AT523761A1

AT523761A1 - Verfahren, Positioniereinheit sowie damit ausgestattete Umformanlage zum Vorpositionieren von freien Stabendabschnitten eines Leiterpakets

Info

Publication number: AT523761A1
Application number: ATA50341/2020A
Authority: AT
Original assignee: Miba Automation Systems Ges M B H
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2021-11-15
Also published as: WO2021212161A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Positioniereinheit (25) zum Vorpositi- onieren von freien Stabendabschnitten (11) eines in einem Blechpaket (1) aufge- nommenen Leiterpakets (6) für einen nachfolgenden Umformvorgang der freien Stabendabschnitte (11) zur Bildung eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine. Die Positioniereinheit (25) umfasst ein Positionierwerkzeug (28) mit mehreren Positionierelementen (29), welche jeweils einen Stützfinger (30) und ei- nen Positionierfinger (31) umfassen. Die Positionierelemente (29) werden in Frei- räume (22) zwischen die Stabendabschnitten (11) hinein verstellt. Dabei erfolgt ein umfängliches Abstützen der Stabendabschnitte (11) an Stützflächen (32) der Stützfinger (30). Weiters werden die Positionierfinger (31) in eine in Umfangsrich- tung gegenüberliegende Seite der Stützflächen (32) verstellt und so die Stabend- abschnitte (11) zwischen jeweils einem in einem der Freiräume (22) befindlichen Stützfinger (30) eines der Positionierelemente (29) und jenem in Umfangsrichtung im unmittelbar benachbart angeordneten Freiraum (22) befindlichen Positionierfin- ger (31) eines weiteren Positionierelements (29) vorpositioniert. Weiters betrifft die Erfindung auch noch eine Umformanlage mit einer derartigen Positioniereinheit (25).

Description

schnitte sowie eine Umformanlage mit einer derartigen Positioniereinheit.

Die EP 1554 794 B1 beschreibt eine Anordnung zum Schweißen der Enden von Paaren von elektrisch leitenden Segmenten einer Wicklung einer drehenden elektrischen Maschine, die von mehreren Leitersegmenten geformt wird. Die Leitersegmente werden von einem Tragkörper so getragen, dass die zu schweißenden Enden jedes Paars von Leitersegmenten auf einer axialen Seite des Tragkörpers ein Schaltende in Form eines Kranzes formen. Die zu verschweißenden Enden der Paare von Leitersegmenten sind in einer radialen Richtung des Tragkörpers benachbart und außerhalb des Tragkörpers in Form von radialen Reihen (R) angeordnet, die in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind. Die Schweißanordnung umfasst ein Werkzeug zum Spannen der zu schweißenden Enden der Leitersegmente, das Umfangsblockiereinrichtungen dieser zu schweißenden Enden in Ihrer Schweißstellung aufweist. Die Umfangsblockiereinrichtungen werden von nockenförmigen Abschnitten von Spannorganen geformt. Ein Nockenabschnitt ist so konfiguriert, dass er durch Drehen des Spannorgans um seine Längsachse in eine zwischen den zu schweißenden Enden der zwei in Umfangsrichtung benachbarten radialen Reihen (R) von Leitersegmenten eingespannte Stellung kommt. Die Spannorgane sind jeweils in radialer Richtung von außen her zwischen die zu spannenden Enden der Paare von Leitersegmenten hinein und wieder heraus zu

verstellen. Es konnte damit eine in radialer Richtung wirkende Positionierung und

N2020/09000-AT-00

mente erzielt werden.

Es beschreibt auch die DE 10 2018 108 615 A1 eine Positioniervorrichtung und ein Positionierverfahren zum Positionieren eines Leiterendes oder einer Gruppe von Leiterenden einer Leiterendenanordnung von aus einem Bauelement zum Bilden eines Bauteils einer elektrischen Maschine vorstehenden Leiterenden mittels länglicher Fingerelemente. Die einzelnen umfänglich in radialer Richtung zueinander ausgerichteten Fingerelemente sind jeweils in radialer Richtung zu den zu positionierenden Leiterenden hin verstellbar. Jedes der Fingerelemente weist an seiner den Leiterenden zugewendeten Seite ein Erfassungsende auf, welches durch die Vorwärtsbewegung des jeweiligen Fingerelements zwischen Leiterenden einfahrbar ist und an einem Umfangsbereich einen radial zu einer Längsachse des Fingerelements vorspringenden Erfassungsbereich aufweist. Ein Getriebeelement eines Umsetzgetriebes dient zum Umsetzen eines mittleren Bereichs oder Endbereichs einer Längsbewegung des Fingerelements in Vorwärtsrichtung in eine Drehbewegung des Erfassungsendes. Damit erfolgt durch die jeweilige Radialverstellung der einzelnen Fingerelemente das Hineinverstellen zwischen die umfänglich nebeneinander befindlichen Leiterenden und zusätzlich eine Drehbewegung um die jeweils eigene Längsachse. Am Ende der Verstellbewegung befindet sich in jedem der Erfassungsbereiche, welche jeweils durch eine Kammstruktur gebildet sind, eines der zu positionierenden Leiterenden. Es wurde zwar eine Positionierung der Leiterenden in radialer Richtung geschaffen, jedoch eine umfängliche

Positionierung konnte nur in gewissen Grenzen erzielt werden.

Die DE 102018 103 100 A1 beschreibt eine Positionier- und Spannvorrichtung sowie ein Positionier und Spannverfahren zum Positionieren und miteinander Verspannen von Drahtenden zwecks Weiterverarbeitung im Zuge einer Herstellung eines Maschinenelements einer elektrischen Maschine. Die Positionier- und Spannvorrichtung umfasst eine Fangeinrichtung mit übereinander angeordneten Scheiben, insbesondere Ringscheiben. In den Scheiben sind jeweils zusammenwirkende erste und zweite Ausnehmungen zur Aufnahme der Drahtenden ausge-

bildet. Die ersten Ausnehmungen in der ersten Scheibe weisen bezüglich der

N2020/09000-AT-00

tenen Drahtenden nur in axialer Richtung möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren eine Positioniereinheit und zur Verfügung zu stellen, mittels derer eine einfache Vorpositionierung und nachfolgende sichere

Übergabe an eine Umformeinheit ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine als Positioniereinheit ausgebil-

dete Vorrichtung gemäß den Ansprüchen gelöst.

Das Verfahren ist zum Vorpositionieren von freien Stabendabschnitten eines in einem Blechpaket aufgenommenen Leiterpakets für einen nachfolgenden Umformvorgang der freien Stabendabschnitte zur Bildung eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine. Es sind dabei folgende Schritte vorgesehen:

- Bereitstellen des Blechpakets und des Leiterpakets, wobei im Blechpaket eine Anzahl „n“ von Aufnahmekammern ausgebildet ist und die Aufnahmekammern über den Umfang verteilt in einem ersten Teilungsraster -T1- angeordnet sind und sich die Aufnahmekammern jeweils zwischen einer ersten Stirnfläche und einer zweiten Stirnfläche in Richtung einer Längsachse erstrecken, wobei Leiterelemente des Leiterpakets mit ihren Stababschnitten in die Aufnahmekammern eingesetzt sind und die Stabendabschnitte über die erste Stirnfläche des Blechpakets frei vorragen, und wobei die einzelnen Stabendabschnitte mehrere Lagen ausbilden, wobei jede der einzelnen Lagen eine Anzahl „m“ an Stabendabschnitten umfasst und sich die Lagen in Umfangsrichtung erstrecken sowie in radialer

Richtung benachbart zueinander angeordnet sind, und wobei in Umfangsrichtung

N2020/09000-AT-00

- Bereitstellen einer Positioniereinheit, welche Positioniereinheit ein Positionierwerkzeug mit mehreren Positionierelementen umfasst und jedes der Positionierelemente einen Stützfinger und einen Positionierfinger umfasst, und die Positionierelemente über den Umfang verteilt in einem dritten Teilungsraster -T3- angeordnet sind, wobei der dritte Teilungsraster -T3- gleich gewählt ist wie der zweite Teilungsraster -T2- der Freiräume, und die Positionierelemente in radialer Richtung sowohl in Richtung auf die Längsachse als auch in dazu entgegengesetzter Richtung verstellbar sind,

- ortsfestes und positioniertes Halten des Blechpakets mit dem darin befindlichen Leiterpaket,

- Radiales Verstellen der einzelnen Positionierelemente von einer in radialer Richtung außerhalb der Stabendabschnitte befindlichen Ausgangsstellung in Richtung auf die Längsachse in die jeweiligen Freiräume hinein,

- Umfängliches Abstützen von zumindest jeweils einem der Stabendabschnitte von einer der Lagen an dem jeweils im Freiraum befindlichen Stützfinger an seiner in radialer Richtung verlaufend ausgerichteten Stützfläche, welche Stützfläche einer ersten radialen Längsseite des Freiraums zugewendet ist,

- Umfängliches oder tangentiales Verstellen der Positionierfinger in Richtung auf jeweils eine der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten radialen Längsseiten des jeweiligen Freiraums, und

- Positioniertes Ausrichten der zumindest einen Stabendabschnitte von einer der Lagen zwischen jeweils einem in einem der Freiräume befindlichen Stützfinger eines der Positionierelemente und jenem in Umfangsrichtung im unmittelbar benachbart angeordneten Freiraum befindlichen Positionierfinger eines wei-

teren Positionierelements.

