisen hierfür gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ein Dorngehäuse mit Längsnuten auf, in denen ein Gleitstück
geführt ist, wobei zwischen diesem Gleitstück und dem Dorngehäuse ein Einklemmspalt
für die Spulen vorgesehen ist, dessen Kanten im Augenblick des Eindringens der Spule
in die Statornuten mit den Kanten der Statornuten übereinstimmen.
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Um direkt nach dem Einlegen einer Spule einen Verschluß der gefüllten
Nuten zu ermöglichen, sind am Dorngleitstück vorzugsweise Leisten mit Aufnahmeöffnungen
vorgesehen, in denen die Nutabdeckungen Platz finden.
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Um den Spulenwickelvorgang leicht in den vollmechanisierten Statorbewicklungsprozeß
eingliedern zu können, weist die Wickelvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung
einen zweiarmigen mit Führungsrollen versehenen Drahtwinder auf, der zur gleichmäßigen
reihenförmigen Bewicklung der Schablone auf einer senkrecht angeordneten, axial
verstellbaren und periodisch drehbaren Hohlspindel befestigt ist.
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Zur programmgemäßen Vertikal- und Gegeneinanderverstellung der Gleitstücke
der Wickeldorne und von Wickelschablonenstangen befindet sich vorteilhaft ein drehbarer
Trommelnocken mit profilierten Nuten auf der zentralen Säule.
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Die Notwendigkeit, die Wickelschablone aus dem Spuleninneren zu entfernen,
bedingt eine geteilte Ausbildung der Schablone, die vorzugsweise aus zwei durch
eine Feder verbundenen Teilen und einem dazwischenliegenden Keil besteht, der das
obere Ende der Wickelschablonenstange bildet.
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Um ein Verwirren der Verbindungsdrähte zwischen den Spulen beim Einlegen
aufeinanderfolgender Wicklungsspulen zu verhindern, weist der Statorhalter in Weiterbildung
der Erfindung einen Schlingenhalter in Form von zwei konzentrisch an die
untere
Stirn des Halters angebrachten Ringen mit Nuten auf, die von Sperrklinken periodisch
abgedeckt und freigegeben werden.
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Die Wickelköpfe jeder eingelegten Spule müssen für ein unbehindertes
Einlegen der nächsten Spule nach außen gegen den Statorrand gedrückt werden. Dafür
ist zweckmäßig über dem Statorhalter an einem zweiarmigen Hebel eine vertikal verstellbare
Abdrückpratze angeordnet.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 2 das Antriebssystem der Vorrichtung nach F i g. 1, F i g. 3 den Drehtisch,
F i g. 4 und 5 zwei Schnitte eines Wickeldorns mit Schablone, F i g. 6 die Wickelvorrichtung,
F i g. 7 den Statorhalter, F i g. 8 die Greifvorrichtung, F i g. 9 den Arbeitsablauf
der Greifvorrichtung, F i g. 10 und 11 zwei Schnitte des Einlegers der Nutabdeckungen,
F i g. 12 die Kassette für die Nutabdeckungen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist auf einem Bußeisernen Untergestell 1 (F i g. 1) von annähernd zylindrischer
Form montiert. Zentrisch zur Achse des Untergestells ist eine Säule 2 befestigt,
an deren unterem Teil ein in Wälzlagern laufender Drehtisch 3 angeordnet ist. Dieser
trägt sechs Wickeldorne 4 und 5 mit Schablonen 6 und 7 für das Wickeln der Spulen.
Der Drehtisch dreht sich periodisch um je eine sechstel Umdrehung (oder um einen
anderen durch die Zahl der Wickeldorne bestimmten Winkel). Dabei verstellen sich
die Wickeldorne der Reihe nach von einer Stellung zur nächsten, wobei die Maschine
fortschreitend die einzelnen Arbeitsgänge des Herstellungsverfahrens ausführt, und
zwar: Wickeln der Spulen, Ergreifen der Spulen durch die Wickeldorne, Entfernung
der Schablonen, Einlegen der Spulen in die Nuten des Statorblechpakets sowie Einsetzen
der Nutabdeckungen in die Wickeldorne.
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Die Spule wird auf einer feststehenden Schablone mit Hilfe eines umlaufenden
Drahtwinders 8 einer Wickelvorrichtung 9 gewickelt, der sich neben seiner Drehbewegung
außerdem in vertikaler Richtung bewegen kann, um eine gleichmäßige Bewicklung der
Schablone zu erzielen. Die Wickelvorrichtung 9 ist an der zentralen Säule 2 angebracht
und wird von einem eignen Elektromotor 10 angetrieben.
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Die auf der Schablone gewickelte Spule wird beim Weiterdrehen des
Drehtisches von der Schablone befreit und unter einen Statorhalter 11 geführt, der
ein zu bewickelndes Statorblechpaket in der erforderlichen Lage festhält. Nach dem
Stillsetzen des Tisches wird der Statorhalter 11 mit dem Stator abgesenkt und die
Spule in die Nuten des Stators eingeschoben. Dabei wird der obere Spulenkopf vom
Wickeldorn befreit. Bei der Rückführung des Stators wird die Spule mitgenommen.
In der oberen Stellung des Stators werden die Köpfe der eingelegten Spulen durch
eine Abdrückpratze 12 von der Statormitte nach außen gedrückt, um eine Verformung
der Spulen sowie ein Freiwerden der benachbarten Nuten für das Einlegen der folgenden
Spulen zu bewirken. Der Statorhalter 11 ist an der zentralen Säule 2 der Vorrichtung
angeordnet. Sämtliche Verstellungen des Halters und der Abdrückpratze 12 erfolgen
mit Hilfe von pneumatischen Antrieben, die in einer am oberen Teil der zentralen
Säule 2 angebrachten Antriebseinheit 13 gruppiert sind. Im Innern der zentralen
Säule 2 ist ein Gegengewicht vorgesehen, welches das Gewicht des Statorhalters ausgleicht.
