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Allgemeiner Stand der Technik
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anker mit Wicklungen und ein Verfahren zum Verbinden von Wicklungsenden eines Ankers mit einer Anschlussklemme.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Die Wicklungsenden eines Ankers, wie ein Stator und Rotor, sind mit Stromeinspeisungsteilen, wie einem Steckverbinder und einer Anschlussplatte, verbunden. Um Wicklungsenden mit Stromeinspeisungsteilen zu verbinden werden im Allgemeinen Löten, Drahtcrimpen, Isolierungscrimpen und andere Verfahren eingesetzt. Das Verfahren zum Verbinden mittels Löten beinhaltet einen Schritt des Einführens von abisolierten Wicklungsenden in Löttöpfe des Steckverbinders. Das Verfahren zum Verbinden mittels Drahtcrimpen beinhaltet einen Schritt des Einführens von abisolierten Wicklungsenden in eine Crimp-Anschlussklemme, während das Verfahren zum Verbinden mittels Isolationscrimpen einen Schritt des Einführens von nicht abisolierten Wicklungsenden in eine Crimp-Anschlussklemme beinhaltet. Drahtcrimpen oder Isolationscrimpen wird eingesetzt, um die Wicklungsenden mit einer Crimp-Anschlussklemme zu verbinden, und die Crimp-Anschlussklemme wird dann weiter mit einem Steckverbinder oder einer Anschlussplatte verbunden.
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Diesbezüglich schlägt
JP 2010-110 168 A ein Verfahren zum Verbinden einer Wicklung vor, das einen vertikalen Mehrgelenk-Roboter einsetzt, um Wicklungsenden einer Motorspule in eine rohrförmige Anschlussklemme einzuführen. Insbesondere muss bei dem Verfahren zum Verbinden einer Wicklung nach
JP 2010-110 168 A vorab ein Führungsteil zum Führen der Wicklungsenden in Richtung auf ein Öffnungsteil der Crimp-Anschlussklemme an der Crimp-Anschlussklemme angebracht werden, um zu gewährleisten, dass die Wicklungsenden zuverlässig in die Crimp-Anschlussklemme eingeführt werden. Ferner schlägt
JP H07-009 369 A einen Manipulator zum Verbinden eines Leiters vor, der einen Dehnmessstreifen verwendet, um die auf einen Leiter wirkende Einfügekraft zu erfassen, während der Leiter in eine Einführöffnung der Anschlussplatte eingeführt wird, und den Verbindungszustand des Leiters basierend auf dem Muster der Änderung der erfassten Einfügekraft beurteilt.
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In Bezug auf die Einführtiefe der Wicklungsenden eines Ankers in eine rohrförmige Crimp-Anschlussklemme ist bekannt, dass es für jede Crimp-Anschlussklemme einen eigenen optimalen Wert gibt. Wenn die Einführtiefe der Wicklungsenden unzureichend ist, können die Verbindungsteile der Wicklungsenden und der Crimp-Anschlussklemme während des Betriebs des Ankers abnormal erhitzt werden und können aufgrund von unzureichender Festigkeit der Verbindungsteile brechen.
6 ist eine schematische Ansicht, die ein herkömmliches Wicklungsverbindungssystem zeigt, das einen vertikalen Mehrgelenk-Roboter verwendet, um Wicklungsenden in eine Crimp-Anschlussklemme einzuführen. Das Wicklungsverbindungssystem von
6 betreibt einen Roboter R, der eine Hand aufweist, die Wicklungen 81 eines Ankers 8 greifen kann, um die Wicklungsenden 81T in eine rohrförmige Crimp-Anschlussklemme 90 einzuführen. Das Wicklungsverbindungssystem des vorliegenden Beispiels, wie das System von
JP 2010-110 168 A , verwendet ein rohrförmiges Führungsteil 91, das die Wicklungsenden 81T in Richtung auf ein Öffnungsteil 901 der Crimp-Anschlussklemme 90 führt. Wie in
6 gezeigt sind die Crimp-Anschlussklemme 90 und das Führungsteil 91 konzentrisch verbunden. Eine Oberseite 911 des Führungsteils 91 ist in radialer Richtung nach unten in Richtung auf die Innenseite abgeschrägt.
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Wenn die Wicklungsenden 81T von oben in das Führungsteil 91 eingeführt werden, führen aus diesem Grund die Oberseite 911 und die innere Umfangsfläche 912 des Führungsteils 91 die Wicklungsenden 81T in Richtung auf das offene Teil 901 der Crimp-Anschlussklemme 90. Wenn jedoch, wie in 6 gezeigt, eine nach oben weisende ringförmige Oberfläche 903 zwischen der inneren Umfangsfläche 912 des Führungsteils 91 und der inneren Umfangsfläche 902 der Crimp-Anschlussklemme 90 vorhanden ist, können einige Wicklungsenden 81T gegen die ringförmige Oberfläche 903 stoßen und gestoppt werden. Selbst wenn ein Benutzer während einer Sichtkontrolle oder mittels eines optischen Sensors versucht zu überprüfen, ob die Wicklungsenden 81T bis zu einer geeigneten Tiefe in die Crimp-Anschlussklemme 90 eingeführt wurden, ist es in diesem Fall für den Benutzer schwierig, die Positionen der in die Crimp-Anschlussklemme 90 oder das Führungsteil 91 eingeführten Wicklungsenden 81T genau festzustellen.