Vorteilhaft ist bei den hier gewählten Verfahrensschritten, dass so ein einfacher

Verfahrensablauf zur Verfügung gestellt wird, bei dem nach dem Einsetzen der

N2020/09000-AT-00

übergreifend wirkenden Stützfingern und Positionierfingern gehalten.

Weiters ist ein Vorgehen vorteilhaft, bei dem die jeweils in radialer Richtung verlaufend ausgerichtete Stützfläche von jedem der Stützfinger jeweils in radialer fluchtender Ausrichtung zu einer jeweiligen der ersten Seitenflächen der Aufnahmekammern ausgerichtet wird. Dies kann durch das exakte positionierte Aufnehmen und Halten des Blechpakets relativ bezüglich der Positioniereinheit erreicht werden. Die Anordnung der einzelnen Stützflächen an den Stützfingern sind bekannt und durch die dazu entsprechende Anordnung und positionierte Halterung

des Blechpakets kann zusätzlicher Ausrichtaufwand eingespart werden.

Eine weitere vorteilhafte Vorgehensweise ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils ein Positionierelement bildenden Stützfinger und Positionierfinger in Richtung der Längsachse unmittelbar übereinander angeordnet sind. Damit kann in Umfangsrichtung eine platzsparende Anordnung geschaffen werden. Weiters kann damit aber auch mit geringen Verstellwegen das Auslangen gefunden werden, da

nach dem in radialer Richtung erfolgten Hineinverstellen in die jeweiligen Frei-

N2020/09000-AT-00

nierung verstellt werden müssen.

Vorteilhaft ist auch eine Verfahrensvariante, bei welcher die Stützfinger dem Blechpaket näherliegend angeordnet sind als die Positionierfinger. Damit kann ein einfacherer Aufbau des Positionierwerkzeugs geschaffen werden. Darüber hinaus kann so auch noch die Mitverstellung der Positionierfinger mit den Stützfingern

einfacher realisiert werden.

Eine andere Vorgehensweise zeichnet sich dadurch aus, wenn zumindest eine Aufnahmenut an jedem der Positionierfinger im Bereich seines PositionierfingerEndes an einer in Umfangsrichtung gegenüber liegenden Seite bezüglich der jeweiligen Stützfläche des Stützfingers des gleichen Positionierelements angeordnet oder ausgebildet ist. Durch das zusätzliche Vorsehen von zumindest einer Aufnahmenut oder Positioniernut am jeweiligen Positionierfinger kann so auch noch eine mögliche Abweichung der Stabendabschnitte von deren Soll-Position korrigiert

und diese in eine exakte radiale Position verlagert werden.

Weiters ist ein Vorgehen vorteilhaft, bei dem die zumindest eine Aufnahmenut mit einer Nuttiefe ausgebildet ist, welche gleich oder größer ausgebildet ist als eine Breite des zumindest einen Stabendabschnitts in der gleichen Richtung wie die Nuttiefe. Damit kann ausgehend von eine klemmenden Halterung zwischen den jeweils zusammenwirkenden Stützfingern und Positionierfingern bis hin zu einer klemmfreien Positionierung zwischen diesen der jeweils erforderliche und gewünschte Positionierzustand für den jeweiligen Anwendungsfall erzielt werden. Bei geringfügig größer ausgebildeter Nuttiefe kann eine Beschädigung der Stabendab-

schnitte, insbesondere von deren Isolierung, verhindert werden.

Eine weitere vorteilhafte Vorgehensweise ist dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aufnahmenut eine Nutbreite in radialer Richtung aufweist, welche gleich oder größer ausgebildet ist als eine Dicke des zumindest einen Stabendab-

schnitts in der gleichen Richtung wie die Nutbreite. Damit kann das Einsetzen und

N2020/09000-AT-00

erleichtert werden.

Vorteilhaft ist auch eine Verfahrensvariante, bei welcher mehrere Aufnahmenuten in radialer Richtung hintereinander angeordnet oder ausgebildet sind und die radiale Beabstandung der Aufnahmenuten voneinander einem Soll-Radialabstand von jeweils unmittelbar benachbart angeordneten Stabendabschnitten in deren SollPosition entspricht. Damit wird die Möglichkeit geschaffen, auch mehrere unmittelbar benachbart befindliche Stabendabschnitt in der Soll-Position zu halten oder solche, welche sich in einer davon abweichenden Ist-Position befinden, In die vorgesehene für die Übergabe erforderliche Soll-Position zu verlagern oder zu ver-

bringen.

Eine andere Vorgehensweise zeichnet sich dadurch aus, wenn die Positionierelemente voneinander unabhängig in radialer Richtung verstellbar sind. Damit kann

eine noch individuellere Positionierung und Einstellmöglichkeit geschaffen werden.

Weiters ist ein Vorgehen vorteilhaft, bei dem alle Positionierelemente gemeinsam in radialer Richtung verstellbar sind. Damit wird ein einfacher und kostengünstiger Aufbau für den Verstellmechanismus der einzelnen Positionierelemente ermöglicht.

Eine weitere vorteilhafte Vorgehensweise ist dadurch gekennzeichnet, dass die von der Positioniereinheit in deren Soll-Positionen vorpositioniert gehaltenen Stabendabschnitte von einer Umformeinheit aufgenommen oder in diese eingesetzt werden und nach der Übernahme oder Übergabe die Positionierelemente in radialer Richtung aus den Freiräumen heraus verstellt werden. Damit kann eine kollisionsfreie Übergabe oder Aufnahme des Blechpakets in die Umformeinheit ermög-

licht werden.

Vorteilhaft ist auch eine Verfahrensvariante, bei welcher vor dem Herausverstellen in radialer Richtung die einzelnen Positionierfinger in Umfangsrichtung oder in Tangentialrichtung in Richtung auf die jeweiligen Stützflächen der Stützfinger hin

verstellt werden. So bleiben bis nach der Aufnahme und Halterung der einzelnen

N2020/09000-AT-00

Stabendabschnitte stets in der Soll-Position.

Die Aufgabe der Erfindung wird aber insbesondere unabhängig davon auch durch eine Positioniereinheit zum Vorpositionieren von freien Stabendabschnitten eines in einem Blechpaket aufgenommenen Leiterpakets für einen nachfolgenden Umformvorgang der freien Stabendabschnitte zur Bildung eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine gelöst. Die Positioniereinheit umfasst

- ein Basisgehäuse,

- ein Positionierwerkzeug mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Positionierelementen, wobei das Positionierwerkzeug am Basisgehäuse gehalten ist, und die Positionierelemente in radialer Richtung in Richtung auf eine Längsachse und vice versa verstellbar sind, wobei weiters vorgesehen ist

- dass jedes der Positionierelemente einen Stützfinger und einen Positionierfinger umfasst,

- dass die Stützfinger jeweils eine in radialer Richtung verlaufend ausgerichtete Stützfläche aufweisen,

- dass die Positionierfinger jeweils in Umfangsrichtung oder in Tangentialrichtung in eine von den Stützflächen abgewendet Richtung verstellbar sind, und

- dass jeweils ein Stützfinger eines der Positionierelemente mit einem in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart befindlichen Positionierfinger eines weiteren Positionierelements zusammenwirkt und die beiden jeweils zusammenwirkenden Finger der jeweils zwei Positionierelemente zur Positionierung von jeweils zumin-

dest einem zwischen den Fingern aufzunehmenden Stabendabschnitt dienen.

