CN108702071B - 用于定位铜杆的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于围绕描述轴向方向的中心轴线M来周向定位多个铜杆的定位装置，所述铜杆为具有第一支脚部分和第二支脚部分的基本U形的外形。

Description

用于定位铜杆的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于围绕描述轴向方向的中心轴线M来周向定位多个铜杆的定位装置，其中，铜杆为具有第一支脚部分和第二支脚部分的基本 U形的外形。

背景技术

在电机(例如电动机或发电机)的制造中，简化组装过程同时改善组装过程期间的质量参数是一个问题。本文中应当提出通过绕组技术或发卡技术生产的定子元件或转子元件之间的区别。发卡技术提供增加意图用于在机动车辆中使用的电动机的功率密度的可能。在发卡技术中，尤其是由于其形状而被称为发卡的弯曲铜杆插入定子元件或转子元件的轴向延伸的接收槽中，接收槽布置在内周或外周上。在这种情况下，可以引用WO 2012/014233 A1和WO 2016/005076 A1作为关于现有技术的文件。

在以下描述的过程中，使用术语铜杆而放弃术语发卡。本说明书的意义内的铜杆优选呈U形弯曲，使得其具有通过横向部分彼此连接的基本平行的两个支脚部分。该横向部分的长度确定所谓的铜杆的跨度，铜杆的跨度由此限定两个支脚部分分开的距离。在铜杆的安装状态中，两个支脚部分插入定子元件或转子元件的接收槽中。沿轴向视角观察，所述的铜杆的弯曲或形状需要使两个支脚部分平行于中心轴线M但在关于中心轴线M 的不同直径上容纳在接收槽中。由于铜杆的两个支脚位于不同的直径上，因此相邻地插入定子元件或转子元件中的铜杆产生了重叠。为了能够为待生产的电机提供不同接线直径，使用具有不同跨度的铜杆或具有统一跨度的铜杆。然而，原则上重要的是，这些跨度相当于接收槽之间的-定子元件或转子元件的-相对于中心轴线M的-多个周向距离。

最近时期，已经进行了越来越多的努力来将发卡技术从主要的手工或半自动生产发展为尽可能自动化的生产。这些组装方法非常耗时。由于与低部件公差相关的对于部件位置精度的高要求，手工或半自动生产导致了高周期时间，并且多半会损坏部件，导致高废品率。发卡技术中转子元件的制造已经公知了一段时间，例如US 1 555 931所描述的。此外，在US 1 661 344中描述了用于生产发卡技术中的转子元件的组装装置，其中，借此至多可以进行半自动组装。从结构视角来看，组装过程可以划分为：

1.预定位，其中，首先重要的是同时相对于彼此和总体周向布置各个铜杆，

2.借助组装装置的组装准备，铜杆以预定位布置递送至该组装装置，和

3.实际组装操作，其中，借助组装装置将铜杆插入待装载的定子元件或转子元件中。

由于在组装操作中，当尽可能多的铜杆同时插入定子元件或转子元件的相应接收槽中时产生了较短的周期时间，因此期望已经在预定位中确保了可能最简单的铜杆处理。用于此的装置因此必须允许简单且无损的铜杆布置，因此还考虑到相邻的铜杆在其预定位以及安装的布置中可以相互重叠。此外，必须能够安装不同跨度的铜杆。而且，定位装置必须同时适于手工和自动化装载铜杆。

发明内容

由此开始，本发明的目的在于提供一种装置，其辅助整个组装过程内的预定位的第一步骤，并且考虑到本文中所概述的要求。

该目的通过用于围绕描述轴向方向的中心轴线M来周向定位多个铜杆的定位装置而实现，其中，铜杆为具有第一支脚部分和第二支脚部分的基本U形的外形，所述定位装置包括：

定位体，其围绕中心轴线M同心地布置有外周表面，

转动体，其布置为使得其能够围绕定位体同轴转动，

其中，定位体在外周表面上形成轴向延伸的接收槽，接收槽用于分别接收铜杆的支脚部分中的一个，并且转动体形成导向通道，导向通道在中心轴线A的方向上向内开口以接收相应铜杆的另一支脚部分，

