DE2144753A1 - Antrieb für Nutenwickelmaschine - Google Patents

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J2o5-14/1o/ü/it

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3. September 1971

Industra Products, Inc., Baer Field, Fort Uiayne, Indiana/USA

Antrieb für Nuteniuickelmaschina

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Antriebsanordnung zum Umwandeln v/on Drehbewegung einer UJelle in eine kombinierte Dreh- und Axialbewegung einer zweiten Welle und insbesondere eine solche mechanische Antriebsanordnung, worin die zweite UJelle während geeigneter Teile ihrer Umlaufbewegung ihre Axialbewegung kombiniert mit vernachlässigbarer Dreh—

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bewegung ausübt, so daß die Bewegung dieser Welle in einer automatischen Wickelmaschine v/erwendet werden kann, um das Nuteniuickeln einer Statoruiicklung auszuführen.

Der Wickelkopf oder die Wickelspitze, welche den Draht in einem Nutenwickelvorgang abgibt, muss eine im wesentlichen lineare Bewegung ausüben, wenn sie längs einer der Nuten in dem Stator läuft, und wenn sie

* dann aus der Statornut austritt, muss sie eine etwa halbkreisförmige Bewegung ausführen, um an einer anderen Statornut anzukommen, durch welche sie in der entgegengesetzten Richtung wieder in einer linearen Bewegung laufen muss. Wenn die UJickelspitze aus dieser zweiten Nut austritt, ist eine andere, etwa halbkreisförmige Bewegung erforderlich, um zu der ursprünglichen Nut zurückzukehren und eine Windung der Wicklung zu vollenden. Nach zahlreichen identischen Läufen ist die bestimmte

| Wicklung fertiggestellt und die il/ickelspitze bewegt sich weiter, um eine andere Wicklung in demselben Stator zu wickeln. Der Stand der Technik kennt auch Hflehrspitzen-Wickelköpfe, weiche zwei oder vier Wicklungen innerhalb eines gegebenen Stators gleichzeitig wickeln.

Es sind zahlreiche Anordnungen bekannt, um diese komplizierte Wickelbewegung auszuführen, so weist z.B. das

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US-Patent 2.934.28o, wie am besten aus Fig. 7 zu ersehen, eine zylindrische Hülse auf, die mit einem Schlitz versehen ist, in welchem sich ein Stössel bewegt. Ein solcher Aufbau luird natürlich die gewünschte Bewegung ergeben, jedoch die Reibung zwischen dem Stössel und dem die Bewegung definierenden Schlitz wird gross, und eine geringfügige Abnutzung in jenem Schlitz oder auf dem Stössel veranlassen die Ufickelspitze bald, eine fehlerhafte Bewegung auszuführen und die UJartungs— Probleme mit einem solchen Aufbau sind beträchtlich. Eine etwa ähnliche Vorrichtung mit einem Schlitz auf der Aussenseite einer rotierenden Trommel und einem Stössel, welcher in jenem Schlitz läuft, ist in dem US-Patent 3.o25.oo8 offenbart und leidet grundsätzlich an demselben Iflangel wie die obige Anordnung. Ein anderer l/ersuch -xur Herstellung dieser Nutenaiickelbewegung ist in dem US-Patent 3.276.275 offenbart, welches, wie in seiner Fig. 3 veranschaulicht, sich auf eine Kugel- und Pfannenverbindung v/erlässt, worin die Pfanne eine schwer herzustellende Form aufweist. All diese bekannten Anordnungen zur Erreichung einer Nutenwickelbewegung sind kompliziert, teuer in der Herstellung und erfordern äueserst enge Toleranzen, welche infolge der Abnutzung bald überschritten sind.

Die bisherigen Probleme werden durch die vorliegende Erfindung überwunden, welche ein Paar von nicht kreis-

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förmigen Zahnrädern aufweist, die um ortsfeste Achsen rotieren, von denen eines durch Motor angetrieben wird und zwischen welchen ein drittes um eine bewegbare Achse rotierendes Zahnrad in einer Ebene bewegt wird. Dieses dritte Zahnrad überträgt, entweder direkt oder indirekt seine Bewegung durch eine exzentrisch angebrachte Kugel- und Pfannenv/erbindung auf die die Uiickelspitze tragende U/elle.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Erreichen einer Mutenwickelbewegung vorzusehen und zwar durch eine mechanische Antriebsanordnung zum Umwandeln der Drehbewegung einer Welle in eine kombinierte Dreh- und Axialbawegung einer zweiten Ulelle. Dabei ist ein Antriebsmechanismus für eine Nutenwickelmaschine vorzusehen, welcher dauerhaft und im Grunde wartungsfrei ist.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Perspektivansicht der bewegten Teile der Antriebsanordnung der vorliegenden Erfindung;