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Es wurde ein Anker gesucht, der eine Überprüfung ermöglicht, ob Wicklungsenden bis in eine geeignete Tiefe in eine rohrförmige Anschlussklemme eingeführt wurden. Die Druckschrift
US 2009/0 315 419 A1 offenbart einen Anker, der mehrere Wicklungen umfasst, die miteinander kurzgeschlossen sind und mit einer röhrenförmigen Anschlussklemme verbunden werden. Die Enden dieser Wicklungen werden in die röhrenförmige Anschlussklemme eingeführt.
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Die Druckschrift
JP 2014-187 024 A offenbart optisch erkennbare Markierungen auf Leitern. Die Druckschrift
DE 37 32 449 A1 offenbart die Verwendung der optisch erkennbaren Markierungen zur Erkennung einer gleichverteilten Eindringtiefe.
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Die Druckschrift
EP 0 763 879 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden von Enden der Wicklungen des Ankers mit einer Anschlussklemme. Die Druckschrift
DE 10 2006 014 521 A1 offenbart eine Überwachung des Crimp-prozesses durch Sensoren.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Gemäß der Offenbarung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
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Gemäß einem ersten Beispiel wird vorzugsweise ein Anker bereitgestellt, der Wicklungen mit Enden, die in eine rohrförmige Anschlussklemme eingeführt werden sollen, und optisch erkennbare Markierungen, die auf den Wicklungen ausgeführt sind und verwendet werden um zu überprüfen, ob die Enden bis in eine geeignete Tiefe in die Anschlussklemme eingeführt wurden, umfasst, wobei die Markierungen auf Abschnitten der Wicklungen ausgeführt sind, die immer an der Außenseite der Anschlussklemme positioniert sind, selbst wenn die Enden an der Innenseite der Anschlussklemme positioniert sind.
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Gemäß einem zweiten Beispiel wird vorzugsweise ein Anker gemäß dem ersten Beispiel bereitgestellt, wobei die Markierungen aus Farbe ausgeführt sind, die auf die Ummantelungen der Wicklungen aufgebracht ist, und die einen von den Ummantelungen unterschiedlichen Farbton aufweist.
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Gemäß einem dritten Beispiel wird vorzugsweise ein Anker gemäß dem ersten oder zweiten Beispiel bereitgestellt, wobei die Anschlussklemme einen rohrförmigen Anschlussklemmenkörper umfasst, der elektrisch mit einer Quelle zur Stromversorgung der Wicklungen verbunden ist, und ein rohrförmiges Führungsteil umfasst, das mit dem Anschlussklemmenkörper verbunden ist und eine Einführöffnung aufweist, durch die die Enden eingeführt werden, und das Führungsteil eine Führungsfläche aufweist, die die Enden in Richtung auf den Anschlussklemmenkörper führt, wenn die Enden in die Einführöffnung eingeführt werden.
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Gemäß einem vierten Beispiel wird vorzugsweise ein Verfahren zum Verbinden von Enden der Wicklungen des Ankers mit der Anschlussklemme gemäß einem des ersten bis dritten Beispiels bereitgestellt, Folgendes umfassend: Positionieren der Enden über eine Einführöffnung der Anschlussklemme, Einführen der Enden durch die Einführöffnung der Anschlussklemme in die Anschlussklemme, und Vergleichen der aktuellen Positionen der Markierungen und einer vorbestimmten Sollposition, die sich über der Einführöffnung der Anschlussklemme befindet.
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Gemäß einem fünften Beispiel wird vorzugsweise ein Verfahren gemäß dem vierten Beispiel bereitgestellt, ferner das Verwenden eines Roboters umfassend, um die Enden durch die Einführöffnung der Anschlussklemme in die Innenseite der Anschlussklemme einzuführen.
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Gemäß einem sechsten Beispiel wird vorzugsweise ein Verfahren gemäß dem fünften Beispiel bereitgestellt, ferner das Verwenden eines optischen Sensors umfassend, um die aktuellen Positionen der Markierungen und die Sollposition zu vergleichen.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher mit Bezug auf die ausführliche Beschreibung einer erläuternden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in beigefügten Zeichnungen gezeigt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenansicht, die einen Anker einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine vergrößerte Teilansicht, die Enden von mehreren Leitungen und deren Umgebungen in 1 zeigt.
- 3 ist eine schematische Ansicht, die ein Anschlussklemmen-Verbindungssystem mit der Funktion des Überprüfens, ob die Enden der mehreren Leitungen in 1 bis in eine geeignete Tiefe in den Anschlussklemmenkörper eingeführt wurden, zeigt.
- 4 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung zwischen mehreren Enden von Wicklungen und einer Anschlussklemme, nachdem ein dargestellter Wicklungseinführschritt abgeschlossen wurde, zeigt.
- 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Bearbeitungsroutine zeigt, bei der das Wicklungsverbindungssystem von 3 mehrere Enden von Wicklungen mit einer Anschlussklemme verbindet.
- 6 ist eine schematische Ansicht, die ein herkömmliches Wicklungsverbindungssystem zeigt, das einen vertikalen Mehrgelenk-Roboter verwendet, um Wicklungsenden in eine Crimp-Anschlussklemme einzuführen.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsform
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt. In den Zeichnungen werden gleichen Bauteilelementen gleiche Bezugsbezeichnungen zugeordnet. Es wird angemerkt, dass die folgende Erklärung den technischen Schutzumfang der Erfindungen, die in den Ansprüchen beschrieben werden, oder die Bedeutung der Begriffe usw. nicht einschränkt.