Der dadurch erzielte Vorteil liegt darin, dass so ein kostengünstiger und einfacher Aufbau der Positioniereinheit geschaffen wird, mittels welcher ein sicherer Verfahrensablauf durchführbar ist. Damit können auf einfache Art und Weise nach dem Einsetzen der Leiterelemente in das Blechpaket die darüber hinaus vorragenden Stabendabschnitte von ihrer möglicherweise von der Soll-Position abweichenden Ist-Position in die jeweils vorgesehene oder vorbestimmte Soll-Position verbracht werden. Die jeweils in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart befindlichen Posi-

tionierelemente mit deren Stützfingern und Positionierfingern dienen dazu, im

N2020/09000-AT-00

niert von den übergreifend wirkenden Stützfingern und Positionierfingern gehalten.

Weiters kann es vorteilhaft sein, wenn die jeweils ein Positionierelement bildenden Stützfinger und Positionierfinger in Richtung der Längsachse unmittelbar übereinander angeordnet sind. Damit kann in Umfangsrichtung eine platzsparende Anordnung geschaffen werden. Weiters kann damit aber auch mit geringen Verstellwegen das Auslangen gefunden werden, da nach dem in radialer Richtung erfolgten Hineinverstellen in die jeweiligen Freiräume oder Zwischenräume nur die Positionierfinger an der jeweils gegenüberliegenden Seite der Stützfläche an dem oder

den Stabendabschnitten zur Vorpositionierung verstellt werden müssen.

Eine andere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Positionierfinger jeweils an den Stützfingern daran anliegend abgestützt sind. Damit kann ein einfacherer Aufbau des Positionierwerkzeugs geschaffen werden. Darüber hinaus kann so auch noch die Mitverstellung der Positionierfinger mit den Stützfingern

einfacher realisiert werden.

Eine weitere mögliche Ausführungsform hat die Merkmale, dass ein Verstell- und Führungsmechanismus vorgesehen ist, welcher Verstell- und Führungsmechanismus jeweils eine zwischen den Stützfingern und Positionierfingern angeordnete Führungsanordnung mit einem zusammenwirkenden ersten und zweiten Führungselement umfasst, mittels welcher Führungsanordnung die Positionierfinger jeweils an den Stützfingern in einer normalen oder in einer tangentialen Ausrich-

tung bezüglich der Längserstreckung der Stützfinger verstellbar an diesen geführt

N2020/09000-AT-00

sind. Damit kann mittels der zusammenwirkenden Führungselemente eine sichere

in Umfangsrichtung vorbestimmte Verstellbewegung ermöglicht werden.

Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass der Verstell- und Führungsmechanismus eine Scheibe, insbesondere eine Kreisringscheibe, mit daran befindlichen und in Axialrichtung vorragenden Vorsprüngen umfasst und dass die Vorsprünge jeweils zwischen die in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart angeordneten Positionierfinger hineinragen. So können mit einer einfachen Dreh- oder Schwenkbewegung der Scheibe die Verlagerungen der Positionierfinger relativ bezüglich der

Stützfinger realisiert werden.

Eine andere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorsprünge jeweils an den in Umfangsrichtung beidseits befindlichen Positionierfingern anliegen. Damit kann eine in Umfangsrichtung gesehen beidseitige Verstellbewegung

durchgeführt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aufnahmenut an jedem der Positionierfinger im Bereich seines Positionierfinger-Endes an einer in Umfangsrichtung gegenüber liegenden Seite bezüglich der jeweiligen Stützfläche des Stützfingers des gleichen Positionierelements angeordnet oder ausgebildet ist. Durch das zusätzliche Vorsehen von zumindest einer Aufnahmenut oder Positioniernut am jeweiligen Positionierfinger kann so auch noch eine mögliche Abweichung der Stabendabschnitte von deren

Soll-Position korrigiert und diese in eine exakte radiale Position verlagert werden.

Weiters kann es vorteilhaft sein, wenn die zumindest eine Aufnahmenut mit einer Nuttiefe ausgebildet ist, welche gleich oder größer ausgebildet ist als eine Breite des zumindest einen aufzunehmenden Stabendabschnitts in der gleichen Richtung wie die Nuttiefe. Damit kann ausgehend von eine klemmenden Halterung zwischen den jeweils zusammenwirkenden Stützfingern und Positionierfingern bis hin zu einer klemmfreien Positionierung zwischen diesen der jeweils erforderliche und gewünschte Positionierzustand für den jeweiligen Anwendungsfall erzielt werden. Bei geringfügig größer ausgebildeter Nuttiefe kann eine Beschädigung der

Stabendabschnitte, insbesondere von deren Isolierung, verhindert werden.

N2020/09000-AT-00

Eine andere alternative Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die zumindest eine Aufnahmenut eine Nutbreite in radialer Richtung aufweist, welche gleich oder größer ausgebildet ist als eine Dicke des zumindest einen aufzunehmenden Stabendabschnitts in der gleichen Richtung wie die Nutbreite. Damit kann das Einsetzen und Aufnehmen des zumindest einen Stabendabschnitts je nach

gewähltem Übermaß erleichtert werden.

Eine weitere mögliche und gegebenenfalls alternative Ausführungsform hat die Merkmale, dass mehrere Aufnahmenuten in Richtung der Längserstreckung hintereinander angeordnet oder ausgebildet sind und die radiale Beabstandung der Aufnahmenuten voneinander einem Soll-Radialabstand von jeweils unmittelbar benachbart anordenbaren Stabendabschnitten in deren Soll-Position entspricht. Damit wird die Möglichkeit geschaffen, auch mehrere unmittelbar benachbart befindliche Stabendabschnitt in der Soll-Position zu halten oder solche, welche sich in einer davon abweichenden Ist-Position befinden, in die vorgesehene für die

Übergabe erforderliche Soll-Position zu verlagern oder zu verbringen.

Es ist auch noch eine Umformanlage umfassend eine erfindungsgemäß ausgebildete Positioniereinheit zum Vorpositionieren von freien Stabendabschnitten eines in einem Blechpaket aufgenommenen Leiterpakets und eine Umformeinheit für einen nachfolgenden Umformvorgang der freien Stabendabschnitte zur Bildung ei-

nes Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine vorgesehen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden

Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein Blechpaket mit einem darin aufgenommenen Leiterpaket und noch

unverformten Stabendabschnitten, in schaubildlicher Darstellung;

Fig. 2 ein Detail des Blechpakets mit dem darin aufgenommenen Leiterpaket

nach Fig. 1, in Draufsicht und vergrößerter Darstellung;

N2020/09000-AT-00

Fig. 3 eine Umformanlage zum Umformen von Stabendabschnitten eines in einem Blechpaket aufgenommen Leiterpakets, umfassend eine Positio-

niereinheit und eine Umformeinheit, in Ansicht;

Fig. 4 die Positioniereinheit ohne Blechpaket, in schaubildlich vereinfachter Darstellung; Fig. 5 ein Detail der Positioniereinheit mit teilweise entfernten Bauteilkompo-

nenten, im Axialschnitt sowie schaubildlicher Darstellung;

Fig. 6 ein weiteres Detail der Positioniereinheit mit teilweise entfernten Bauteilkomponenten, mit in radialer Richtung in die Freiräume hinein verstellten Positionierelementen noch vor dem Zustellen der Positionierfin-

ger in deren Positionierstellung, in schaubildlicher Darstellung;

Fig. 7 eine weitere Detailansicht der Positioniereinheit mit teilweise entfernten Bauteilkomponenten und mit in die Freiräume hineinverstellten Positionierelementen, in deren geöffneten Zwischenstellung, in einer Ansicht

in Axialrichtung;

Fig. 8 das Detail der Positioniereinheit nach Fig. 7, jedoch bei sich in der Posi-

tionierstellung befindlichen Stützfingern und Positionierfingern;

Fig. 9 eine vergrößerte Detaildarstellung von Stabendabschnitten, welche zwischen einem Stützfinger und einem Positionierfinger von zusammenwir-

kenden Positionierelementen positioniert gehalten sind.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lage-

angaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

N2020/09000-AT-00

Der Begriff „insbesondere“ wird nachfolgend so verstanden, dass es sich dabei um eine mögliche speziellere Ausbildung oder nähere Spezifizierung eines Gegenstands oder eines Verfahrensschritts handeln kann, aber nicht unbedingt eine zwingende, bevorzugte Ausführungsform desselben oder eine zwingende Vorge-

hensweise darstellen muss.

