CN109690923A - 用于将铜杆同时引入电机中的装配设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将多个铜杆同时沿着轴向A引入电机的转子元件和/或定子元件的容纳凹槽内的装配设备。

Description

用于将铜杆同时引入电机中的装配设备及方法

技术领域

本发明涉及一种用于沿着轴向A将多个铜杆同时引入电机的转子元件和/或定子元件的容纳凹槽中的装配设备。

背景技术

在电机、例如电动机或发电机的生产中，需要简化装配过程并且同时改善装配过程期间的质量参数。在此，分为缠绕技术制造的定子元件或转子元件和发卡技术(Hair-Pin-Technologie)制造的定子元件或转子元件。近期以来，为了将主要手工或半自动化生产的发卡技术发展为尽可能自动化的生产而进行了大量的努力。由于部件公差低造成对部件位置精确性的高要求，手动或半自动化的制造会导致周期时间长以及一定概率的部件损坏，这引起高废品率。长久以来，已知使用发夹技术制造转子元件，例如US 1 555 931中所述。此外，US 1 661 344说明了一种装配设备，从而以发夹技术制造转子元件，其中可由此实施顶多半自动化的装配。

对于能够进行自动化过程的装配设备可以确定，其有利地将尽可能多的铜杆同时、即在同一工序中引入转子元件和/或定子元件的容纳凹槽中。其至少应该能够将用于其中一个电流相位的铜杆同时引入。只有能够以简单并节约时间的方式为装配设备填装铜杆的情况下，才能保证周期时间缩短。此外，由于铜杆与容纳凹槽之间的间隙尺寸小，在为装配设备填装铜杆时应注意铜杆在装配设备中精确设定的定位。最后，需要考虑，由于铜杆的长度，将铜杆侧向引导地引入容纳凹槽中。

发明内容

由此，本发明的目的在于，提供一种用于上述目的的装配设备，其至少部分地满足上述要求。

此目的通过一种用于将多个铜杆沿着轴向A同时引入电机的转子元件和/或定子元件的容纳凹槽内的装配设备实现，其包括

用于容纳转子元件和/或定子元件的部件容纳元件，用于容纳待引入转子元件和/或定子元件内的铜杆、并用于相对于转子元件和/或定子元件校准待引入的铜杆的校准单元，以及两个能够沿着轴向A移动的推动元件，通过该推动元件能够接触铜杆相对的轴向末端，从而将铜杆同时通过与相对的轴向末端接触的推动元件从校准单元引入转子元件和/或定子元件的容纳凹槽中。

轴向A优选为竖直方向，从而校准单元布置在部件容纳元件的竖直上方。就此而言，铜杆沿着竖直方向从校准单元向下引入部件容纳部中。在为校准单元填装铜杆时，也是由校准单元竖直的上方引入其中。借助根据本发明的装配设备能够实现，使两个推动元件其中之一竖直向上向着接触位置移动，在接触位置，推动元件将由上方填装到校准单元内的铜杆保持在其中，或者说防止其向着部件容纳元件的方向掉落。借助第二个、上方的推动元件能够以有利的方式将填装到校准单元内的铜杆同时引入由部件容纳部固定的转子元件和/或定子元件内。最后，根据本发明规定，校准单元相对于准确定义的位置校准所有填装到其中的铜杆。

本发明一种有利的设计方案规定，校准单元具有多个容纳通道，用于分别容纳待引入转子元件和/或定子元件的容纳凹槽内的铜杆。容纳通道提供了以下优点，由此可实现填装到校准单元内的铜杆已经尽可能精确的预定位。但是也可考虑通过校准单元的固定元件或夹持元件进行固定和预定位功能。

本发明的一种有利的设计方案规定，部件容纳元件浮动地支承。在此能够以有利的方式使装配设备相对于容纳在部件容纳元件内的转子元件和/或定子元件校准并彼此进行对准的放置。

