DE102008025590A1

DE102008025590A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Wickeln eines Flachdrahtes

Info

Publication number: DE102008025590A1
Application number: DE102008025590A
Authority: DE
Inventors: Jürgen HAGEDORN
Original assignee: Aumann GmbH
Current assignee: Aumann GmbH
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-12-03
Also published as: EP2128877A1; EP2128877B1; ES2402689T3; PL2128877T3; HRP20130309T1; SI2128877T1; PT2128877E

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Wickeln eines Flachdrahtes (2) auf einen Kern (3), welcher in einem Wickelwerkzeug (4) verschiebbar geführt ist und durch dieses rotationsbeweglich antreibbar ist. Sowohl das Wickelwerkzeug (4) als auch das Gegenlager (5) weisen jeweils einen Flansch (6, 7) auf, welcher den Wickelraum und somit die maximale Länge einer herzustellenden Wicklung (8) begrenzt. Durch eine Bewegung des Gegenlagers (5) wird der Abstand des Gegenlagers (5) gegenüber dem Wickelwerkzeug (4) derart eingestellt, dass zwischen der Wicklung (8) und dem Flansch (7) ein Spalt (10) für den zuzuführenden Flachdraht (2) entsteht, welcher lediglich eine Hochkantposition auf dem Kern (3) zulässt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wickeln eines eine nicht kreisförmige, insbesondere eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisenden Flachdrahtes, auf einem Kern, welcher mittels eines einen Flansch aufweisenden Wickelwerkzeuges rotationsbeweglich antreibbar ist, um eine eine Vielzahl von benachbarten Windungen aufweisende, einlagige Wicklung des Flachdrahtes herzustellen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Wickeln eines eine nicht kreisförmige, insbesondere rechteckige Querschnittsfläche aufweisenden Flachdrahtes auf einem Kern zur Anwendung bei der Vorrichtung.
Aus der DE 19 40 938 ist eine Wickelvorrichtung zur Herstellung von Spulen aus Flachdraht bekannt, durch die mehrere nebeneinander liegende Windungen hochkant um einen Profildorn gewickelt werden. Hierzu ist der Profildorn im Querschnitt annähernd oval und zugleich spiralförmig verdreht ausgeführt und wirkt mit jeweils einer radial und einer axial gegen die Wicklung anliegenden Druckrolle zusammen, um beim Abziehen von dem Dorn einen Versatz der Windungen aufgrund einer Rückstellkraft des Drahtes zu vermeiden. Ein Windungsversatz wird aufgrund der ovalen Form des Domes beim Herausziehen des Dornes aus der Spule automatisch rückgängig gemacht, sodass die endgültige Form der Spule versatzfrei ist und somit der volle Innenquerschnitt genutzt werden kann.
Weiterhin beschreibt auch die DE 16 38 530 eine Flachdrahtwicklung mit festen Wicklungen, bei denen die Flachdrähte hochkant stehen.
Die DE 29 05 996 A1 bezieht sich auf eine mit einem Flachdraht hergestellte Induktionsspule. Um die Spule nach der Wicklung verformen zu können und dabei das Gleiten der Windungen aneinander zu vermeiden, ist der Querschnitt des verwendeten Flachdrahtes derart gewählt, dass die die Spule bildenden Windungen nach dem Wickeln ineinander gefügt sind. Hierzu kann der Flachdraht eine kreisbogenförmige Querschnittsform aufweisen.
Ferner bezieht sich auch die DE 11 88 194 auf ein Verfahren zur Herstellung von Spulen aus Flachdraht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Wickeln eines Flachdrahtes zu schaffen, bei der auf eine Andruckrolle während des Wickelvorgangs verzichtet werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Anwendung bei der Vorrichtung zu schaffen.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen 2 bis 10 zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung mit einem jeweils einen Flansch aufweisenden Gegenlager und Wickelwerkzeug vorgesehen, welches den Kern zumindest abschnittsweise umfangsseitig derart einschließt, dass die Flansche einen eine Wicklung des Flachdrahtes mit einer Vielzahl von nebeneinander liegenden Windungen einschließenden Wickelbereich auf dem Kern begrenzen, wobei der relative Abstand des Gegenlagers gegenüber dem Wickelwerkzeug derart einstellbar ist, dass zwischen der Wicklung und dem Flansch ein Spalt für den zuzuführenden Flachdraht festlegbar ist. Hierdurch wird es in überraschend einfacher Weise möglich, den Flachdraht hochkant auf den Kern zu wickeln, indem der Spalt die gewünschte Position des Flachdrahtes auf dem Kern bestimmt und dabei insbesondere ein unerwünschtes Kippen des Flachdrahtes verhindert. Auf diese Weise kann auf Andruckrollen zur Fixierung der Windungen während des Wickelns verzichtet und somit eine Vereinfachung der Vorrichtung erreicht werden. Der durch den Abstand der Flansche bzw. eines Flansches gegenüber der zuletzt aufgebrachten Windung bestimmte Spalt wird dabei während des Wickelns im Wesentlichen konstant gehalten.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher der Spalt größer als die kleinste Abmessung der Querschnittsfläche und kleiner als die größte Abmessung der Querschnittsfläche des Flachdrahtes einstellbar ist, sodass also eine flach liegende Position des Flachdrahtes auf dem Kern aufgrund des Spaltmaßes ausgeschlossen ist. Vielmehr wird auch dann eine stehende Position des Flachdrahtes sichergestellt, wenn allein durch die Drahtzuführung eine Orientierung des Flachdrahtes nicht sichergestellt werden kann.
