DE102017123670A1

DE102017123670A1 - Verfahren zum Herstellen einer Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen Maschine, Greifvorrichtung und Fertigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017123670A1
Application number: DE102017123670.8A
Authority: DE
Inventors: Georg Feidieker; Bernd Radtke; Gerold Specht; Jan Felix Woerdehoff
Original assignee: Aumann AG
Current assignee: Aumann AG
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2019-04-11
Also published as: MX2020003971A; US20210351676A1; WO2019072340A1; CN111295825A; KR20200069329A; US11804760B2; EP3695494A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen Maschine, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen einer Anordnung von Spulenelementen, die jeweils als ein stabförmiges Spulenelement ausgeführt und zueinander vorausgerichtet sind; Greifen der Anordnung von Spulenelementen mittels einer Greifvorrichtung, wobei die Greifvorrichtung die Anordnung von Spulenelementen mittels einer ersten Greifeinrichtung in einer ersten Greifebene und einer zweiten Greifeinrichtung in einer zweiten Greifebene greift, die unterhalb der ersten Greifebene und beabstandet hiervon angeordnet ist; Halten der Anordnung von Spulenelementen mittels der Greifvorrichtung und Einstecken von Beinen der Spulenelemente in zugeordnete Nuten eines Kerns; und Lösen der Greifvorrichtung von der Anordnung von Spulenelementen. Weiterhin sind eine Greifvorrichtung zum Greifen und Halten einer Anordnung von vorausgerichteten Spulenelementen für eine Steckspule einer elektrischen Maschine sowie eine Fertigungsvorrichtung zum Herstellen einer Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen Maschine vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen Maschine, eine Greifvorrichtung sowie eine Fertigungsvorrichtung.
Hintergrund
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus dem Dokument WO 2015 / 055445 A2 bekannt. Für einen Stator oder einen Rotor wird eine Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen oder elektrodynamischen Maschine hergestellt. Hierbei werden zunächst stabförmige oder haarnadelförmige Spulenelemente vorausgerichtet oder vorpositioniert, um eine korbähnliche in sich geschlossene Anordnung der Spulenelemente bereitzustellen. Beine der Spulenelemente der vorausgerichteten Anordnung werden dann in zugordneten Nuten eines Kerns eingesteckt, um schließlich eine Spulenwicklung herzustellen.
Zusammenfassung
Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Technologien in Verbindung mit dem Herstellen einer Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen Maschine, sei es in Verbindung mit einem Rotor oder einem Stator, anzugeben, die eine flexible und materialschonende Herstellung unterstützen.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen Maschine nach dem unabhängigen Anspruch 1 geschaffen. Nebengeordnete Ansprüche 12 und 14 betreffen eine Greifvorrichtung zum Greifen und Halten einer Anordnung von vorausgerichteten Spulenelementen für eine Steckspule einer elektrischen Maschine sowie eine Fertigungsvorrichtung zum Herstellen einer Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen Maschine. Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen Maschine geschaffen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Anordnung von Spulenelementen, die jeweils als ein stabförmiges Spulenelement ausgeführt und zueinander vorausgerichtet oder vorpositioniert sind; Greifen der Anordnung von Spulenelementen mittels einer Greifvorrichtung, wobei die Greifvorrichtung die Anordnung von Spulenelementen mittels einer ersten Greifeinrichtung in einer ersten Greifebene und einer zweiten Greifeinrichtung in einer zweiten Greifebene greift, die unterhalb der ersten Greifebene und beabstandet hiervon angeordnet ist; Halten der Anordnung von Spulenelementen mittels der Greifvorrichtung und Einstecken von Beinen der Spulenelemente in zugeordnete Nuten eines Kerns; und Lösen der Greifvorrichtung von der Anordnung von Spulenelementen.
Nach einem weiteren Aspekt ist eine Greifvorrichtung zum Greifen und Halten einer Anordnung von vorausgerichteten Spulenelementen für eine Steckspule einer elektrischen Maschine geschaffen, insbesondere zur Verwendung bei dem Verfahren zum Herstellen der Anordnung für die Steckspule. Die Greifvorrichtung weist eine erste Greifeinrichtung sowie eine zweite Greifeinrichtung auf. Die erste Greifeinrichtung ist eingerichtet, eine Anordnung von Spulenelementen, die jeweils als ein stabförmiges Spulenelement ausgeführt und zueinander vorausgerichtet sind, in einer ersten Greifebene zu greifen. Die zweite Greifeinrichtung ist eingerichtet, die Anordnung von Spulenelementen in einer zweiten Greifebene zugreifen, die unterhalb der ersten Greifebene und beabstandet hiervon angeordnet ist. Die erste und die zweite Greifeinrichtung sind eingerichtet, die Anordnung von Spulenelementen zu halten und Beine der Spulenelemente in zugeordneten Nuten eines Kerns einzustecken.