其中，设置锁止装置以便将铜杆的支脚部分以能够围绕平行于中心轴线M的枢转轴线S枢转的方式保持在定位体的相应接收槽中，并且

其中，设置用于对转动体施加相对于定位体的转动的转动驱动机构，以便通过转动体的转动来使容纳在转动体的导向通道中的支脚部分在中心轴线M的方向上向内枢转到定位体的接收槽中。

根据本发明设置为，定位装置能够使铜杆在装载位置与组装就绪的移除位置之间移动，其中，这种移动有利地在于枢转运动。此外，枢转运动有利地围绕保持在定位体的接收槽中的支脚部分来实现。这意味着，铜杆在执行枢转运动之前不重叠，使得定位装置可以沿轴向方向主要装载有铜杆，而铜杆不会彼此妨碍或彼此碰撞。根据本发明，枢转运动由转动驱动机构发起，通过这种枢转运动，所有的铜杆同时预定位，使得在此基础上，铜杆可以例如在组装过程中被馈送至后续组装装置。在这种情况下，至少对相邻铜杆重叠没有危害。根据本发明设置为，定位装置能够在基本位置与终点位置之间移动，在基本位置中，定位装置装载有铜杆，在终点位置中，定位装置将铜杆保持在上述部分重叠且基本周向的布置中。

本发明的一个有利实施例设置为，导向通道闭合至转动体的轴向侧。这意味着，在定位装置的装载期间，铜杆可以朝向导向通道的该轴向侧占据限定的位置。

本发明的一个有利实施例设置为，转动体包括安装盘和转动驱动盘，其中，导向通道配置在安装盘中。因此带来了在安装盘中简单生产导向通道的可能。尤其可以设置为，安装盘和转动驱动盘彼此相邻地同心且同轴地布置。据此可以有利地使用转动驱动盘的面向安装盘的端面作为导向通道的边界。因此，本发明的一个具体实施例可以设置为，转动驱动盘的面向安装盘的轴向端面形成铜杆的支脚部分的轴向接触表面，该轴向接触表面容纳在安装盘的导向通道中。

本发明的一个有利实施例设置为，借助转动驱动盘将转动体保持在预定位装置的主体上。因此，在主体之上设置了固定部件，整个定位装置在必要时可以通过固定部件来运输或与其他类似的定位装置组合以形成组装体。

本发明的一个有利实施例设置为，锁止装置包括具有轴向指向的止动杆的锁止笼，该锁止笼相对于主体和转动驱动盘可转动地安装。通过可转动安装的锁止笼，可以有利地在锁止位置与解锁位置之间容易且快速地切换。

