CH681936A5

CH681936A5 - Workpiece carrier for automatic assembly of electrical machine laminated stators - has frame on carriage coupled to feed conveyor with guides to hold plates forming the stator

Info

Publication number: CH681936A5
Application number: CH318/91A
Authority: CH
Inventors: Walter Haab
Original assignee: Zihlmann Wickeltechnik Ag
Priority date: 1991-02-01
Filing date: 1991-02-01
Publication date: 1993-06-15

Description

Technisches Gebiet

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Werkstückträger zur Aufnahme eines aus einem Blechpaket aufgebauten und mit horizontaler Achse ausgerichteten Stators einer elektrischen Maschine während seiner Fertigung mit einer auf einem Förderband transportierbaren und vom Förderband entfernbaren Grundplatte und einer auf der Grundplatte befestigten Halterung zum Fixieren des Blechpaketes.

Stand der Technik

Hierbei nimmt die Erfindung Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus EP 0 191 195 B1 und EP 0 209 162 A2 ergibt. In diesen Patentveröffentlichungen sind Fertigungsstrassen zur Herstellung von Statoren elektrischer Maschinen beschrieben, bei denen die Statoren aus Blechpaketen aufgebaut sind und bei der Fertigung jeweils auf einem Werkstückträger angeordnet sind. Diese Werkstückträger werden von Förderbändern an verschiedene Bearbeitungsstationen der Fertigungsstrassen transportiert und an den einzelnen Stationen von den Förderbändern entfernt. Durch sukzessives Durchlaufen der einzelnen Bearbeitungsstationen wird so aus dem auf jedem der Werkstückträger befindlichen Blechpaket unter Aufbringen von Isolierungen, Stromanschlüssen und Wicklungen der Stator gefertigt.

Hierbei ist es von fertigungstechnischem Vorteil, dass das auf dem Werkstückträger befindliche Blechpaket an den einzelnen Stationen nicht entladen werden muss. Dies gilt insbesondere dann, wenn wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 von EP 0 209 162 A1 der zu fertigende Stator mit horizontaler Achse auf dem Werkstückträger angeordnet ist, da in diesem Fall an den einzelnen Bearbeitungsstationen Schwenkbewegungen entfallen.

Kurze Darstellung der Erfindung

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 1 und 11 definiert ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstückträger anzugeben, welcher Blechpakete unterschiedlicher Pakethöhe aufnehmen kann, und zugleich eine diesen Werkstückträger verwendende Vorrichtung zur automatischen Fertigung von Statoren elektrischer Maschinen zu schaffen, in der ohne Umrüstarbeit Statoren unterschiedlicher Länge gefertigt werden können.

Der erfindungsgemässe Werkstückträger zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau aus und ermöglicht zugleich in einfacher Weise die Ausführung unterschiedlicher Funktionen, wie das Halten von Blechpaketen unterschiedlicher Pakethöhe, das Aufbringen von Stromanschlüssen, das Festklemmen von Drahtenden nach Bewicklung der Blechpakete und das Übermitteln von Eingabedaten an die Bearbeitungsstationen der Fertigungsvorrichtung.

Die mit einem solchen Werkstückträger ausgerüstete Fertigungsvorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch hohe Flexibilität aus und ermöglicht es, dass während des Fertigungsprozesses Blechpakete unterschiedlicher Pakethöhen und Stromanschlüsse unterschiedlicher Anordnung eingesetzt werden können, ohne den Fertigungsablauf manuell zu beeinflussen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines einen Stator einer elektrischen Maschine aufnehmenden Werkstückträgers nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Aufsicht auf einen längs II-II geschnittenen Werkstückträger nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Werkstückträgers nach Fig. 1, und
Fig. 4 ein Prinzipschema einer Vorrichtung zur automatischen Fertigung von Statoren elektrischer Maschinen mit einem Werkstückträger nach Fig. 1.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Werkstückträger enthält eine von zwei Auflagen 1, 2 getragene Grundplatte 3, auf der eine Halterung 4 zum Fixieren eines Blechpaketes 5 befestigt ist. Die Halterung 4 weist zwei portalartig angeordnete Säulen 6, 7 sowie zwei Führungsvorrichtungen 8, 9 (Fig. 2) auf, welche auf der Grundplatte 3 gehalten sind.