Nach einem anderen Aspekt ist eine Fertigungsvorrichtung zum Herstellen einer Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen Maschine geschaffen. Die Fertigungsvorrichtung weist eine Vorausrichtungseinheit auf, die eingerichtet ist, zum Ausbilden einer Anordnung von Spulenelementen die Spulenelemente zum Vorausrichten oder Vorpositionieren aufzunehmen. Die Fertigungsvorrichtung sieht eine Einführeinheit vor, die eingerichtet ist, einen Kern zum Einstecken von Beinen der Spulenelemente der Anordnung von Spulenelementen in Nuten des Kerns aufzunehmen. Darüber hinaus weist die Fertigungsvorrichtung eine Greifvorrichtung auf, die eingerichtet ist, die Anordnung von Spulenelementen aus der Vorausrichtungseinheit zu entnehmen, zur Einführeinheit zu verbringen und dort beim Einstecken in die Nuten des Kerns zu halten und zu führen.
Mithilfe der vorgeschlagenen Technologien ist es ermöglicht, die zuvor relativ zueinander ausgerichteten oder positionieren Spulenelemente effizient, materialschonend und geometrisch definiert aufzunehmen (zu greifen und zu halten), um die in sich geschlossene Anordnung von Spulenelementen an dem Kern für die Steckspule der elektrischen oder elektrodynamischen Maschine anzuordnen, indem Beine der Spulenelemente in zugeordneten Nuten des Kerns eingesteckt oder eingefädelt werden. Die Greifeinrichtung kann hierbei beim Greifen selbst noch (ergänzend) vorpositionierend oder vorausrichtend wirken.
Danach kann die Greifvorrichtung die Anordnung von Spulenelementen loslassen, worauf die Anordnung mit Kern und eingesteckten Spulenelementen weiter verarbeitet werden kann, insbesondere zur Bearbeitung von aus den Nuten des Kerns auf der Seite gegenüberliegend zur Einsteckseite vorstehenden Beinenden, die im weiteren Verlauf der Herstellung zum Beispiel verschränkt, untereinander verschweißt und mit einem Schaltring versehen werden können.
Das Vorausrichten oder Vorpositionieren der Spulenelemente zu der in sich geschlossenen Anordnung von Spulenelementen kann auf verschiedenen Art und Weise erfolgen. Die hier vorgeschlagene Technologie unterstützt die Aufrechterhaltung und Sicherung der Vorausrichtung der Spulenelemente in der Anordnung, was das Einstecken oder Einfädeln der Beine der Spulenelemente in den Nuten des Kerns erleichtert.
Die stabförmigen Spulenelemente können auch als haarnadelförmige oder u-förmige Spulenelemente bezeichnet werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann die in sich geschlossene Anordnung von Spulenelementen nach dem Vorpositionieren einer korbähnlichen Anordnung entsprechend ausgebildet sein.
Die erste Greifeinrichtung kann die Anordnung von Spulenelemente in einem oberen Endabschnitt greifen. Die zweite Greifeinrichtung kann die Anordnung von Spulenelementen in einem unteren Endabschnitt greifen, zum Beispiel im Bereich der Beinenden der Spulenelemente insbesondere bei einem möglichen Transport der Anordnung von Spulenelementen vom Ort der Vorausrichtung zum Ort des Einsteckens oder Einfädelns der Beine der Spulenelemente in den zugeordneten Nuten des Kerns.
Die Spulenelemente können nach dem Vorausrichten hinsichtlich ihrer Relativlage zueinander im Wesentlichen der Anordnung entsprechen, in welcher die Spulenelemente dann nach dem Einstecken in den Nuten des Kerns angeordnet sind. Die Greifvorrichtung kann eingerichtet sein, diese Vorausrichtung, die dann im Wesentlichen der Endlage der Spulenelemente im Kern entspricht, zu sichern oder aufrechtzuerhalten. Hierdurch kann eine weitere oder ergänzende Ausrichtung der Spulenelemente nach dem Greifen mit der Greifvorrichtung eingespart werden. Ein Drahtquerschnitt kann zum Beispiel viereckig oder rund sein.