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Beim Einlegen der Spulen werden die gefüllten Nuten des Statorblechpakets
mit Hartpapierstreifen verschlossen, die von einem Einleger 14 in die Wickeldorne
eingelegt werden.
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Der Wickeldraht wird der Wickelvorrichtung 9 aus einer Versorgungsvorrichtung
15 über eine Spannvorrichtung 16 zugeführt, welche die Maschine bei Drahtbruch abschaltet.
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Zum Einführen der zu bewickelnden Statoren 17 in den Halter 11 und
zum Herausnehmen der fertigbewickelten Statoren dient eine Greifvorrichtung 18.
Diese ist am Gestell 1 befestigt und bildet ein Verbindungsglied zwischen der automatisch
arbeitenden Vorrichtung und der Fertigungsstraße bzw. einer anderen Transporteinrichtung,
welche die zu bewickelnden Statoren der Vorrichtung zustellt und die fertigbewickelten
Statoren zur weiteren Bearbeitung von der Vorrichtung abführt. Bei halbautomatischer
Ausführung der Vorrichtung kann die Greifvorrichtung entweder überhaupt entfallen
oder eine bedeutend vereinfachte Konstruktion erhalten.
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Die Wickelvorrichtung 9 und eine in der Versorgungsvorrichtung 15
vorhandene Abwickelscheibe werden von Elektroantriebsmotoren in Umlauf gesetzt.
Alle übrigen Bewegungen der Arbeitsorgane werden durch pneumatische Antriebe hervorgerufen,
die von einem Druckluftnetz von etwa 5 atü gespeist werden.
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Die pneumatischen Antriebe werden von elektromagnetischen Ventilen
gesteuert. Eine elektrische Programmsteuerung gewährleistet die richtige Arbeitsfolge
der einzelnen Antriebe sowie die Einhaltung des vorgegebenen selbsttätigen Arbeitsablaufs.
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Das Anlassen und Stillsetzen der Vorrichtung wird an einem Schaltkasten
19 vorgenommen.
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Der Wickeldraht wird über die Abwickelscheibe 20 (F i g. 2) von der
Ablaufspule abgewickelt. Diese Abwickelscheibe wird vom Elektromotor 21 mit konstanter
Drehzahl angetrieben. Die Umfangs-Geschwindigkeit der Abwickelscheibe ist etwas
höher als die Geschwindigkeit des mit dem Drahtwinder 8 auf die Schablone gewickelten
Drahts.
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Der Wickeldraht wird von der Ablaufspule über die Spannvorrichtung
16 und Führungsrollen 22 dem Drahtwinder 8 zugeführt, der dem Draht bei seinem Umlaufen
zu einer ein- oder mehrlagigen Spule auf die Schablone 6 oder 7 wickelt.
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Der Drahtwinder 8 wird vom Elektromotor 10 über einen
Keilriemen 23 angetrieben. Während des Betriebes der Vorrichtung läuft der Elektromotor
ohne jede Unterbrechung, während der Drahtwinder nur periodisch arbeitet, und zwar
beim Einrücken einer Rutschkupplung 24, die von einem pneumatischen Antrieb 25 betätigt
wird. Die gleichmäßige Bewicklung der Schablone wird durch eine vertikale Bewegung
des Drahtwinders erzielt, die von einem Nocken 27 über einen Hebel 26 bewirkt wird.
Der Nocken 27 ist mit der Wickelvorrichtung über ein Schneckengetriebe 28 und Wechselräder
29 verbunden.
Die Zahl der Umdrehungen, die der Drahtwinder 8 während
einer Umdrehung des Nockens 27 vollführt, ist gleich der Zahl der Windungen jeder
Spule.
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Die auf die Schablone 6 oder 7 gewickelte Spule wird, infolge der
periodischen Verdrehung des Tisches um je eine Dornteilung, auf die Einlegestellung,
d. h. zum Statorhalter 11 geführt. Die Verdrehung des Tisches 3 bewirkt ein pneumatischer
Antrieb 30 über eine Zahnstange 31 und ein Zahnradgetriebe 32. Nach der Drehung
um den erforderlichen Winkel wird der Tisch mit Hilfe von Gleitsteinen
33 und einer mit einem Antrieb 34 verbundenen Arretiereinrichtung
(in F i g. 2 nicht dargestellt) festgestellt.
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Beim Verdrehen des Tisches werden die Wickelschablonen aus den Spulen
entfernt, und zwar mittels eines Trommelnockens 35.
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Während ein pneumatischer Antrieb 36 den Statorhalter 11 nach
unten führt, werden die Spulen in die Nuten des Statorblechpakets gelegt. Nach dem
Einlegen jeder Spule bzw. jeder Spulengruppe wird das Statorblechpaket von einem
Antrieb 37 über eine Zahnstange 38 und ein Zahnrädergetriebe 39 verdreht. Der Halter
11 wird von einem Antrieb 40 festgestellt. Ein weiterer Antrieb 41 dient zum Aufbringen
der Gegenkraft beim Einlegen der Spulen.
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Die Nutabdeckungen, die die Nuten des Stators beim Einlegen der Spulen
verschließen, werden vom selbsttätig arbeitenden Einleger 14, der von einem Antrieb
42 gesteuert wird, in die Aufnahmeöffnungen der Wickeldorne eingelegt.