In den Fig. 1 und 2 ist vereinfacht ein Blechpaket 1 gezeigt, in welchem mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Aufnahmekammern 2 angeordnet oder ausgebildet sind. Das Blechpaket 1 weist in Richtung seiner Längsachse 3 voneinander beabstandet eine erste Stirnfläche 4 und eine zweite Stirnfläche 5 auf bzw. ist das Blechpaket 1 von den beiden Stirnflächen 4, 5 in seiner Längserstreckung begrenzt. Die Aufnahmekammern 2 erstrecken sich jeweils zwischen der ersten

Stirnfläche 4 und der zweiten Stirnfläche 5, dies bevorzugt durchgängig.

Im Blechpaket 1 ist eine Anzahl „n“ von Aufnahmekammern 2 vorgesehen oder ausgebildet, wobei die Anzahl „n“ in Abhängigkeit vom herzustellenden Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine abhängig ist. Aufgrund der Anzahl „n“ an Aufnahmekammern 2 ergibt sich bei einer über den Umfang gesehen gleichmäßigen Anordnung der Aufnahmekammern 2 ein erster Teilungsraster -T1- oder ein erstes

umfängliches Rastermaß.

In das hier dargestellte Blechpaket 1 ist bereits ein Leiterpaket 6 eingesetzt worden, wobei das Leiterpaket 6 z.B. zumindest eine nicht näher bezeichnete Leiterelementgruppe umfassen kann. Es können auch mehrere unterschiedliche Leiterelementgruppen das Leiterpaket 6 bilden. Das Leiterpaket 6 bzw. die zumindest eine Leiterelementgruppe umfasst eine Vielzahl an Leiterelementen 7, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als sogenannte Hairpins ausgebildet sind. In bekannter Weise umfasst ein als Hairpin ausgebildetes Leiterelement 7 einen ersten Stababschnitt 8, einen zweiten Stababschnitt 9 und einen die beiden Stababschnitte 8, 9 miteinander verbindenden Verbindungsabschnitt 10. Es können aber

auch sogenannte U-Pins als Leiterelemente 7 eingesetzt werden.

Es wäre aber auch noch möglich, zusätzlich zu den als Hairpins ausgebildeten

Leiterelementen 7 nicht näher dargestellte I-Pins in das Blechpaket 1 einzusetzen.

N2020/09000-AT-00

Unabhängig davon könnten aber auch nur I-Pins in das Blechpaket 1 eingesetzt und darin aufgenommen werden. Jeder der I-Pins weist ebenfalls seinen eigenen

Stababschnitt auf und bildet eines der Leiterelemente.

Die Stababschnitte 8, 9 der Leiterelemente 7 sind bevorzugt mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgebildet, wobei als Sonderform des Rechtecks auch ein quadratischer Querschnitt möglich ist. Zumeist werden die Leiterelemente 7 jedoch mit einem Rechteckquerschnitt ausgebildet. Zur Isolierung der Leiterelemente 7 sind diese zumeist über einen überwiegenden Längenanteil der Stababschnitte 8, 9 und gegebenenfalls auch an deren Verbindungsabschnitten 10 — wenn die Leiterelemente 7 als Hairpins oder U-Pins ausgebildet sind — mit ei-

ner anhaftenden Isolierschicht versehen.

Im Bereich der hier ersten Stirnfläche 4 ist in der Fig. 1 gezeigt, dass jeder der Stababschnitte 8, 9 der einzelnen Leiterelemente 7 die erste Stirnfläche 4 in Axialrichtung überragt und damit Stabendabschnitte 11 der Leiterelemente 7 über die erste Stirnfläche 4 auf die von der zweiten Stirnfläche 5 abgewendete Richtung vorragen. Der Einfachheit werden alle über die erste Stirnfläche 4 vorragenden Endabschnitte der Leiterelemente 7 als Stabendabschnitte 11 bezeichnet. Die Stabendabschnitte 11 können auch nur als Endabschnitte bezeichnet werden und ragen einzeln und frei über die erste Stirnfläche 4 vor. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die einzelnen Stabendabschnitte 11 zusätzlich noch in radialer Richtung aufgefächert worden und sind damit um ein gewisses radiales Ausmaß

voneinander beabstandet.

Diese üblicherweise als Auffächerungsvorgang bezeichnete Arbeitstätigkeit kann erfolgen oder durchgeführt werden, ist aber nicht unbedingt zwingend erforderlich. Der radiale Auffächerungsvorgang zumindest einzelner der Stabendabschnitte 11 wird bevorzugt vor dem nachfolgend noch detaillierter beschriebenen Positioniervorgang und dem zumeist nachfolgend durchgeführten Umformvorgang (Twistvorgang) durchgeführt. Da dies als hinlänglich bekannt angesehen wird und dazu die

unterschiedlichsten Vorrichtungen und Verfahrensschritte eingesetzt werden kön-

N2020/09000-AT-00

nen, wird darauf nicht mehr näher eingegangen. Mit diesem Auffächerungsvorgang wird die radiale Beabstandung von jeweils unmittelbar benachbarten Sta-

bendabschnitte 11 erzielt.

Weiters ist noch gezeigt, dass in Jeder der in radialer Richtung bezüglich der Längsachse 3 verlaufend ausgerichteten Aufnahmekammern 2 auch mehrere Stababschnitte 8, 9 in radialer Richtung gesehen hintereinander angeordnet sein können. Bevorzugt sind die Stababschnitte 8, 9 in den jeweiligen Aufnahmekammern 2 unmittelbar benachbart und zumeist aneinander anliegend angeordnet. Bei einem Rechteckquerschnitt sind bevorzugt deren längere Flachseiten jeweils einander zugewendet und können bevorzugt eng aneinander liegend in den Aufnah-

mekammern 2 angeordnet oder aufgenommen sein.

In radialer Richtung gesehen, bilden die Stababschnitte 8, 9 der Leiterelemente 7 mit deren Stabendabschnitten 11 mehrere in Umfangsrichtung um die Längsachse 3 herum angeordnete oder ausgebildete Lagen oder Schichten. Jede der Lagen oder Schichten ist in einem vorbestimmten radialen Abstand von der Längsachse 3 angeordnet. Da die Anzahl der Lagen oder Schichten unterschiedlich gewählt werden kann, sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel insgesamt acht Lagen oder Schichten gezeigt. Vorzugsweise ist die Anzahl der Lagen oder Schichten je-

weils eine gerade Zahl, wie z.B. zwei, vier, sechs, acht, zehn usw. .

Um nachfolgend eine bessere Zuordnung zu Verfahrensschritten und Unterscheidung der Lagen oder Schichten untereinander zu gewährleisten, wird jede derselben mit einem eigenen Bezugszeichen versehen. Wie zuvor beschrieben, kann die Anzahl der Lagen oder Schichten je nach Bauform des auszubildenden Rotors oder Stators unterschiedlich sein. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insgesamt acht Lagen oder Schichten vorgesehen, wobei die äußerste oder erste Lage mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet wird. Die weiteren Lagen oder Schichten sind dann mit den Bezugszeichen 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19 bezeichnet. Die innerste Lage 19 liegt somit der Längsachse 3 in radialer Richtung gesehen am nächsten. Dies ist am besten aus der Fig. 2 zu ersehen. Weiters sind

noch bei einer der Aufnahmekammern 2 die Leiterelemente 7 im Bereich der ers-

N2020/09000-AT-00

ten Stirnfläche 4 geschnitten dargestellt, um die Aufnahmekammer 2 besser ersichtlich machen zu können. Jede der Aufnahmekammern 2 ist in Umfangsrichtung gesehen von einer ersten Seitenfläche 20 und einer zweiten Seitenfläche 21

begrenzt.