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Mit Bezug auf 1 und 2 wird der Anker einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. 1 ist eine Seitenansicht, die einen illustrativen Anker 1 der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 1 gezeigt ist der Anker 1 des vorliegenden Beispiels ein Stator von verschiedenen Motortypen und ist mit einem rohrförmigen Statorkern 10 und mehreren Wicklungen 11, die um den Statorkern 10 gewickelt sind, bereitgestellt. Der Statorkern 10 des vorliegenden Beispiels wird durch Aufeinanderschichten mehrerer Elektrostahlbleche gebildet. Des Weiteren wird die Innenumfangsfläche des Statorkerns 10 des vorliegenden Beispiels mit mehreren Schlitzen (nicht gezeigt) versehen, die sich in axialer Richtung erstrecken. Diese Schlitze sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet. An den Innenseiten dieser Schlitze werden gewundene Teile mehrerer Wicklungen 11 gehalten.
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Mit weiterem Bezug auf 1 weisen die Teile der Wicklungen 11, die aus dem Stator 10 herausgeführt werden, Enden 11T auf, die in die rohrförmige Anschlussklemme 2 eingeführt sind. Die Anschlussklemme 2, in die die Enden 11T eingeführt sind, wird später erklärt. In der folgenden Erklärung werden die Teile der Wicklungen 11, die aus dem Statorkern 10 herausgeführt werden, manchmal insbesondere als „Leitungen 11L“ bezeichnet. Wie in 1 gezeigt ist der Anker 1 des vorliegenden Beispiels mit optisch erkennbaren Markierungen 12 versehen, die an den einzelnen Leitungen 11L angebracht sind. Die hier verwendete Bezeichnung „optisch erkennbar“ bedeutet die Fähigkeit, durch optisches Erkennen von anderen Teilen unterschieden zu werden. Demzufolge kann ein Benutzer die Positionen der Markierungen 12 auf den Leitungen 11L optisch feststellen. Wenn weiterhin die Markierungen 12 des vorliegenden Beispiels in den verschiedenen durch die Kamera aufgenommenen Bildern enthalten sind, ist es möglich, die durch die Kamera aufgenommenen Bilder zu analysieren, um Positionsinformationen der Markierungen 12 zu erhalten.
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Die Markierungen 12 werden aus Farbe ausgeführt, die auf die Ummantelungen der Leitungen 11L aufgetragen wird. Um die Sichtbarkeit der Markierungen 12 zu verbessern, hat die Farbe der Markierungen 12 vorzugsweise einen anderen Farbton als die Ummantelung der Leitungen 11L. Um die Sichtbarkeit der Markierungen 12 weiter zu verbessern, können die Markierungen 12 in geeigneter Weise in Farbtönung, Helligkeit, Sättigung usw. geändert werden. Die Markierungen 12 des vorliegenden Beispiels können durch Aufbringen von Farbe auf die Oberfläche eines stabförmigen Markierungselements und Schieben des Markierungselements gegen die Ummantelungen der Leitungen 11L gebildet werden. Es ist daher möglich, die Markierungen 12 gleichzeitig an den mehreren Leitungen 11L anzubringen. Alternativ können die Markierungen des vorliegenden Beispiels ausgebildet werden, indem eine Sprühvorrichtung vorbereitet wird, die Farbe aufsprühen kann und die in Bezug auf die Leitungen 11L bewegt werden kann.
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Wie in 1 gezeigt weist jede der Markierungen 12 eine vorbestimmte Abmessung entlang der Erstreckungsrichtung der Leitung 11L auf. Des Weiteren sind die Markierungen 12 der mehreren Leitungen 11L an Stellen angebracht, die von den Enden 11T dieser Leitungen 11L durch eine gemeinsame Länge D getrennt sind. Die Markierungen 12 der obengenannten Formen werden verwendet, um optisch zu überprüfen, ob die Enden 11T der Leitungen 11L in die rohrförmige Anschlussklemme 2 bis in eine geeignete Tiefe eingeführt sind. Dieser Punkt wird mit Bezug auf die 2 erklärt. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht, die die Enden 11T der mehreren Leitungen 11L und deren Umgebungen in 1 zeigt. In dem Beispiel von 2 sind die Enden 11T der mehreren Leitungen 11L in das Innere der rohrförmigen Anschlussklemme 2 eingeführt. Es wird angemerkt, dass in dem Beispiel von 2 vorbestimmte Stellen der mehreren Leitungen 11L, die sich auf den entgegengesetzten Seiten der Enden über die Markierungen 12 hinweg befinden, durch eine spezielle Greifvorrichtung (nicht gezeigt) zusammengehalten werden. Des Weiteren werden die Abschnitte der Leitungen 11L zwischen den Markierungen 12 und den Enden 11T in Bezug auf die vertikale Richtung parallel gehalten, solange keine Hindernisse kontaktiert werden (siehe 2, zweite bis fünfte Leitung 11L von links).
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Hierzu wird die Anschlussklemme 2, in die die Enden der mehreren Leitungen 11L eingeführt werden, erklärt. Die 2 zeigt einen Längsschnitt der Anschlussklemme 2 des vorliegenden Beispiels. Wie in 2 gezeigt hat die Anschlussklemme 2 des vorliegenden Beispiels eine insgesamt rohrförmige Form und ist auf einer horizontalen Oberfläche eines Tisches so aufgesetzt, dass ihre Höhenrichtung parallel zur vertikalen Richtung wird. Des Weiteren umfasst die Anschlussklemme 2 des vorliegenden Beispiels einen rohrförmigen Anschlussklemmenkörper 20, der elektrisch mit einer Quelle der Stromversorgung an die Wicklungen 11 verbunden ist, und ein rohrförmiges Führungsteil 21, das lösbar mit dem Anschlussklemmenkörper 20 verbunden ist. Wie in 2 gezeigt sind der Anschlussklemmenkörper 20 und das Führungsteil 21 des vorliegenden Beispiels konzentrisch verbunden. Der Anschlussklemmenkörper 20 des vorliegenden Beispiels ist eine allgemeine Crimp-Anschlussklemme und weist eine Unterseite 201 auf, die auf einem Tisch aufgesetzt ist, sowie eine Oberseite 202, die mit einer Unterseite 211 des Führungsteils 21 verbunden ist. Nachdem die Enden 11T der mehreren Leitungen 11L in die Innenseite des Anschlussklemmenkörpers 20 eingeführt sind, wird der Anschlussklemmenkörper 20 des vorliegenden Beispiels durch ein spezielles Crimp-Werkzeug nach innen in radialer Richtung zusammengedrückt, um dabei plastisch verformt zu werden. Aufgrund dessen werden die die Enden 11T aufweisenden stirnseitigen Teile der Leitungen 11L von der Innenumfangsfläche 203 des Anschlussklemmenkörpers 20 nach innen zusammengedrückt, und dadurch werden die Enden 11T an die Innenumfangsfläche 203 des Anschlussklemmenkörpers 20 gecrimpt.