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Die Köpfe jeder eingelegten Spule werden mit der von einem Antrieb
43 angetriebenen Abdrückpratze 12 nach außen an den Statorrand gedrückt. Damit die
Abdrückpratze das Abnehmen des bewickelten Stators und das Zubringen eines neuen
Statorpakets nicht behindert, wird sie von einem Antrieb 44 hochgezogen.
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Die Greifvorrichtung 18 besorgt das Einführen des zu bewickelnden
Stators in den Statorhalter 11, das Abnehmen des fertigbewickelten Stators sowie
das Befestigen des Statorblechpakets im Halter 11. Die zu bewickelnden und die bereits
bewickelten Statoren werden über einen pneumatischen Antrieb 47 von Greifern 46
erfaßt. Die vertikale Verstellung der Greifvorrichtung wird von gekoppelten Antrieben
48 und seine Drehung um die erforderlichen Winkel von einem Drehwerk 49 erzielt,
das von einem Antrieb 50 betätigt wird.
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Das Statorblechpaket wird durch einen von einem pneumatischen Antrieb
51 angetriebenen Doppelmutternspanner im Statorhalter festgespannt; die Verschiebung
der Kolbenstange des Antriebs 51 wird auf einen Schlüssel des Mutternspanners über
eine Zahnstange 52, Zahnradgetriebe 53 und 54 und einen Kettenzug mit Kettenrädern
55 übertragen.
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Die Steuerung der Vorrichtung wird mit Hilfe einer von einem pneumatischen
Antrieb 56 betätib ten Umschaltwalze vorgenommen, die nach dem Einlegen jeder Spule
vom Antrieb in die nächste Stellung weitergedreht wird.
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Die Arbeitsorgane der Vorrichtung werden somit von zwei Elektromotoren
und sechzehn pneumatischen Antrieben betätigt. Die Anzahl der rein mechanischen
übersetzungen ist nicht groß; sie sind konstruktiv einfach und bestehen aus einer
nur geringen Zahl von Zwischengliedern, was ein verhältnismäßig einfaches kinematisches
System der Vorrichtung bedingt.
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Das Untergestell 1 der Vorrichtung (F i g. 3) ist als Hohlkörper ausgebildet
und hat drei mit Türen 58 abschließbare Öffnungen 57.
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Im Innern des Untergestells ist auf einer Tragscheibe 59 der mit profilierten
Nuten versehene zentrale Trommelnocken 35 angeordnet, mit dessen Hilfe die Vertikalverstellungen
der Wickeldorngleitstücke und der Wickelschablonen beim Weiterdrehen des Tisches
bewerkstelligt wird.
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In einer zentralen Bohrung 60 des Trommelnockens 35 ist die zentrale
Säule 2, die auf einen Konus aufgesetzt ist, starr befestigt und mit Schrauben 61
festgezogen.
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Im unteren Teil der Säule läuft der Drehtisch 3 in Kegelrollenlagern
62. Das Spiel in den Rollenlagern wird durch ein Anziehen der Lageraußenringe mit
Schrauben 63 und durch die richtige Wahl der Stärke von Dichtungen 64 eingestellt.
Das Gewicht des Tisches und der Wickeldorne wird von einem auf kugeligen Gehäusescheiben
66 sich selbst einstellenden Axialrillenkugellager 65 aufgenommen. In der Spuleneinlegestation
(unter dem Statorhalter) wird der Tisch zusätzlich von einer Rolle 67 abgestützt,
die sich lose um eine Achse 68 dreht.
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In den Tischkranz sind die Gleitsteine 33 aus gehärtetem Stahl eingesetzt,
mit denen sich der Tisch bei seiner Drehung auf einen abgefederten Riegel 69 stützt.
Dieser Riegel ist auf einer am Untergestell befestigten Backe 70 montiert. Die Anzahl
der Gleitsteine 33 entspricht der Anzahl der aufgestellten Wickeldorne. Die Gleitsteine
33 und der Riegel 69 bestimmen die genaue Stellung des Tisches nach einem Verdrehen
und gewährleisten ein genaues Fluchten der Achse des zu bewickelnden Stators mit
der Achse des Wickeldorns.
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Die übertragung der Drehbewegung des Tisches 3 vom Antrieb 30 über
das Zahnradgetriebe 32 (F i g. 2) erfolgt im einzelnen über ein Zahnrad 71, eine
Welle 72, eine Schrägzahnkupplung 73, ein Zahnrad 74 und die verschiebbare Zahnstange
31. Der untere Teil der Welle 72 sowie die Zahnstange 31 werden von einem
Tragarm 75 abgestützt. Dieser ist an einer Platte 76 befestigt, die am Untergestell
montiert ist. Auf dieser Platte ist weiter der Antrieb 41 aufgestellt, dessen Kolbenstange
77 gegen ein Gleitgelenk 78 des Trommelnockens 35 drückt. Beim Einlegen einer Spule
in die Nuten des Statorblechpakets senkt sich das Gleitstück des Wickeldorns unter
dem Druck des Stators. Unter der Einwirkung des Antriebs 41, den zwei Spannfedern
79 unterstützen, kehrt das Gleitgelenk wieder zurück.
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Der Wickeldorn (F i g. 4 und 5) weist ein Gehäuse 80 auf, das mit
einem Flansch 81 am Tisch 3 verschraubt ist. Das Dorngehäuse 80 ist rohrförmig ausgebildet
und mit profilierten Längsnuten versehen, in denen ein Gleitstück 82 geführt ist.