Zwischen jeweils einander zugewendeten ersten Seitenflächen 20 und zweiten Seitenflächen 21 von in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart angeordneten Aufnahmekammern 2 ist ein zumeist keilförmig verlaufender Freiraum 22 ausgebildet. Dieser Freiraum 22 erstreckt sich in axialer Betrachtungsrichtung auf die erste Stirnfläche 4 gesehen auch noch in radialer Richtung weiter zwischen die jeweiligen Stabendabschnitte 11 sowie jeweils in axialer Richtung ausgehend von der die erste Stirnfläche 4 bis hin zu Stirnenden 23 der jeweiligen Stabendabschnitte 11. Die Anzahl „o“ an Freiräumen 22 zwischen den Aufnahmekammern 2 ist grundsätzlich gleich bzw. entspricht der Anzahl „n“ an Aufnahmekammern 2 und sind in einem zweiten Teilungsraster -T2- oder einem zweiten umfänglichen Rast-

ermaß zueinander angeordnet.

Jede der Lagen 12 bis 19 umfasst bevorzug eine Anzahl „m“ an Stabendabschnitten 11. Die Anzahl „m“ an Stabendabschnitten 11 von zumindest einzelnen der Lagen 12 bis 19 ist gleich der Anzahl „n“ der Aufnahmekammern 2 im Blechpaket 1 gewählt. Bevorzugt wird bei allen Lagen 12 bis 19 die Anzahl „m“ an Stabendabschnitten 11 gleich der Anzahl „n“ der Aufnahmekammern 2 im Blechpaket 1 gewählt. Damit sind in jeder der Aufnahmekammern 2 auch die jeweiligen Stabab-

schnitte 8, 9 der Leiterelemente 7 aufgenommen und angeordnet.

Bei den in der Fig. 2 dargestellten Stabendabschnitten 11 sind diese zueinander in radialer Richtung beabstandet angeordnet, so wie dies zuvor bei dem Schritt des Auffächerns beschrieben worden ist. Weiters sind diese jeweils in vollen Linien in deren Soll-Positionen dargestellt. Bedingt durch die zumeist plastische Umformung der einzelnen Stabendabschnitte 11 beim Auffächerungsvorgang befinden sich nicht immer alle Enden der Stabendabschnitte 11 in deren Soll-Position. Bei der letzten vollständigen radialen Reihe der Stabendabschnitte 11 im rechten Abschnitt der Fig. 2 ist bei den beiden äußeren Stabendabschnitten 11 jeweils eine

Ist-Position in strichlierten Linien angedeutet. Die Abweichung der Ist-Positionen

N2020/09000-AT-00

von den jeweiligen Soll-Positionen ist in Umfangsrichtung und/oder in radialer

Richtung möglich.

Die Fig. 1 zeigt die über die erste Stirnfläche 4 vorragenden Stabendabschnitte 11 der einzelnen Lagen 12 bis 19 in deren für den nachfolgend detaillierter beschriebenen Positioniervorgang. Zumeist befinden sich einzelne der Stabendabschnitte 11 nach dem Einsetzen der Leiterelemente 7 in die dafür vorgesehenen Aufnahmekammern 2 nicht in deren Soll-Position. Die einzelnen Soll-Positionen sind für die Aufnahme der umzuformenden Stabendabschnitte 11 und den weiters nachfolgenden Umformvorgang für eine Vielzahl an unterschiedlichen Umformwerkzeugen ein wesentlicher Bestandteil. Damit können bei der Übergabe vom erfolgten Positionierschritt ungewollte Verformungen und damit einhergehende Beschädigungen von jenem Stabendabschnitt 11 oder von jenen Stabendabschnitten 11 verhindert werden, welche eine von deren Soll-Position abweichende Ist-Position aufweisen. Der Umformvorgang wird auch als sogenannter Twistvorgang bezeichnet, bei welchem die Stabendabschnitte 11 der vorragenden Stababschnitte 8, 9 zumindest in Umfangsrichtung gesehen umgeformt werden, wie dies allgemein

bekannt ist.

In der Fig. 3 ist eine Umformanlage 24 stark stilisiert dargestellt, mittels welcher jenes zuvor beispielhaft beschriebene Blechpaket 1 mit dem darin aufgenommenen Leiterpaket 6 weiter bearbeitet werden kann. Die Umformanlage 24 dient dazu, die jeweils vorragenden Stabendabschnitte 11 zumindest in Umfangsrichtung umzuformen, wobei dieser Vorgang auch als Twistprozess bezeichnet werden kann. Dieser Umformvorgang ist hinlänglich bekannt, weshalb darauf nicht mehr einge-

gangen wird.

Die Umformanlage 24 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel eine Positioniereinheit 25 zum Vorpositionieren der freien Stabendabschnitte 11 des im Blechpaket 1 aufgenommenen Leiterpakets 6 und eine Umformeinheit 26 für den nachfolgenden Umformvorgang der freien Stabendabschnitte 11 zur Bildung eines Sta-

tors oder Rotors einer elektrischen Maschine.

N2020/09000-AT-00

Wie zuvor beschrieben, kann bei einigen der nachfolgend eingesetzten Umformeinheiten 26 infolge des Auffächerungsvorgangs der Stabendabschnitte 11 zu Abweichungen derselben von deren Soll-Position kommen und zu Kollisionen führen. Diese Lageabweichung führt beim Einsetzen oder der Aufnahme von Enden der Stabendabschnitte 11 in die Umformeinheit 26 zu Problemen, was zumeist auch zu ungewollten Verformungen dieser außerhalb der jeweiligen Soll-Position befindlichen Stabendabschnitte 11 führt.

Um eine positionierte Ausrichtung von Stabendabschnitten 11 von zumindest einer

der Lagen 12 bis 19 zu erzielen, ist die Positioniereinheit 25 vorgesehen.

Es ist bevorzugt vorgesehen, dass nach dem Einsetzen des Leiterpakets 6 in das Blechpaket 1 optional die Stabendabschnitte 11 in radialer Richtung aufgefächert werden können. In einem dieser Zustände wird das Blechpaket 1 mit dem Leiterpaket 6 in die Umformanlage 24 verbracht und an dieser ortsfest sowie positioniert ausgerichtet gehalten. Zur exakten Positionierung des Blechpakets 1 ist an diesem zumindest eine Referenzmarkierung angeordnet oder ausgebildet. Bis auf Fertigungstoleranzen ist die Soll-Position des Blechpakets 1 mitsamt dem darin

befindlichen Leiterpaket 6 relativ bezüglich der Umformanlage 24 festgelegt.

Wie in der Fig. 2 angedeutet, sind Abweichungen von einzelnen der Stabendabschnitte 11 von deren Soll-Position möglich. Um diese von deren jeweiligen Ist-Position auf die jeweilige Soll-Position zu verbringen, ist die in der Fig. 3 dargestellte Positioniereinheit 25 vorgesehen, welche in den Fig. 4 bis 9 detaillierter beschrieben und gezeigt wird. Die grundsätzliche Querschnittsform ist in Axialrichtung gesehen kreisförmig oder scheibenförmig und weist bevorzugt eine geringe Längser-

streckung in Axialrichtung auf.

Die Positioniereinheit 25 umfasst ein Basisgehäuse 27 und ein daran gehaltenes Positionierwerkzeug 28 mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Positionierelementen 29. Die Positionierelemente 29 sind in radialer Richtung in Richtung auf die Längsachse 3 und vice versa verstellbar. Die Positionierelemente

29 können voneinander unabhängig in radialer Richtung verstellbar sein. Dazu ist

N2020/09000-AT-00

für jedes der Positionierelemente 29 und/oder für Gruppen von Positionierelemen-

ten 29 jeweils ein eigener Verstell- und Antriebsmechanismus vorzusehen.

Es wäre aber auch möglich, dass alle Positionierelemente 29 gemeinsam in radialer Richtung verstellbar sind, wie dies bei diesem Ausführungsbeispiel der Fall ist. Auf die Darstellung von diversen Antriebsmechanismen wurde der besseren Übersichtlichkeit halber verzichtet. Zumeist werden Stellscheiben mit darin befindlichen Kulissen verwendet, wobei an den Positionierelementen 29 befindliche Nutensteine in die Kulissen eingreifen, wie dies hinlänglich bekannt ist. Alle Positionierelemente 29 sind strahlenförmig in Bezug auf die Längsachse 3 ausgerichtet und

in einer Normalebene bezüglich der Längsachse 3 verstellbar.

