Устройство для намотки многослойных катушек

 

О Л И.C A К::К Е „„72З689

ЙЗОБРЕТЕН КЯ

Союз Советских

Социалистических республик

1

-,.Г (6t ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 1 2,09.77 (2 I ) 2529330i2-1-07

H 01 F 41/04 с присоединением заявки .%—

ГааудврственныН камнтет (23) Приорип т— по делам нэобретеннй

sa открытий

Опубликовано 25.03.80. Бюллетень № I l (gg Дg P >1. . 31 8.44 (P88,8) Дата опубликования описания 28.03.80 (72) Автори изобретения

Л. И. Резников и Ь, Г. 1 елен (7l) Заявитель (54) УСТРОИСТВО .l. Ë H (. О1 .(11 . " 1-1ОГОСЛОЙ1тЫХ 1<ЛТУШ1:Е

Изобретение относится к технолог ическому оборудованию для изготовления проволочных многЬслойных катушек, преимушественно трапецеидальной формеi и может быть использовано в электро- и радио-технической промышленности.

Известен сганок цля намотки катушек трапецеидальной формы, в котором формирование трапецеицальной обмотки производится путем вращения каркаса с одноIO временным покачиванием его относительно продольной оси. Лля осуществления покачивания станок соцержит валик, состоящий из двух частей и призмы. Валик и призмы размещены B оправке, на кото15 рую надет каркас. Между валиком и внутренней поверхностью оправки обязателен зазор, тем больший, чем больше угол качания 11) Ж

Однако такое техническое решение не обеспечивает намотку малогабаритных катушек, в каркасе которых невозможно разместить оправку, валик и призмы.

Известен также многокатушечный станок для намотки элект1эических катушек на каркасы, содержа.ций приводной шпиндель для закрепления каркасов, раскладочный механизм для рядовой укладки провод» с перемени ык: tie!tot t витков в

1эяд и ой ций привод. Формирование тра пецеидальной обмотки осуществляется за счет изменения длин проходов провоцоукладчика, Это достигается тем, что рабочий орган раскладо нного механизма выполнен в виде зубчатого кулачка с разным профилем зубцов. каждый зубец кулачка обеспечит ает двойной ход провоцоукладчика. 1(атушка наматывается за один оборот кулачка 12, Такой станок является наиболее близким го технической сущности к предложенному устройству.

Недостатком его является ограниченность применения для многослойных катуLtt ê с обмоткой t :ç микропровода. Диаметр таких кагушек равен 0,05-0,03 мм, а количество слое- измеряется несколькими!

5 где р,д — приращение радиуса — вектора профиля кулачка;

- ширина обмотки катушки; о - высота обмотки по меньшей стороне трапеции; Ь - высота обмотки по большей

20 стороне трапеции; — угол поворота кулачка.

На фиг. 1 показана кинематическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 — график зависимости изменения профиля кулачка от угла поворота для цилиндрической обмотки; на фиг. 3— 0 то же для трапецеидальной обмотки;

) на фиг. 4 — профиль трапецеидальной обмотки; на фиг. 5 - график зависимости изменения профиля кулачка от угла поворота при изготовлении этой обмотки.

Устройство для намотки проволочных многослойных катушек содержит цви гатель 1, клиноременную передачу 2, шпиндель, 3, совмещенный с червяком 4.

На валу шпинделя установлена цанга 5, 4 служащая для закрепления каркаса катушки 6. С противоположной стороны вала шпинделя установлен счетчик 7 количества витков, предназначенный для выключения двигателя 1 по достижении заданно- 4> го числа витков. Червяк 4 находится в зацеплении с червячным колесом 8, неподвижно закрепленным па валу 9. На выходном конде вала 9 установлена сменная шестерня 1 О, которая вместе со

50 сменными шестернями l 1 и 1 2 образует гитару, предназначенную для изменения количества витков, наматываемых 3В . один проход проводоукладчпка. Настройка гитары производится один раз в соответствии с расчетным кулачком, На выходном валу гитары размещен кулачок 13, с которым контактирует толкатель 1 4 с роликом 15. Постоянное прижатие ðî3 72368 десятками и даже сотнями. Так как количество зубцов кулачка должно равняться количеству слоев, деленному на два, изготовление его затруднено. .Целью изобретения является упрощение конструкции устройства, Это достигается тем, что в предло кенном устройстве профиль рабочего органа раскладочного механизма, выполненного в виде кулачка, выбран, исходя из следую- !О щего соотношения:

9 ф лика к кулачку осуществляется пружиной 16, Толкатель 14 посредством разноплечего рычага 1 7 соединен с рейкой

18 проводоукладчика 19. Ось рычага

17 имеет воэможность перемещения в вертикальном направлении при помощи винта с рукояткой 20. Б результате изменяется соотношение плеч рычага

17 и обеспечивается регулировка длины кода проводоукладчика 19 при переходе на другой габарит катушки. При необходимости устройство может быть допоАнено .механизмом подготовки провода, включающим катушку 21 с тормозным устройством 22, губки 23 для смачивания провода лаком, направлаошие ролики 24 и граммометр 25 для контроля силы натяжения. Профиль кулачка

13 характеризуется изменением радиуса - вектора в зависимости от угла поворота кулачка.

В основе рядовой намотки цилиндрических катушек лежит принцип равномерного перемещения проводоукладчика с шагом, равным диаметру провода за один оборот шпинделя (каркаса катушки). Для д виже ния про водоукладчика тол катель, соприкасающийся с рабочим профилем кулачка, тоже должен перемешаться равномерно с шагом, равным диаметру провода эа один оборот каркаса, для чего приращение радиуса вектора (.а R ) кулачка за единицу поворота последнего, соответствующее одному обороту каркаса, должно быть строго постоянным и равным диаметру провода.

Отсюда следует, что за один оборот кулачка (360 )ьй изменяется от 0 до е l2--c3 .п--2 (принято, что намотка ocyIlp шествляется за один проход), где д„ вЂ” диаметр провода, A — количество витков, наматываемых за один проход проводоукладчика, - — ширина обмотки, промежуточное значение т. е. приращение радиуса — вектора зависит от угла поворота, ширины обмот» ки и изменяется по линейному закону.

Изменение R за один оборот кулачка при рядовой намотке цилиндрических катушек показано на фиг. 2.

При рядовой трапецеидальной намотке количество витков в каждом слое неодинаково, поэтому Ь.В для первого слоя изменяется от 0 до ЬЙ,второй слой на ма с) какую-то величину аВ =cons() меньше первого, третий слой на такую же величину, меньше второго и т, д. График изменения для семислойной катушки показан на фиг.

5 7236

3. Из графика видно, что закон изменения радиуса - вектора кулачка для каждого зубца, как и в предыдушем случае,линейн ый.

В основу разработки профиля кулачка предложенного устройства положен способ, по которому проводоукладчик за один про. ход укладывает несколько слоев провода.

Для формирования трапецеидальной обмотки проводоукладчик перемешается неравномер- о но (с переменной скоростью). При укладке провода от меньшего основания трапеции к большему проводоукладчик движется с замедлением, т. е, шаг проводоук:ладчика меньше диаметра провода, а

g

Определить r A можно рассматривая сечение обмотки катушки. На фиг. 4 показано сечение обмотки трапецеицальной катушки ОАВХ, где АО(а) - высота обмотки по меньшей стороне трапеции, ВХ (Ь) - высота обмотки по большей стороне трапеции;ОХ - высота трапеции (ширина обмотки), ; - текущее значение, АВбоковая сторона трапеции, ограничивающая обмотку, Поскольку приращение ь R определяет количество витков, намотанных от начапа укладки до рассматриваемого момента, а количество витков можно определить зп как частное от деления площади сечения обмотки на плошадь сечения одного витка, составив уравнение, в которое входят искомые величины, можно определить ьй, Для составления указанного уравнения определяем плошадь сечения обмотки (ОАВХ ) из двух условий: из условия заданной формы сечения, из условия количества витков, размещенных в этом сече нии.

Для определения плошади сечения из первого условия рассмотрим уравнение линии, образуюшей данное сечение. Так как прямая AB с углом наклона б, уравнение ее следуюшее:

С- другой стороны, эту же плошадь можно выразить через витки, связав их с углом поворота кулачка.