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Im Innern des Dorngehäuses ist eine Hülse 83 mit zwei Führungsbuchsen
84 angeordnet, die längs der Oberfläche der Gehäusebohrung gleiten. Die Hülse 83
ist mit dem Gleitstück 82 verbunden, das seinerseits an einer Backe 85 befestigt
ist. Das Gleitstück 82 kann sich zusammen mit der Hülse 83 und der Backe 85 relativ
zum Gehäuse 80 längs dessen Achse über eine Rolle 86 bewegen. Die Rolle 86 läuft
in einer profilierten Nut des Trommelnockens 35 und
stellt ein gewöhnliches
Rollenlager dar, das auf eine in die Backe 85 eingetriebene Achse aufgesetzt ist.
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In der Backe sitzt außerdem eine Buchse 87 zur Führung einer Wickelschablonenstange
88, in die eine Achse mit einer weiteren Rolle 89 eingetrieben ist. Diese Rolle
bewegt sich in einer zweiten (unteren) Nut des Trommelnockens 35. Beim Verdrehen
des Tisches führen die Nuten des Trommelnockens die Rollen 86 und 89 und folglich
auch das Gleitstück 82 und die Stange 88 der Wickelschablone in vertikaler Richtung
in bezug auf den Tisch auf den in jeder Wickelstellung erforderlichen Abstand.
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Am oberen Teil der Stange 88 ist die auseinanderrückbare Wickelschablone
angeordnet, die einen Gleitstein 90, einen Keil 91 und eine Platte 92 enthält, die
mit Spannfedern 93 aneinandergezogen werden. In der Platte 92 verstiftete Zapfen
94 dienen als Führungen für den Gleitstein.
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Der Wickeldorn und die Wickelschablone sind in F i g. 4 in Spulenwickelstellung
dargestellt. Beim Übergang des Wickeldorns von einer Wickelstellung in die andere
(beim Weiterdrehen des Tisches) werden die Rollen 86 und 89 von den Nuten des Trommelnockens
35 gleichzeitig nach unten verstellt. Dabei senken sich Wickelschablone und Gleitstück
82 - ohne sich gegeneinander zu verschieben -gleichzeitig derart, daß der auf das
Gleitstück aufgewickelte Spulenteil allmählich in einen zwischen Dorngehäuse 80
und Gleitstück 82 vorhandenen Einklemmspalt 95 eintritt, und zwar so lange, bis
die Spule ihrer vollen Höhe nach in diesem Spalt eingeklemmt ist.
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In dieser Stellung wird das Gleitstück 82 stillgesetzt, während die
Stange 88 der Schablone ihre Abwärtsbewegung fortsetzt. Als Folge davon verschiebt
sich der Keil 91 relativ zur Platte 92 und zum Gleitstein 90 um einen bestimmten
Betrag nach unten, wobei sich die Platte und der Gleitstein unter Einwirkung der
Spannfedern 93 nähern und dadurch den Umfang der Schablone verkleinern. In diesem
Zustand wird die Wickelschablone in ganzen nach unten geschoben und von der auf
ihr gewickelten Spule entfernt. Die Spule hängt frei an dem im Einklemmspalt eingeklemmten
Spulenkopf, wobei die Windungen der Spule unter dem Winkel aus dem Einklemmspalt
austreten, der dem von den Nuten des Statorblechpakets gebildeten Winkel gleicht.
In dieser Stellung wird die Spule zum Einlegen geführt, d. h. unter den Halter 11,
bei dessen Abwärtsbewegung die Spule durch die Schlitze der halbgeschlossenen Nuten
in das Statorblechpaket gelangt.
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Nachdem die Spule mit allen Windungen in den Nuten liegt, drückt das
Statorblechpaket gegen die am Dorngleitstück 82 angebrachten Leisten 96, und das
Gleitstück beginnt zusammen mit dem Statorblechpaket eine Abwärtsbewegung. Dabei
öffnet sich allmählich der Einklemmspalt 95, und die Spulenwindungen lösen sich
aus dem Spalt, was von einem Einsatz 97 begünstigt wird, der den Spulenwindungen
nicht die Möglichkeit gibt, sich relativ zum feststehenden Dorngehäuse 80 zu verstellen.
Sobald sich der Einklemmspalt vollständig geöffnet hat und sämtliche Windungen frei
sind, kehrt das Statorblechpaket zusammen mit der eingelegten Spule in seine obere
Stellung zurück.
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Gleichzeitig mit dem Einlegen der Spule werden die Nuten des Statorblechpakets
mit Hartpapierstreifen abgeschlossen. Zu diesem Zweck sind in den Leisten 96 Aufnahmeöffnungen
98 vorgesehen, in die die Nutabdeckungen vom Einleger eingeführt werden. Beim Senken
der Leisten 96 zusammen mit dem Gleitstück 82 pressen sich die Nutabdeckungen beim
öffnen des Einklemmspalts gegen Vorsprünge 99, die am Wickeldorn befestigt sind,
das Statorblechpaket rückt an dieselben heran, und die Abdeckungen werden in diejenigen
Nuten eingeführt, in die vorher die Spule eingelegt wurde.
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Damit beim Einlegen der Spule in die Nuten des Statorblechpakets keine
Beschädigung der Drahtisolation durch die Nutkanten eintritt, werden zwischen dem
Wickeldraht der Spule und den Nutkanten Schutzbacken 100 aus dünnem Federstahl eingelegt,
die mit Leisten 101 und Schrauben am Dornkörper und am Gleitstück 82 befestigt sind.
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Das Dorngehäuse ist mit einem Deckel 102 abgeschlossen.
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Die Wickelvorrichtung (F i g. 6) ist zum Wickeln von ein- oder mehrlagigen
Spulen auf feststehenden Wickelschablonen von gleichem oder verschiedenem Umfang
bestimmt.