Jedes der Positionierelemente 29 umfasst einen Stützfinger 30 und einen Positionierfinger 31. An jedem der Stützfinger 30 ist eine sich in radialer Richtung erstreckende Stützfläche 32 angeordnet oder ausgebildet. Jede der Stützflächen 32 ist einer Seite einer radialen Reihe von hintereinander befindlichen Stabendabschnitte 11 zugewendet. Weiters ist jeder der Positionierfinger 31 in Umfangsrichtung oder in Tangentialrichtung in eine von den Stützflächen 32 abgewendet Richtung verstellbar. Durch das Vorsehen der Stützfinger 30 und der Positionierfinger 31 wirken diese zumindest zur annähernd geradlinigen Ausrichtung der einzelnen in einer radialen Reihe von hintereinander befindlichen Stabendabschnitte 11 zusammen. Bevorzugt verbleiben die Stützfinger 30 in Umfangsrichtung gesehen

stets ortsfest am Basisgehäuse 27 angeordnet.

Die Positionierelemente 29 sind über den Umfang verteilt in einem dritten Teilungsraster -T3- angeordnet, wobei der dritte Teilungsraster -T3- gleich gewählt ist

wie der zweite Teilungsraster -T2- der Freiräume 22.

Nach dem Einsetzen des Blechpakets 1 mitsamt dem Leiterpaket 6 in die Umformanlage 24 befinden sich die Positionierelemente 29 in radialer Richtung gesehen zumindest außerhalb des äußeren Umfangs des Blechpakets 1 in deren Ausgangsstellung und werden für die Vorpositionierung zumindest teilweise in die Freiräume 22 zwischen die Stabendabschnitte 11 hinein verstellt. Diese Stellung

der Positionierelemente 29 kann als Zwischenstellung bezeichnet werden.

N2020/09000-AT-00

Durch das in radialer Richtung erfolgte Hineinverstellen wird ein umfängliches Abstützen von zumindest jeweils einem der Stabendabschnitte 11 von einer der Lagen 12 bis 19 an dem jeweils im Freiraum 22 befindlichen Stützfinger 30 an seiner in radialer Richtung verlaufend ausgerichteten Stützfläche 32 erzielt. Die Stützflächen 32 sind jeweils einer ersten radialen Längsseite des Freiraums 22 zugewendet. Bevorzugt sind die einzelnen Stützflächen 32 so ausgerichtet, dass diese jeweils in einer in radialer Richtung fluchtenden Ausrichtung zu einer jeweiligen der ersten Seitenflächen 20 der Aufnahmekammern 2 angeordnet oder ausgerichtet

sind.

Sind die Positionierelemente 29 in die Freiräume 22 hinein verstellt worden, erfolgt ein umfängliches oder tangentiales Verstellen der Positionierfinger 31 in Richtung auf jeweils eine der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten radialen Längsseiten des jeweiligen Freiraums 22. Damit wird erreicht, dass jeweils ein Stützfinger 30 eines der Positionierelemente 29 mit einem in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart befindlichen Positionierfinger 31 eines weiteren Positionierelements 29 zusammenwirkt. Die beiden jeweils zusammenwirkenden Finger 30, 31 der jeweils zwei Positionierelemente 29 dienen zur Positionierung von jeweils zumindest einem zwischen den Fingern 30, 31 befindlichen oder aufzunehmenden Stabendabschnitt 11. Dazu können die Positionierfinger 31 jeweils an den Stützfingern 30 in einer normalen oder in einer tangentialen Ausrichtung bezüglich der Längserstreckung der Stützfinger 30 verstellbar an diesen geführt sein. Die jeweils zusammenwirkende Stellung der Stützfinger 30 mit den Positionierfingern 31 kann

als Arbeitsstellung oder Positionierstellung bezeichnet werden.

Es kann dazu ein Verstell- und Führungsmechanismus 33 vorgesehen sein. Wie nun besser aus den Fig. 5 bis 8 zu ersehen ist, ist im Bereich von den von der Längsachse 3 abgewendeten Endbereichen der Positionierfinger 31 jeweils eine Führungsanordnung 34 mit einem zusammenwirkenden ersten und zweiten Führungselement 35, 36 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ersten Führungselemente 35 durch Führungsschlitze in jedem der Positionierfin-

ger 31 und die zweiten Führungselemente 36 durch Führungszapfen an jedem der

N2020/09000-AT-00

Stützfinger 30 gebildet. Die als Führungszapfen ausgebildete zweiten Führungselemente 36 sind an den Stützfingern 30 angeordnet oder ausgebildet und ragen in die als Führungsschlitze ausgebildeten ersten Führungselemente 35 hinein. Die als Führungsschlitze ausgebildeten ersten Führungselemente 35 weisen jeweils eine umfängliche oder tangentiale Ausrichtung auf. Es kann die Führungsanordnung 34 auch als Querführung bezeichnet werden. Mit den jeweils zusammenwirkenden ersten und zweiten Führungselementen 35, 36, insbesondere der Ausrichtung der Führungsschlitze, werden die Positionierfinger 31 gemeinsam mit den

Stützfingern 30 in Richtung auf die Längsachse 3 und vice versa mitbewegt.

Um die zuvor beschriebene in Umfangsrichtung oder Tangentialrichtung ausgerichtete Verstellbewegung bzw. Verlagerung der einzelnen Positionierfinger 31 relativ bezüglich der Stützfinger 30 durchführen zu können, umfasst der Verstellund Führungsmechanismus 33 eine Scheibe 37 mit daran befindlichen und in Axialrichtung vorragenden Vorsprüngen 38. Die Scheibe 37 kann z.B. als Ringscheibe ausgebildet sein. Weiters ist noch dargestellt, dass die Scheibe 37 auf der von den Stützfingern 30 abgewendeten Seite der Positionierfinger 31 angeordnet ist. Bevorzugt ist diese anliegend an den Positionierfingern 31 abgestützt und um

die Längsachse 3 schwenkbar.

Die einzelnen Vorsprünge 38 ragen jeweils zwischen die in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart und voneinander beabstandet angeordneten Positionierfinger 31 hinein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Vorsprünge 38 stegförmig mit einem in Axialrichtung gesehen keilförmigen Querschnitt ausgebildet. Abgesehen von gewissen Fertigungstoleranzen liegen die Vorsprünge 38 jeweils an den in Umfangsrichtung beidseits befindlichen Positionierfingern 31 an. Damit kann in Umfangsrichtung gesehen eine gemeinsame relative Verstellung o0der Verlagerung aller Positionierfinger 31 bezüglich der Stützfinger 30 sowohl im

Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgen.

Die jeweils ein Positionierelement 29 bildenden Stützfinger 30 und Positionierfinger 31 sind bevorzugt in Richtung der Längsachse 3 unmittelbar übereinander an-

geordnet. Weiters können die Positionierfinger 31 jeweils an den Stützfingern 30

N2020/09000-AT-00

daran anliegend abgestützt sein. Bevorzugt sind die Stützfinger 30 dem Blechpa-

ket 1 näherliegend angeordnet als die Positionierfinger 31.

Mit dieser Anordnung und den relativen Verstellmöglichkeiten zueinander kann die zuvor beschriebene in einem überwiegenden Ausmaß geradlinige Ausrichtung der jeweils in einer Aufnahmekammer 2 in radialer Richtung hintereinander befindlichen Leiterelemente 7 erzielt werden. Um auch noch eine positionsgenaue Ausrichtung von zumindest einem der Stabendabschnitte 11 von einzelnen der Lagen 12 bis 19 zu erzielen, ist hier noch vorgesehen, dass an jedem der Positionierfinger 31 im Bereich seines der Längsachse 3 zugewendeten Positionierfinger-Endes an einer in Umfangsrichtung gegenüber liegenden Seite bezüglich der jeweiligen Stützfläche 32 des Stützfingers 30 des gleichen Positionierelements 29 zumindest eine Aufnahmenut 39 angeordnet oder ausgebildet ist. Die Aufnahmenut

39 kann auch als Positioniernut bezeichnet werden.

Die zumindest eine Aufnahmenut 39 dient dazu, den oder die zu positionierenden Stabendabschnitte 11 in sich aufzunehmen und so die einzelnen Stabendabschnitte 11 in die jeweils vorgesehene oder vorbestimmte Soll-Position zu verla-

gern oder an dieser weiterer Folge positioniert zu halten.