Dabei ist es besonders Erfolg versprechend, wenn die Vorrichtung einen Drahtführer aufweist, welcher in Richtung der Rotationsachse des Kerns in eine Position vor dem Spalt verfahrbar ist und mittels des Drahtführers eine Neigung des Flachdrahtes gegenüber einer Querschnittsebene der Wicklung einstellbar ist. Hierdurch wird es aufgrund der geringfügigen Schräglage der Windungen möglich, eine Mehrfachanordnung des Wickelprozesses auf der Vorrichtung vorzusehen. Toleranzen des Flachdrahtes werden dabei ebenso wie Abweichungen der Relativpositionen der Bauelemente der Vorrichtung ausgeglichen. Zugleich können aufgrund unterschiedlicher Neigungen der Windungen von Spulen, die gleichzeitig auf verschiedenen Wickelvorrichtungen gewickelt werden, Toleranzen des Drahtes sowie der Wickelvorrichtungen ausgeglichen werden. Ferner ist auch der Ausgleich von unterschiedlichen Windungszahlen möglich, um so den Herstellungsaufwand zu verringern und einen universellen Einsatz sowie gegebenenfalls eine Austauschbarkeit verschiedener Wicklungen untereinander zu ermöglichen.
Eine andere, ebenfalls besonders praxisgerechte Abwandlung wird dann erreicht, wenn der Kern eine nicht runde bzw. nicht kreisförmige Querschnittsform aufweist, um so nahezu beliebige Anwendungsfälle und Formgebungen der Wicklung realisieren zu können.
Dabei erweist es sich als besonders einfach, wenn der Kern in seiner Entnahmeposition einen gegenüber einer Wickelposition reduzierten Umfang aufweist. Der beispielsweise dornförmige Kern weist hierzu insbesondere eine einstellbare Querschnittsfläche auf, die vorzugsweise durch eine Längsteilung des Kerns realisiert ist. Ein Sicherungsstift legt in der Wickelposition die vorbestimmte Querschnittsform fest und ermöglicht das Kollabieren des Kerns in der Entnahmeposition, sodass die Wicklung mühelos von dem Kern gelöst werden kann.
Hierzu ist es zweckmäßig, wenn der Kern in der Entnahmeposition gegenüber dem Wickelwerkzeug verschiebbar ist, sodass die Wicklung nach dem Entfernen des Kerns zwischen den im Übrigen unverändert positionierten Flanschen des Wickelwerkzeuges und des Gegenlagers entnommen werden kann.
Weiterhin hat es sich bereits als besonders sinnvoll erwiesen, wenn der Flansch gegenüber der Wicklung insbesondere mittels eines Federelementes vorspannbar ist, um nach dem Wickeln einer bestimmten Anzahl von Windungen diese Teilwicklung zu komprimieren. Auf diese Weise können Toleranzen des Gegenlagers, Wickelwerkzeugs und die des Drahtes, insbesondere bei einer Mehrfachanordnung von Wickelvorrichtungen, ausgeglichen werden, ohne dass es zu einer Überbestimmung des angefahrenen Weges kommt. Zur Einstellung der Federkraft könnte das Federelement einstellbar sein. Alternativ kann zu diesem Zweck insbesondere das Gegenlager axial verfahrbar sein.
Eine andere, ebenfalls besonders sinnvolle Abwandlung wird dann erreicht, wenn die Vorrichtung zur zeitgleichen Herstellung verschiedener Wicklungen mehrere Wickelwerkzeuge aufweist. Diese Wicklungen können dabei insbesondere auch unterschiedliche Windungszahlen und Drahtlängen aufweisen, weil die jeweilige Länge der Wicklung auf dem Kern auch bei verschiedenen Drahtlängen oder einer differierenden Anzahl von Windungen durch die Schrägstellung entsprechend übereinstimmend hergestellt werden kann.