Die Spulenelemente können aus einem Drahtmaterial, beispielsweise Kupfer bestehen und wahlweise eine äußere Isolierschicht aufweisen.
Beim Greifen der Anordnung von Spulenelementen kann ein anfänglicher Greifabstand zwischen der ersten und der zweiten Greifebene auf einen Greifendabstand verändert werden, der größer als der anfängliche Greifabstand ist; und die Beine der Spulenelemente können beim Vergrößern des Greifabstands zwischen der ersten und der zweiten Greifebene mittels der ersten Greifeinrichtung gespannt und in der zweiten Greifeinrichtung nicht spannend und die Vorausrichtung zueinander unterstützend geführt werden. Beim Vergrößern des Greifabstands zwischen der ersten und der zweiten Greifebene, zu deren Ausbildung die erste und die zweite Greifeinrichtung relativ zueinander verfahren werden, insbesondere in vertikaler Richtung, kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Greifeinrichtung die Anordnung von Spulenelementen dann schließlich nach dem Ausbilden des Greifendabstands in einem oberen und einem unteren Endabschnitt greifen. Die nicht spannende Aufnahme der Spulenelemente durch die zweite Greifeinrichtung ermöglicht es zum Beispiel, die Beine der Spulenelemente aus zugeordneten Aufnahmen der Vorrichtung zum vorausrichten (Vorausrichtungseinheit) herauszunehmen oder auszufädeln, ohne das hierbei die Vorausrichtung der Spulenelemente verloren geht, was durch eine unterstützende Führung mithilfe der zweiten Greifeinrichtung erreicht ist.
Die Beine der Spulenelemente können mittels der zweiten Greifeinrichtung gespannt werden, wenn der Greifendabstand eingestellt ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Beine der Spulenelemente auch nach dem Erreichen des Greifabstands nicht gespannt werden, sondern (lediglich) mithilfe der zweiten Greifeinrichtung eng geführt sind, sodass die Vorausrichtung im Wesentlichen erhalten bleibt. Dieser nicht gespannte Zustand kann auch bei einem Transport der Anordnung von vorausgerichteten Spulenelementen hin zum Ort des Einsteckens der Beine in die Nuten des Kerns erhalten bleiben, auch wenn die Beine der Spulenelemente hierbei alternativ gespannt werden können.
Beim Einstecken der Beinenden der Spulenelemente kann in die zugeordneten Durchbrüche des Kerns ein anfänglicher Einsteckabstand zwischen der ersten und der zweiten Greifebene verändert werden, und die Beine der Spulenelemente können beim Verändern des Einsteckabstands mittels der ersten Greifeinrichtung gespannt und in der zweiten Greifeinrichtung nicht spannend und die Vorausrichtung zueinander unterstützend geführt werden. Auf diese Weise werden die Beine beim Einstecken oder Einfädeln in die zugeordneten Nuten des Kerns mittels der zweiten Greifeinrichtung, die unterhalb der ersten Greifeinrichtung angeordnet ist, geführt, derart, dass die Vorausrichtung im Wesentlichen erhalten bleibt. Der Vorschub zum Einstecken oder Einfädeln der Beine in den Nuten wird mithilfe der ersten Greifeinrichtung auf die Spulenelemente übertragen.
Die Greifvorrichtung kann von der Anordnung von Spulenelementen gelöst werden, wenn der Einsteckabstand erreicht ist.
Die erste und / oder die zweite Greifeinrichtung können die Spulenelemente mittels Spann- oder Greifelementen halten, hierbei wahlweise spannen, die beim Greifen in Bezug auf die Anordnung von Spulenelementen außen- und / oder innenseitig angeordnet werden. Alternativ oder ergänzend können ein oder mehrere Greif- oder Halteelemente vorgesehen sein, mit denen die Spulenelemente spannfrei gegriffen oder gehalten werden. Bei dieser oder anderen Ausführungsformen können die Spann- / Greifelemente der Greifeinrichtungen eine oder mehrere Spann- oder Greifbacken (Haltebacken) aufweisen. Zum Beispiel können dreiseitig Spann- und / oder Greifbacken vorgesehen sein. Beim Greifen können die Spann- und / oder die Greifelemente der ersten und / oder der zweiten Greifeinrichtung synchron mittels eines oder mehrerer Aktoren betätigt werden, wahlweise dadurch, dass die synchrone Antriebsbewegung über eine oder mehrere Kulissenscheiben auf die Spann- und / oder die Greifelemente übertragen wird.