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Der Wickeldraht wird nach Verlassen der Spannvorrichtung über ein
Führungsrohr einer Hohlspindel 103 zugeführt. Dieses Führungsrohr mündet in einer
auf dem Spulkopfgehäuse 105 aufgeschraubten Kappe 104. Aus der Bohrung der Spindel
103 gelangt der Wickeldraht zu dem mit Führungsrollen 106 versehenen Drahtwinder
B. Die Führungsrollen sind mit Kugellagern ausgerüstet und auf einer Achse 107 montiert.
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Der Drahtwinder 8 ist fest mit der Spindel 1.03 verbunden, die sich
frei in einer Hülse 108 in axialer Richtung bewegen kann.
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Die Hülse 108 ist in zwei Kugellagern 109 und 110 gelagert. Ihr mittlerer
Teil ist als Schnecke 11.1 des Schneckengetriebes 28 (F i g. 2) ausgebildet, die
sich im Eingriff mit einem Schneckenrad 112 befindet. Dieses Schneckenrad überträgt
seine Drehbewegung über ein Zahnradgetriebe auf den Nocken 27, der auch in F i g.
2 gezeigt ist.
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Die einer Umdrehung des Nockens 27 entsprechende Umdrehungszahl des
Drahtwinders 8 ist gleich der Windungszahl der zu wickelnden Spule. Weist der Nocken
27 die Form einer Kardioide auf, so wird die Spule zweilagig gewickelt. Bei einlagiger
Spule hat der Nocken eine einer archimedischen Spirale ähnliche Form. Bei seiner
Umdrehung wirkt der Nocken 27 auf eine an einem Gleitstück 115 angebrachte Rolle
114. Dieses Gleitstück bewegt sich in Axialrichtung in einer Führungshülse 116,
die fest mit dem Spulkopfgehäuse 1.05 verbolzt ist.
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Das Gleitstück 115 bewegt den Hebel 26, der gelenkig mit einem Spannring
118 verbunden ist. Der Spannring weist ein einreihiges Kugellager 119 auf. Der Innenring
dieses Lagers ist starr auf die Spindel 103 gesetzt. Demgemäß erhält die Hohlspindel
103
bei ihrem Umlauf über den Nocken 27, die Rolle 1.14, den Hebel 26 und
das Lager 119 eine zusätzliche axiale Bewegung, die für die richtige Wickeldrahtführung
auf der Schablone erforderlich ist.
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Die Größe des axialen Hubs der Spindel 103 hängt vorn Profil des Nockens
ab, kann jedoch in gewissem Umfang durch eine Änderung des Längenverhältnisses der
Arme des Hebels 26 reguliert werden. Zu diesem Zweck kann die Achse 120,
um die sich der Hebel 26 dreht, zusammen mit einem Ansatz 121, in dem sie eingebaut
ist, verschoben werden; dies erfolgt
mit Hilfe einer in eine Hülse
123 geschraubten Mutter 122.
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Die Wickelvorrichtung wird über einen Keilriemenzug angetrieben. Die
angetriebene Riemenscheibe 124 dieses Keilriemenzugs ist auf der Hülse 108 angeordnet
und in zwei Kugellagern gelagert. Beim Betrieb der Maschine läuft die Scheibe 124
kontinuierlich. Zur übertragung der Drehbewegung auf die Spindel wird die Rutschkupplung
24 eingerückt, die hierzu von einem mit der Kolbenstange des Antriebs 25 verbundenen
Hebel 125 längs der Achse der Hülse 108 nach unten gedrückt wird. Bei der
Aufwärtsbewegung der Kupplung 24 löst sie sich von der Riemenscheibe 124 und wird
gegen einen fest am Gehäuse befestigten Bremsring 126 gepreßt, was zum raschen Stillstand
der Spindel führt.
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Das Spulkopfgehäuse ist mit einem Deckel 127 abgeschlossen. Die gesamte
Wickelvorrichtung ist mit Schrauben an der zentralen Säule 2 der Vorrichtung befestigt.
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Das zu bewickelnde Statorblechpaket 17 (F i g. 7) wird auf einem mit
Schrauben an einem Spannring 130 befestigten Stützring 129 in der erforderlichen
Stellung aufgestellt. Zwei Halter 131 pressen das Statorblechpaket gege den Stützring.
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Der Spannring 130 kann sich um seine vertikale Achse drehen, da er
im Halterkörper 132 auf Kugeln 133 gelagert ist, von denen die unteren die Stellung
des Spannrings 130 in Radial- und Axialrichtung und die oberen die Stellung nur
in Radialrichtung bestimmen. Für die Kugeln 133 beider Reihen sind Laufrillen vorgesehen,
die von am Halterkörper 132 mit Schrauben befestigten Ringen 134 gebildet werden.
Der Spannring 130 kann mit Hilfe des an ihm befestigten und mit dem Treibrad 136
kämmenden Zahnkranzes 135 verdreht werden. Dieses Zahnrad ist starr mit einer Schrägzahnkupplungshälfte
137 verbunden, die ihrerseits mit der treibenden Kupplungshälfte 138 im Eingriff
steht. Letztere sitzt mit einer Gleitpassung auf einer Mehrkeilwelle 139. Die Welle
wird vom Antrieb 37 (F i g. 2) in Umlauf gesetzt und verdreht den Spannring 130
zusammen mit dem Stator um einen vorgegebenen Winkel. Beim Einlegen der Wicklung
wird das Statorblechpaket um verschiedene Winkel je nach der Wicklungsart, jedoch
in nur einer Richtung (von oben gesehen im Uhrzeigersinn) verdreht. Beim Rücklauf
der Kolbenstange 38 des Antriebs 37 drückt die Kupplungshälfte 138 eine Spannfeder
140 zusammen, rutscht über die schrägen Zahnflanken der Kupplungshälfte 137, so
daß das Zahnrad 136 nicht verdreht wird. Dabei wird der Spannring 130 von einem
Riegel 141 festgehalten, der nach jedem Verdrehen des Spannrings in eine der Nuten
142 der mit dem Spannring verbundenen Teilscheibe 143 einrückt.