Обозначим количество намотанн ых витков при прохождении проводоукладчика до значения х; через и. а пол-, 1 ное число витков, намотанных за один проход до значения Х, через и .

Принимая, что при совершении полного хода проводоукладчпка кулачок делает один полный оборот (360 ), для

25 определения промежуточного значения числа витков и, составляем пропорцию: и

360

40 где х

g — +ах — — =0

$60о

55 к „,5 6-а (р)

Р х

42 где

- угловой коэффициент прямой

АВ;. о - угол между осью и прямой

АВ;

Q - высота обмотки по меньшей стороне трапеции.

Ь вЂ” высота обмотки по большей стороне трапец щ;

Вс) 6

- ширина обмотки.

На фиг, 4 видно, что Х - это перемс шение проводоукладчика, равное прираше нию радиуса-вектора кулачка аР

Проинтегрировав уравнение (1) прямой

АВ, получим плошадь сечения обмотки

ОАВХ,.

/(кхв)бх=SKrdx+ Saйх= +Йк о йх=

Х2

= — ay (3) где с — угол поворота кулачка в градусах, отсюда (5)

56До

Умножив количество витков на плошадь сечения одного витка (без учета коэффициента заполнения, так как он не влияет на вывод формулы), полу-чаем плошадь обмотки где S - плошадь сечения одного витка, Приравниваем выражения (6) и (3) э х

2 — (q) В полученном выражении производим алгебраические преобразования и решаек1 относительно х

7 23689 (8) В полученной формуле выражение п5 нв что иное, как плошадь фигуры ОАВХ, которая как плошадь трапеции равна так-, же

2 20

Заменяем n5 B формуле (8) на выра. жение (9), а коэффициент К заменяем его значением (2).

25 (10) Задаваясь различными углами с, получаем ряд значений дR, достаточных для пос Гроения профиля кулачка, Зависи мость изменения профиля кулачка от угла поворота последнего показана на фиг.

5. Из графика следует, что изменение носит нелинейный характер, Намотку катушки осуществляют за несколько проходов проводоукладчика.

Для этого перед началом процесса задаются числом проходов последнего..

Числа проходов. выбирают из условия, при котором количество слоев по большей стороне трапеции, образующейся . за один проход, равняется 3-4. Это ко:личество является оптимальным (умень шение количества слоев ведет к снижению производительности . a увеличениек спаданию витков и ухудшению качест" ва намотки).

Задавшись количеством проходов, оп ределяют число витков, наматываемых за один проход: для чего общее число витков катушки делят на число прохо дов. Затем в соответствии с выбранным количеством проходов и количеством витков, наматываемых за один проход; с помошью сменных шестерен 10, 11, l2 гитары настраивают устройства. зо

40

55

Знак минус перед корнем означает, что прирашение радиуса -вектора кулачка необходимо откладывать в противоположную сторону (в сторону уменьшения

Й ). При этом получается кулачок умень- 5 шенных размеров, но имеющий тот же закон изменения профиля. Разметка кулач ка и его изготовление сложняются. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать только положительное решгние корни о

Устройство работает следую цим обPQGOM

Вращение от двигателя 1 через кли ноременную передачу 2 церецается на. шпиндель 3, каркас катушки 6 и счетчик оборотов 7, Через червячную пару 4, 8, вал 9, сменные шестерни 10, 11, 12 врашение передается кулачку 13, с помощью которого вращательное движение преобразуется в возвратно-поступатель ное перемещение толкателя 14. Это движение далее через рычаг 17 и рейку

18 передается проводоукладчику 19. Провод с катушки 21, проходя через губки

23, смачивается лаком, затем через направляюшие ролики 24 проводоукладчи ка 19 наматывается на каркас катушки

6.