Die erste und / oder die zweite Greifeinrichtung können die Spulenelemente mittels Spann- oder Greifelementen halten, hierbei wahlweise spannen, die in Bezug auf die Anordnung von Spulenelementen umlaufend durchgehend gebildet werden.
Die erste und / oder die zweite Greifeinrichtung können die Spulenelemente mittels Spann- oder Greifelementen halten, hierbei wahlweise spannen, bei denen nach dem Spannen / nichtspannenden Greifen gespannte / nichtspannend gegriffene Abschnitte der Spulenelemente in zugeordneten Aufnahmen der Spannelemente angeordnet werden.
Die Greifvorrichtung kann die Anordnung von Spulenelementen derart greifen, dass die erste Greifebene und die zweite Greifebene im Bereich der Beine der Spulenelemente angeordnet werden.
Das Einstecken der Spulenelemente in die Nuten des Kerns kann mittels zugeordneter Einführhilfen unterstützt werden, die in die Nuten eingeführt sind. Die zugeordneten Einführhilfen, die beispielsweise mit Einführlanzen gebildet sind, können beim Einstecken oder Einfädeln der Beine der Spulenelemente in den Nuten von einer gegenüberliegenden Seite in die Nuten eingeführt werden, um dann, wenn die Beinenden der Spulenelemente Stück für Stück in den Nuten vorrücken, diese zu unterstützen, wobei die Einführhilfen in dem Ausmaß wieder aus den Nuten herausgezogen werden wie die Beine der Spulenelemente dort eingeführt oder eingefädelt werden. Pro Nut können ein oder mehrere Einführlanzen genutzt werden, Beispielsweise eine Anzahl von Einführlanzen, die der Anzahl von Beinen von Spulenelementen in der zugeordneten Nut entspricht.
Die Einführhilfe kann unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Greifvorrichtung mit Greifvorrichtungen unterschiedlicher Art vorgesehen sein. Hierdurch ist ein Verfahren zum Einbringen eines Spulenelements, welches stab- oder haarnadelförmig ausgeführt ist, in einer Nut eines Kerns für eine Steckspule einer elektrischen oder elektrodynamischen Maschine ausführbar, bei dem in die Nut von einer Seite des Kerns eine Einführhilfe, zum Beispiel eine Einführlanze, eingeführt wird, sei es die Nut in ihrer Länge ganz oder teilweise erfassend, und ein von der Gegenseite des Kerns in die Nut eingeführtes Bein des Spulenelements beim Einführen in die Nut mittels der Einführhilfe geführt wird. Es kann vorgesehen sein, dass gegenüberliegende Enden von Einführhilfe und Bein des Spulenelements beim Einführen des Spulenelements zumindest zeitweise aneinander stoßend angeordnet sind.