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Die Welle 139 ist mit ihrem oberen Teil 144 mit der Kolbenstange des
Antriebs 36 (F i g. 2) verbunden, der dem Statorhalter 11 eine vertikale Bewegung
erteilt. Der Halter 11 bewegt sich in vertikaler Richtung in an der zentralen Säule
der Vorrichtung mittels einer Hülse 146 und Bolzen 147 angebrachten Prismenführungen
145.
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Wie bereits erläutert, erfolgt das Einlegen der gewickelten und im
Einklemmdorn eingeklemmten Spulen in der Tiefststellung des Statorblechpakets, bei
der der Arbeitsdorn in die Innenbohrung des Statorblechpakets reicht. Beim Senken
des Halters 11 gerät der Wickeldraht, der die einzulegende Spule mit der nächstfolgenden
verbindet, in eine der sechs Nuten eines Schlingenhalters 148. Dabei zwingt der
Zug dieses Verbindungsdrahts eine im Schlingenhalter auf einer Achse lose sitzende
Sperrklinke 149, sich abzu-5 heben. Der Draht rutscht dann über einen Zahn 150 und
wird damit im Fenster 151 des Schlingenhalters gehalten. Nach dem Einlegen der nächsten
Spule in das Statorblechpaket bildet der beschriebene Verbindungsdraht eine Schlinge,
die vom Schlingenhalter gehalten wird, wodurch ein Verwirren der Verbindungsschlingen
beim Einlegen der nächsten Wicklungsspulen verhütet wird. Nach dem Einlegen der
gesamten Wicklung wird ein Schwenkring 152 mit einem Handgriff 153 um einen bestimmten
Winkel geschwenkt, die Nuten 154 werden freigelegt, und die Drahtschlingen
treten beim Entfernen des gewickelten Stators aus dem Halter 11 leicht aus den Nuten
aus.
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Die Greifvorrichtung (F i g. 8) führt den zu bewickelnden Stator der
Vorrichtung zu und entnimmt der Vorrichtung einen fertigbewickelten Stator. Als
Basis für die Greifvorrichtung dienen drei Platten 155, 156 und 157, die miteinander
durch Streben 158 mit Spreizrohren 159 verbunden und an dem Untergestell der Vorrichtung
befestigt sind. In den Platten 155 und 156 sind Lagerbuchsen 160 untergebracht,
in denen die Säule 161 der Greifvorrichtung sitzt.
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Am oberen Teil der Säule ist ein Querträger 162 angebracht, der zwei
Greifer 46 (F i g. 2) trägt, einen linken für das zu bewickelnde Statorblechpaket
und einen rechten für den fertigbewickelten Stator. Beide Greifer sind gleich aufgebaut.
In einem Dorn 163 sind drei unter 120° schräggestellte Klemmbacken 164 untergebracht,
die über eine mit drei Nuten versehene kugelige Scheibe 165 miteinander verbunden
sind. In diese Nuten sind die Schäfte der Klemmbacken 164 eingeführt. Die Scheibe
165 ist über eine Kugelkopfschraube gelenkig mit einem Zapfen 166 verbunden.
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Der Außendurchmesser des Dorns 163 entspricht dem Durchmesser der
Innenbohrung des Statorblechpakets. Zur genauen winkeligen Einstellung des Statorblechpakets
dient ein Keil 167, der mit Schrauben am Dorn 163 befestigt ist und der mit
einem Vorsprung in den Schlitz einer der Nuten des Statorblechpakets eintritt. Zwischen
dem Dorn 163 und dem Querträger 162 ist eine Spannscheibe 168 angebracht.
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Der Zapfen 166 weist eine Quernut auf, in die ein Arm eines Schwinghebels
169 greift. Dieser Arm des Schwinghebels 169 drückt auf die Achse 170 des Zapfens
166 und sein Drehpunkt auf eine Kugel 171, während der andere Arm über eine Kugel
172, eine Scheibe 173 und eine kugelige Scheibe 174 gegen den Kolben 175
des Antriebs 47 drückt. Die Druckluft gelangt über einen im Kolben 175 vorhandenen
Kanal aus einer Hohlwelle 176 in den Antrieb 47.
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Die aus dem Innern der Welle 176 zugeführte Druckluft preßt den Kolben
175 und folglich auch den unter demselben befindlichen Arm des Schwinghebels 169
nach unten. Dabei hebt sich der andere Arm dieses Schwinghebels und verstellt den
Zapfen 166 und die Backen 164, die das zu bewickelnde Statorblechpaket festklemmen.
Bei einer Verbindung des Hohlraums der Welle 176 mit der umgebenden Außenluft stellt
eine Feder 177 den Zapfen 166 nach
unten; dabei nähern sich die
Backen 164 einander, so daß das Statorblechpaket von dem Greifer befreit wird.
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Der Greifer für den fertigbewickelten Stator ist ebenso aufgebaut
und unterscheidet sich von der beschriebenen nur dadurch, daß er keine Spannscheibe
1.68 und keinen Keil 167 aufweist.