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Des Weiteren hat das Führungsteil 21 des vorliegenden Beispiels eine Unterseite 211, die mit einer Oberseite 202 des Anschlussklemmenkörpers 20 verbunden ist, und eine Oberseite 212, die nach unten in Richtung auf eine Mittellinie C des Anschlussklemmenkörpers abgeschrägt ist. Es wird angemerkt, dass das Führungsteil 21 des vorliegenden Beispiels zwei Teile umfassen kann, die auf gegenüberliegenden Seiten einer durch die Mittellinie C des Anschlussklemmenkörpers verlaufenden Ebene angeordnet sind, und diese Teile können voneinander getrennt sein. Dadurch können die Führungsteile 21 des vorliegenden Beispiels von dem Anschlussklemmenkörper 20 gelöst werden, nachdem die Enden 11T der Leitungen 11L an den Anschlussklemmenkörper 20 gecrimpt wurden. Alternativ kann das Führungsteil 21 des vorliegenden Beispiels einen C-förmigen seitlichen Querschnitt mit einem eingekerbten Teil aufweisen, wodurch eine Ablösung von dem Anschlussklemmenkörper 20 ohne Beeinträchtigung des mehreren Leitungen 11L ermöglicht wird. Das Öffnungsteil der Oberseite 212 des Führungsteils 21 übernimmt die Rolle einer Einführbohrung, durch die die Enden 11T der Leitungen 11L eingeführt werden. Des Weiteren bilden die Oberseite 212 und die Innenumfangsfläche 213 des Führungsteils 21 eine durchgehende Führungsfläche, die die Enden 11T der Leitungen 11L führt, während die Leitungen 11L in die obengenannte Einführöffnung in Richtung auf das Öffnungsteil der Oberseite 202 des Anschlussklemmenkörpers 20 eingeführt werden. Wenn, wie in 2 gezeigt, der Innendurchmesser des Führungsteils 21 kleiner als der Innendurchmesser des Anschlussklemmenkörpers 20 ist, wird eine nach oben weisende ringförmige Oberfläche 202a am Übergangsteil der Innenumfangsflache 213 des Führungsteils 21 und der Innenumfangsfläche 203 des Anschlussklemmenkörpers 20 gebildet.
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Diesbezüglich ist bekannt, dass es für die Einführtiefe der Wicklungsenden eines Ankers, die in eine rohrförmige Crimp-Anschlussklemme eingeführt werden soll, einen für jede Crimp-Anschlussklemme eigenen Optimalwert gibt. Wenn sich die aktuelle Einführtiefe der Wicklungsenden stark vom optimalen Wert unterscheidet, werden die Verbindungsteile der Wicklungsenden und die Crimp-Anschlussklemme in abnormer Weise Wärme erzeugen oder die Verbindungsteile der Wicklungsenden und die Crimp-Anschlussklemme werden bruchanfällig aufgrund unzureichender Festigkeit. Daher werden bei dem Anker 1 der vorliegenden Ausführungsform die obengenannten Markierungen 12, die an den Leitungen 11L angebracht sind, dazu benutzt, um überprüfen, ob der Optimalwert I0 der Einführtiefe I in den Anschlussklemmenkörper 20 erreicht worden ist. Hierbei ist die „Einführtiefe I in den Anschlussklemmenkörper 20“ der Abstand von der Oberseite 202 des Anschlussklemmenkörpers 20 zu den Enden 11T (siehe 2, zweite Leitung 11L von links). Beim Anker 1 des vorliegenden Beispiels ist die Einführtiefe I der vierten Leitung 11L von links in 2 gleich groß wie der voreingestellte Optimalwert I0 geworden. Mit Bezug auf 1 und 2 ist bei dem Anker 1 des vorliegenden Beispiels der Abstand D der Abschnitte der Leitungen 11L zwischen den Markierungen 12 und den Enden 11T größer gemacht worden als die Summe der Höhe h0 des Anschlussklemmenkörpers 20 und der Höhe H1 des Führungsteils 21 (das heißt, D>h0+h1). Somit sind die Markierungen 12 der Leitungen 11L selbst dann immer außerhalb der Anschlussklemme 2 freigelegt, wenn die Enden 11T der Leitungen 11L im Innern der Anschlussklemme 2 positioniert sind. Aufgrund dessen kann ein Benutzer die Positionen der Markierungen 12 der Leitungen 11L optisch erkennen.
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Insbesondere wird bei dem Anker 1 des vorliegenden Beispiels die Länge D der obengenannten Abschnitte der Leitungen 11L gleich groß wie der Gesamtwert der Summe aus dem Optimalwert I0 der Einführtiefe I und der Höhe h1 des Führungsteils 21 (I0+h1) plus einem weiteren gewünschten Abstandswert x0 (das heißt, D=I0+h1+x0). Wenn der Abstand x vom obersten Ende des Führungsteils 21 bis zu den Markierungen 12 gleich groß wie der obengenannte Abstandswert x0 ist, bedeutet dies daher, dass der Optimalwert I0 der Einführtiefe I erreicht ist. Das heißt, der Benutzer kann den Abstand x vom obersten Ende des Führungsteils 21 bis zu den einzelnen Markierungen 12 mit dem vorbestimmten Abstandswert x0 vergleichen und dadurch optisch überprüfen, ob die Enden 11T in den Anschlussklemmenkörper 20 bis in eine geeignete Tiefe eingeführt wurden. Wenn insbesondere der Abstand x vom Führungsteil 21 bis zu den Markierungen 12 im Wesentlichen gleich groß wie der vorbestimmte Abstandswert x0 ist, kann der Benutzer beurteilen, dass die Enden 11T bis in eine geeignete Tiefe eingeführt wurden. Wenn andererseits der Abstand x vom Führungsteil 21 bis zu den Markierungen 12 stark vom vorbestimmten Abstand x0 abweicht, kann der Benutzer beurteilen, dass die Enden 11T nicht bis in die geeignete Tiefe eingeführt wurden. Es wird angemerkt, dass der Schritt des Einführens der Leitungen 11L in die Anschlussklemme 2 durch einen vertikalen Mehrgelenk-Roboter oder eine andere Automatisierungsvorrichtung ausgeführt oder manuell durch einen Benutzer ausgeführt werden kann.
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Bei der obenstehenden Erklärung erkennt der Benutzer die Positionen der Markierungen 12 optisch, um zu überprüfen, ob die Enden 11T bis in eine geeignete Tiefe in den Anschlussklemmenkörper in den Anschlussklemmenkörper 20 eingeführt wurden. Diesbezüglich ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein Automatisierungssystem zu verwirklichen, das mit der Funktion zu überprüfen, ob die Enden 11T der mehreren Leitungen 11L in 1 bis in eine geeignete Tiefe in den Anschlussklemmenkörper 20 eingeführt wurden, ausgestattet ist. 3 ist eine schematische Ansicht, die ein illustratives Anschlussklemmen-Verbindungssystem S zeigt, das mit der obengenannten Überprüfungsfunktion ausgestattet ist. Wie in 3 gezeigt, beinhaltet das Anschlussklemmen-Verbindungssystem S des vorliegenden Beispiels eine Wicklungseinführvorrichtung 3, die die Enden 11T der mehreren Leitungen 11L in die Anschlussklemme 2 einführt, und einen optischen Sensor 4, der überprüft, ob die Enden 11T der mehreren Leitungen 11L in geeigneter Weise in die Anschlussklemme 2 eingeführt wurden. Diese Vorrichtungen werden nachfolgend ausführlich erklärt.
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Zunächst wird die Wicklungsvorrichtung 3 von 3 erklärt. Wie in 3 gezeigt ist die Wicklungsvorrichtung 3 des vorliegenden Beispiels ein vertikaler Mehrgelenk-Roboter, der einen Arm RA aufweist, der an seinem Vorderende ein Gelenkteil RW und eine an dem Gelenkteil angebrachte Hand RH aufweist. Hierbei besitzt der Arm RA des vorliegenden Beispiels ein ortsfestes Unterteil 31, das am Fußboden befestigt ist, ein schwenkbares, bewegliches Unterteil 32, das mit dem ortsfesten Unterteil 31 verbunden ist, ein schwenkbares, unteres Armteil 33, das mit dem beweglichen Unterteil 32 verbunden ist, ein schwenkbares oberes Armteil 34, das mit dem unteren Armteil 33 verbunden ist, und ein schwenkbares Gelenkteil RW, das mit dem oberen Armteil 34 verbunden ist. Des Weiteren kann der Arm RA des vorliegenden Beispiels die Antriebskraft eines Servomotors oder einer anderen Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) nutzen, um die Position und die Lage der an dem Gelenkteil RW angebrachten Hand RH zu ändern. Des Weiteren besitzt die Hand RH des vorliegenden Beispiels Fingerteile 35, die die mehreren Leitungen 11L zusammen greifen können, und einen Servomotor oder eine andere Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt), die die Fingerteile 35 antreibt.
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Die Wicklungseinführvorrichtung 3, die die obengenannte Struktur aufweist, vollzieht einen Schritt des Verwendens der Fingerteile 35 der Hand RH, um die mehreren Leitungen 11L zusammen zu greifen, einen Schritt des Bewegens der Hand RH in die horizontale Richtung, so dass die Enden 11T der mehreren Leitungen 11L über der Anschlussklemme 2 positioniert werden, und einen Schritt des Bewegens der Hand RH nach unten in der vertikalen Richtung, um die Enden 11T der mehreren Leitungen 11L in das Innere der Anschlussklemme 2 einzuführen. Der Schritt des Einführens der Enden 11T in die Anschlussklemme 2 wird nachfolgend manchmal als der „Wicklungseinführschritt“ bezeichnet. Die 4 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung der Enden 11T und der Anschlussklemme 2 zeigt, nachdem ein illustrativer Wicklungseinführschritt abgeschlossen wurde. In dem Wicklungseinführschritt des vorliegenden Beispiels bewegt die Wicklungseinführvorrichtung 3 die Hand RH in der vertikalen Richtung, so dass sich die unteren Enden der einzelnen Markierungen 12 der vorbestimmten Sollposition TP in vertikaler Richtung annähern. Die Sollposition TP ist eine Position, die vom Führungsteil 21 der Anschlussklemme 2 in vertikaler Richtung durch den obengenannten Abstand x0 beabstandet ist. Das heißt, der Optimalwert I0 der Einführtiefe I in den Anschlussklemmenkörper 20 ist erreicht, wenn die Positionen der unteren Enden der Markierungen 12 der Sollposition TP gleich werden.
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Als Nächstes wird der optische Sensor 4 von 3 erklärt. Wie in 3 gezeigt umfasst der optische Sensor 4 des vorliegenden Beispiels eine Kamera 41, die an einer Bodenfläche befestigt ist, um den Raum über einer Anschlussklemme 2, die auf einem Trägertisch aufgesetzt ist, aufzunehmen, ein Bildverarbeitungssystem 42, das ein durch die Kamera 41 aufgenommenes Bild analysiert, und eine Beurteilungsvorrichtung 43, die eine vorbestimmte Beurteilungsverarbeitung entsprechend der Ergebnisse der Analyse des Bildverarbeitungssystems 42 ausführt. Die Kamera 41 des vorliegenden Beispiels ist eine digitale Kamera, die mit einem CCD-Bildsensor (ladungsgekoppelter Bildsensor) oder CMOS-Bildsensor (sich ergänzender Metalloxid-Halbleiter-Bildsensor) ausgestattet ist, oder eine andere Kameravorrichtung. Die Aufnahmefläche der Kamera 41 wird im Wesentlichen parallel zur vertikalen Richtung gemacht, und die Kamera 41 kann daher ein Bild, das Markierungen mehrerer Leitungen 11L enthält, während des Wicklungseinführschritts aufnehmen. Das durch die Kamera 41 aufgenommene Bild wird an das Bildverarbeitungssystem 42 gesendet.
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Als Nächstes analysiert das Bildverarbeitungssystems 42 des vorliegenden Beispiels das durch die Kamera 41 aufgenommene Bild, um die aktuellen Positionen der Markierungen 12 der Leitungen 11 zu erkennen. Insbesondere erkennt das Bildverarbeitungssystem 42 des vorliegenden Beispiels die Positionen der unteren Enden der Markierungen 12 in der vertikalen Richtung. Die Positionen der Markierungen 12, die das Bildverarbeitungssystem 42 erkennt, werden nachfolgend manchmal als die „erkannten“ Positionen" der Markierungen 12 bezeichnet. Als Nächstes beurteilt die Beurteilungsvorrichtung 43 des vorliegenden Beispiels, ob die Abweichungsbeträge der erkannten Position der Markierungen 12 von der Sollposition TP ein vorbestimmter Schwellenwert th oder weniger sind. Das heißt, die Beurteilungsvorrichtung 43 des vorliegenden Beispiels beurteilt, ob sich die erkannten Positionen der Markierungen 12 innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs befinden. Der Bereich in 4, der sich zwischen den strichpunktierten Linien befindet, entspricht einem solchen zulässigen Bereich. In dem Beispiel von 4 befinden sich die zweiten bis fünften Markierungen 12 von links in dem zulässigen Bereich, die am linken und rechten Ende befindlichen Markierungen 12 sind jedoch nicht in dem zulässigen Bereich. Des Weiteren beurteilt das Wicklungsverbindungssystem S des vorliegenden Beispiels, dass eine Leitung 11L bis in eine geeignete Tiefe in den Anschlussklemmenkörper 20 eingeführt wurde, wenn sich die erkannte Position der Markierung 12 der Leitung 11L in dem zulässigen Bereich befindet. Andererseits beurteilt das Wicklungsverbindungssystem S des vorliegenden Beispiels, dass eine Leitung 11L nicht bis in die geeignete Tiefe in den Anschlussklemmenkörper eingeführt wurde, wenn sich die erkannte Position der Markierung 12 der Leitung 11L nicht in dem zulässigen Bereich befindet.
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Wiederum mit Bezug auf die 3 beinhaltet das Wicklungsverbindungssystem S des vorliegenden Beispiels ferner eine Schneidvorrichtung 5, die die mehreren Leitungen 11L abschneidet, eine Markierungsvorrichtung 5, die die Markierungen 12 an den mehreren Leitungen 11L ausführt, und eine Crimpvorrichtung 7, die die Enden 11T der mehreren Leitungen 11L an den Anschlussklemmenkörper 20 crimpt. Die Schneidvorrichtung 5 des vorliegenden Beispiels ist mit verschiedenen Arten von Schneiden (nicht gezeigt) ausgestattet und ist dazu eingerichtet, die durch die Hand RH gegriffenen mehreren Leitungen 11L gleichzeitig abzuschneiden. Wenn die Schneidvorrichtung 5 die mehreren Leitungen 11L abschneidet, werden die Enden 11T dieser Leitungen 11L gebildet. Des Weiteren ist die Markierungsvorrichtung 6 des vorliegenden Beispiels mit stabförmigen Markierungselementen (nicht gezeigt) ausgestattet und ist dazu eingerichtet, Farbe auf die Oberfläche des Markierungsteils aufzutragen und das Markierungselement gegen die mehreren Leitungen 11L zu drücken. Wenn die Markierungsvorrichtung 6 das Markierungselement gegen die mehreren Leitungen 11L drückt, werden diese Leitungen 11L gleichzeitig mit den Markierungen 12 versehen. Des Weiteren ist die Crimpvorrichtung 7 des vorliegenden Beispiels mit verschiedenen Arten von Crimpwerkzeugen (nicht gezeigt) ausgestattet und so eingerichtet, dass das Crimpwerkzeug den Anschlussklemmenkörper 20 in radialer Richtung nach innen zusammendrückt. Wenn die Crimpvorrichtung 7 den Anschlussklemmenkörper 20 zusammendrückt, wird der Anschlussklemmenkörper 20 plastisch verformt und somit werden die Enden 11T an die Innenumfangsfläche 203 des Anschlussklemmenkörpers 20 gecrimpt.
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Als Nächstes wird der Betrieb des Wicklungsverbindungssystem S von 3 kurz erklärt. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine zeigt, wodurch das Wicklungsverbindungssystem von 3 die Enden 11T der mehreren Wicklungen 11L mit der Anschlussklemme 2 verbindet. Es wird angemerkt, dass zum Zeitpunkt des Beginns der Verarbeitung von 5 ein halbfertiges Produkt des Ankers 1 erstellt ist, das nur einen Statorkern 10 und Wicklungen 11, die um den Statorkern 10 gewickelt wurden, aufweist. Das heißt, zum Zeitpunkt, wenn die Verarbeitung von 5 gestartet wird, sind die Markierungen 12 noch nicht auf den Leitungen 11L ausgeführt worden.
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Wie in 5 gezeigt greift im Schritt S1 die Hand RH der Wicklungseinführvorrichtung 3 die mehreren Leitungen 11L zusammen. Die Teile der Leitungen 11L, die durch die Hand RH gegriffen werden, werden nachfolgend manchmal als „gegriffene Teile“ bezeichnet. Als Nächstes schneidet die Schneidvorrichtung 5 im Schritt S2 die mehreren durch die Hand RH gegriffenen Leitungen 11L ab. Die Schnittstellen der Leitungen 11L im Schritt S2 sind vorbestimmte Stellen zwischen den gegriffenen Teilen und stirnseitigen Teilen der Leitungen 11L. Aufgrund dessen werden die mehreren Leitungen 11L Enden 11T an Stellen aufweisen, die von den gegriffenen Teilen durch einen gemeinsamen Abstand beabstandet sind. Als Nächstes fertigt die Markierungsvorrichtung 6 im Schritt S3 gleichzeitig Markierungen 12 auf den mehreren Leitungen 11L an, die durch die Hand RH gehalten werden. Insbesondere trägt die Markierungsvorrichtung 6 Farbe auf die Oberfläche eines stabförmigen Markierungselements auf, das sich in horizontaler Richtung erstreckt, und drückt das Markierungselement gegen die mehreren Leitungen 11L. Aufgrund dessen werden die mehreren Leitungen 11L Markierungen 12 an Stellen aufweisen, die von den Enden 11T durch einen gemeinsamen Abstand beabstandet sind.
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Als Nächstes bewegt der Arm RA der Wicklungseinführvorrichtung 3 im Schritt S4 die Hand RH in die horizontale Richtung, sodass die Enden 11T der mehreren Leitungen 11L über der Einführöffnung der Anschlussklemme 2 positioniert sind. Als Nächstes bewegt der Arm RA der Wicklungseinführvorrichtung 3 im Schritt S5 die Hand RH in der vertikalen Richtung nach unten, sodass die Enden 11T der mehreren Leitungen 11L in das Innere der Anschlussklemme 2 eingeführt werden. Der Arm RA der Wicklungseinführvorrichtung 3 bewegt die Hand RH in der vertikalen Richtung nach unten, sodass sich die unteren Enden der Markierungen 12 der vorbestimmten Sollposition TP nähern (siehe 4). Als Nächstes nimmt die Kamera 41 des optischen Sensors 4 im Schritt S6 ein Bild der Markierungen der mehreren Leitungen 11L auf. Als Nächstes analysiert das Bildverarbeitungssystem 42 des optischen Sensors 4 im Schritt S7 das durch die Kamera 41 aufgenommene Bild, um dadurch die aktuellen Positionen der Markierungen 12 zu erkennen.
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Als Nächstes beurteilt die Beurteilungsvorrichtung 43 des optischen Sensors im Schritt S8, ob die erkannten Positionen der Markierungen 12 innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs vorhanden sind (siehe 4). Auf diese Weise überprüft das Wicklungsverbindungssystem S des vorliegenden Beispiels, ob die Enden 11T der Leitungen 11L bis in eine geeignete Tiefe in den Anschlussklemmenkörper 20 eingeführt wurden. Das heißt, das Wicklungsverbindungssystem S des vorliegenden Beispiels beurteilt, dass alle der Enden 11T der Leitungen 11 bis in eine geeignete Tiefe in den Anschlussklemmenkörper 20 eingeführt wurden, wenn sich die erkannten Positionen aller Markierungen 12 innerhalb des zulässigen Bereichs befinden. Andererseits beurteilt das Wicklungsverbindungssystem S des vorliegenden Beispiels, dass die Enden 11T der Leitungen 11L nicht bis in eine geeignete Tiefe in den Anschlussklemmenkörper 20 eingeführt wurden, wenn sich die erkannte Position einer der Markierungen 12 nicht in dem zulässigen Bereich befindet. In diesem Fall besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das Ende 11T der Leitung 11L an der Außenseite des Anschlussklemmenkörpers 20 verbleibt. Insbesondere besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das Ende 11T der Leitung 11L an der ringförmigen Oberfläche 202a des Anschlussklemmenkörpers 20 angestoßen ist, um durch die ringförmige Oberfläche 202a gestoppt zu werden (siehe 4). Danach benachrichtigt das Wicklungsverbindungssystem S den Benutzer über die Ergebnisse der Beurteilung von Schritt S8, falls erforderlich, und beendet dann die Verarbeitungsreihe.
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Wie oben erklärt ist es gemäß dem Anker 1 der vorliegenden Ausführungsform durch Vergleichen der aktuellen Positionen der Markierungen 12 und der vorbestimmten Sollposition TP, die sich an der Außenseite der Anschlussklemme 2 befindet, möglich zu überprüfen, ob die Enden 11T der Wicklungen 11 bis in eine geeignete Tiefe in die Anschlussklemme 2 eingeführt wurden. Somit ist es gemäß dem Anker 1 der vorliegenden Ausführungsform möglich zu verhindern, dass sich die Verbindungsteile der Enden 11T und der Anschlussklemme 2 während des Betriebs des Ankers 1 aufgrund einer unzureichenden Einführtiefe der Enden 11T unnormal erwärmen oder brechen. Wenn insbesondere die obengenannte Wicklungseinführvorrichtung 3 (vertikaler Mehrgelenk-Roboter) für das Einführen der Enden der Wicklungen 11 in die Anschlussklemme 2 verwendet wird, ist es möglich, die aktuellen Positionen der Markierungen 12 der Wicklungen 11 mit der vorbestimmten Sollposition TP genau in Übereinstimmung zu bringen, und es ist somit möglich, eine geeignete Einführtiefe der Enden 11T zu gewährleisten. Wenn des Weiteren der obengenannte optische Sensor 4 für den Vergleich der aktuellen Positionen der Markierungen 12 der Wicklungen 11 und der Sollposition TP verwendet wird, ist es möglich den Schritt des Überprüfens, ob die Enden 11T der Wicklungen 11 bis in eine geeignete Tiefe in die Anschlussklemme 2 eingeführt wurden, zu automatisieren.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß dem ersten und dem vierten Aspekt Beispiel der vorliegenden Erfindung ist es durch Vergleichen der aktuellen Positionen der Markierungen und der vorbestimmten Sollposition, die sich an der Außenseite der Anschlussklemme befindet, möglich zu überprüfen, ob die Enden der Wicklungen bis in eine geeignete Tiefe in die Anschlussklemme eingeführt wurden. Somit ist es gemäß dem ersten und dem vierten Beispiel möglich zu verhindern, dass sich die Verbindungsteile der Wicklungsenden und der Anschlussklemme während des Betriebs des Ankers aufgrund einer unzureichenden Einführtiefe der Enden der Wicklungen unnormal erwärmen oder brechen.
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Gemäß dem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Sichtbarkeit der Markierungen der Wicklungen zu verbessern, und es ist somit möglich mit Leichtigkeit zu überprüfen, ob die Enden der Wicklungen bis in eine geeignete Tiefe in die Anschlussklemme eingeschoben wurden.
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Gemäß dem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung werden, wenn die Enden der Wicklungen in die Einführöffnung des Führungsteils eingeführt werden, die Enden der Wicklungen durch die Führungsfläche in Richtung auf den Anschlussklemmenkörper geführt, und es ist somit möglich, die Enden der Wicklungen mit Leichtigkeit in den Anschlussklemmenkörper einzuführen.
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Gemäß dem fünften Beispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Roboter verwendet, um die Enden der Wicklungen in die Anschlussklemme einzuführen, und es ist somit möglich, die aktuellen Positionen der Markierungen der Wicklungen mit den vorbestimmten voreingestellten Sollpositionen genau in Übereinstimmung zu bringen. Es ist daher gemäß dem fünften Beispiel möglich, eine geeignete Einführtiefe der Enden der Wicklungen zu gewährleisten.
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Gemäß dem sechsten Beispiel der vorliegenden Erfindung wird ein optischer Sensor verwendet, um die aktuellen Positionen der Markierungen der Wicklungen und der Sollposition zu vergleichen, und es ist daher möglich, den Schritt des Überprüfens, ob die Enden der Wicklungen bis in eine geeignete Tiefe in die Anschlussklemme eingeführt wurden, zu automatisieren.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obengenannte Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene Weisen innerhalb des in den Ansprüchen beschriebenen Umfangs verändert werden. Beispielsweise werden die Markierungen 12 ausgebildet, indem Farbe auf die Ummantelungen der Wicklungen 11 aufgetragen wird, wobei jedoch die Markierungen der Wicklungen auch durch Biegen von Teilen der Windungen ausgebildet werden können, sodass diese Teile plastisch verformt werden. Die so gebildeten Markierungen weisen Formen auf, die sich von anderen Teilen der Wicklungen unterscheiden und können in gleicher Weise wie die Markierungen 12 durch optisches Erkennen von anderen Teilen unterschieden werden. Des Weiteren ist der Anker 1 ein Stator eines Motors, wobei jedoch der Anker der vorliegenden Erfindung ein beliebiges Bauteil eines Wicklungen und einen Kern aufweisenden rotierenden elektrischen Bauteils sein kann. Demzufolge kann der Anker der vorliegenden Erfindung auch ein Rotor eines Motors sein. Weiterhin sind die Abmessungen, Formen, Werkstoffe, usw. der Teile des Ankers 1, die in den obenstehenden Ausführungsformen beschrieben werden, lediglich ein Beispiel. Verschiedene Abmessungen, Formen, Werkstoffe usw. können eingesetzt werden, um die vorliegende Erfindung zu erreichen. Gleichermaßen sind die Funktionen und Ausgestaltungen der verschiedenen Vorrichtungen in dem Wicklungsverbindungssystem S, das in der obenstehenden Ausführungsform beschrieben wird, lediglich Beispiele. Verschiedene Funktionen und Ausgestaltungen können eingesetzt werden, um die Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu verwirklichen.