本发明的一种有利的设计方案规定，校准单元具有至少两个在各自的进给位置相对于轴向A径向地作用在铜杆上的推压单元。通过推压单元确保所有铜杆一方面能够进入相同的起始位置，另一方面能够以简单的装置在结构上改变和/或调整该共同的起始位置。

本发明的一种有利的设计方案规定，两个推压单元以轴向间距a彼此布置。由此，实现了铜杆相对于校准单元特别好的可定位性。

本发明的一种有利的设计方案规定，校准单元具有数量与推压单元数量相等的校准环，推压单元在其各自的进给位置相对于轴向A径向地抵压在铜杆上。校准环优选设置为用于铜杆的内侧止挡。对此，尤其该两个部件用于特别精确且符合公差的生产。

本发明的一个有利的设计方案规定，校准环构造有反向于铜杆引入方向扩宽的倒角。该倒角有利于铜杆向校准单元的引入。在铜杆经过该倒角之后，实现了在容纳通道中的预定心。

本发明的一种有利的设计方案规定，推压单元分别通过承受弹簧负载的挺杆元件向铜杆施加负载。设定的弹簧力防止了铜杆在引入转子元件和/或定子元件内的过程中被夹住。此外，弹簧负载用于补偿推压单元与铜杆的公差。挺杆元件用于在铜杆引入的过程中沿着轴向A的径向方向相对于校准环施加负载，从而铜杆进入精确的装配位置。

本发明的一种有利的设计方案规定，校准单元在轴向末端区域具有与铜杆数量相等的引导元件，其中，引导元件具有用于将铜杆引入校准单元内的通孔。引导元件实现了向校准元件简单的引入。为了进一步简化此引入，通孔的边缘区域构造有反向于铜杆引入方向扩张的倒角。此倒角也可称为入口斜边。尤其优选使引导元件在每个轴向末端区域分别连接到一个环形元件。

本发明一个有利的设计方案规定，推动元件具有数量与铜杆相等的沿着轴向A的压杆，并且通过该压杆可接触铜杆的彼此相反的末端。通过使每个铜杆对应于推动元件的一个压杆，可以在引入期间分别地并与其他铜杆无关地施力于并控制每个铜杆。在此尤其可设置，使推动元件的压杆能够抵抗弹簧负载而沿着轴向A推动。由此能够补偿铜杆的公差。该推动元件优选涉及下部推动元件。

此目的还通过一种用于使用前述装配设备同时将多个铜杆沿着轴向A引入电机的转子元件和/或定子元件的容纳凹槽内的方法实现，该方法具有以下步骤：

-准备多个铜杆，

-将两个推动元件中的第二个移动到接触位置，在此接触位置，第一推动元件穿过容纳凹槽的至少一部分引导直至达到校准单元的轴向末端区域，

-为校准单元填装铜杆，

-将校准单元内的铜杆相对于轴向A校准至共同的半径处，

-将第一推动元件移动到接触位置，在此接触位置，第一推动元件接触铜杆背离第二接触元件的相应轴向末端，

-同步并同向地将第一和第二推动元件沿着从校准单元指向部件容纳元件的推动方向V移动。

附图说明

下面根据附图阐述本发明的其他特征、细节和优点。在此，附图仅示出了本发明示例性的实施例。其中示出了

图1根据本发明的装配设备；

图2根据图1的装配设备的校准单元的细节；

图3a，3b根据图1的装配设备的推压单元的细节，以及

图4a，4b根据图1的装配设备的推压单元的其他细节。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的装配设备10的一种可能的实施形式。该略有透视的视角示出了将装配设备10沿着轴向A分为两半的纵向截面，该轴向在此表示中心纵轴。轴向A在此竖直指向。但也可考虑不同于此的方向。由于轴向A的竖直指向，在下文的说明中涉及相对表述，例如上方、下方、中间、之上、之下。