An den Säulen 6, 7 ist mit Abstand von der Grundplatte 3 in halber Höhe eine vertikal ausgerichtete Platte 10 befestigt, welche eine an das Blechpaket 5 angepasste Ausnehmung enthält, in der das eine Ende des Blechpaketes 5 gelagert ist. Die Stirnseite dieses Endes des Blechpaketes 5 ist gegen Anschläge 11, 12 geführt, die von der Platte 10 gehalten sind. Die Säulen 6, 7 der Halterung 4 tragen ferner Drahtklemmer 13, 14, 15 und 16.

Die Führungsvorrichtungen 8, 9 sind voneinander in horizontaler Richtung beabstandet. Sie sind zueinander spiegelsymmetrisch aufgebaut und enthalten jeweils eine horizontal ausgerichtete, runde Führungsstange 17 bzw. 18, ein längs der Führungsstange 17 bzw. 18 verschiebliches Gabelstück 19 bzw. 20 sowie ein auf das Gabelstück 19 bzw. 20 wirkendes Gesperre 21 bzw. 22. Die beiden Enden jedes Gabelstücks sind auf der Führungsstange 17 bzw. 18 geführt. Die beiden Gabelköpfe der Gabelstücke 19, 20 tragen eine vertikal ausgerichtete Platte 23, mit der zusammen sie einen auf den Führungsstangen 17 bzw. 18 führbaren Schlitten bilden. Die Platte 23 ist in halber Höhe parallel zur Platte 10 angeordnet. Entsprechend der Platte 10 weist auch die Platte 23 eine an das Blechpaket 5 angepasste Ausnehmung auf, in der das andere Ende des Blechpaketes 5 gelagert ist.

Die Stirnseite dieses Endes des Blechpaketes 5 ist gegen Anschläge 24 und 25 geführt, die von der Platte 23 gehalten sind.

Die Gesperre 21 bzw. 22 weisen jeweils ein zwischen den Gabelenden auf der Führungsstange 17 bzw. 18 geführtes Sperrstück 26 bzw. 27 sowie eine in Führungsrichtung erstreckte, fixierbare Zahnstange 28 auf, in welche bei Blockierung des Sperrstücks 26 bzw. 27 Zähne des blockierten Sperrstücks eingreifen. Die Zahnstangen, beispielsweise die Zahnstange 28, sind entgegen der Wirkung einer Feder, beispielsweise der Zugfeder 29, in mindestens einer Kulisse, beispielsweise den Kulissen 30 und 31, geführt. Die Kulisse kann auf Kommando entgegen der Kraft der Feder 29 mittels eines Antriebs in Richtung eines Pfeiles 32 verschoben werden (Fig. 2). Das Sperrstück 26 bzw. 27 ist jeweils mit einer Seite auf dem einen Ende des Gabelstücks 19 bzw. 20 und mit der anderen Seite auf einer Druckfeder 33 bzw. 34 abgestützt.

Diese Druckfeder 33 bzw. 34 ist auf der Führungsstange 17 bzw. 18 geführt und stützt sich ihrerseits auf dem anderen Ende des Gabelstücks ab.

Der von den Gabelstücken 19, 20 und der Platte 23 gebildete Schlitten kann bei entriegelten Gesperren auf Kommando mittels eines Antriebs in Richtung eines Pfeils 35 verschoben werden (Fig. 2). Bei geeigneter Bemessung der vom Antrieb beaufschlagten Führungsvorrichtung 9 kann die Führungsvorrichtung 8 gegebenenfalls entfallen.