Die zweitgenannte Aufgabe, ein Verfahren zum Wickeln eines eine nicht kreisförmige, insbesondere rechteckige Querschnittsfläche aufweisenden Flachdrahtes auf einem Kern zur Anwendung bei der Vorrichtung zu schaffen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Draht mittels eines Drahtführers in einen durch einen Flansch eines Wickelwerkzeuges und/oder eines Gegenlagers begrenzten Spalt zugeführt wird, wobei der Spalt während des Wickelns kontinuierlich verändert wird. Hierdurch wird erfindungsgemäß die hochkant stehende Position des Flachdrahtes allein aufgrund des erzeugten Spaltes zwischen den Flanschen bzw. einem Flansch und der zuletzt erzeugten Windung erreicht. Eine Andruckrolle ist dabei entbehrlich.
Dabei wird der Abstand des Flansches derart eingestellt, dass der Spalt zwischen der Wicklung und dem Flansch größer als die kleinste Abmessung der Querschnittsfläche aber kleiner als die größte Abmessung der Querschnittsfläche ist, wobei aufgrund der voreilenden Bewegung des Drahtführers die gewünschte Schrägstellung erreicht wird. Hieraus ergibt sich insbesondere eine Wicklung, deren Stirnflächen konkav bzw. konvex ausgeformt sind. Durch die konkav oder konvex ausgebildeten Windungen lassen sich Komplettwicklungen unabhängig von Mehrfachanordnungen auf verschiedenen Wickelvorrichtungen dann mit gleicher Länge herstellen. Es ist ferner auch möglich, Spulen derselben Gesamtlänge mit verschiedenen Windungszahlen herzustellen.
Zum Entnehmen der fertigen Wicklung wird der Kern kollabiert, also der Querschnitt verringert, und anschließend herausgezogen. Die Wicklung kann so auch ohne eine Abstandsänderung der Flansche entnommen werden.
Nach einer vorbestimmten Anzahl von Windungen wird der Wickelprozess kurzzeitig unterbrochen und die Wicklung gegenüber einem Flansch mit einer Vorspannkraft belastet, sodass eine gleichmäßige Anlage benachbarter Windungen sichergestellt ist.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Wickeln eines Flachdrahtes 2, auf einen Kern 3, welcher in einem Wickelwerkzeug 4 verschiebbar geführt ist und durch dieses rotationsbeweglich antreibbar ist. Während des Wickelprozesses ist das Wickelwerkzeug 4 mit einem Gegenlager 5, welches den Kern 3 zumindest abschnittsweise aufnimmt, formschlüssig verbunden, welches dadurch gemeinsam mit dem Wickelwerkzeug 4 beweglich ist. Sowohl das Wickelwerkzeug 4 als auch das Gegenlager 5 weisen jeweils einen Flansch 6, 7 auf, welcher den Wickelraum und somit die maximale Länge einer herzustellenden Wicklung 8 begrenzt. Durch eine Bewegung des Gegenlagers 5 in Pfeilrichtung 9 wird der Abstand des Gegenlagers 5 gegenüber dem Wickelwerkzeug 4 derart eingestellt, dass zwischen der Wicklung 8 und dem Flansch 7 ein Spalt 10 für den zuzuführenden Flachdraht 2 entsteht, welcher lediglich eine Hochkantposition, also eine Auflage der in der vergrößerten Detaildarstellung erkennbaren Schmalseite 11 auf dem Kern 3 zulässt. Der Drahtzuführung dient ein Drahtführer 12 der Vorrichtung 1, welcher in Pfeilrichtung 13 parallel zu einer Rotationsachse 14 des Kerns 3 in eine Position vor dem Spalt 10 verfahrbar ist. Hierdurch wird ein Neigungswinkel α des Flachdrahtes 2 gegenüber einer Querschnittsebene 15 der Wicklung 8 eingestellt, durch den zugleich die Gesamtlänge der Wicklung variiert werden kann. Um nach dem Wicken von einer bestimmten Anzahl von Windungen die bereits erzeugten Teilwicklung zu komprimieren, ist der Flansch 7 des Gegenlager 5 mittels eines Federelementes 16 gegenüber der Wicklung 8 vorspannbar. Zum Entnehmen der hergestellten Wicklung 8 wird der Kern 3 aus seiner dargestellten Wickelposition in eine Entnahmeposition mit einer verminderten Querschnittsfläche gebracht, indem mittels einer Betätigungseinheit 17 ein Sicherungsstift 18 entfernt und der Kern 3 dadurch kollabiert wird. Ein weiteres Betätigungselement 19 einer Drahtklemme dient der Fixierung des Flachdrahtes 2 vor Beginn des eigentlichen Wickelprozesses, insbesondere also zum Fangen und Fixieren des Drahtanfangs für jeden neuen beginnenden Wickelprozess. Die integrierte Drahtklemme ermöglicht es, den Flachdraht 2 während des Kernwechsels zu fixieren, um so eine drahtverlustfreie Arbeitsweise zu erreichen. Das herausstehende Drahtende aus dem Drahtführer 12 eines Prozesses wird genutzt, um im darauffolgenden Prozess den Drahtanfang zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 1940938 [0002]