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Zum Einbringen der Greifer in das Statorblechpaket und zum Herausführen
desselben ist die Säule 161 zusammen mit dem Querträger 162 durch zwei gepaarte
Antriebe 48, die über einen Querträger 179 auf die Säule einwirken heb- und senkbar.
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Die Säule 161 wird vom Querträger 179 durch ein Axialrillenkugellager
180 getragen, das durch eine Mutter 181 und eine Sperrschraube 182 nachgezogen werden
kann. Außer der Vertikalbewegung kann sich die Säule 161 um ihre eigene Achse drehen.
Hierfür ist die Säule mit Hilfe eines Keils in eine Hülse 183 eingesetzt und kann
sich in derselben nur längs ihrer Achse bewegen. Die Hülse 183 ist mit einer Teilscheibe
184 ausgerüstet, die mit Hilfe einer Sperrklinke 185 um den erforderlichen Winkel
verdreht werden kann, wobei die Sperrklinke durch eine Kurbel 186 mit einer Kolbenstange
187 des Antriebs 50 (F i g. 2) verbunden ist. Bei einer Verschiebung der Kolbenstange
187 längs ihrer Achse, pendelt die Kurbel 186 auf der Hülse 183, auf deren Hals
sie lose aufsitzt, und die Sperrklinke 185 verdreht die Teilscheibe 184 mit der
Hülse 183 und der Säule 161 bzw. schnappt in die nächstfolgende Aussparung der Scheibe
ein.
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In die Greifvorrichtung ist ein pneumatisch angetriebener Doppelmutternspanner
eingebaut. Die Spannmutter des Statorhalters 11 wird von einem Schlüssel
188 erfaßt, der gelenkig durch einen Stift mit einer Hohlwelle 189 verbunden
ist. Diese mit Kugellagern und einer Hülse versehene Hohlwelle ist in einer Buchse
190 montiert, welche am Querträger 162 angeschweißt ist. Der Schlüssel
188 kann leicht pendeln und sich in der Bohrung der Hohlwelle 189 in Axialrichtung
bewegen, wobei er eine Feder 191 zusammendrückt.
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Auf der Welle 189 sitzt ein Kettenrad 55, das über eine Rollenkette
mit einem zweiten gleichen Kettenrad 55 verbunden ist, das auf einer Zwischenwelle
192 sitzt. Die Zwischenwelle ist über das Zahnradgetriebe 54 mit der Welle 176 verbunden.
Diese ist über das Zahnradgetriebe 53 (F i g. 2) aus Zahnrädern 194,195,196,197,198
und 199 mit der Zahnstange 52 (F i g. 2) verbunden, die von der Kolbenstange des
Antriebs 51 verschoben wird.
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Je nach der Bewegungsrichtung des Kolbens dieses Antriebs erhalten
die Mutternspanner eine Rechts-oder Linksdrehung und schrauben folglich die Spannmutter
des Halters 11, der zum Festklemmen des Stators in der Vorrichtung vorgesehen ist,
entweder ein oder aus.
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Die Folge der von der Greifvorrichtung ausgeführten Arbeitsgänge ist
in den Schemas 1. bis 12 in F i g. 9 dargestellt. Der Manipulator erfaßt ein nicht
bewickeltes Statorblechpaket an irgendeiner Stelle der Fertigungsstraße, die sich
schrittweise synchron im Arbeitstakt der Vorrichtung bewegt und setzt einen fertigbewickelten
Stator auf diesen Platz zurück. Es zeigt Schema 1 die Ausgangsstellung der Greifvorrichtung,
während der das Einlegen der Wicklung in die Statornuten erfolgt, Schema 2 das Stillsetzen
der Vorrichtung und Drehen der Greifvorrichtung um 90°, Schema 3 das Einführen der
Greifer in die Statorblechpakete, Schema 4 das Entspannen der Greifer, Schema 5
das Losklemmen des Stators im Statorhalter, Schema 6 das Hochheben der Statorblechpakete
von der Fertigungsstraße und vom Halter, Schema 7 die Zuführung des einen Stators
zum Halter und des anderen Stators zur Fertigungsstraße (Drehung der Greifvorrichtung
um 180°), Schema 8 das Niederlassen der Statorblechpakete in den Halter und auf
die Fertigungsstraße, Schema 9 das Lösen der Greifer von den Statorblechpaketen,
Schema 10 das Herausheben der Greifer aus den Statorblechpaketen, Schema 11 das
Festklemmen des Statorblechpakets im Statorhalter, Schema 12 das Verdrehen der Greifvorrichtung
um 90c' und die Inbetriebsetzung der Vorrichtung.
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Die Statornuten werden während des Einlegens der Spulen zu gleicher
Zeit mit Hartpapierabdeckungen verschlossen. Zu diesem Zweck ist ein besonderer
Einleger (F ig. 10, 11 und 12) vorgesehen.
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Der Einleger legt in jeden nachfolgenden Wickeldorn die vorher geformten
Nutabdeckungen 203 aus Kassetten 200 ein, deren Anzahl von der Zahl der zu wickelnden
Spulenausführungen verschiedener Spulenweite bestimmt wird. Für die Spulen jeder
Spulenweite sind zwei Kassetten erforderlich. In F i g. 10, 11 und 12 ist ein Einleger
mit vier Kassetten für eine Vorrichtung dargestellt, die zum Einlegen von Spulen
mit zwei verschiedenen Spulenweiten konstruiert ist.