Профиль кулачка 13 построен из условия, при котором проводоукладчик 19 проходит расстояние, равное ширине обмотки за полный оборот кулачка (т. е. приращение радиуса - вектора дЙ изменяется от 0 до лй за 360 ), после чего ролик толкателя 15 скачком возвращается в нулевое (начальное) положение, За время этого скачка шпиндель успевает сделать один ава оборота. Обратный ход провода осуществляется по винтовой линии и на.качество всей катушки не влияет„

Профиль кулачка может быть выполнен и таким образом, чтобы проводоукладчик осуществлял проход за 1/2 окружности, о т. е. 180 . В этом случае приращение радиуса - вектора кулачка от 0 до, происходит на участке кулачка 0 - 180, затем уменьшение радиуса — вектора от

dR цо 0 на участке. кулачка 180—

360О. В процессе работы с таким кулачком проводоукладчик осуществляет трапецеидальную укладку провода как в прямом (от меньшей к большей высоте обмотки), так и в обратном (от большей к меньшей высоте обмотки) направлениях.

Однако при движении от большей высоты обмотки к меньшей иногда наблюдаются случаи сползания витков (при намотке без лака), что приводит к браку, Поэтому более оптимальным вариантом является ступенчатый кулачок. Особенностью профиля кулачка является неравномерное приращение радиуса - вектора, зависящее от соотношения высот обмотки, от ширины обмотки и угла поворота кулачка. В результате при равномерном вращении шпинделя и равномерном повороте кулачка перемещения проводоукладчика буцут нерав72368

9 номерными, т. е. по мере приближения его(проводоукладчика) к большей высоте обмотки с каждым оборотом шпинцеля перемещения провоцоукладчика уменьшается. Если, например, за первый виток пе« ремещения проводоуклацчика А4, равно d провода, за второй виток перемещение его равно аР < р, за третий виток перемещение проводоуклацчика будет еще меньшим, т. е. получим ьР,>Ю ) ь1,, Однако, если перемещение проводоуклацчика меньше й„и далее все более уменьшается, в какойго момент очередной виток будет уложен поверх нижнего, образуется многослойная обмотка. Причем, чем меньше перемещение ьР;, тем больше витков будет уложено один на другой. Поскольку перемещения проводоукладчика за« медляются, количество витков, уклацываемых один на другой, постоянно увеличивается по мере приближения к большей высоте обмотки, образуется наклонная поверхность.

Применение предлагаемого устройства для намотки трапецеидальных катушек (и других подобной формы, например

25 конических) позволит повысить произво дительность по сравнению с рядовой намоткой трапецеидальных катушек — за счет уменьшения количества проходов. зо

Кроме того, уменьшение количества проходов улучшает качество намотки, так как ведет к уменьшению числа реверсирования проводоукладчика для .наматывания нового слоя. В процессе реверсирования скорость движения проводоукладчика сни35 жается до нуля, а затем, изменив направление, снова возрастает до установившегося значения, при этом скорость вращения каркаса остается постоянной, т. е. 40 на краях обмотки создаются зоны, в ко9 10 торых отсутствует принудительная расклацка провода и обмотка наматывается внавал со случайным расположением провода. Для частичного устранения этого явления при намотке многослойных катушек приходится уменьшать скорость намотки, чтобы за .время реверсирования

0 02 — 0,08 сек уменьшить количество ! витков, наматываемых без раскладки, что снижает производительность HJIH качество намотки.

Формула изобретения

Устройство для намотки многослойных катушек, содержащее шпиндель для установки обматываемых каркасов, раскладочный механизм с рабочим органом, выйолненным.в виде кулачка, привод, о т личающееоя тем,что,сцелью у р и ощения конструкции при изготовлении катушек трапецеидальной формы, линия пр„ офиля кулачка описана следующИм урав нением: гце A R - приращение радиуса - вектора профиля кулачка ширина обмотки катушки; с - высота обмотки по меньшей стороне трапеции; 4 — высота обмотки по большей стороне трапеции;

oc - угол поворота кулачка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство .СССР

%112845, кл. Н 21 9 1/01, 1957.

2. Авторское свидетельство СССР

% 157432, кл. Н 21 G i/01, 1962.

723689 лк„,„

4 рг.Х

Составитель Г. Александрова

Редактор E. Кравцова Тепрел Н. Бабурка Корректор -Е. Папп

Заказ 438/39 Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4