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Fig. 2 eine Horizontalschnittansicht, die die in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten, nicht kreisförmigen Zahnräder darstellt;

Fig. 3 eine Draufsicht des Aufbaues von Fig. 1;

Fig. 4 eine Horizontalschnittansicht ähnlich Fig. 2, wobei jedoch Zahnräder einer davon verschiedenen und verbesserten Formgebung verwendet werden;

Fig. 5 eine Planprojektion der Bewegung der UJickelspitze, die durch Verwendung der Zahnräder von Fig. 2 ausgeführt wird; und

Fig. 6 eine Planprojektion, die die unter Verwendung der Zahnräder von Fig. 4 ausgeführte Bewegung der UJickelspitze darstellt.

Der in Fig. 1 dargestellten Antriebsanordnung der vorliegenden Erfindung wird Energie in Form von Drehbewegung auf eine Riemenscheibe 11 zugeführt, welche durch einen mit einer Hauptantriebsquelle verbundenen Keilriemen angetrieben wird. Die Riemenscheibe 11 treibt die Welle oder Achse 13 an, welche ihrerseits direkt an ein Zahnrad 15 gekuppelt ist. Das Zahnrad und ein entsprechendes freilaufendes Zahnrad 17 sind

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beide von nicht kreisförmiger Konfiguration und beide rotieren um eine Achse, die nicht an dem geometrischen Zentrum dieser nicht kreisförmigen Zahnräder angebracht ist. Ein drittes Zahnrad 19, welches in der bevorzugten Ausführungsform kreisförmig ist, aber auch nicht kreisförmig sein könnte, kämmt ständig mit den ziuei Zahnrädern 15 und 17, und rotiert um eine Achse 21, welche parallel zu sich selbst bewegbar ist, um immer in einer Ebene zu liegen. Diese ebene Bewegung der Achse 21 des Zahnrades wird durch Vorsehen eines Aufnahmeblockes 23 erreicht, welcher längs der Stangen 25 und 26 linear gleitbar ist. Somit wandert die Achse des Zahnrades 19 gemäss der besonderen Drehstellung der zwei Zahnräder 15 und 17. Ein exzentrischer Punkt auf dem Zahnrad 19, das ist ein Punkt ausserhalb der Achse 21, ist mit einer Kugelpfanne 27 oder 27* versehen, welche relativ zu der Uielle oder Achse 21 eine kreisförmige Bewegung ausführt, zur gleichen Zeit in der diese Achse in einer Ebene wandert. Eine zweite Welle 29, die mit einer unteren Buchse 31 aus Bronze und einer oberen Buchse (nicht dargestellt) aus Bronze v/ersehen ist, lässt sich an sich sowohl rotieren als auch axial verschieben, ist jedoch an die Kugelpfanne 27 durch eine Kugel 33 gekuppelt, welche durch einen Verbindungsarm 35 starr an der UJelle 29 angebracht ist. Die UJeIlB 29 ist hohl und an ihrem oberen Ende mit einem Wickelkopf oder einer U/ickelspitze 37 versehen,

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s ο daß Draht 39 durch dia Welle nach oben und aus der UJickalspitze 37 für einen Nutenuiickelx/organg herausgeführt werden kann.

Die durch das Zentrum der Kugel 33 ausgeführte Bewegung bestimmt die Bewegung der Ulickelspitze 37, uienn Variationen in der Längedes Verbindungsarmes 35 in Rechnung gestellt werden. Es sei zuerst angenommen, daß die Achse 21 sich in ihre Stellung am weitesten nach rechts bewegt hat, wie in Fig. 1 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt liegt das Zentr^ium der Kugel 33 in der Bewegungsebene der Achse 21. Wenn sich das Zahnrad 15 im Uhrzeigersinn dreht, gechieht zweierlei: Erstens beginnt das Zahnrad 19 sich entgegen dem Uhrzeigersinn zu rotieren, was das Zentrum der Kugel 33 veranlassen wird, eine Abwärtsbewegung, verbunden mit einer geringfügigen Bewegung nach rechts, zu beginnen. Das Zahnrad 15 ist jedoch nicht kreisförmig und es beginnt auch, die Achse 21 um einen Betrag nach links zu schieben, der gerade ausreicht, die durch die reine Drehung des Zahnrades 19 erteilte Bewegung nach rechts zu kompensieren. Das Ergebnis dieser zwei kombinierten Effekte ist eine Bewegung des Zentrums der Kugel 33 direkt nach unten, eher als nach links oder rechts. Dieser Teil der Bewegung entspricht natürlich dem Zeitpunkt, wenn die Ulickelspitze -37 nach unten in eine Nut eines Stators läuft. Ein ähnliches Ergebnis