Die zumindest eine Aufnahmenut 39 ist mit einer Nuttiefe 40 ausgebildet, welche gleich oder geringfügig größer ausgebildet ist als eine Breite des zumindest einen aufzunehmenden Stabendabschnitts 11 in der gleichen Richtung wie die Nuttiefe 40. Ist die Nuttiefe 40 geringfügig größer ausgebildet, kann eine Beschädigung des jeweiligen Stabendabschnitts 11 durch die ansonsten aufgebaute Klemmwirkung verhindert werden. Diese Ausbildung der Aufnahmenuten 39 mit deren Nuttiefe 40 kann bei gegenseitigen mechanischen Anschlägen zwischen den Stützfingern 30 und den Positionierfingern 31 vorgesehen sein. Dies insbesondere dann, wenn der Positionierfinger 31 ebenflächig bezüglich der Stützfläche 32 in der Posi-

tionierstellung verlaufend angeordnet ist.

Es wäre aber auch möglich, die zumindest eine Aufnahmenut 39 mit einer geringeren Nuttiefe 40 auszubilden als die Breite des zumindest einen aufzunehmen-

den Stabendabschnitts 11 in der gleichen Richtung wie die Nuttiefe 40. Wie zuvor

N2020/09000-AT-00

beschrieben, kann die Führungsanordnung 34 zwischen jedem der Stützfinger 30 und Positionierfinger 31 vorgesehen sein. Mittels der Längserstreckung des als Führungsschlitz ausgebildeten ersten Führungselements 35 und der entsprechenden Dimensionierung des als Führungszapfen ausgebildeten zweiten Führungselements 36 kann der maximal mögliche umfängliche oder tangentiale Verstellweg der Positionierfinger 31 relativ bezüglich der Stützfinger 30 festgelegt und vorbe-

stimmt werden.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Aufnahmenut 39 eine Nutbreite 41 in radialer Richtung aufweist, welche gleich oder bevorzugt geringfügig größer ausgebildet ist als eine Dicke des zumindest einen aufzunehmenden

Stabendabschnitts 11 in der gleichen Richtung wie die Nutbreite 41.

Je nach Anzahl der jeweils in radialer Richtung zu positionierenden Stabendabschnitte 11 können auch mehrere Aufnahmenuten 39 an jedem der Positionierfinger 31 in Richtung von dessen Längserstreckung vorgesehen sein. Sind mehrere Aufnahmenuten 39 in Richtung der Längserstreckung hintereinander angeordnet oder ausgebildet, entspricht die radiale Beabstandung der Aufnahmenuten 39 voneinander einem Soll-Radialabstand von jeweils unmittelbar benachbart angeord-

neten oder anordenbaren Stabendabschnitten 11 in deren jeweiliger Soll-Position.

Um das Aufnehmen der Stabendabschnitte 11 in den jeweiligen Aufnahmenuten 39 zu erleichtern, können Abschrägungen als sogenannte Einführhilfen vorgesehen sein. Weiter sei erwähnt, dass bei Mehrfachanordnung von Aufnahmenuten 39 an jeweils einem Positionierfinger 31 diese nicht zwingend über die gesamte Nuttiefe 40 vollständig voneinander getrennt sein müssen, wie dies am besten aus der Fig. 9 zu ersehen ist. Die hier dargestellten beiden Aufnahmenuten 39 sind voneinander nur von einem zwischen dem jeweiligen Aufnahmenutgrund befindlichen höckerartigen Element getrennt. Dieses höckerartige Element dient zur je-

weiligen radialen Soll-Positionierung der Stabendabschnitte 11.

Befinden sich nun die Stabendabschnitte 11 von zumindest einer Lage 12 bis 19

oder auch von mehreren Lagen 12 bis 19 in deren jeweiligen Soll-Positionen, kön-

24 / 43 N2020/09000-AT-00

nen diese von der Umformeinheit 26 aufgenommen oder in diese eingesetzt werden. Ist die Übergabe oder Übernahme erfolgt, sind die Positionierelemente 29 in radialer Richtung aus den Freiräumen 22 heraus zu verstellen. Dies deshalb, um den Umformvorgang der umzuformenden Stabendabschnitte 11 ohne Kollision mit den Positionierelementen 29 durchführen zu können. Sind auch die zuvor beschriebenen Aufnahmenuten 39 vorgesehen, sind noch vor dem Herausverstellen der Positionierelemente 29 aus den Freiräumen 22 die einzelnen Positionierfinger 31 in Umfangsrichtung oder Tangentialrichtung in Richtung auf die jeweiligen

Stützflächen 32 der Stützfinger 30 hin zu verstellen.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen

Fachmannes liegt.

Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zu-

grundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

N2020/09000-AT-00

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert

und/oder verkleinert dargestellt wurden.

N2020/09000-AT-00

26

Bezugszeichenliste

Blechpaket Aufnahmekammer Längsachse

erste Stirnfläche zweite Stirnfläche Leiterpaket Leiterelement erster Stababschnitt zweiter Stababschnitt Verbindungsabschnitt Stabendabschnitt Lage

Lage

erste Seitenfläche zweite Seitenfläche Freiraum

Stirnende Umformanlage Positioniereinheit Umformeinheit Basisgehäuse Positionierwerkzeug Positionierelement

Stützfinger

31 32 33

34 35 36 37 38 39 40 41

T1 T2 T3

Positionierfinger Stützfläche

Verstell- und FührungsmechaNismus Führungsanordnung erstes Führungselement zweites Führungselement Scheibe

Vorsprung

Aufnahmenut

Nuttiefe

Nutbreite

erster Teilungsraster

zweiter Teilungsraster

dritter Teilungsraster

N2020/09000-A T-00

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Vorpositionieren von freien Stabendabschnitten (11) eines in einem Blechpaket (1) aufgenommenen Leiterpakets (6) für einen nachfolgenden Umformvorgang der freien Stabendabschnitte (11) zur Bildung eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine, bei dem folgende Schritte durchgeführt werden

- Bereitstellen des Blechpakets (1) und des Leiterpakets (6), wobei im Blechpaket (1) eine Anzahl „n“ von Aufnahmekammern (2) ausgebildet ist und die Aufnahmekammern (2) über den Umfang verteilt in einem ersten Teilungsraster (T1) angeordnet sind und sich die Aufnahmekammern (2) jeweils zwischen einer ersten Stirnfläche (4) und einer zweiten Stirnfläche (5) in Richtung einer Längsachse (3) erstrecken, wobei Leiterelemente (7) des Leiterpakets (6) mit ihren Stababschnitten (8, 9) in die Aufnahmekammern (2) eingesetzt sind und die Stabendabschnitte (11) über die erste Stirnfläche (4) des Blechpakets (1) frei vorragen, und wobei die einzelnen Stabendabschnitte (11) mehrere Lagen (12 bis 19) ausbilden, wobei jede der einzelnen Lagen (12 bis 19) eine Anzahl „m“ an Stabendabschnitten (11) umfasst und sich die Lagen (12 bis 19) in Umfangsrichtung erstrecken sowie in radialer Richtung benachbart zueinander angeordnet sind, und wobei in Umfangsrichtung zwischen unmittelbar benachbarten Aufnahmekammern (2) Jeweils ein bevorzugt keilförmig verlaufender Freiraum (22) ausgebildet ist, und eine Anzahl „o“ an Freiräumen (22) der Anzahl „n“ an Aufnahmekammern (2) entspricht und die Freiräume (22) in einem zweiten Teilungsraster (T2) zueinander angeordnet sind,

- Bereitstellen einer Positioniereinheit (25), welche Positioniereinheit (25) ein Positionierwerkzeug (28) mit mehreren Positionierelementen (29) umfasst und jedes der Positionierelemente (29) einen Stützfinger (30) und einen Positionierfinger (31) umfasst, und die Positionierelemente (29) über den Umfang verteilt in einem dritten Teilungsraster (T3) angeordnet sind, wobei der dritte Teilungsraster (T3) gleich gewählt ist wie der zweite Teilungsraster (T2) der Freiräume (22), und die Positionierelemente (29) in radialer Richtung sowohl in Richtung auf die

Längsachse (3) als auch in dazu entgegengesetzter Richtung verstellbar sind,

N2020/09000-AT-00

- ortsfestes und positioniertes Halten des Blechpakets (1) mit dem darin befindlichen Leiterpaket (6),

- Radiales Verstellen der einzelnen Positionierelemente (29) von einer in radialer Richtung außerhalb der Stabendabschnitte (11) befindlichen Ausgangsstellung in Richtung auf die Längsachse (3) in die jeweiligen Freiräume (22) hinein,