本发明的一个有利实施例设置为，锁止笼包括对应于定位体的多个接收槽的数量的多个止动杆。据此可以锁止或释放各个接收槽。

本发明的一个有利实施例设置为，止动杆布置为在定位体与安装盘之间沿轴向方向伸出。总而言之，据此实现了紧凑且功能集成化的布置。

此外，使用上述定位装置，通过用于周向定位多个铜杆的方法来实现该目的，并且该方法包括以下步骤：

-为定位体和转动体装载铜杆；

-借助锁止装置来锁止铜杆的容纳在定位体的接收槽中的相应支脚部分；

-借助转动驱动机构来使定位体和/或转动体相对于彼此转动，和

-将铜杆的容纳在导向通道中的支脚部分从转动体的导向通道转移到定位体的接收槽中。

该方法的一个有利实施例设置为，在将支脚部分从导向通道转移到接收槽中的过程中，对定位体的被锁止装置锁止的接收槽进行解锁。

该方法的一个有利实施例设置为，在将相应的支脚部分从导向通道完全转移到接收槽中之后，将定位在定位体的接收槽中的铜杆移除。

附图说明

以下参照所附附图来解释本发明以及另外的特征、细节和优点。附图在此仅说明本发明的示例性实施例，其中：

图1示出具有多个装载铜杆的定子元件；

图2示出根据图1的定子元件的另一图示；

图3以分解图示出根据本发明的定位装置；

图4以俯视图示出根据图3的定位装置；

图5以剖视图示出根据图3的定位装置；

图6示出根据图3的定位装置的细节；

图7a-7c示出用于借助根据图3的定位装置来定位铜杆的方法；

图8a-8c示出根据图7a-7c表示的方法的细节；

图9a-9c示出用于借助根据本发明的另一定位装置来定位铜杆的方法；

图10示出根据图7a-7c和图9a-9c表示的方法的细节。

具体实施方式

图1首先通过示例的方式示出用于电机(例如为电动机的形式)的定子元件100。该定子元件100已经经过了前述的组装过程，已经通过示例的方式借助结构分解来概述了该组装过程：预定位、组装准备和组装操作。结果，多个铜杆30以插入定子元件100的周向布置的接收槽102中。现在可见，在当前情况下，四个铜杆30分别通过其支脚部分32、34中的一个插入接收槽102中。在每个接收槽102中，支脚部分32、34沿径向方向并排布置。从接收槽102的支脚部分32、34开始，每个铜杆30的另一支脚部分34、32沿相反的周向方向交替插入相应的接收槽102中。还可以看到铜杆30的插入支脚部分32、34之间的径向偏移，其中，这种径向偏移导致了已经描述的相邻铜杆30的重叠。而且，插入接收槽102中的支脚部分32、34共同被绝缘体(Isolation)104围绕。

图2示出定子元件100的另一图示，定子元件100在当前情况下仅具有三个插入铜杆30₁、30₂、30₃。可见，左手边的支脚部分32₁、32₂、32₃分别插入相应接收槽102的径向最外侧位置中。相较而言，相应的右手边的支脚部分插入相应接收槽102的下一个径向内侧位置中。两个左手边铜杆32₁和32₂的重叠因此清晰可辨。因而由此清楚的是，在意图将此直接实现为铜杆的周向对齐布置的情况下，例如这两个铜杆32₁和32₂的插入必须连续地完成而不能同时进行。图2中还可以说明铜杆30的跨度，也就是在每个铜杆30的各个支脚部分32、34之间的沿周向方向-相对于中心轴线A-延伸的距离。

图3现在以分解图示出根据本发明的定位装置10。大体上，定位装置 10包括主体38、定位体12、锁止装置28和转动体18，其中，这些部件具有环状外形并且与中心轴线M同轴布置。在当前情况下设置为，转动体 18包括安装盘22和转动驱动盘24，安装盘22和转动驱动盘24都同样地与中心轴线M同轴布置。如稍后在无分解剖视图的基础上所示，定位体 12和锁止装置28布置在转动体18之内，其中，锁止装置28包括锁止笼 40，锁止笼40具有轴向指向且周向布置的止动杆42，并且锁止笼40(至少部分地)和止动杆(优选完全地)容纳在定位体12与转动体18之间的周向空间中。

现在，定位装置10的这些部件的自由度使得安装盘22以转动固定的方式连接于转动驱动盘24，并且二者借助转动驱动盘24一起可转动地安装在主体38上。定位体12以转动固定的方式保持在主体38上，使得由于安装盘22连同转动驱动盘24的可转动性，二者与定位体12之间的相对转动是可能的。锁止装置28相对于主体38可转动地保持，使得锁止装置28 能够相对于定位体12转动。如稍后更详细描述的，借助这种可转动性，锁止装置28能够在锁止位置与解锁位置之间移动。

