Für mehr Effizienz in der Fertigung von Serienmotoren in mittleren Stückzahlen nahmen wir kürzlich eine neue Anlage für einen automatisierten Wicklungsprozess in Betrieb. Unsere Kunden profitieren von Wiederholgenauigkeit und reproduzierbarer Qualität: Jede Motorwicklung ist identisch.
Wenn Stückzahlen ein gewisses Maß überschreiten, kann eine automatisierte Fertigungslösung für bestimmte Teilprozesse zu einer effizienten Produktion beitragen. Herzstück eines jeden Elektromotors ist die Wicklung im Inneren des Stators, die bei BEN Buchele vor allem bei Unikaten und kleinen Stückzahlen von Hand vorgenommen wird. Dazu gehört viel Know-how, von der Integration der Kupferdrähte in die Nutkästen bis zur Bandage der Wicklung.
Für größere Aufträge, wie die Serienfertigung von Weichenstellantrieben, von denen wir jährlich ca. 4.000 Stück produzieren, setzen wir seit einigen Wochen auf eine neue Anlage, mit der der Wicklungsprozess automatisiert erfolgt. Sie besteht aus vier Einzelkomponenten, dem Spulenwickelautomat, der Einzieh- und Vorformmaschine, der Wickelkopfpresse und der Maschine für das Bandagieren des Wickelkopfs.
Der Wicklungsprozess
Begonnen wird mit einem Nebenprozess, der nicht direkt zur Anlage gehört, der Stator- Isolierung. Hier werden Isolationspapiere, die Nutkästen, in alle Nuten des Stators maschinell eingebracht.
Im ersten Teil des gesamten Fertigungsprozesses werden die Spulen im Spulenwickelautomaten hergestellt und direkt in das Übergabewerkzeug übertragen:
Der zweite Teil im Prozess ist das Einziehen und Vorformen der Spulen. Die in das Übertragungswerkzeug gewickelten Spulen werden an das Einziehwerkzeug übergeben:
Darüber hinaus gibt es einen Handarbeitsplatz, an dem die Ausführungen der Wicklung zum Klemmbrett, also die Ausführung der Litzen hergestellt werden. Litze und Kupferdraht werden hier miteinander verbunden, damit im Klemmbrett der Motor sauber angeschlossen werden kann. Dieser Zwischenschritt erfolgt noch vor dem dritten Prozess, der Wickelkopfformung.
Im Anschluss erfolgt die Wickelkopfformung, bei der der Stator durch eine Wickelkopfpresse in die geometrisch richtige Form gepresst wird. Dabei müssen Breite, Höhe, Innen- und Außen-durchmesser, also die Wickelkopfgeometrie, exakt eingehalten werden.
Im vierten Prozessschritt wird der Wickelkopf bandagiert, um seine Form zu fixieren, damit er auch bei Zwischenlagerungen nicht seine genauen Maße verliert.
Die Anlage kann für Motoren von Baugröße 63 bis zur Baugröße 132 mit einer Paketlänge von 240 mm eingesetzt werden.
Aktuell fertigen wir die Baugröße 80 für Weichenstellantriebe sowie Baugröße 100 für Motoren für Kranantriebe. Für jeden Auftrag werden exakt passend zur Baugröße und dem Stator-Schnitt entsprechende Werkzeuge auf allen Anlagenteilen benötigt, z. B. das Werkzeug zum Fertigen der Spulen, das Einziehwerkzeug, das Werkzeug in der Wickelkopfpresse, genauso wie das Werkzeug für die Stator-Isolation.
Reproduzierbare Qualität
Für unsere Kunden ist die automatisierte Wicklung bei Serienmotoren ein Qualitätsmerkmal, denn bei Spulenlänge, Füllgrad, Form des Wickelkopfs oder der Bandage bestehen exakt die gleichen Parameter bei jedem Stator, sodass jede Wicklung identisch ist.
Derzeit läuft unsere Wicklungsanlage im Einschichtbetrieb; mittelfristig ist jedoch ein Zweischichtbetrieb geplant. So können wir mehrere Tausend Wicklungen jährlich fertigen.
Die Automatisierung erlaubt uns mehr Flexibilität in der Personalplanung, um Mitarbeiter mit explizitem Wicklungs-Know-how gezielt bei Projekten mit Einzelmotoren und geringen Stückzahlen einzusetzen, wo weiterhin Handarbeit gefragt ist.
Und so sehen die fertig gewickelten Statoren der Weichenstellantriebe aus:
