CN111226380A - 定位和夹紧电机导线端部的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

为了提高在生产电机的机械元件(14)的过程中加工导线端部(12a，12b)时的工艺可靠性，本发明提供了一种定位和夹紧装置(10)，用于定位和夹紧一个或多个导线端部(12a，12b)，以在电机的机械元件(14)的制造过程中进行进一步处理，包括，俘集装置(32)用于俘集和定位至少一个导线端部(12a，12b)，其中，该俘集装置(32)具有至少一个倾斜引导件(44)，用于相对地定位至少一个导线端部(12a，12b)。本发明还描述了一种相应的夹紧和定位方法。

Description

定位和夹紧电机导线端部的方法和装置
本发明涉及一种定位和夹紧装置，用于将导线端部定位并夹紧在一起，以在制造电机的机械元件的过程中进行进一步处理。本发明还涉及一种生产装置，用于生产包括这种定位和夹紧装置的电机的机械元件。本发明还涉及一种定位和夹紧方法，用于定位和夹紧导线端部，以在生产电机的机械元件的过程中进行进一步处理。最后，本发明涉及一种连接导线端部方法，用于在电机的生产中使用这种定位和夹紧方法的过程。
特别地，电机应理解为将电能转换为动能的机器，以及将动能转换为电能的机器。特别地，该术语应理解为是指电动机和发电机。
当制造这种电机的机械元件(例如定子和转子)时，通常需要将由导线形成的电导体的端部彼此连接，或者将它们一起处理(例如将它们切割或成形在一起)。
例如，存在这样的电动机，其中的线圈绕组(特别是定子的线圈绕组)由不同的线材形成，然后将其端部连接在一起。关于这一点，例如EP2684283B1、EP1554794B1和EP1041696B1描述了用于连接卡夹(Hairpin)的导线端部以形成电机的定子绕组的装置和方法，其中，导线端部被焊接在一起。在此，提供了用于在焊接之前定位和夹紧导线端部的装置和方法。
本发明的目的是改进这种用于定位和夹紧导线端部的装置和方法，特别是在精度改进方面，和降低设计相关工作方面。
为了实现该目的，本发明提供了根据所附独立权利要求的定位和夹紧装置，以及定位和夹紧方法。在相应的独立的权利要求中说明了有利的用途。
有利的实施方式是从属权利要求的主题。
根据第一方面，本发明提供了一种定位和夹紧装置，用于定位和夹紧至少一个导线端部，优选地用于将多个导线端部相对于彼此定位(例如一个导线端部对或三个导线端部)，并且将它们夹紧在一起，以在电机的机械元件生产过程中进行进一步处理，包括：
俘集装置，用于俘集并定位一个或多个导线端部，其中该俘集装置具有用于将导线端部相对定位的至少一个倾斜引导件。
优选地，当定位和夹紧装置在周向上相对运动期间，该至少一个倾斜引导件使得该至少一个导线端部在径向方向上被引导。
优选地，设置一个第一倾斜引导件和另一个倾斜引导件，该第一倾斜引导件在定位和夹紧装置的周向上且在径向上延伸，该另一个倾斜引导件在轴向和径向上延伸。
优选地，俘集装置具有第一元件和第二元件，该第一元件带有第一凹口，该第二元件带有第二凹口。
优选地，该第一元件和第二元件可以相对于彼此移动，其中，这些凹口至少部分地以如下方式彼此交叠：在相对运动的过程中，凹口的边缘彼此靠近或分开。
优选地，在至少一个凹口处的至少一个边缘，至少部分地倾斜地延伸，以形成至少一个倾斜引导件。
优选地，至少一个凹口的相对的边缘形成漏斗状的倾斜插入区。
优选地，在第一凹口和第二凹口两者上均设有倾斜引导件，这样使得第一凹口的倾斜引导件和第二凹口的倾斜引导件互相配合。
优选地，第一凹口的至少一个第一边缘至少部分地倾斜地延伸，并且第二凹口的、与第一边缘交叠的至少一个第一边缘至少部分地倾斜地延伸，其中，第一凹口的倾斜延伸区的倾斜方向与第二凹口的倾斜延伸区的倾斜方向相对。
优选地，第一凹口的相对边缘形成第一漏斗状倾斜插入区域，第二凹口的相对边缘形成第二漏斗状倾斜插入区域，其中，这些倾斜插入区设置成彼此相对。
优选地，至少部分地倾斜延伸的至少一个边缘是在周向方向上延伸的边缘。
优选地，第一元件和/或第二元件被构造成：盘形，或环形的盘形，或盘形部分，或环形的盘形部分。
优选地，第一元件和第二元件可以绕共同的转动轴线相对于彼此转动。
优选地，多个第一凹口和第二凹口设置成围绕轴线分布，其中，设置多个第一元件和/或第二元件，其能够相对于彼此、且相对于该轴线径向地移动。
优选地，俘集装置本身已经被构造成固定和夹紧至少一个导线端部。特别地，不仅可以将至少一个导线端部、或一对导线端部、或三个导线端部预定位在俘集装置的上述第一元件和上述第二元件之间，而且还可以在它们的位置上固定并夹紧。
在一个替代结构中，除了俘集装置之外，还设置固定和夹紧装置，用于固定和夹紧通过俘集装置预定位的至少一个导线端部。
优选地，固定和夹紧装置具有固定和夹紧构件，其可相对于俘集装置移动，以固定并夹紧在俘集装置和固定和夹紧构件之间的至少一个导线端部。
优选地，固定和夹紧装置具有固定和夹紧构件以及对端夹(Gegenhalter)，其可以相对于彼此移动以固定和夹紧在它们之间的至少一个导线端部。
优选地，固定和夹紧装置具有可移动地驱动的柱塞，作为固定和夹紧构件。
优选地，俘集装置和固定和夹紧装置设有共同的驱动单元或联接的驱动单元，以在运动过程中进行俘集、预定位、固定和夹紧，或者，俘集装置和固定和夹紧装置可以彼此独立地移动。
优选地，用于将导线端部轴向地插入至俘集装置中的插入辅助装置设有，沿轴向方向延伸的至少一个插入辅助件，和/或沿轴向方向延伸的倾斜插入部分，和/或沿轴向方向延伸的插入漏斗状件。
优选地，插入辅助装置以固定方式设置，并且俘集装置具有能够相对于插入辅助装置移动或转动的至少一个元件。
优选地，俘集装置和/或固定和夹紧装置和/或插入辅助装置被构造成单件装置，以处理一个导线端部对。
替代地，俘集装置和/或固定和夹紧装置和/或插入辅助装置中的每一个均优选地构造成多件装置，以同时处理多个导线端部对。
优选地，俘集装置以及固定和夹紧装置设有公共的驱动单元或联接的驱动单元，以在运动过程中进行俘集、预定位、固定和夹紧。可替代地，俘集装置与固定和夹紧装置可优选地彼此独立地移动。
然而，特别优选地，俘集装置本身不仅被构造成俘集并预定位导线端部，还被构造成夹紧并固定导线端部。特别地，这通过俘集装置的第一元件和第二元件的相对应的凹口的相对运动来实现，其中，至少在一个元件上，在边缘上形成倾斜引导件，以使导线端部移动至部分交叠的凹口的较窄的交叠区域内；在该处，它们被固定并夹紧在凹口的两个相对的端部的边缘之间。
根据另一方面，本发明提供了一种用于生产电机的机械元件的生产装置，包括根据前述结构中的任一项的定位和夹紧装置，以及处理装置，特别是焊接装置、切割装置，和/或成形装置，以(一起)处理被夹紧的一个或多个导线端部。
特别优选地，该生产装置被构造成生产电机的线圈绕组。该生产装置也可以构造成生产具有线圈绕组的定子。
根据另一方面，本发明提供了一种定位和夹紧方法，用于定位和夹紧至少一个导线端部——优选地用于将多个导线端部(例如一对导线端部或三个导线端部)相对于彼此定位并将它们夹紧，——以在电机的生产过程中进行进一步处理，包括以下步骤：a)俘集并定位一个或多个导线端部，其中，步骤a)通过至少一个倾斜引导件实施；
优选地，步骤a)包括：
a1)俘集(一个或多个)导线端部，将该(一个或多个)导线端部移动至固定位置，特别地，使导线端部在该固定位置处彼此靠近，并将该(一个或多个)导线端部保持在初始位置。
优选地，步骤a)包括：
a2)使第一元件和第二元件相对运动，其中，该第一元件带有至少一个第一凹口，该第二元件带有至少一个第二凹口。
优选地，步骤a)包括：
a3)在相对于彼此移动的第一凹口和第二凹口的边缘之间进行俘集并定位，其中，相对运动的边缘中的至少一个至少部分地倾斜地延伸。
优选地，步骤a)包括：
a4)通过倾斜插入部分进行俘集并定位。
优选地，步骤a)包括：
a5)在彼此相对的漏斗形状倾斜边缘之间进行俘集并定位。
优选地，步骤a)包括：
a6)通过倾斜插入部分进行俘集并定位，其在相对的方向上延伸并且能够相对于彼此在相对的方向上移动。
优选地，步骤a)包括：
a7)通过插入漏斗状件进行俘集并定位，其朝向彼此开口，并且能够相对于彼此沿相对的方向移动。
优选地，单独的导线端部或多个导线端部部分被单独地定位并夹紧。
优选地，由数个单独的导线端部组成的组或由数对单独导线端部组成的组被一同定位并夹紧。
优选地，执行步骤a)以俘集并预定位至少一个导线端部，并且还设有步骤b)，固定并夹紧所述至少一个预定位的导线端部。
优选地，步骤b)包括：
b1)将在步骤a)中预定位的至少一个导线端部带入其期望的位置以进行进一步处理。
优选地，步骤b)包括：
b2a)将夹紧力施加至位于俘集装置的第一元件和第二元件之间的至少一个导线端部，其中，这些元件相对于彼此可移动或相对于彼此可转动，并且其中，该至少一个倾斜引导件设置在该俘集装置的这些元件的至少一个上。
当前优选执行步骤b2a)，因为这样能够在单个装置中进行定位、固定和夹紧。然而，步骤b)也可以包括步骤b2b)和/或步骤b2c)，作为步骤b2a)的替代：
b2b)将夹紧力施加至位于俘集装置和固定和夹紧构件之间的至少一个导线端部，该俘集装置构造成执行步骤a)，并且，该固定和夹紧构件相对于该处可移动；或
b2c)将夹紧力施加至位于固定和夹紧构件以及独立设置的对端夹之间的至少一个导线端部，该固定和夹紧构件与俘集装置相独立地设置，用来执行步骤a)。
优选地，步骤a)和步骤b)在一个联合运动中执行。
在该方法的一个实施例中，导线端部或导线端部对被单独地定位并夹紧。
然而，优选地，将由数个单独的导线端部组成的组，或由数对单独的导线端部组成的组，一同地定位或夹紧。
根据另一方面，本发明提供了一种用于在电机的制造过程中连接导线端部的方法，该方法包括执行根据前述实施例中任一个的定位和夹紧方法，并连接被夹紧的导线端部，尤其是通过焊接来连接。
优选地，卡夹的导线端部在电机的定子的制造过程中被连接。
特别优选地，本文描述的方法和装置可以用于制造电机的线圈绕组的方法中，如EP2684283B1、EP1554794B1，和EP1041696B1中描述和示出的那些，因而，可以参考这些文献以获得更多细节。与该现有技术相比，本文提出的方法和装置的特别优选的实施例的特征在于，更精确地定位并夹紧导线端部，或者在设计和工艺工程方面更加简单。
然而，本文所示的定位和夹紧方法不仅适合于在焊接之前定位导线端部，而且还适合于在其他加工方法中定位导线端部。
特别地，本发明的优选实施例涉及一种用于一个或多个导线端部(端部具有圆形轮廓、成角度的轮廓或任何其他轮廓)的固定系统，用于成型、加工、切割或焊接。
由于该过程所需要对导线端部进行非精确定位，并且对导线端部进行高精度夹持，通常需要非常复杂的夹持装置。
对于某些处理步骤，需要将导线端部从不精确限定的位置移到精确位置以进行进一步处理。通常，这是通过限定的夹紧系统执行的。
在优选的实施方式中，首先将导线俘集在俘集装置中，然后通过倾斜引导件将其带入固定位置，在此处将其夹紧并保持在其位置上。特别地，将导线端部俘集在一起，然后通过倾斜引导件将其带入至正确的位置并夹紧在一起。特别地，这可以通过两个相对彼此可移动的重叠的凹口来实现，其中至少一个第一凹口具有较宽的区域和较窄的区域，以及位于至少一个边缘处的倾斜引导件，其中，通过这些凹口的相对移动，较宽的区域进入较窄的区域，并进行夹紧。
在一个结构中，第一凹口和第二凹口可具有较宽的区域和较窄的区域，在第一凹口和第二凹口中的较宽的区域和较窄的区域，分别形成在相对的端部上。
倾斜引导件可以设置在一侧上、仅设置在至少一个凹口的较窄区域和较宽区域之间的两个边缘中的一个上，或者，该倾斜引导件可设置在相对的边缘上，以形成插入漏斗状件。
在本发明的另一个实施例中，该过程分为两个步骤。
a)俘集和预定位
·通过机械的装置俘集导线，并将其带至尚未精确限定的位置中。
·导线端部大致固定在适当位置，但尚未夹紧。
b)固定和夹紧
·通过机械解决方案，进而将一根或多根导线抵靠俘集装置，或通过单独的对端夹带入至精确的位置，然后将其夹紧。
·因此在步骤b)中施加夹紧力，用于精确定位和固定。
俘集装置以及固定装置可以被构造为单件装置，或者也可以被构造为容纳多个导线端部或导线束的装置。
捕获和固定过程可通过单个移动来操作，或者也可以多个移动来操作。
这些导线可以被俘集在倾斜平面上，其中两个元件以相反的方向延伸。
可以使用任何的形状件(例如，倾斜插入部分)进行俘集。
可以用柱塞或任何其他形状件进行夹紧。
通常，本文所示的夹紧原理可以应用于任何导线处理。特别优选地，它特别用于在焊接之前将卡夹中的导线端部或装配在电动机的定子中的其他导线端部夹紧。
特别优选的实施例涉及用于将待焊接的导线端部夹紧的装置和方法。
优选地，将导线端部非常精确地定位，在微米范围内。
优选地，该装置和方法被配置为夹紧导线(例如位于定子的槽内的那些导线)，以形成导线对，并将它们定位以将它们焊接在一起。
优选地，该导线对被夹紧在一起并在径向和轴向上定位，这样能够满足两个焊接配合件的定位要求，这两个焊接配合件由相应的焊接工艺限定。
俘集装置的一种优选结构，具有至少两个元件，其中一个位于另一个上方。设置成其中一个在另一个上方的这些元件，相对彼此沿相反的方向移动，以将散乱的导线对夹紧以成对。相应形状的凹口被结合在这些元件中。
优选地，第一元件的凹口具有矩形形状。优选地，沿相反方向移动的第二元件的凹口具有一个或两个倾斜构造的表面。优选地，后者引向矩形形状。
优选地，定位和夹紧装置可相对于机械元件移动，导线端部从该机械元件处突出。例如，设有带导线的定子，特别是插入到定子凹槽中的卡夹，定位和夹紧装置设置在其上。
在该时间点，将该装置设置在机械元件(例如定子)上，其包含未对齐的导线，这些元件中的两个相应形状的凹口中的一个位于另一个上方。
相应地，未对齐的导线以未限定的方式设置在这些元件的两个凹口中。一旦这两个元件相对于彼此沿相反的方向上移动，则通过形成在至少一个凹口中的倾斜引导件，使这些导线相对于彼此定位。
例如，沿着另一个元件的切口的倾斜部分将导线推着穿过一个元件的矩形切口，推入该另一个元件的矩形形状，该矩形形状带入其中。
在一个优选的实施例中，一旦导线对位于另一个元件的矩形形状件中，则对齐步骤完成。在该实施例中，因而可以对定位在装置的该位置中的导线对进行处理，例如，将它们焊接在一起。
在用于定位和夹紧导线端部的先前构思中，导线对的对齐步骤需要数个单独的分别驱动的装置。一方面，需要沿相反方向转动的盘，另一方面，需要径向设置的抓夹件。由于空间不足，难以构造用于在切线方向上对齐的夹子、且移动起来较为复杂。
本发明的优选实施例的一个优点在于以下事实：要焊接在一起的导线对的对齐步骤仅需一步即可完成。因此，不需要额外的用于在切线方向上对齐的元件。
在一个实施例中，定位和夹紧装置的元件可构造成相对于定子切向可移动。例如，这可以通过盘或环状盘来实现，这些盘或环状盘能够围绕定子的中心轴线相对于彼此转动。
在另一个实施例中，定位和夹紧装置的元件径向地移动至定子。例如，这可以通过用于俘集导线端部的凹口或开口来实现，该凹口或开口在至少一个元件中分布在能够相对于另一个元件径向移动的多个段中。
优选地，单独地通过两个转动盘来定位和夹紧导线端部，其中一个设置在另一个上方，就可以作为俘集装置的元件。
一个夹紧盘的开口部分可以是梯形的，或优选地两个夹紧盘的开口部分可以是梯形的。
在一个有利的实施例中，可设置另一个盘，优选地，该盘不可移动，并且在其中包括插入斜面，通过该插入斜面，导线端部在定位之前被“俘集”，即，导线端部最终处于夹紧盘的开口部分时，定位也完成了。
优选地，定位和夹紧装置用于在生产步骤的过程中定位和夹紧从部件的壳体突出的导线端部，该部件优选是电机。特别地，在定子的壳体中，其中通过卡夹在其中形成线圈绕组，在插入到壳体的凹槽后，卡夹的端部突出。通过将相邻的端部沿相反的圆周方向弯曲，形成彼此连接的导线端部对，从而形成线圈绕组。
因此，定位和夹紧装置设置有凹口的环形结构，其能够相对于彼此转动，以夹紧多个导线端部组的突出端(例如，要夹紧在一起的导线端部的数量对应于凹口数乘以一个自然数，该自然数取决于每个凹口中容纳的线段数)。
优选地，突出的导线端部与部件一同相对于定位和夹紧装置沿导线端部的延伸方向(例如，在环形部件的情况下轴向)移动。优选地，设置插入斜面以将导线端部插入至定位和夹紧装置的凹口中，在插入过程中该插入斜面相对于相对运动方向倾斜延伸。优选地，插入斜面设置成漏斗状，以使它们在相对运动期间便于插入到凹口中。在设置环形壳体，其中导线端部沿圆周分布并从该处突出的情况下，相对运动优选地在轴向方向上进行(相对于壳体的中心轴线观察)。
例如，卡夹通过插入斜面插入至俘集装置的第一元件和第二元件的对准的凹口中，其优选地被构造为盘，例如俘集装置的夹持盘。例如，插入斜面可以设置在固定元件上，特别是在基座上，俘集装置的第一元件和第二元件可移动地安装在其上，特别地可转动地安装在骑上，更特别地安装成可围绕公共的转动轴线转动，当执行该方法时，该转动轴线与壳体的中心轴线重合。
优选地，固定和夹紧装置特别地可以用作焊接模板或焊接夹具，以在制造电机的部件的过程中将导线端部组焊接在一起。
优选地，固定和夹紧装置具有三个彼此叠置的盘。优选地，最下面的(或可替代地，最上面的)盘是不可移动的盘。优选地，将插入斜面结合至其中。通过连接至该最下面的盘，来安装并致动第一夹紧盘和第二夹紧盘(俘集装置的元件的示例)。因此，这可以是底盘的形式，可以在其上安装所有其他部件。
当焊接夹具被定位时，两个夹持盘优选地被打开，并且导线端部，例如卡夹的端部，被插入斜面轴向地“抓住”并且朝向以后的焊接位置“集合”，因为电机的特定绕线方式应当是已知的。
以下将参照附图更详细地说明示例性实施例。在附图中：
图1示出了在生产过程中，电机的机械元件与电机的定子的示例的局部透视图，在该例子下，特别地，在线圈绕组的生产过程中，其中，待加工的导线端部进一步从机械元件突出，特别地从卡夹突出；
图2示出了生产装置的示意图，该生产装置执行用于生产机械元件的至少一个生产步骤的，其中，该生产装置具有用于定位和夹紧导线端部的定位和夹紧装置；
图3示出了定位和夹紧装置的俘集装置的第一元件的局部区域的俯视图，该定位和夹紧装置被构造成，通过第一凹口俘集并定位导线端部；
图4示出了俘集装置的第二元件的局部区域的俯视图，其中，第二凹口设有倾斜引导件；
图5示出了俘集装置的第一实施例的局部区域的示意性俯视图，其中，这些元件彼此叠置，并且这些元件相对于机械元件的轴线在切线方向相对彼此转动；
图6示出了俘集装置的第二实施例的局部区域的示意性俯视图，其中，这些元件相对于机械元件的轴线、且径向地相对于彼此移动；
图7示出了在定位和夹紧装置的操作过程中，设置在突出的导线端部上的俘集装置的透视图；
图8示出了定位和夹紧装置的另一实施例的侧视图；
图9示出了图8的定位和夹紧装置的透视图；
图10示出了定位和夹紧装置的另一实施例的透视图，该定位和夹紧装置处于收纳位置，用于收纳导线端部；
图11示出了图10的定位和夹紧装置的凹口在收纳位置中的结构的俯视图；
图12示出了图11的细节的透视图；
图13示出了图10至11的定位和夹紧装置的第一凹口的俯视图；
图14示出了第一凹口的俯视图，其中示出第一凹口与定位和夹持装置的第二凹口交叠于夹紧位置，以夹紧导线端部；
图15示出了图10中的视图，其中定位和夹紧装置被示出为处于夹紧位置以夹紧导线端部；
图16示出了图11中的视图，其中示出了夹紧位置；
图17示出了图12中的视图，其中示出了夹紧位置；
图18示出了诸如电机的定子的机械元件的透视图，其中示意性地示出了在如图10至13所示的定位和夹紧装置被放置在其上之前的、被定位和夹紧在一起的导线端部；
图19示出了图18的机械元件，其中，示出了处于夹紧位置处的第一凹口和第二凹口；
图20示出了图18和19的机械元件，其中定位和夹紧装置放置在其上，处于夹紧位置；
图21示出了透视图，示出了具有插入斜面的定位和夹紧装置的另一实施例的局部区域的局部剖面；及
图22示出了图21的定位和夹紧装置的插入辅助装置的相应于图21的区域的放大细节图。
下文将基于电机的定子16的生产示例，参考附图，说明定位和夹持装置10的实施例，其用于定位和夹持一个或多个导线端部12a、12b、12c、12d，以在电机的元件14的生产过程中进行进一步处理。
在此，例如要生产电机的定子16，该定子用作诸如电动乘用车之类的车辆的驱动发动机，并且假定其输出功率在10kW至500kW的范围内，优选在20kW和200kW之间。在这方面，目标是生产尽可能紧凑和强力的线圈绕组18。
根据图1所示的制造步骤，为此目的，用数根箍筋状的导线工件(所谓的卡夹)制造线圈绕组18，其一端具有U形弯曲部(未示出)，并且其将其自由的导线端部12a、12b、12c、12d装配至定子16的凹槽20中。接着，将导线端部12a、12b、12c、12d朝向彼此弯曲，并在下一个进一步的处理步骤中相互连接，以通过直接相邻的卡夹或优选地通过间接相邻的卡夹(例如，跨过数个凹槽20)的连接生产连续的线圈绕组18。请参考EP1554794B1，EP2684283B1和EP1041696B1，来获知在本文未更详细示出的制造步骤的更多细节以及定子和卡夹的更多结构。
卡夹的导线具有直角的横截面，例如，其宽度在2mm至8mm的范围内，例如4.7mm或6mm；其高度在0.75mm至4mm之间，例如2.36mm或1.7mm。
待连接的导线对的数量例如在12至164之间，例如，36线对、58线对或72线对。彼此相邻设置的一排或多排卡夹设置在定子上。
为了将它们连接，首先将凸出的导线端部12a、12b、12c、12d进行预弯曲，接着相对于彼此定位并夹紧，以随后进行进一步处理，特别是成型、切割，和特别是彼此连接在一起，特别是彼此焊接在一起。为此目的，必须非常精确地定位导线端部12a、12b、12c、12d，以进行激光焊接；例如，允许的最大公差为1/10mm。
图2示出了用于执行生产步骤(例如，生产线圈绕组18的步骤)的生产装置22。该生产装置22具有用于机械元件14的支架24、定位和夹紧装置10以及加工装置26，例如，(激光)焊接装置28。
定位和夹紧装置10以相对于支架24可移动的方式(以箭头30示出)安装在机床或类似物上，使其可以被置于机械元件14上。
定位和夹紧装置10具有俘集装置32，该俘集装置在一些实施例中还起到固定和夹紧装置34的作用。在另一个实施例中，定位和夹紧装置10具有俘集装置32，以及可选的单独的固定和夹紧装置34。
设置俘集装置32，以俘集并定位导线端部12a、12b、12c、12d。特别地，这些导线端部在此至少要预定位。
固定和夹紧装置34用于固定和夹紧导线端部12a、12b、12c、12d，其至少已经由俘集装置预定位。
可选地设置单独的固定和夹紧装置34，并且在其他结构中可以省去；在这种情况下，固定和夹紧的任务也由俘集装置32承担。试验表明，仅利用参照图2至图5和图7以及图10至图20说明的实施例的俘集装置32，也可以以高精度方式进行固定和夹紧。
下文将参考图2至5和图7以及图10至图22，更详细地描述俘集装置32的示例性实施例。
优选地，俘集装置32具有第一元件36、第二元件40，以及用于第一元件36和第二元件40的相对运动的驱动装置38。
该俘集装置32具有至少一个倾斜引导件，例如在这种情况下是第一倾斜引导件44。在一个实施例中，在俘集装置32的元件36、40的相对运动过程中，导线端部12a、12b、12c、12d的至少一个，可通过倾斜引导件——例如第一倾斜引导件——定位在与穿过俘集装置32的中心轴线46相切的方向(特别是与机械元件14的中心轴线同心地定向)、且定位在相对于中心轴线46径向的方向上。
在图2至5以及图10至图22的实施例中，俘集装置32的元件36、40被构造为盘，特别地被构造为环形盘。
第一元件36具有多个第一切口或第一凹口48，第二元件40具有多个切口或凹口50。在所示的示例性实施例中，第一倾斜引导件44由相应的第二凹口50的至少一个至少部分倾斜的边缘52形成。
在图2至图5和图7的示例性实施例中，第一凹口48具有矩形轮廓，第二凹口50具有较窄的区域54和较宽的区域56，其中连接这些区域54、56的多个边缘52彼此呈圆锥形倾斜地延伸，从而形成了漏斗状的倾斜插入部分58。
倾斜边缘这样取向，以使其与其方向部件中的一个，定向至俘集装置32的元件36、40的相对移动方向上，其中较窄区域54形成在第二凹口50的对着移动方向的边缘上。
图2至5和图7和10至22示出了作为盘的两个元件36、40的构造，所述盘可以围绕中心轴线46相对于彼此转动，以使与中心轴线相切的第一凹口48和第二凹口50可以相对于彼此移动。
图6示出了一种变型，其中两个凹口48、50可以不相切地相对于彼此移动，而是相对于中心轴线径向地相对移动。例如，这可以通过将这两个元件中的至少一个形成为一系列部分来实现，这些部分可通过驱动装置38径向移动。
图7示出了俘集装置32的操作。为此，第一凹口48和第二凹口50以这样的方式相对彼此定向，即，通过第一元件36和第二元件40的相对定位，使得通道的开口宽度形成得尽可能大，接着将俘集装置32沿朝向机械元件14的方向移动，以将导线端部12a、12b、12c、12d俘集在该通道中。然后，第一元件36和第二元件40相对于彼此移动，其中，由于第一倾斜引导件44或形成后者的倾斜插入部58，该通道变小。导线端部12a、12b通过第一凹口48的边缘沿着倾斜引导件44切向地并径向地定向，并被插入至较窄区域54中，在该较窄区域中它们至少被预定位。
图2示出了示例性实施例，其中仅可选地设置了独立的固定和夹紧装置34，通过该固定和夹紧装置34，在通过俘集装置32进行预定位之后，通过固定和夹紧构件60在固定和夹紧构件60与对端夹62之间施加夹紧力，从而更精确地定位并夹紧导线端部12a、12b。
这在如下情况下是有利的，例如，由于倾斜引导件的抓握，导线端部12a、12b已经扭曲并且因此不能完全精确地定位在第一元件36与第二元件40之间，或者至少不能用结构作用力(Konstruktionsaufwand)可接受的相对力定位。
例如，固定和夹紧构件60可包括柱塞64。
在图8和图9所示的变型中，固定和夹紧构件60形成在另一个盘上，其可以与俘集装置的构造为盘的元件36、40同心地转动。为此，也可以设置驱动装置38，该驱动装置能够通过驱动器使这三个元件相对于彼此不同地移动至不同的角位置处，其中，优选地，可以通过固定和夹紧构件60引入最大的力。
在图10至图17所示的俘集装置32的示例性实施例中，第二凹口50和第一凹口48均具有倾斜引导件44、66。优选地，形成在第一凹口48上的倾斜引导件58和形成在第二凹口50上的倾斜引导件66均被构造为漏斗状的倾斜插入部分58。为此，第一凹口48不像在另一实施例中所述那样构造为矩形，而是具有较窄的区域54和较宽的区域56，以及至少部分倾斜的边缘52。在这种情况下，第一倾斜引导件44和第二倾斜引导件66上的倾斜角在相反的方向形成。特别优选地，这可以以第一凹口48和第二凹口50以镜面对称的方式形成。
优选地，较窄的区域54在周向上(＝切线方向)的延伸的距离小于较宽的区域56。
如特别在图10和15中所示的那样，第一元件36和第二元件40优选地具有凹口48、50的至少一个环形结构，并且更优选地具有多个同心的环形结构，以使得一个第一凹口48和一个第二凹口50分别位于相同的径向且切向的位置，因而彼此交叠。同心的环形结构的数量取决于每个凹槽20所设置的要夹紧的导线端部的数量。图10至图17所示的实施例具有第一环形结构和第二环形结构。例如，这可以适配定子16，其中，每个槽20设有带有突出的导线端部12a-12d的四个导线节段。例如，每个环形结构的凹口的数量可以对应于凹槽的数量。
图10至图12示出了俘集装置32，即定位和夹紧装置10，其处于容纳位置，其中，第一凹口48和第二凹口50通过它们的较宽区域56最大程度地重叠，从而形成较大的容纳开口，以容纳要定位的导线端部12a-12d。通过第一元件36和第二元件40的相对转动，元件36、40最终处于夹紧位置，其中，仅第一凹口48和第二凹口50的较窄区域54交叠，如图14至17所示。
特别地，从图13和图14可以明显看出，倾斜引导件44、66不必以笔直的方式延伸；相反，优选地，边缘52的至少部分倾斜的范围具有曲率。而且，过渡处优选地被修圆，以便能够进行引导而不会被卡住或夹住。
图18至20示出了利用图10至17的定位和夹紧装置10进行定位和夹紧的实例，为了说明的目的，其中仅示出了一个导线端部对以及相应的第一凹口48和第二凹口50。在收纳位置处，定位和夹紧装置10在轴向上相对于图18所示的机械元件14相对移动，从而将导线端部12a、12b插入大的收纳开口中。
接着，元件36、40从收纳位置至夹持位置发生相对运动。如果例如构造为夹紧盘的元件36、40在该运动过程中位于中间位置(半闭合)，则导线端部通过倾斜引导件44、66径向地定向，以使导线端部虽然已径向定位在该位置，但仍可能沿圆周方向(切线方向)偏离。
在图19和20中，第一元件36和第二元件40处于夹紧位置(例如，夹紧盘闭合)。在此，导线端部12a、12b被夹紧在第一凹口48和第二凹口50的径向延伸的较窄边缘之间，以使它们也沿切线方向正确地定位。
图21和22示出了定位和夹紧装置10的另一实施例，其中，设有插入辅助装置68，以便于将导线端部12a-12d沿轴向方向插入第一凹口48和第二凹口50中。该插入辅助装置68可以结合至俘集装置32的任何实施例中。在所示的示例中，插入辅助装置68与根据图10至20的实施例的俘集装置结合。
该插入辅助装置68还具有倾斜引导件，例如第三倾斜引导件70，其也可以构造成漏斗状的倾斜插入部分。该倾斜引导件70在轴向、且在周向或径向上倾斜。
例如，该插入辅助装置68设有第三凹口72，该第三凹口与定位和夹紧装置10的、处于收纳位置中的第一凹口48和第二凹口50对准。该第三凹口的至少一个边缘是斜面，从而形成插入斜面74。优选地，第三凹口72的相对边缘的每一个均设有具有相反的倾斜度的插入斜面，从而形成漏斗状的插入辅助件。
若设置了多个第一凹口48和第二凹口50，则优选地设置第三凹口72的相应结构。
在一个示例性实施例中，插入斜面74形成在固定板上，该固定板上例如作为基板76，盘状元件46、40可转动地安装在该处。
在定位和夹紧装置10的上述设置期间，机械部件14以及定位和夹紧装置10相对于彼此轴向移动。在此过程中，第一元件和第二元件位于收纳位置中，其中，它们的凹口48、50与较宽的区域交叠，以使得这些较宽的区域也与第三凹口72交叠。导线端部通过插入斜面74预定位在第一凹口和第二凹口中，或者插入斜面74确保导线端部能够最终处于第一凹口和第二凹口中。然后，执行第一元件36和第二元件40在相反方向转动的步骤(这在上文已描述)，以使得导线端部先沿径向定位，后沿周向定位，然后被夹紧。