36 bezeichnet einen Datenträger, in den beispielsweise auf induktivem Wege von einem Sensor mit einem Schreib- und Leseeinheit Daten eingeschrieben und ausgelesen werden können. Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Werkstückträger dient der Aufnahme eines aus dem Blechpaket 5 aufgebauten und mit horizontaler Achse ausgerichteten Stators einer elektrischen Maschine während seiner automatischen Fertigung in einer in Fig. 4 schematisch dargestellten Fertigungslinie. Diese Fertigungslinie enthält eine Pakettierstation 40, in der das Blechpaket 5 durch Stapeln und Verschweissen gleichartiger Bleche hergestellt wird, sowie in Pfeilrichtung bewegte Förderbänder 41, 42, 43, auf denen die Blechpakete 5 und die mit dem Bezugszeichen 44 versehenen Werkstückträger zu verschiedenen Fertigungsstationen transportiert werden.

Vor Fertigung des Stators aus dem Blechpaket 5 wird jedoch zunächst in einer Messvorrichtung 45 die Länge des Blechpaketes 5 ermittelt und der ermittelte Wert einer nicht dargestellten Vorrichtung zum Einstellen der Platten 10 und 23 des Werkstückträgers 44 auf Blechpaketabstand, einem Isolierautomaten 46, in dem Isolierungen hergestellt werden, welche auf die Länge des Blechpaketes zugeschnitten sind, sowie dem Datenträger 36 übergeben.

Die nicht dargestellte Platteneinstell-Vorrichtung gibt zunächst ein Kommando an den durch den Pfeil 32 (Fig. 2) symbolisierten Antrieb ab, wodurch die Zahnstange 28 kulissengeführt nach rechts und die nicht bezeichnete Zahnstange des Gesperres 21 kulissengeführt nach links bewegt werden. Die beiden Zahnstangen kommen ausser Eingriff mit den beiden Sperrstücken 26 und 27, so dass die beiden Gesperre 21 und 22 entriegelt sind.

Zugleich gibt die Platteneinstell-Vorrichtung ein Kommando an den durch den Pfeil 35 symbolisierten Antrieb ab, wodurch je nach der Länge des einzusetzenden Blechpaketes 5 der die Platte 23 enthaltende Schlitten solange von der feststehenden Platte 10 weg- oder auf die feststehende Platte 10 zubewegt wird bis der Abstand beider Platten 10 und 23 zwischen den Anschlägen 11, 12 und 24, 25 ausreicht, um das Blechpaket 5 mit seinen beiden Enden in die nicht bezeichneten Ausnehmungen der beiden Platten 10 und 23 einzuführen. Sobald dieser Abstand erreicht ist, werden die Gesperre 21 und 22 verriegelt. Hierzu werden die nach Aufhebung des durch die Pfeile 32 symbolisierten Antriebs lediglich unter der Wirkung der Zugfedern, wie der Feder 29, stehenden Zahnstangen, wie die Zahnstange 28, nach innen gegen die Sperrstücke 21 und 22 geführt.

Der solchermassen eingestellte Werkzeugträger 44 wird einer am Isolierautomaten 46 vorgesehenen Beladestation zugeführt. Dort wird er mit dem Blechpaket 5 beladen, in welches zuvor die geeignet zugeschnittenen Isolierungen eingesetzt worden sind. Bei der Beladung wird die Platte 23 zunächst durch den durch den Pfeil 35 symbolisierten Antrieb (Fig. 2) gegen die Wirkung der Druckfedern 33, 34 verschoben, wodurch der Abstand zwischen beiden Platten 10 und 23 vergrössert wird. Sodann wird das Blechpaket in die nicht bezeichneten Ausnehmungen der beiden Platten eingeführt und nach Aufhebung des Antriebs durch die Kraft der Druckfedern 33, 34 zwischen den Anschlägen 11, 12 und 24, 25 verklemmt.