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Die Kassette 200 stellt einen Kasten mit einem hinten abnehmbaren
Deckel 201 dar, an dem eine Zustellfeder 202 befestigt ist, die auf ein Paket von
Nutabdeckungen 203 drückt. Der Deckel 201 wird durch eine Federklinke 204 in geschlossener
Stellung gehalten. Die paketförmig in die Kassette 200 eingelegten Nutabdeckungen
203 können einzeln von einem längs einer Führungsnut an der Kassettenstirnwand gleitenden
Ausstoßer 205 nach unten herausgeschoben werden.
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Die Kassetten sind auf einer verstellbaren Plattform 206 aufgestellt,
die an den Einstelleisten 207 eines unteren Wagens 208 befestigt ist. Die Kassetten
sind unter bestimmten Winkeln auf der Plattform 206 aufgestellt, die den von den
Statornuten gebildeten Winkeln entsprechen.
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Der untere Wagen 208 ist mit vier Führungsrollen 209 versehen, die
sich frei um ihre Achse drehen. Die Rollen 209 laufen in zwei Führungsnuten 210
und 211, die von einer Platte 212 und an dieser befestigten Leisten 213 gebildet
werden.
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In denselben Führungsnuten laufen vier weitere gleichartige Rollen
214 eines oberen Wagens 215, der einen Teil der Vorrichtung zur Verschiebung des
Ausstoßers 205 bildet und mit einer Konsole 216 versehen ist. Diese Vorrichtung
ist mit einer Drucksegmentplatte 217 ausgerüstet, die mit ihren Vorsprüngen das
gewünschte Ausstoßerpaar 205 ergreift. Die Segmentplatte 217 ist an einem in Kugellagern
219 laufenden Zapfen 218 angebracht. In den Zapfen 218 ist eine Nut 220 eingeschnitten,
in die ein Ende einer Spannfeder 221 einhakt; mit dem anderen
Ende
ist die Feder mit der Nut einer Kappe 222 verbunden, die zusammen mit einem Deckel
223 an einem in die Konsole 216 eingesetzten Gehäuse 224 befestigt ist. Unter Einwirkung
der Feder 221 ist der Zapfen 218 mit der Segmentplatte 217 bestrebt, sich gegen
den Uhrzeigersinn zu verdrehen, und zwar bis zu der Stellung, in der ihre Vorsprünge
die Köpfe der Ausstoßer des inneren Paares der Kassetten 200 erfassen.
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Der obere Wagen 215 ist mit dem unteren Wagen 208 durch einen Zapfen
225 verbunden, der am oberen Wagen verschraubt ist und sich im unteren Wagen in
einem Gleitsitz verschieben kann. Dies verhindert jedoch ein Riegel 226,
der in einer Aussparung 227 des Zapfens 225 (F i g. 10) sitzt.
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Der Einleger wird vom Antrieb 42 angetrieben, der auf einem mit dem
Vorrichtungsbett verbolzten Ausleger 228 angeordnet ist. Die Kolbenstange 229 dieses
Antriebs ist mit einem Anguß des oberen Wagens 215 verschraubt. Bei Zufuhr von Druckluft
in den oberen Hohlraum des Antriebszylinders sinken die Wagen 208 und 215 zusammen
mit der Plattform 206, und die Kassetten 200 werden an die unter dem Einleger angeordneten
Aufnahmeöffnungen des Wickeldorns herangeführt.
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Sobald der untere Wagen 208 an einen Anschlag 230 stößt, liegt der
Riegel 226 gegenüber einem Aufnahmesitz 231, schnappt in denselben ein, so daß der
Zapfen 225 gegenüber dem unteren Wagen 208 verschiebbar ist, der dadurch stillgesetzt
wird. Der obere Wagen 215 setzt seine Abwärtsbewegung fort und drückt mit dem Schaft
218 über die Segmentplatte 217 auf die Ausstoßer 205, die nach unten verschoben
werden. Aus dem entsprechenden Paar der Kassetten 200 werden zwei Nutabdeckungen
herausgestoßen und in die Aufnahmeöffnungen der Wickeldorne eingelegt. Da der Schaft
218 verdrehbar ausgeführt ist, arbeitet entweder das äußere oder das innere Kassettenpaar.
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Beim Senken des verstellbaren Einlegerteils tritt , der Schaft 218
in die Bohrung des Deckels 232 des Wickeldorns ein. In die Wickeldorne für die kleinere
Spulenweite tritt der Schaft 128 frei ein, und die Segmentplatte 217 drückt mit
ihren Vorsprüngen auf das innere Ausstoßerpaar 205 (Stellung gemäß F i g. 11). ,
Die Wickeldorne für die größere Spulenweite tragen in einer Bohrung des Deckels
232 einen Stift 233, auf dessen herausragendes Ende das schräg verlaufende Ende
der Nut 234 des Schafts 218; bei dessen Abwärtsbewegung auftrifft. Soweit das Ende
der Nut 234 abgeschrägt ist, zwingt der Stift 233 den Schaft 218, sich bei seiner
Abwärtsbewegung um einen bestimmten Winkel zu verdrehen, was zur Folge hat, daß
sich auch die Segmentplatte 217 mit verdreht und daß die Ausstoßer 205 des inneren
Kassettenpaares gegenüber den Aussparungen 235, während diejenigen des äußeren Kassettenpaares
gegenüber den Vorsprüngen der Segmentplatte zu stehen kommen. Bei seiner weiteren
Abwärtsbewegung drückt die Segmentplatte 217 auf die Ausstoßer 205 des äußeren Kassettenpaares
und stößt aus demselben die Nutabdeckungen heraus, während die Ausstoßer des innneren
Kassettenpaares an Ort und Stelle bleiben. Dadurch bringt der Einleger stets Nutabdeckungen
aus den Kassetten heraus, deren Lage der Größe der an ihn herangeführten Wickeldorne
entspricht.