另外参照图4，一方面定位体12的外周表面14并且另一方面安装盘 22的内侧设置为按照其各自的特征来描述。图4示出沿轴向方向穿过定位装置10的组件的俯视图。从外向内观察，呈现了主体38和安装盘22、锁止装置28和定位体12。可见，安装盘22具有导向通道20，导向通道20 在中心轴线A的方向上从径向外侧向内侧沿周向敞开。必要时，这些导向通道20可以具有不同或相同的径向长度，或者沿中心轴线A的方向延伸为弧形或新月形。无论如何，导向通道20都在中心轴线A的方向上向内敞开。优选地，导向通道20沿轴向方向-即正交于绘图平面-完全穿过具有恒定的周向宽度的安装盘22延伸。然而，借助图3的图示，现在可以看到，沿轴向方向朝向主体38的导向通道20被转动驱动盘24覆盖或关闭。在另一侧，导向通道20保持敞开以便能够装载铜杆30。

在尚未描述的功能方面，定位体12在外周表面14上形成接收槽16，接收槽16对应于安装盘的导向通道20并且沿轴向方向延伸。优选地，导向通道20的数量对应于接收槽16的数量。锁止装置28容纳在安装盘22 与定位体12之间的周向空间中，其中，尤其可以在图4的视角中看到止动杆42。

图5示出沿中心轴线M穿过定位装置10的组件的剖视图。显然，锁止装置28的止动杆42相对于定位体12的接收槽16处于锁止位置，也就是说，止动杆42覆盖或锁止接收槽16。通过对定位体12的接收槽16的这种锁止，可以确保定位装置10所装载的铜杆30的相应支脚部分32以能够围绕枢转轴线S转动但另外径向固定的方式保持在接收槽16中。图3 和图5揭示了定位体12的接收槽16可以在定位体12的整个轴向高度之上延伸。与此相较而言，组装体22的导向通道具有比接收槽16小的轴向高度，其中，组装体的导向通道在其沿主体38的方向的径向路径之上被转动驱动盘关闭，并且转动驱动盘的轴向高度的至少一部分同样围绕接收槽 16。

图6示出用于说明接收槽16的锁止的细节。轴向剖面示出具有接收槽16的定位体12以及具有周向布置的止动杆42的锁止装置28。止动杆 42处于锁止位置中，使得其位于接收槽16的前方并且将其锁止。如果止动杆42转换为解锁位置，其释放接收槽并且位于接收槽16之间的薄板前方。

图7a至c示出用于使用根据本发明的定位装置10来周向定位多个铜杆30的方法。图7a的图示前面为将定位装置10从轴向上方装载铜杆 30，准确而言是通过手工或适当的处理工具。在当前情况下，铜杆30具有相等的跨度。每个铜杆30以如下方式插入，其中一个支脚部分32(当前情况下为两个支脚部分32、34中的内侧者)在定位体12的接收槽16 中，而另一支脚部分34(当前情况下为两个支脚部分34、32中的外侧者)在安装盘22的导向通道20中。如结合图6所已经描述的，借助锁止装置28来锁止接收槽16。每个铜杆20在接收槽16或导向通道20中插入至外侧的支脚部分34接触到并支承于转动驱动盘24的接触表面44的点。本方法的初始状态下铜杆30相对于定位装置10的轴向位置因此通过外侧的支脚部分34在转动驱动盘24的接触表面44上的支承接触来确定。图7a的俯视图还揭示了所有铜杆30无相互重叠地插入定位装置10中。在该方法阶段中，铜杆30相对于中心轴线M基本径向地布置。

将铜杆30定位为相对于中心轴线M周向布置通过激发定位体12与安装盘22之间的相对转动来引发。本文中可以设置为，定位体12相对于安装盘22逆时针转动。替代地，安装盘22可以相对于定位体12顺时针转动。最后，也可以设想，定位体12和安装盘22都沿刚刚已经说明的转动方向转动。无论如何都设置为，在定位阶段期间，锁止笼40与止动杆42 不相对于定位体12进行相对转动，以便维持内侧的支脚部分32的锁止。由于内侧的支脚部分32固定但可枢转地保持在定位体12的接收槽16中而外侧的支脚部分34能够沿着导向通道20移动，因此外侧的支脚部分34由导向通道20引导，使得其在导向通道20中向内滑动，并且由此通过连接板使内侧的支脚部分32在接收槽16中枢转。通过定位体12相对于安装盘 22的转动，从而内侧的支脚部分34更靠近定位体12和接收槽16移动，而内侧的支脚部分34在接收槽16中不改变其可枢转且固定的位置。