Der beladene Werkstückträger 44 mit dem bereits mit Isolierungen versehenen Blechpaket 5 und mit dem mit den Spezifikationen des Stators codierten Datenträger 36 wird vom Förderband 42 an einen Automaten 47 zum Setzen von Endscheiben 48 und zum Anbringen von Stromanschlüssen 49 (Fig. 2) befördert. Eine in diesen Automaten integrierte Hubvorrichtung greift in \ffnungen 50 ein, welche in der Grundplatte 3 des Werkstückträgers vorgesehen sind (Fig. 2) und führt den Werkstückträger und damit das Blechpaket 5 in vertikaler Richtung unter Drehung um 90 DEG gegen einen Prismenanschlag, wodurch das Blechpaket 5 für die nachfolgenden Fertigungsvorgänge fixiert ist.

Werden die Stromanschlüsse 49 hierbei - wie etwa aus Fig. 2 ersichtlich ist - lediglich an dem an der feststehenden Platte 10 fixierten Ende angebracht, so können bei den meisten der folgenden Fertigungsschritten die Fertigungsautomaten unabhängig von der Pakethöhe eingestellt werden. Dies ist bei Fertigung von Statoren unterschiedlicher Länge von besonderem Vorteil.

Das mit Endscheiben und Stromanschlüssen versehene Blechpaket 5 wird zu einer Bearbeitungsstation geführt, welche zwei parallel geschalteten Wickelautomaten 51, 52 aufweist. An dieser Bearbeitungsstation wird der beladene Werkstückträger 44 auf einen 2-Stationen-Rundtisch geladen. Die erste Station dieses Tisches führt das Laden des Werkstückträgers 44 vom Förderband 42 auf den Tisch bzw. vom Tisch auf das Förderband aus, wohingegen die zweite Station die Bewicklung des vom Werkstückträger 44 gehaltenen Blechpaketes 5 ausführt. Hierbei wird nach dem Laden des Werkstückträgers 44 auf den Tisch letzterer um 180 DEG gedreht und den Wickelstationen der Wickelautomaten 51 oder 52 geführt.

Der mit einem lese- und schreibfähigen Sensor versehene Wickelautomat hat zuvor die über den Datenträger 36 gelieferte Information über die Beschaffenheit des Blechpaketes 5 entschlüsselt und automatisch eine Anpassung seiner Beformung an die gegebene Blechpakethöhe durchgeführt, so dass das Blechpaket 5 nach Erreichen seiner Bewicklungsposition sogleich beformt und bewickelt werden kann. Ein vom Förderband 42 gelieferter weiterer Werkstückträger kann zwischenzeitlich zum anderen Wickelautomaten transportiert werden, da die erste Station des 2-Stationen-Rundtisches dann frei ist und der weitere Werkstückträger mit dem Förderband über diese Station zu einem dem anderen Wickelautomaten zugeordneten 2-Stationen-Rundtisch gelangen kann.

Nach der Bewicklung werden die Wickeldrähte in den auf dem Werkstückträger vorgesehenen Drahtklemmern 13, 14, 15 und 16 fixiert und die überstehenden Drähte abgeschnitten. Anschliessend wird der Werkstückträger 44 wieder um 180 DEG in die erste Station des Tisches zurückgedreht und auf das Förderband entladen. Zweckmässigerweise sind vor und hinter den Wickelautomaten 51 und 52 Wendevorrichtungen 53, 54 vorgesehen, welche den Werkstückträger 44 jeweils um 180 DEG um die Vertikale drehen und so bewirken, dass die Bewicklung des Blechpaketes 5 in den Wickelautomaten 51, 52 in einer Position des Werkstückträgers 44 ausgeführt werden kann, in der die feststehende Platte 10 in Richtung auf das Förderband 42 zeigt.

Die Wickelautomaten 51 und 52 können dann wie alle anderen Bearbeitungsvorrichtungen einheitlich von einer Seite her gewartet werden und zugleich ist gewährleistet, dass Blechpakete unterschiedlicher Höhe automatisch bewickelt werden können.