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tritt natürlich ein, mann die Malle oder Achse 21 sich nahe ihrer Verschiebung am weitesten nach links befindet, Uiährend somit ein exzentrischer Punkt, wie er durch die Kugelpfanne 27 dargestellt ist, normalerweise aine kreisförmige Bewegung um seine Achse 21 ausführen würde, neigt die durch die Formgebung des Paares von nicht kreisförmigen Zahnrädern 15 und 17 bestimmte Verschiebung dieser Ufelle dazu, die zwei Seiten dieser kreisförmigen Bewegung abzuflachen und sie zu veranlassen, annähernd gerade Linien zu sein, um der Ulickelspitze 37 zu erlauben, eine lineare Bewegung auszuführen, während sie sich innerhalb einer der Statornuten befindet. Somit ist die dem Zentrum der Kugel 33 und der Ufickelspitze 37 erteilte tatsächliche Bewegung im wesentlichen die in Fig. 8, 9 und 1o des oben erwähnten US-Patentes 3.276^275 dargestellte.

Dia Kugelpfanne 27 oder 27* muss natürlich eher zylindrisch als kugelförmig sein, um der Kugel 33 zu erlauben, in der obersten und untersten Stellung der Welle 29 tiefer in der Pfanne angebracht zu sein. Die Kugelpfanne 27* ist jedoch auch ein exzentrischer Punkt relativ/ zu dera Zahnrad 19, der Abstand v/on der Achse 21 zu der Kugelpfanne 27* ist geringer als der Abstand von der Achse 21 zu der Kugelpfanne 27. Das Anbringen der KugBl 33 in der Kugelpfanne 27* ohne Verändern der Länge des Verbindungsarmes 35 wird natürlich das Ausmaß der axialen

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Bewegung der U/elle 29 vermindern. Gleichermassen wird das l/erändern der Länge des Verbindungsarmes 35 für einen gegebenen Abstand won der Kugelpfanne zu der Achse 21 das Ausmaß der Drehbewegung der Welle 29 im wesentlichen verändern. Diese zwei möglichen Einstellungen stehen in Wechselbeziehung und es ist einige Sorgfalt aufzuwenden, beim Auswählen des richtigen exzentrischen Punktes und der richtigen Länge des l/erbindungsarmes.

Zahlreiche mögliche Modifikationen sind auf den ersten Blick von Fig. 1 offenbart, so können die niät kreisförmigen Zahnräder 15 und 17 mit Gegengewichten 4o und versehen werden, so daß kein Ungleichgewicht den Lauf dieser Antriebsanordnung bei hoher Geschwindigkeit beeinträchtigt. Gleichermassen können Nocken mit derselben allgemeinen Konfiguration wie das jeweilige Zahnrad, an welchem sie angebracht sind, vorgesehen werden, so daß die seitlichen Kräfte, welche auf das Zahnrad 19 ausgeübt werden müssen, tatsächlich auf die zusammenarbeitenden Nockenflächen 43 und 45 statt auf die Zähne der Zahnräder ausgeübt werden. Solche Nocken werden die durch die Zahnräder in dieser Antriebsanordnung erfahrene Abnutzung im wesentlichen vermindern, um somit die Lebensdauer zu verlängern und die Uiartungsprobleme zu vermindern. Gleichermassen sollte offensichtlich sein, daß die durch die UJelle 29 erfahrene Drehbewegung begrenzt ist, und

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wenn dieser Welle eine Drehung won wollen 18o erteilt u/erden soll, wird eine solche Verzahnungs— anordnung, wie sie in Fig. 3 des oben ermähnten US-Patentes veranschaulicht ist, erwünscht sein.

Eine solche Verzahnungsanordnung wird z.B. beim Wickeln der Spulen einer Zwei-Pol-Ilflaschine notwendig sein.

Eine solche Verzahnungsanordnung könnte offensichtlich auch verwendet werden, um das Ausmaß der der Welle 29 erteilten Drehbewegung zu variieren, und um zu einer gewünschten Kombination von Dreh- und Axialbeu/egung zu gelangen.