因此，插入辅助装置68也可以视为俘集装置32的另一示例性实施例，而这两个元件36、40一同形成固定和夹紧装置34。
在所有实施例中，驱动装置38可具有弹簧驱动装置、电动装置、气动装置、液压装置。优选地，其具有储能件(例如弹簧，可以被锁定和突然释放)，使驱动装置向元件36、40(及可用情况下的元件60)施加有力的相对运动冲量。用于夹紧一组导线的、由驱动装置产生的扭力可以在400Nm至3000Nm的范围内(例如为1800Nm)。
各个示例性实施例描述的有关特征可以以任意方式彼此组合，且在其他实施例中也可以省略。
附图标记列表：
10 定位和夹紧装置
12a-12d 导线端部
14 机械元件
16 定子
18 线圈绕组
20 凹槽
22 制造装置
24 支架
26 加工装置
28 焊接装置
30 机械元件-定位和夹紧装置的相对上下运动
32 俘集装置
34 固定和夹紧装置
36 第一元件
38 驱动装置
40 第二元件
44 第一倾斜引导件
48 第一凹口
50 第二凹口
52 至少部分地倾斜的边缘
54 较窄地区
56 较大区域
58 倾斜插入部分
60 固定和夹紧构件
62 对端夹
64 柱塞
66 第二倾斜引导件
68 插入辅助装置
70 第三倾斜引导件
72 第三凹口
74 插入斜面
76 基板

Claims (15)

1.一种定位和夹紧装置(10)，用于在生产电机的机械元件(14)的过程中定位和夹紧一个或多个导线端部(12a-12d)，以进行进一步处理，包括：
俘集装置(32)，用于俘集和定位至少一个导线端部(12a-12d)；其中，所述俘集装置(32)具有至少一个倾斜引导件(44、66、70)，用于至少一个导线端部(12a-12d)的相对定位。
2.根据权利要求1所述的定位和夹紧装置(10)，
其特征在于，
2.1所述俘集装置(32)具有第一元件(36)和第二元件(40)，所述第一元件(36)带有第一凹口(48)，所述第二元件(40)带有第二凹口(50)；其中，元件(36、40)能够相对于彼此移动；其中，凹口(48、50)至少部分地彼此交叠，以使凹口(52)的边缘在相对运动的过程中彼此靠近或彼此分开；其中位于至少一个凹口处的至少一个边缘(52)至少部分地倾斜地延伸；和/或
2.2在定位和夹紧装置(10)在圆周方向上进行相对运动期间，至少一个倾斜引导件(44、66)使得至少一个导线端部(12a-12d)在径向方向上被引导；和/或
2.3设有一个第一倾斜引导件(44)以及另一个倾斜引导件(70)，所述第一倾斜引导件(44)沿定位和夹紧装置(10)的圆周方向及径向方向延伸；所述另一个倾斜引导件(70)沿轴向及径向方向延伸。
3.根据权利要求2所述的定位和夹紧装置(10)，
其特征在于，
3.1凹口(48、50)中的一个或至少一个的相对边缘(52)形成漏斗状的倾斜插入区域(58)；和/或
3.2第一凹口(48)的至少一个第一边缘至少部分地倾斜地延伸，并且与第一边缘交叠的、第二凹口(50)的至少一个第一边缘至少部分地倾斜地延伸；其中，第一凹口(48)和第二凹口(50)的第一边缘的倾斜地延伸的区域的倾斜方向是相反的；和/或
3.3第一凹口(48)的相对边缘(52)形成第一漏斗状倾斜插入区域(58、70)，第二凹口(50)的相对边缘形成第二漏斗状倾斜插入区域(58、44)；其中，倾斜插入区域(58)彼此相对地设置；和/或
3.4至少部分倾斜地延伸的至少一个边缘(52)是沿圆周方向延伸的边缘。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的定位和夹紧装置(10)，
其特征在于，
4.1第一元件(36)和/或第二元件(40)被构造为盘，或环形盘，或盘段，或环形盘段；和/或
4.2第一元件(36)和第二元件(40)能够绕共同的转动轴线相对于彼此转动；和/或
4.3多个第一凹口(48)和第二凹口(50)被构造成围绕轴线分布，其中，设有多个第一元件(36)和/或第二元件(40)，其能够相对于彼此、且相对于所述轴线径向地移动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的定位和夹紧装置(10)，其特征在于，
所述俘集装置(32)被构造为处理一个导线端部或一个导线端部对的单件装置，或被构造为同时处理多个导线端部(12a-12d)或多个导线端部对的多件装置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的定位和夹紧装置(10)，其特征在于，
6.1俘集装置(32)被构造成固定和夹紧至少一个导线端部(12a-12d)；和/或
6.2除俘集装置(32)外，还设有固定和夹紧装置(34)，用于固定和夹紧通过所述俘集装置(32)预定位的至少一个导线端部(12a-12d)；和/或
6.3插入辅助装置(68)，用于将导线端部轴向地插入至定位和夹紧装置(10)的凹口(48、50)中，其中，所述插入辅助装置(68)设有沿轴向延伸的至少一个插入辅助件，和/或所述插入辅助装置(68)设有沿轴向延伸的倾斜插入部分(70)，和/或所述插入辅助装置(68)设有沿轴向延伸的插入漏斗。