In nachfolgenden Bearbeitungsschritten gelangt der Werkstückträger 44 sukzessive an im Tandembetrieb arbeitende Automaten, wie an einen von zwei Drahtanlege-Automaten 55, 56, einen Drahtschneide-Automaten 57, einen Schweissautomaten 58, einen Prüf- 59 und einen Verbackautomaten 60, um dann schliesslich an einer Übergabestation 61 entladen zu werden. Der leere Werkstückträger 44 wird über das Förderband 43 zurück zur Beladestation am Isolierautomaten 46 transportiert, um vor dem Beladen automatisch an die ermittelte Länge des Blechpaketes 5 angepasst zu werden.

Die im Tandembetrieb arbeitenden Automaten enthalten jeweils zwei dem Automaten zugeordnete Beschickungseinheiten. Beim Drahtanlege-Automaten 55 beispielsweise sind einem das Drahtanlegen vornehmenden Roboter 62 zwei Beschickungseinheiten 63 und 64 zugeordnet. Die Beschickungseinheiten sind vorzugsweise jeweils als Hubmodul ausgebildet und weisen jeweils einen mindestens der Höhe des beladenen Werkstückträgers 44 entsprechenden Hub auf.

Hierdurch ist es möglich, dass der Roboter, beispielsweise 62, an dem durch die eine Beschickungseinheit, beispielsweise 63, in Fertigungsposition gebrachten ersten Werkstückträger gerade den Fertigungsschritt, wie beispielsweise das Drahtanlegen, ausführt, während die andere Beschickungseinheit, beispielsweise 64, zwischenzeitlich mit einem unter dem ersten Werkstückträger durchgeführten zweiten Werkstückträger beladen und in Fertigungsposition gebracht wird. Sobald am ersten Werkstückträger der Fertigungsschritt ausgeführt ist, schwenkt der Roboter zu dem mittlerweile in Fertigungsposition befindlichen zweiten Werkstückträger und führt den erwünschten Fertigungsschritt aus.

Gleichzeitig wird der erste Werkstückträger abgesenkt, vom zugeordneten Hubmodul auf das Förderband geladen und vom Förderband ein dritter Werkstückträger auf das Hubmodul geladen und in Bearbeitungsposition gebracht. Hierdurch wird die vergleichsweise kostbare Arbeitszeit des Roboters besser ausgenutzt als wenn nur eine Beschickungseinheit vorgesehen ist. Ist der vom Roboter auszuführende Fertigungsschritt wesentlich kürzer als die Beschickungszeit, so können selbstverständlich auch mehr als zwei Beschickungseinheiten vorgesehen sein.

Entsprechendes gilt für die Schweiss-, Verback- und Prüfautomaten, bei denen in entsprechender Weise jeweils zwei oder gegebenenfalls mehr Beschickungseinheiten und ein umsteuerbarer Roboter das Schweissen, Verbacken oder Prüfen des zu fertigenden Stators ermöglichen.

Claims

1. Werkstückträger zur Aufnahme eines aus einem Blechpaket (5) aufgebauten und mit horizontaler Achse ausgerichteten Stators einer elektrischen Maschine während seiner Fertigung mit einer auf einem Förderband (41, 42, 43) transportierbaren und vom Förderband entfernbaren Grundplatte (3) und einer auf der Grundplatte (3) befestigten Halterung (4) zum Fixieren des Blechpaketes (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (4) zwei vertikal ausgerichtete, das Blechpaket verklemmende Platten (10, 23) aufweist, von denen eine erste Platte (10) feststehend angeordnet ist und der Abstützung einer beider Stirnseiten des Blechpaketes (5) dient, und eine zweite Platte (23) in horizontaler Richtung verschieblich unter Bildung der Klemmkraft gegen die andere Stirnseite des Blechpaketes (5) geführt ist.

2.

Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (4) mindestens einen die zweite Platte (23) enthaltenden und in horizontaler Richtung verschieblich geführten Schlitten aufweist.

3. Werkstückträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten Teil mindestens einer auf der Grundplatte (3) befestigten Führungsvorrichtung (8, 9) ist.

4. Werkstückträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Führungsvorrichtung (8, 9) mit einem in Funktion der Blechpakethöhe steuerbaren Gesperre (21, 22) zusammenwirkt.

5. Werkstückträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten auf einem fixierbaren Sperrstück (26, 27) des Gesperres (21, 22) abgestützt ist.

6.

Werkstückträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten derart ausgebildet ist, dass er bei fixiertem Sperrstück (26, 27) gegen die Klemmkraft in Verschiebungsrichtung bewegbar ist.

7. Werkstückträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten mindestens ein Gabelstück (19, 20) aufweist, dessen beiden Enden zusammen mit dem Sperrstück (26, 27) auf einer Führungsstange (17, 18) geführt sind, und dass das Sperrstück (26, 27) mit einer Seite auf dem einen Ende des Gabelstücks (19, 20) und mit einer anderen Seite auf einer auf dem anderen Ende des Gabelstücks gelagerten Druckfeder (33, 34) abgestützt ist.

8.

Werkstückträger nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesperre (21, 22) eine in Verschiebungsrichtung erstreckte, fixierbare Zahnstange (28) und das Sperrstück (26, 27) mindestens einen Zahn aufweist, welcher bei fixiertem Sperrstück (26, 27) in die Zahnstange (28) eingreift.

9. Werkstückträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (28) entgegen der Wirkung einer Feder (29) in mindestens einer Kulisse (30, 31) geführt ist.

10. Werkstückträger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet. dass die Halterung (4) Drahtklemmer (13, 14, 15, 16) zur vorübergehenden Befestigung der nach dem Statorwickeln gebildeten Drahtenden aufweist.

11.

Vorrichtung zur automatischen Fertigung von Statoren elektrischer Maschinen mit mindestens einem Werkstückträger (44) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Station (40) zur Herstellung des Blechpaketes (5) und einer Station zur Beladung des Werkstückträgers (44) mit dem Blechpaket (44) eine Messvorrichtung (45) vorgesehen ist, in der die Länge des Blechpaketes (5) ermittelt und der ermittelte Wert einer Vorrichtung zum Einstellen der Platten (10, 23) des Werkstückträgers auf Blechpaketabstand sowie einem mit den Bearbeitungsstationen Information austauschendem Datenträger (36) des Werkstückträgers (44) überreicht wird.

12.

Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Höhe des Blechpaketes (5) einem Isolierautomaten (46) zugeführt wird, und dass in dem Isolierautomaten (46) Isolierungen erzeugt werden, welche auf die Höhe des Blechpaketes (5) zugeschnitten sind und vor der Beladung des Werkstückträgers (44) in das Blechpaket (44) eingesetzt werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einer mindestens einen Wickelautomaten (51, 52) enthaltenden Bearbeitungsstation der Vorrichtung ein Zwei-Stationen-Rundtisch vorgesehen ist, bei dem in einer ersten Station eine Be- und Entladung des Werkstückträgers (44) und in einer zweiten Station die Bewicklung des vom Werkstückträger (44) gehaltenen Blechpaketes (5) erfolgt.

14.

Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der den mindestens einen Wickelautomaten (51, 52) enthaltenden Bearbeitungsstation durch den Datenträger (36) des Werkstückträgers (44) eine Anpassung der Wickelform an die durch den Datenträger (36) übermittelten Daten bewirkt wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung Bearbeitungsstationen vorgesehen sind, welche mindestens zwei einem Roboter (62) zugeordnete Beschickungseinheiten (63, 64) enthalten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickungseinheiten (63, 64) jeweils als Hubmodul mit einem mindestens der Höhe des beladenen Werkstückträgers (44) entsprechenden Hub ausgebildet sind.