图7b示出中间位置，其中，外侧的支脚部分34已经通过定位体12 的转动沿定位体12的方向略微移动。

图7c示出终点位置，其中，外侧的支脚部分34同样已经完全转移到定位体12的接收槽16中。为此，在外侧的支脚部分34离开导向通道 20之前不久，锁止装置28已经从锁止位置转换为解锁位置，使得接收槽 16被释放以便能够接收外侧的支脚部分34。

图8a至8c示出参照图7a至7c描述的方法的细节。图8a示出被称为中间位置的状态。锁止装置28仍然处于锁止位置中，使得内侧的支脚部分32能够枢转但固定在接收槽16中。图8b示出外侧的支脚部分34离开导向通道20并转移至接收槽16中之前不久的状态。在这种状态下，锁止装置28转移至解锁位置，以便释放接收槽16以接收外侧的支脚部分34。从图8b所示状态开始，定位体12进一步转动，使得最终到达图8c所示的终点位置，其中铜杆30通过其两个支脚部分32、34容纳在接收槽16中。在从中间位置到终点位置的进程中，外侧的支脚部分34滑动离开转动驱动盘24上的接触表面44，使得铜杆30的两个支脚部分32、34沿轴向方向进一步滑动到定位装置中并且在接收槽中沿轴向方向和径向方向两者占据它们各自的终点位置。关键在于，在每个接收槽16的终点位置中容纳了两个不同铜杆30的内侧的支脚部分32和外侧的支脚部分34。最终，定位在其终点位置的铜杆作为单元从定位装置10移除，例如通过合适的抓取装置，并且馈送至组装过程中的下一步骤。

最终，图9a-9c示出用于定位具有不同跨度的铜杆30的定位装置10。可见，导向通道20以适合的长度和适合的角度配置在安装盘22中。

参照图10，再一次图示出了，在定位装置10的转动运动期间，从初始状态-比较图7a-至终点位置-比较图7c，相邻铜杆30逐渐发生重叠。例如，如果沿轴向方向A观察导向通道20₁和20₂以及容纳在其中的相应的铜杆30₁和30₂，那么可以看到，对于这些铜杆30₁和30₂，已经发生了重叠。当进一步转动至终点位置时，越来越多的相邻铜杆30重叠。通过根据本发明的的定位装置10，因此在扇形或径向指向的设置中，可以在初始状态下为装置尽可能同时地装载所有铜杆30，并且随后通过转动运动将铜杆30转移至终点位置，其中，沿轴向方向A观察，至少相邻的铜杆30重叠。通过根据本发明的定位装置10，因此可以无需如传统组装过程所设置的那样，将已经插入终点位置中的铜杆回拉出至少一定距离以便在终点位置重叠中插入另外的铜杆。

附图标记表

10 定位装置

12 定位体

14 外周表面

16 接收槽

18 转动体

20 导向通道

22 安装盘

24 转动驱动盘

28 锁止装置

30 铜杆

32 支脚部分

34 支脚部分

36 转动驱动机构

38 主体

40 锁止笼

42 止动杆

44 接触表面

100 定子元件

102 接收槽

104 分隔部

M 中心轴线

A 轴向方向

S 枢转轴线

Claims (12)

1.一种用于围绕描述轴向方向A的中心轴线M来周向定位多个铜杆(30)的定位装置(10)，其中，所述铜杆(30)为具有第一支脚部分(32)和第二支脚部分(34)的基本U形的外形，所述定位装置包括：