In einer möglichen Ausgestaltung können eine oder mehrere Einführhilfen oder -elemente, die beispielweise als Einfädel- oder Einführlanze ausgeführt sein können, zusätzlich mit einer Heizfunktion ausgestattet sein, so dass zum Beispiel eine oder mehrere Heizlanzen gebildet sind. Hierdurch kann in der zugeordneten Nut Wärme- oder Heizenergie bereitgestellt werden, wenn die Einführhilfe dort angeordnet ist. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass mittels der Heizenergie insbesondere das Isoliermaterial erhitzt wird. Dieses, zum Beispiel in Form eines Papiermaterials, kann so von innen in die Nuten geklebt werden. Hierbei kann ein „thermisches Aktivieren“ vorgesehen sein. Die Anordnung von Einfädellanzen kann in einer weitergehenden Ausführungsform entweder in Form von Lanzen mit der Möglichkeit einer „geometrischen Expansion“, vor allem aber in Form von Lanzen mit der Möglichkeit einer Heizfunktion ausgeführt werden, mit dem Zweck, die vorher in die Nuten eingeschobenen Isolationspapiere in radialer Richtung und / oder in Umfangsrichtung in die Nut einzupressen oder an diese anzupressen. In diesem Zusammenhang kann alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, das Isolationsmaterial ober-, inner- und / oder unterhalb der Nuten plastisch nachzuformen und / oder beispielsweise aufzuheizen / thermisch zu aktivieren, so dass das Isolationsmaterial, zum Beispiel Isolationspapiere, nach dem Entfernen der heizenden Einführhilfen einen festen Sitz in den Nuten aufweisen, der wahlwiese zumindest in axialer Richtung nicht mehr veränderbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass beim Einstecken der Spulenelemente in die Nuten des Kerns mittels der Greifvorrichtung ein die Spulenelemente in den Nuten elektrisch isolierendes Material gehalten wird. Beim Einstecken oder Einfädeln der Beine der Spulenelemente kann in den Nuten vorgesehen sein, die Beine in den Nuten mit einem Isoliermaterial zu umgeben, beispielsweise einem Isolierpapier. Das Isoliermaterial kann vor dem Einstecken und / oder wahlweise während des Einsteckens der Beine der Spulenelemente in den Nuten eingebracht werden. Bei dieser oder anderen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass Isoliermaterial in den Nuten mithilfe der zweiten Greifeinrichtung zu sichern, wenn die Beine der Spulenelemente dort eingesteckt oder eingefädelt werden, um so eine Beschädigung oder ein Herausschieben des Isoliermaterials zu vermeiden. Beispielsweise kann das Isoliermaterial auf der Oberseite des Kerns einen Kragen aufweisen, also auf der Seite, auf der die Beine der Spulenelemente zuerst in die Nuten eingesteckt werden, wobei die zweite Greifeinrichtung auf den Kern aufsetzen und hierbei den Kragen klemmen kann, um so das Isoliermaterial beim Einstecken oder Einfädeln der Beine der Spulenelemente zu fixieren.
Die Nuten des Kerns können im Querschnitt formangepasst an einen Querschnitt der einzusteckenden Beine der Spulenelemente ausgeführt sein, zum Beispiel rund oder viereckig.
Unabhängig von einer bestimmten Art des Greifens und Haltens der Anordnung von vorausgerichteten Spulenelementen kann ein Verfahren zum Vorausrichten der Spulenelemente vorgesehen sein, bei dem die stab- oder haarnadelförmig ausgeführten Spulenelemente an einer Vorausrichtungseinheit mit einem Bein in eine zugeordnete Aufnahme, die zum Beispiel rohrförmig ausgebildet sein kann, eingesteckt werden, um dann die mehreren eingesteckten Spulenelemente gleichzeitig (simultan) einzudrehen, um so die vorausgerichtete Anordnung von Spulenelementen herzustellen. Danach kann die Anordnung von Spulenelementen mithilfe einer beliebigen Greifeinrichtung, insbesondere der hier beschriebenen Greifeinrichtung, aufgenommen und zum Einstecken in den Kern verbracht werden kann. Hierfür sind in diesem Fall beliebige Greif- oder Transporteinrichtungen nutzbar. Für das simultane Eindrehen der zuvor eingesteckten Spulenelemente kann eine Kulissenscheibe verwendet werden, bei der einzudrehende Beine der Spulenelemente radial außenliegend in gekrümmten Nuten oder Durchbrüchen angeordnet sind, sodass die außenliegenden Beine mittels Drehen der Kulissenscheibe gleichzeitig und gemeinsam eingedreht werden, wodurch eine korbähnliche Anordnung der Spulenelemente hergestellt werden kann, in welcher die Spulenelemente vorausgerichtet oder vorpositioniert sind. Dieses Verfahren ist unabhängig von der Greifeinrichtung ausführbar, die dann genutzt wird, um die Anordnung der vorausgerichteten Spulenelemente aufzunehmen.
In Verbindung mit der Greifvorrichtung und der Fertigungsvorrichtung können die vorangehend erläuterten Ausgestaltungsvarianten entsprechend vorgesehen sein.
Bei der Greifvorrichtung kann zum Einstellen des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Greifebene ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Greifeinrichtung einstellbar sein, insbesondere in vertikaler Richtung.