- DE 1638530 [0003]
- DE 2905996 A1 [0004]
- DE 1188194 [0005]

Claims

Vorrichtung (1) zum Wickeln eines Flachdrahtes (2), auf einem Kern (3), welcher mittels eines einen Flansch (6) aufweisenden Wickelwerkzeuges (4) rotationsbeweglich antreibbar ist, mit einem jeweils einen Flansch (7) aufweisenden Gegenlager (5) und Wickelwerkzeug (4), welches den Kern (3) zumindest abschnittsweise umfangsseitig derart einschließt, dass die Flansche (6, 7) einen eine Wicklung (8) des Flachdrahtes (2) mit einer Vielzahl von nebeneinander liegenden Windungen aufweisenden einschließenden Wickelbereich auf dem Kern (3) begrenzen, wobei der relative Abstand des Gegenlagers (5) gegenüber dem Wickelwerkzeug (4) derart einstellbar ist, dass zwischen der Wicklung (8) und dem Flansch (7) ein Spalt (10) für den zuzuführenden Flachdraht (2) festlegbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (10) größer als die kleinste Abmessung der Querschnittsfläche (Schmalseite 11) und kleiner als die größte Abmessung der Querschnittsfläche des Flachdrahtes (2) einstellbar ist.
Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Drahtführer (12) aufweist, welcher in Richtung der Rotationsachse (14) des Kerns in eine Position vor dem Spalt (10) verfahrbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Drahtführers (12) eine Neigung (Neigungswinkel α) des Flachdrahtes (2) gegenüber einer Querschnittsebene (15) der Wicklung (8) einstellbar ist.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (3) eine nicht rotationssymmetrische, insbesondere eine nicht runde oder nicht kreisförmige Querschnittsform aufweist.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (3) in seiner Entnahmeposition einen gegenüber einer Wickelposition reduzierten Umfang aufweist.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (3) in der Entnahmeposition gegenüber dem Wickelwerkzeug (4) verschiebbar ist.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (6, 7) gegenüber der Wicklung (8) insbesondere mittels eines Federelementes (16) vorspannbar ist.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (5) axial verfahrbar ist.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur zeitgleichen Herstellung mehrerer Wicklungen (8) mehrere Wickelwerkzeuge (4) aufweist.
Verfahren zum Wickeln eines eine nicht kreisförmige, insbesondere rechteckige Querschnittsfläche aufweisenden Flachdrahtes auf einem Kern zur Anwendung bei der Vorrichtung zu schaffen, wobei der Draht mittels eines Drahtführers in einen durch einen Flansch eines Wickelwerkzeuges und/oder eines Gegenlagers begrenzten Spalt zugeführt wird und der Abstand der Flansche während des Wickelns kontinuierlich verändert wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Flansche während des Wickelns insbesondere kontinuierlich vergrößert wird, wobei der Spalt zwischen der Wicklung und dem Flansch größer als die kleinste Abmessung der Querschnittsfläche aber kleiner als die größte Abmessung der Querschnittsfläche eingestellt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtführer in Richtung der Rotationsachse des Kerns der Wicklung voreilt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Drahtführers eine Neigung des Flachdrahtes gegenüber einer Querschnittsebene der Wicklung eingestellt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund des Abstands der Flansche während des Wickelns der Neigungswinkel und damit die Gesamtlänge der Wicklung eingestellt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelprozess nach einer vorbestimmten Anzahl von Windungen kurzzeitig unterbrochen und die Wicklung gegenüber einem gefederten Flansch mit einer Vorspannkraft belastet wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager gegenüber der Wicklung während einer kurzzeitigen Unterbrechung des Wickelprozesses vorgespannt wird.