定位体(12)，其围绕所述中心轴线M同心地布置有外周表面(14)，

转动体(18)，其布置为使得所述转动体(18)能够围绕所述定位体(12)同轴转动，

其中，所述定位体(12)在所述外周表面(14)上形成轴向延伸的接收槽(16)，以分别接收所述铜杆(30)的支脚部分(32、34)中的一者，并且

所述转动体(18)形成导向通道(20)，所述导向通道(20)在所述中心轴线A的方向上向内敞开，以接收相应铜杆(30)的另一支脚部分(34、32)，

其中，设置锁止装置(28)，以便将所述铜杆的支脚部分(32、34)以能够围绕平行于所述中心轴线M的枢转轴线S枢转的方式保持在所述定位体(12)的相应接收槽(16)中，

其中，设置用于对所述转动体(18)施加相对于所述定位体(12)的转动的转动驱动机构(36)，以便通过所述转动体(18)的转动来使容纳在所述转动体(18)的所述导向通道(20)中的支脚部分(34、32)在所述中心轴线M的方向上向内枢转到所述定位体(12)的所述接收槽(16)中。

2.根据权利要求1所述的定位装置(10)，其特征在于，所述导向通道(20)闭合到所述转动体(18)的轴向侧。

3.根据权利要求1或2所述的定位装置(10)，其特征在于，所述转动体(18)包括安装盘(22)和转动驱动盘(24)，其中，所述导向通道(20)配置在所述安装盘(22)中。

4.根据权利要求3所述的定位装置(10)，其特征在于，所述安装盘(22)和所述转动驱动盘(24)彼此相邻地同心且同轴地布置。

5.根据权利要求3所述的定位装置(10)，其特征在于，所述转动驱动盘(24)面向所述安装盘(22)的轴向端面形成轴向接触表面，所述轴向接触表面用于所述铜杆(30)的支脚部分(32、34)，所述轴向接触表面容纳在所述安装盘(22)的所述导向通道(20)中。

6.根据权利要求3所述的定位装置(10)，其特征在于，所述转动体(18)借助所述转动驱动盘(24)可转动地保持在所述定位装置(10)的主体(38)上。

7.根据权利要求6所述的定位装置(10)，其特征在于，所述锁止装置(28)包括具有轴向指向的止动杆(42)的锁止笼(40)，所述锁止笼相对于所述主体(38)和所述转动驱动盘(24)可转动地安装。

8.根据权利要求7所述的定位装置(10)，其特征在于，所述锁止笼(40)包括对应于所述定位体(12)的所述接收槽(16)的数量的多个止动杆(42)。

9.根据权利要求8所述的定位装置(10)，其特征在于，所述止动杆(42)布置为沿所述定位体(12)与所述安装盘(22)之间的轴向方向伸出。

10.一种用于使用根据权利要求1至9之一所述的定位装置(10)来周向定位多个铜杆(30)的方法，所述方法包括以下步骤：

-为所述定位体(12)和所述转动体(18)装载铜杆(30)；

-借助所述锁止装置(28)来锁止所述铜杆(30)的容纳在所述定位体(12)的所述接收槽(16)中的相应支脚部分(32、34)；

-借助所述转动驱动机构(36)来使所述定位体(12)和/或所述转动体(18)相对于彼此转动，

并且包括以下特征步骤：

-将所述铜杆(30)的容纳在所述导向通道(20)中的支脚部分(34、32)从所述转动体(18)的所述导向通道(20)转移到所述定位体(12)的所述接收槽(16)中。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

-在将所述支脚部分(34、32)从所述导向通道(20)转移到所述接收槽(16)中的过程中，对所述定位体(12)的被所述锁止装置(28)锁止的所述接收槽(16)进行解锁。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，

-在将相应支脚部分(34、32)从所述导向通道(20)完全转移到所述接收槽(30)中之后，移除定位在所述定位体(12)的所述接收槽(16)中的所述铜杆(30)。

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