装配设备10在中间区域内包含部件容纳单元12以及在其之上的校准单元14。部件容纳单元12用于容纳应向其中安装或引入铜杆转子元件和/或定子元件。校准单元14首先以多个铜杆20填装，其中，随后将铜杆20引入保持在部件容纳部12内的转子元件和/或定子元件中。校准单元14具有多个容纳通道22，铜杆20保持在其中。作为其对应结构，转子元件和/或定子元件具有多个容纳凹槽，铜杆20引入其中并使铜杆20在其中位于铜杆的最终装配位置。在此，为校准单元14填装铜杆20的工序不进行进一步阐述。为此可考虑手动和自动化的工序。

此外，装配设备10还包含第一和第二推动元件16₁和16₂。每个推动元件16₁,16₂具有沿着轴向A延伸的压杆24，其设计得使其能够一方面、即由上方通过第一推动元件16₁导入校准单元14的容纳通道22中，并且另一方面、即由下方通过第二推动元件16₂导入转子元件和/或定子元件的容纳凹槽中。第一推动元件16₁布置在校准单元14上方，并且以压杆24指向校准单元14的方向地布置，而第二推动元件16₂布置在部件容纳元件12下方，并且以压杆24指向转子元件和/或定子元件的方向地布置。推动元件16₁,16₂可通过未示出的滑座结构沿着轴向A直线移动。由此可见，第一推动元件16₁能够通过相应的压杆24由上方接触铜杆20，并且第二推动元件16₂能够通过相应的压杆24由下方接触铜杆20。

根据本发明的用于同时沿着轴向A将多个铜杆引入转子元件和/或定子元件的容纳凹槽中的方法可由装配设备10的初始状态开始，其中，相对于图1中的示图，第一推动元件16₁向上、并且第二推动元件16₂向下移动。接着，下方的推动元件16₂将压杆24向上移入转子元件和/或定子元件的容纳凹槽中，使得压杆24的末端位于校准单元14的下方轴向末端区域44内。在此状态下，从上方为校准单元14的容纳通道22填装铜杆20。在此，在铜杆20与容纳通道22之间的间隙尺寸选择得足够大，从而实现简单并快速的填装或引入。该间隙尺寸防止铜杆在填装期间卡住。间隙尺寸的设计与公差及部件相关。铜杆20能够引入容纳通道22中，直至与下方推动元件16₂的压杆24接触。由于推动元件16₂已经定位，其用作抵靠架并防止铜杆20从校准单元14的容纳通道22中掉落。在此状态下，校准单元22以铜杆20填装，其中，由下方推动元件16₂保持住铜杆防止掉落，否则其由于与容纳通道22的间隙尺寸而松散地插入。在下一步骤中，使铜杆20在校准单元14内校准至参考位置，其中，该校准以及校准单元14的相关特征在下文中进一步说明。在下一步骤中，上部推动元件16₁向下移动，直至压杆24与铜杆20接触。在此状态下，两个推动元件16₁,16₂处于其接触位置。接着，两个推动元件16₁和16₂同步并同样地向下沿着推动方向V移动，从而将铜杆20引入转子元件和/或定子元件的容纳凹槽中。在其分别达到下部位置后，两个推动单元16₁,16₂移入其前述初始位置。

图2示出了填装有铜杆20的校准单元14的细节图。如前所述，校准单元14在用于将铜杆20安装到转子元件和/或定子元件内的方法中首先以铜杆20填装，接着，铜杆20在校准单元14中相对于设定的位置校准，并最终从校准单元14转移到转子元件和/或定子元件的容纳凹槽内。

校准元件14首先具有基体48，其基本构造为圆柱形。在基体48中相对于轴向A围绕地沿着轴向A延伸有容纳通道22。此外，校准单元14在此具有两个推压单元30₁和30₂，其分别位于校准单元14的下部轴向末端区域44和上部轴向末端区域46中。在此，推压单元30₁,30₂可以由基体48固定。两个推压单元30₁,30₂可以围绕基体48布置并且以仍将进一步说明的方式与容纳通道22对应。两个推压单元30₁,30₂能够相互以轴向间距a布置。该轴向间距a可根据结构需求变化。也可考虑，使两个推压单元30₁,30₂沿着轴向彼此更近地布置在基体48上。也可设置三个推压单元。