- Umfängliches Abstützen von zumindest jeweils einem der Stabendabschnitte (11) von einer der Lagen (12 bis 19) an dem jeweils im Freiraum (22) befindlichen Stützfinger (30) an seiner in radialer Richtung verlaufend ausgerichteten Stützfläche (32), welche Stützfläche (32) einer ersten radialen Längsseite des Freiraums (22) zugewendet ist,

- Umfängliches oder tangentiales Verstellen der Positionierfinger (31) in Richtung auf jeweils eine der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten radialen Längsseiten des jeweiligen Freiraums (22), und

- Positioniertes Ausrichten der zumindest einen Stabendabschnitte (11) von einer der Lagen (12 bis 19) zwischen jeweils einem in einem der Freiräume (22) befindlichen Stützfinger (30) eines der Positionierelemente (29) und jenem in Umfangsrichtung im unmittelbar benachbart angeordneten Freiraum (22) befindli-

chen Positionierfinger (31) eines weiteren Positionierelements (29).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils in radialer Richtung verlaufend ausgerichtete Stützfläche (32) von jedem der Stützfinger (30) jeweils in radialer fluchtender Ausrichtung zu einer jeweiligen der

ersten Seitenflächen (20) der Aufnahmekammern (2) ausgerichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils ein Positionierelement (29) bildenden Stützfinger (30) und Positionierfinger

(31) in Richtung der Längsachse (3) unmittelbar übereinander angeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfinger (30) dem Blechpaket (1) näherliegend angeordnet sind als die Positionierfinger (31).

N2020/09000-AT-00

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aufnahmenut (39) an jedem der Positionierfinger (31) im Bereich seines Positionierfinger-Endes an einer in Umfangsrichtung gegenüber liegenden Seite bezüglich der jeweiligen Stützfläche (32) des Stützfin-

gers (30) des gleichen Positionierelements (29) angeordnet oder ausgebildet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aufnahmenut (39) mit einer Nuttiefe (40) ausgebildet ist, welche gleich oder größer ausgebildet ist als eine Breite des zumindest einen Stabendabschnitts

(11) in der gleichen Richtung wie die Nuttiefe (40).

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aufnahmenut (39) eine Nutbreite (41) in radialer Richtung aufweist, welche gleich oder größer ausgebildet ist als eine Dicke des zumindest ei-

nen Stabendabschnitts (11) in der gleichen Richtung wie die Nutbreite (41).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Aufnahmenuten (39) in radialer Richtung hintereinander angeordnet oder ausgebildet sind und die radiale Beabstandung der Aufnahmenuten (39) voneinander einem Soll-Radialabstand von jeweils unmittelbar benachbart angeord-

neten Stabendabschnitten (11) in deren Soll-Position entspricht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierelemente (29) voneinander unabhängig in radia-

ler Richtung verstellbar sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Positionierelemente (29) gemeinsam in radialer Richtung verstellbar

sind.

N2020/09000-AT-00

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Positioniereinheit (25) in deren Soll-Positionen vorpositioniert gehaltenen Stabendabschnitte (11) von einer Umformeinheit (26) aufgenommen oder in diese eingesetzt werden und nach der Übernahme oder Übergabe die Positionierelemente (29) in radialer Richtung aus den Freiräumen (22)

heraus verstellt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem

Herausverstellen in radialer Richtung die einzelnen Positionierfinger (31) in Um-

fangsrichtung oder Tangentialrichtung in Richtung auf die jeweiligen Stützflächen (32) der Stützfinger (30) hin verstellt werden.

13. Positioniereinheit (25) zum Vorpositionieren von freien Stabendabschnitten (11) eines in einem Blechpaket (1) aufgenommenen Leiterpakets (6) für einen nachfolgenden Umformvorgang der freien Stabendabschnitte (11) zur Bildung eines Stators oder Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Positioniereinheit (25) umfasst

- ein Basisgehäuse (27),

- ein Positionierwerkzeug (28) mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Positionierelementen (29), wobei das Positionierwerkzeug (28) am Basisgehäuse (27) gehalten ist, und die Positionierelemente (29) in radialer Richtung in Richtung auf eine Längsachse (3) und vice versa verstellbar sind,

dadurch gekennzeichnet,

- dass jedes der Positionierelemente (29) einen Stützfinger (30) und einen Positionierfinger (31) umfasst,

- dass die Stützfinger (30) jeweils eine in radialer Richtung verlaufend ausgerichtete Stützfläche (32) aufweisen,

- dass die Positionierfinger (31) jeweils in Umfangsrichtung oder in Tangentialrichtung in eine von den Stützflächen (32) abgewendet Richtung verstellbar sind, und

- dass jeweils ein Stützfinger (30) eines der Positionierelemente (29) mit

N2020/09000-AT-00

einem in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart befindlichen Positionierfinger (31) eines weiteren Positionierelements (29) zusammenwirkt und die beiden jeweils zusammenwirkenden Finger (30, 31) der jeweils zwei Positionierelemente (29) zur Positionierung von jeweils zumindest einem zwischen den Fingern (30,

31) aufzunehmenden Stabendabschnitt (11) dienen.

14. Positioniereinheit (25) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils ein Positionierelement (29) bildenden Stützfinger (30) und Positionierfinger (31) in Richtung der Längsachse (3) unmittelbar übereinander angeord-

net sind.

15. Positioniereinheit (25) nach 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Posi-

tionierfinger (31) jeweils an den Stützfingern (30) daran anliegend abgestützt sind.

16. Positioniereinheit (25) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstell- und Führungsmechanismus (33) vorgesehen ist, welcher Verstell- und Führungsmechanismus (33) jeweils eine zwischen den Stützfingern (30) und Positionierfingern (31) angeordnete Führungsanordnung (34) mit einem zusammenwirkenden ersten und zweiten Führungselement (35, 36) umfasst, mittels welcher Führungsanordnung (34) die Positionierfinger (31) jeweils an den Stützfingern (30) in einer normalen oder in einer tangentialen Ausrichtung bezüglich der Längserstreckung der Stützfinger (30) verstellbar an diesen geführt

sind.

17. Positioniereinheit (25) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstell- und Führungsmechanismus (33) eine Scheibe (37), insbesondere eine Kreisringscheibe, mit daran befindlichen und in Axialrichtung vorragenden Vorsprüngen (38) umfasst und dass die Vorsprünge (38) jeweils zwischen die in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart angeordneten Positionierfinger (31)

hineinragen.

N2020/09000-AT-00

18. Positioniereinheit (25) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (38) jeweils an den in Umfangsrichtung beidseits befindlichen

Positionierfingern (31) anliegen.

19. Positioniereinheit (25) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aufnahmenut (39) an jedem der Positionierfinger (31) im Bereich seines Positionierfinger-Endes (31) an einer in Umfangsrichtung gegenüber liegenden Seite bezüglich der jeweiligen Stützfläche (32) des Stützfingers (30) des gleichen Positionierelements (29) angeordnet oder ausgebildet ist.

20. Positioniereinheit (25) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aufnahmenut (39) mit einer Nuttiefe (40) ausgebildet ist, welche gleich oder größer ausgebildet ist als eine Breite des zumindest einen aufzunehmenden Stabendabschnitts (11) in der gleichen Richtung wie die Nuttiefe (40).

21. Positioniereinheit (25) nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aufnahmenut (39) eine Nutbreite (41) in radialer Richtung aufweist, welche gleich oder größer ausgebildet ist als eine Dicke des zumindest einen aufzunehmenden Stabendabschnitts (11) in der gleichen Rich-

tung wie die Nutbreite (41).

22. Positioniereinheit (25) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Aufnahmenuten (39) in Richtung der Längserstreckung hintereinander angeordnet oder ausgebildet sind und die radiale Beabstandung der Aufnahmenuten (39) voneinander einem Soll-Radialabstand von jeweils unmittelbar benachbart anordenbaren Stabendabschnitten (11) in deren Soll-Posi-

tion entspricht.

N2020/09000-AT-00

23. Umformanlage (24) umfassend eine Positioniereinheit (25) zum Vorpositionieren von freien Stabendabschnitten (11) eines in einem Blechpaket (1) aufgenommenen Leiterpakets (6) und eine Umformeinheit (26) für einen nachfolgenden Umformvorgang der freien Stabendabschnitte (11) zur Bildung eines Stators

oder Rotors einer elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Posi-

tioniereinheit (25) nach einem der Ansprüche 13 bis 22 ausgebildet ist.

34 / 43 N2020/09000-AT-00