Die spezielle, in Fig. 2 veranschaulichte Verzahnungsformgebung stellt das Zahnrad 19 als ein kreisförmiges Zahnrad dar, das um das Zentrum jenes Kreises rotiert, während die Zahnräder 15 und 17 identische, versetzte, nicht kreisförmige Zahnräder sind, die sich beide gleichzeitig in ihrer äussersten linken oder äussersten rechten Stellung befinden. Es sollte offensichtlich sein, daß das Verändern der Formgebung der zwei Zahnräder 15 und 17 die Veränderung der kombinierten Axial- und Rotationsbewegung der Welle 29 zur Folge hat, und tatsächlich kann durch die richtige Auswahl der Zahnräder annähernd jede gewünschte Kombination von Bewegungen erreicht werden. Die spezielle, in Fig. 2 veranschaulichte Formgebung erteilte einem exzentrischen Punkt auf dem Zahnrad 19 die als Planprojektion in Fig. 5 veranschaulichte

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Bewegung, wohingegen die in Fig. 4 veranschaulichte Formgebung, worin das mittlere Zahnrad 19^f um einen anderen Punkt als sein Zentrum rotiert, die als eine Planprojektion in Fig. 6 veranschaulichte, gewünschte Bewegung ergäbe. Als l/eranschaulichungshilfe ist die in Fig. 4 dargestellte Verzahnungsform im Maßstab gezeichnet.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1.) Mechanische Antriebsanordnung zum Umwandeln uon Rotationsbewegung einer Welle in eine kombinierte Rotations— und Axialbewegung in einer zweiten Welle, gekennzeichnet durch erste und zweite nicht kreisförmige Zahnräder, (15, 17), die gezwungen sind, um feste Achsen zu rotieren, ein drittes Zahnrad (19), das um eine bewegbare Achse drehbar und geeignet ist, mit jeden der ersten und zweiten Zahnräder (15, 17) zu kämmen, eine Vorrichtung (25, 26) zum Begrenzen der Bewegung der dritten Zahnradachse (21) auf parallele Bewegung in einer Ebene und eine Anordnung (35) zum Verbinden der zweiten lüelle (29) und eines exzentrischen Punktes auf dem dritten Zahnrad (

   2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Zahnrad (19) kreisförmig ist.

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   3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsanordnung (35) eine Kugelpfanne (27), (27») enthält, die an einem Punkt v/ersetzt won der bewegbaren Achse (21) angebracht ist, und einen l/erbindungsarm (35), der sich von der zujeiten Welle (29) erstreckt, und eine Kugel (33) an dem entfernten Ende des Armes aufweist, die geeignet ist, in die Pfanne zu passen.

   4. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Wslle (13) direkt gekuppelt, ist, um das erste Zahnrad (15) anzutreiben.

   5. Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung zum Variieren des Ausmaßes der Axialbewegung der zweiten Welle.

   6. Antrieb nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Anordnung zum Variieren des Ausmaßes dar Rotationsbewegung der zweiten Welle.

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   7. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch ge — kennzeichnet, daß die Anordnung zum Variieren eine Vorrichtung zum Verändern des Abstandes zu/ischen dem exzentrischen Punkt und der dritten Zahnradachse (21) enthält.

   B. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Variieren eine Vorrichtung zum Verändern der Länge des Verbindungsarmes (35) enthält.

   9. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Welle (29) mit einer Spitze (37) versehen ist, die geeignet ist, Draht (39) in einem Nuteniuickelvorgang abzugeben, wobei sich die Spitze (37) von der zuleiten Welle (29) in einer senkrechten Richtung dazu erstreckt.

   1o. Antrieb n-aeh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Welle (29) nit einer Spitze (37) versehen ist, die geeignet ist, Draht (39) in einem Nutenmickelvorgang abzugeben.

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   11. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ersten, zweiten und dritten Zahnräder (15, 17, 19) mit zusammenarbeitenden Nockenflächen (43, 45) v/ersehen ist, um die durch das jeweilige Zahnrad erfahrene Abnutzung zu vermindern.

   12. mechanische Antriebsanordnung zum Umwandeln von Rotationsbewegung auf einer Welle, in Rotationsund Axialbevegung einer zweiten Welle, gekennzeichnet durch ein nicht kreisförmiges Zahnrad, das gezwungen ist, um eine ortsfeste Achse zu rotieren, ein bewegbares Zahnrad, das um eine bewegbare Achse rotierbar und geeignet ist, mit dem nicht kreisförmigen Zahnrad zu kämmen, eine Anordnung zum Begrenzen der Bewegung des bewegbaren Zahnrades auf ebene, parallele Bewegung seiner Achse, sine Vorrichtung zum Drücken des bewegbaren Zahnrades, um mit den nicht kreisförmigen Zahnrad zu kämmen, und eine Anordnung zum Verbinden der zweiten Welle und eines Punktes, der entfernt von der Achse des bewegbaren Zahnrades angebracht ist.

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