此外，校准单元14还具有校准环32₁和32₂，其径向布置在内部并与推压单元30₁,30₂布置在相同的轴向位置。校准环32₁,32₂用作推压单元30₁,30₂的抵靠支承。校准环32₁,32₂可由基体48保持。最后，校准单元14在下部轴向末端区域44和上部轴向末端区域46内分别具有上部引导元件50和下部引导元件52。在此，上部引导元件50可以在结构上组合为环形元件54，下部引导元件52可以在结构上组合为环形元件56。

两个推压单元30₁,30₂中的每个推压单元的每个容纳通道22都具有一个上部和一个下部挺杆元件34₁和34₂，其中，每个挺杆元件34₁,34₂都能够承受通过相应的弹簧元件60₁,60₂以及可径向推移的操纵元件62₁,62₂径向向内施加的负载。在此，省却对可推移的操纵元件62₁,62₂的触发的说明。通过每个承受弹簧负载的挺杆元件34₁,34₂实现了使填装在容纳通道22内的相应铜杆20径向向内抵压校准环32₁,32₂或定位。

图3a)和3b)示出了处于两个不同位置的推压单元30₁,30₂的细节图，该推压单元例如为图2中的上部推压单元30₁。原则上，图3中所示的装配设备10的所有零件都在图1和2的范围内进行了说明，因此请进行参照。图3a)示出了推压单元30₁处于承受弹簧负载的挺杆元件34₁尚未径向向内推动的位置。在此位置，铜杆20如前所述地由于与容纳通道22的间隙尺寸而松散地插在容纳通道中。图3b)示出了处于进给位置的推压单元30₁，在该进给位置，承受弹簧负载的挺杆元件34₁径向向内推抵铜杆20。在该进给位置，承受弹簧负载的挺杆元件34₁使铜杆20压抵校准环32₁，使得铜杆20由此处于设定的径向位置。就此而言，引导元件50和52也起到定位功能，如将根据图4a)和4b)说明的那样。

图4a)和4b)示出了推压单元30₁和引导元件50的俯视图。图4a)中所示的推压单元30₁的位置与图3a)中所示的位置对应。铜杆20引入引导元件50的通孔42中。可见，铜杆20以间隙尺寸插入引导元件50的通孔42中。通孔42可径向向内向着轴A沿着切线方向具有逐渐变窄的宽度。通孔42的此缩窄处64用于铜杆20沿着圆周方向或沿着切向向着进给位置的定心或定位。进给位置在图4b)中示出并就此而言与图3b)中的示图一致。因此，进给位置整体上特征在于，每个铜杆20通过推压单元30₁,30₂径向向内压抵两个校准环32₁,32₂，并且此外，每个铜杆20在引导元件50和54内由于逐渐变窄的通孔42而在切线方向得到校准。由于承受弹簧负载的挺杆元件34₁,34₂设定的弹力，防止了装配期间铜杆20夹住。

此外，图2,3a)和3b)中可见，校准环32₁,32₂构造得具有反向于铜杆20的引入方向变宽的倒角58。同样，引导元件50,52在通孔42的边缘区域内构造有反向于铜杆的引入方向变宽的倒角62，尤其如在图3和4中可见。

附图标记说明

10 装配设备

12 部件容纳元件

14 校准单元

16 推动元件

20 铜杆

22 容纳通道

24 压杆

30 推压单元

32 校准环

34 挺杆元件

42 通孔

44 轴向末端区域

46 轴向末端区域

48 基体

50 引导元件

52 引导元件

54 环形元件

56 环形元件

58 倒角

60 弹簧元件

62 操纵元件

64 倒角

66 缩窄部

V 推动方向

A 轴向

Claims (14)

1.用于将多个铜杆(20)沿着轴向A同时引入电机的转子元件和/或定子元件的容纳凹槽内的装配设备(10)，所述装配设备包括

用于容纳所述转子元件和/或定子元件的部件容纳元件(12)，

用于容纳待引入所述转子元件和/或定子元件内的铜杆(20)、并用于相对于所述转子元件和/或定子元件校准待引入的所述铜杆(20)的校准单元(14)，以及

两个能够沿着轴向A移动的推动元件(16₁,16₂)，通过该推动元件能够接触铜杆彼此相对的轴向末端，从而将所述铜杆(20)同时通过与彼此相对的轴向末端接触的所述推动元件(16₁,16₂)从所述校准单元(14)引入所述转子元件和/或定子元件的容纳凹槽中。

2.根据权利要求1所述的装配设备(10)，其特征在于，所述校准单元(14)具有多个容纳通道(22)，所述容纳通道用于分别容纳待引入转子元件和/或定子元件的容纳凹槽中的所述铜杆(20)。

3.根据权利要求1或2所述的装配设备(10)，其特征在于，所述部件容纳元件(12)浮动地支承。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装配设备(10)，其特征在于，所述校准单元(14)具有至少两个在各自的进给位置相对于轴向A径向地作用于所述铜杆(20)上的推压单元(30₁,30₂)。

5.根据权利要求4所述的装配设备(10)，其特征在于，两个所述推压单元(30₁,30₂)彼此以轴向间距a布置。

6.根据权利要求5所述的装配设备(10)，其特征在于，所述校准单元具有数量与所述推压单元(30₁,30₂)相等的校准环(32₁,32₂)，所述推压单元(30₁,30₂)在其各自的进给位置处相对于轴向A径向地向所述校准环施加负载。

7.根据权利要求6所述的装配设备(10)，其特征在于，所述校准环(32₁,32₂)构造有反向于所述铜杆(20)的引入方向扩展的倒角(58)。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的装配设备(10)，其特征在于，所述推压单元(30₁,30₂)分别通过承受弹簧负载的挺杆元件(34)施压与所述铜杆(20)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装配设备(10)，其特征在于，所述校准单元(14)在轴向末端区域(44,46)内具有数量与所述铜杆(20)相等的引导元件(50,52)，其中，所述引导元件(50,52)具有用于将所述铜杆(14)引入所述校准单元(14)内的通孔(42)。

10.根据权利要求9所述的装配设备(10)，其特征在于，所述通孔(42)的边缘区域构造有反向于所述铜杆(20)的引入方向扩展的倒角(64)。

11.根据权利要求9或10所述的装配设备(10)，其特征在于，所述引导元件(50,52)在所述校准单元(14)的每个轴向末端区域(44,46)内分别连接至一个环形元件(54,56)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的装配设备(10)，其特征在于，所述推动元件(16₁,16₂)具有数量与所述铜杆(20)相等的、沿着轴向A的压杆(24)，并且能够通过所述的压杆(24)接触所述铜杆(20)的彼此相反的末端。

13.根据权利要求12所述的装配设备(10)，其特征在于，所述推动元件(16₁,16₂)的压杆(24)能够抵抗弹簧负载而沿着轴向A推移。

14.用于使用权利要求1至13中任一项所述的装配设备(10)同时将多个铜杆(20)沿着轴向A引入电机的转子元件和/或定子元件的容纳凹槽内的方法，该方法具有以下步骤：

-准备多个铜杆(20)，

-将两个推动元件(16₁,16₂)中的第二个移动到接触位置，在此接触位置，第二推动元件(16₂)穿过容纳凹槽的至少一部分引导直至达到校准单元(14)的轴向末端区域(44)，

-为所述校准单元(14)填装铜杆(20)，

-将所述校准单元(14)内的铜杆(20)相对于轴向A校准至共同的半径处，

-将第一推动元件(16₁)移动到接触位置，在此接触位置，所述第一推动元件(16₁)接触铜杆(20)的背离所述第二接触元件(16₂)的相应轴向末端，

-同步并同向地将第一和第二推动元件(16₁,16₂)沿着从所述校准单元(14)指向部件容纳元件(12)的推动方向V移动。