Bei der Fertigungsvorrichtung kann eine Zentriervorrichtung vorgesehen sein, mit der die Greifvorrichtung beim Einstecken oder Einfädeln der Beine der Spulenelemente in den Nuten des Kerns in Bezug hierauf zentrierbar ist.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Anordnung mit einer Vorrichtung zum Vorpositionieren oder Vorausrichten von Spulenelementen für eine Steckspule einer elektrodynamischen Maschine;
2 eine schematische Detaildarstellung der Vorrichtung aus 1 im Schnitt am Beginn des Aufnehmens einer Anordnung von vorpositionierten oder vorausgerichteten Spulenelementen mithilfe einer Greifvorrichtung;
3 eine schematische Detaildarstellung der Vorrichtung aus 1 zu einem späteren Zeitpunkt beim Herausnehmen der Anordnung von vorausgerichteten Spulenelementen;
4 eine schematische Detaildarstellung der Vorrichtung aus 1 nach dem vollständigen Herausnehmen und greifen der Anordnung von vorausgerichteten Spulenelementen;
5 eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Einstecken oder Einfädeln von Spulenelementen in Nuten eines Kerns für eine Steckspule einer elektrodynamischen Maschine;
6 eine schematische perspektivische Detaildarstellung der Vorrichtung aus 5;
7 eine weitere schematische perspektivische Detaildarstellung der Vorrichtung aus 5;
8 eine andere schematische perspektivische Detaildarstellung der Vorrichtung aus 5;
9 eine weitere schematische perspektivische Darstellung der Vorrichtung aus 5 und
10 eine schematische Detaildarstellung mit einer Anordnung von Spann- oder Greifbacken, mit denen Beine von Spulelenelementen gegriffen werden.

1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Vorpositionieren oder Vorausrichten von Spulenelementen 1, die als stabförmige oder haarnadelförmige Spulenelemente ausgeführt sind, zum Beispiel mit einer U-Form. Die in 1 gezeigte Ausführungsform ist als Doppelstation mit einer ersten und einer zweiten Vorpositionier- oder Vorausrichtungseinheit 2, 3 ausgeführt. Die erste und die zweite Vorpositioniereinheit 2, 3 verfügen jeweils über eine umlaufende Anordnung von Steckaufnahmen 4, 5, die mit röhrenförmigen Aufnahmen 4a, 5a gebildet sind. In die Aufnahmen 4, 5 werden die Spulenelemente 1 jeweils mit einem Bein eingesteckt. Ein gegenüberliegendes Bein des jeweiligen Spulenelements ist in einer zugeordneten Nut 6 einer Kulissenscheibe 7 aufgenommen, wobei die zugeordnete Nut 6 eine gekrümmte Form aufweist. Zum Ausbilden einer Anordnung von vorausgerichteten oder vorpositionierten Spulenelementen wird die Kulissenscheibe 7 gedreht, wodurch die Spulenelemente 1 eindrehen, sodass eine korbähnliche Anordnung der Spulenelemente 1 gebildet wird, in der die Spulenelemente 1 vorpositioniert oder vorausgerichtet sind.
Die Darstellung in 1 zeigt eine Greifvorrichtung 20, mit der dann die Anordnung von vorausgerichteten oder vorpositionierten Spulenelementen 1 aufgenommen und verlagert werden kann. Dieses zeigen die 2 bis 9 weiter im Detail. Hierbei betreffen die 2 bis 4 das Herausnehmen der Spulenelementen 1 nach deren Vorausrichten oder Vorpositionieren. Die 5 bis 9 zeigen das Einstecken oder Einfädeln von Beinen der Spulenelemente 1 in Nuten 21 eines Kerns 22 für eine Steckspule einer elektrischen oder elektrodynamischen Maschine, sei es für einen Stator oder einen Rotor.
Gemäß der 2 bis 4 weist die Greifvorrichtung 20 eine erste (obere) Greifeinrichtung 23 und eine zweite (untere) Greifeinrichtung 24 auf, die jeweils mit inneren und äußeren Spann- oder Greifelementen 23a, 23b; 24a, 24b gebildet sind. Zum Herausnehmen (Herausfädeln) der Anordnung von Spulenelementen 1 wird diese mithilfe der ersten Greifeinrichtung 23 in einem oberen Abschnitt 25a gespannt bzw. gegriffen und aus den Aufnahmen 4 herausgeführt, wobei hierbei die zweite Greifeinrichtung 24 die Spulenelemente 1 nicht spannt, sondern führt, wodurch die Vorpositionierung oder Vorausrichtung der Spulenelemente 1 beim Herausziehen gesichert wird.