7.根据权利要求6所述的定位和夹紧装置(10)，其特征在于，
7.1固定和夹紧装置(34)具有能够相对于俘集装置移动的固定和夹紧构件(60)，用于在固定和夹紧位于俘集装置(32)与固定和夹紧构件(60)之间至少一个导线端部；和/或
7.2固定和夹紧装置(34)具有固定和夹紧构件(60、36)和对端夹(62、40)，其能够相对彼此移动以固定和夹紧位于它们之间的至少一个导线端部(12a-12d)；和/或
7.3固定和夹紧装置(34)具有能够移动地驱动的、作为固定和夹紧件的柱塞(64)；和/或
7.4固定和夹紧装置(34)被构造为处理一个导线端部或一个导线端部对的单件装置，或被构造为同时处理多个导线端部(12a-12d)或多个导线端部对的多件装置；和/或
7.5俘集装置(32)以及固定和夹紧装置(34)设有公共的驱动单元(38)或联接驱动单元，用于在移动过程中进行俘集、预定位、固定和夹持，或者所述俘集装置(32)以及固定和夹紧装置(34)能够彼此独立地移动；和/或
7.6插入辅助装置(68)以固定方式构造，并且俘集装置(32)和/或固定和夹持装置(34)具有能够相对于所述插入辅助装置移动或转动的至少一个元件(36、40)；和/或
7.7插入辅助装置(68)被构造为处理一个导线端部或一个导线端部对的单件装置，或被构造为同时处理多个导线端部(12a-12d)或多个导线端部对的多件装置。
8.一种用于生产电机的机械元件(14)的生产装置，包括根据前述权利要求中任一项所述的定位和夹紧装置(10)，以及加工装置(26)，特别是焊接装置(28)，切割装置和/或成形装置，用于处理至少一个被夹持的导线端部(12a-12d)。
9.一种定位和夹紧方法，用于定位和夹紧至少一个导线端部(12a-12d)，以在电机的机械元件(14)的生产过程中进行进一步处理，包括以下步骤：
a)通过至少一个倾斜引导件俘集并定位至少一个导线端部(12a-12d)。
10.根据权利要求9所述的定位和夹紧方法，
其特征在于，
步骤a)至少包括以下步骤中的一个、多个，或全部：
a1)俘集至少一个导线端部(12a-12d)，使所述导线端部在初始位置彼此靠近，并将至少一个导线端部保持在初始位置；
a2)使具有至少一个第一凹口(48)的第一元件(36)和具有至少一个第二凹口(50)的第二元件(40)相对移动；
a3)在相对于彼此移动的第一凹口(48)和第二凹口(50)的边缘之间进行俘集并定位；其中，相对移动的边缘(52)中的至少一个至少部分地倾斜地延伸；
a4)通过倾斜插入部分(58)进行俘集和定位；和/或
a5)在彼此相对的漏斗形状倾斜边缘(52)之间进行俘集和定位；和/或
a6)通过倾斜的插入部分(58、44；58、66)或插入漏斗状件来进行俘集和定位，其在相对的方向上延伸并且能够在相反的方向上相对于彼此移动。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的定位和夹紧方法，
其特征在于，
分别定位并夹紧单独的导线端部或导线端部的部分，或
联合定位或夹紧由单独的多个导线末端部组成的组或多个导线端部对(12a、12b；12c、12d)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的定位和夹紧方法，
其特征在于，
执行步骤a)以俘集并预定位至少一个导线端部(12a-12d)，并且还设有步骤b)，固定并夹紧至少一个预定位的导线端部(12a-12d)。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的定位和夹紧方法，
其特征在于，
13.1步骤b)包括：
b1)将在步骤a)中预定位的至少一个导线端部(12a-12d)设置在需要进一步处理的位置；和/或
b2a)向在俘集装置(32)的第一元件(36)和第二元件(40)之间的至少一个导线端部(12a-12d)施加夹紧力；其中，所述元件(36、40)相对于彼此能够移动或转动；并且其中，将至少一个倾斜引导件(44、66)设置在所述俘集装置的至少一个所述元件上；或
b2b)向被构造成执行步骤a)的俘集装置(32)与相对于其能够移动的固定和夹紧构件(60、36、40)之间的至少一个导线端部施加夹紧力；或
b2c)向与用于执行步骤a)的俘集装置(32)独立设置的固定和夹紧构件(60、36)和独立设置的对端夹(62、40)之间的至少一个导线端部(12a-12d)施加夹紧力；和/或
13.2在一个联合的运动或独立的运动中执行步骤a)和步骤b)。
14.一种用于在电机制造过程中连接导线端部的方法，包括执行根据权利要求9至13中任一项所述的定位和夹紧方法，并连接所夹紧的导线端部(12a-12d)，特别是通过焊接来连接。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，
在电机的定子(16)的生产过程中，连接卡夹的导线端部(12a-12d)。
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