Gemäß der Darstellung in 4 befindet sich die zweite Greifeinrichtung 24 dann im unteren Abschnitt 25b von Beinen 8 der Spulenelemente 1 und spannt diese, sodass die Anordnung von Spulenelementen 1 mithilfe der Greifvorrichtung 20 vom Ort der Vorpositionierung oder Vorausrichtung (vgl. 2 bis 4) weg verlagert werden kann, zum Beispiel zum Ort des Einsteckens oder Einfädelns der Spulenelemente 1 in dem Kern 22, was in den 5 ff. gezeigt ist.
5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Einbringen der Spulenelemente 1 in den Nuten 21 des Kerns 20, wobei die Anordnung von Spulenelementen 1 hierbei mittels der Greifvorrichtung 20 gehalten und geführt wird.
6 zeigt eine Schnittdarstellung für die Vorrichtung aus 5. Servomotoren 26, 27 dienen zum Bedienen der Spannelemente 23a, 23b; 24a, 24b. Der Kern 22 ist mithilfe einer Spanneinrichtung 28 für das Einführen der Beine 8 der Spulenelemente 1 gehalten. Zum jeweils synchronen Antreiben der Spann- oder Greifelemente 23a, 23b; 24a, 24b ist der ersten und der zweiten Greifeinrichtung 23, 24 jeweils eine weitere Kulissenscheibe 23c, 24c zugeordnet.
Unterhalb des Kerns 22 ist eine Anordnung für Einführhilfen 30 gezeigt, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Einführlanzen ausgeführt sind und in die Nuten 21 des Kerns 22 eingeführt werden, um das Einfädeln oder Einstecken Beine 8 der Spulenelemente 1 von oben zu unterstützen.
Gemäß 7 sind die Einführhilfen 30 zunächst unterhalb des Kerns 22 angeordnet. 8 zeigt dann die in den Nuten 21 eingeführten Einführhilfen 30 im eingeschobenen Zustand. Beim folgenden Einfädeln oder Einstecken der Beine 8 der Spulenelemente 1 werden die Einführhilfen 30 kontinuierlich oder Stück für Stück zurückgefahren (vgl. 9), insbesondere synchron zum Einführen oder Einstecken der Beine 8, sodass die Beine 8 der Spulenelemente 1 beim Einstecken in die Nuten 21 geführt werden. Hierbei wird die Vorschubkraft mithilfe der ersten (oberen) Greifeinrichtung 23 auf die Spulenelemente 1 übertragen, wohingegen die zweite Greifeinrichtung 24 die Beine 8 der Spulenelemente 1 nicht spannt aber führt, um so die Vorpositionierung oder Vorausrichtung beim Einfädeln oder Einstecken in die Nuten 8 aufrechtzuerhalten.
10 zeigt eine schematische Detaildarstellung mit einer Anordnung von Spann- oder Greifbacken 40, ..., 43, mit denen Beine 8 der Spulelenelemente 1 gegriffen werden. Es ist eine Anordnung mit drei Spann- oder Greifbacken 40, ..., 43 gezeigt. Eine innenliegende Spann- oder Greif / Haltebacke 40 kann an einem Zahnrad 44 gebildet sein, derart, dass eine starre Auflagefläche bereitgestellt ist, und kommt an einer Längsseite 45 eines der Beine 8 zu Anlage. Konisch und mit einer Stufe 46 gestuft ausgeführte Spann- oder Greif / Haltebacke 41, 42, 43 greifen in Zwischenräume 47 ein und kommen an Schmalseiten 48 sowie einer gegenüberliegenden Längsseite 48 zur Anlage an den Beinen 8.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/055445 A2 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen Maschine, mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen einer Anordnung von Spulenelementen, die jeweils als ein stabförmiges Spulenelement ausgeführt und zueinander vorausgerichtet sind; - Greifen der Anordnung von Spulenelementen mittels einer Greifvorrichtung, wobei die Greifvorrichtung die Anordnung von Spulenelementen mittels einer ersten Greifeinrichtung in einer ersten Greifebene und einer zweiten Greifeinrichtung in einer zweiten Greifebene greift, die unterhalb der ersten Greifebene und beabstandet hiervon angeordnet ist; - Halten der Anordnung von Spulenelementen mittels der Greifvorrichtung und Einstecken von Beinen der Spulenelemente in zugeordnete Nuten eines Kerns; und - Lösen der Greifvorrichtung von der Anordnung von Spulenelementen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Greifen der Anordnung von Spulenelementen - ein anfänglicher Greifabstand zwischen der ersten und der zweiten Greifebene auf einen Greifendabstand verändert wird, der größer als der anfängliche Greifabstand ist; und - die Beine der Spulenelemente beim Vergrößern des Greifabstands zwischen der ersten und der zweiten Greifebene mittels der ersten Greifeinrichtung gespannt und in der zweiten Greifeinrichtung nicht spannend und die Vorausrichtung zueinander unterstützend geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beine der Spulenelemente mittels der zweiten Greifeinrichtung gespannt werden, wenn der Greifendabstand eingestellt ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einstecken der Beinenden der Spulenelemente in die zugeordneten Durchbrüche des Kerns - ein anfänglicher Einsteckabstand zwischen der ersten und der zweiten Greifebene auf einen Einsteckendabstand verändert wird, der kleiner als der anfängliche Einsteckabstand ist; und - die Beine der Spulenelemente beim Verändern des Einsteckabstands mittels der ersten Greifeinrichtung gespannt und in der zweiten Greifeinrichtung nicht spannend und die Vorausrichtung zueinander unterstützend geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung von der Anordnung von Spulenelementen gelöst wird, wenn der Einsteckendabstand erreicht ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und / oder die zweite Greifeinrichtung die Spulenelemente mittels Spann- und / oder Greifelementen halten, die beim Greifen in Bezug auf die Anordnung von Spulenelementen außen- und / oder innenseitig angeordnet sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und / oder die zweite Greifeinrichtung die Spulenelemente mittels Spann- und / oder Greifelementen halten, die in Bezug auf die Anordnung von Spulenelementen umlaufend durchgehend gebildet sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und / oder die zweite Greifeinrichtung die Spulenelemente mittels Spann- und / oder Greifelementen halten, bei denen nach dem Greifen / Spannen Abschnitte der Spulenelemente in zugeordneten Aufnahmen der Spann- oder Greifelemente angeordnet sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung die Anordnung von Spulenelementen derart greift, dass die erste Greifebene und die zweite Greifebene im Bereich der Beine der Spulenelemente angeordnet sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstecken der Spulenelemente in die Nuten des Kerns mittels zugeordneter Einführhilfen unterstützt wird, die in die Nuten eingeführt sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einstecken der Spulenelemente in die Nuten des Kerns mittels der Greifvorrichtung ein die Spulenelemente in den Nuten elektrisch isolierendes Material gehalten wird.
Greifvorrichtung zum Greifen und Halten einer Anordnung von vorausgerichteten Spulenelementen für eine Steckspule einer elektrischen Maschine, mit: - einer ersten Greifeinrichtung, die eingerichtet ist, eine Anordnung von Spulenelementen, die jeweils als ein stabförmiges Spulenelement ausgeführt und zueinander vorausgerichtet sind, in einer ersten Greifebene zu greifen; und - einer zweiten Greifeinrichtung, die eingerichtet ist, die Anordnung von Spulenelementen in einer zweiten Greifebene zu greifen, die unterhalb der ersten Greifebene und beabstandet hiervon angeordnet ist; wobei die erste und die zweite Greifeinrichtung eingerichtet sind, die Anordnung von Spulenelementen zu halten und Beine der Spulenelemente in zugeordnete Nuten eines Kerns einzustecken.
Greifvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Greifebene ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Greifeinrichtung einstellbar ist.
Fertigungsvorrichtung zum Herstellen einer Anordnung für eine Steckspule einer elektrischen Maschine, mit: - einer Vorausrichtungseinheit, die eingerichtet ist, zum Ausbilden einer Anordnung von Spulenelementen die Spulenelemente zum Vorausrichten aufzunehmen; - einer Einführeinheit, die eingerichtet ist, einen Kern zum Einstecken von Beinen der Spulenelemente der Anordnung von Spulenelementen in Nuten des Kerns aufzunehmen; und - einer Greifvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, die eingerichtet ist, die Anordnung von Spulenelementen aus der Vorausrichtungseinheit zu entnehmen, zur Einführeinheit zu verbringen und dort beim Einstecken in die Nuten des Kerns zu halten und zu führen.
Fertigungsvorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Zentriervorrichtung, die eingerichtet ist, die Greifvorrichtung beim Einstecken der Beine der Spulenelemente in die Nuten des Kerns in Bezug hierauf zu zentrieren.