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Die Erfindung betrifft eine Positionier- und Spannvorrichtung zum Positionieren und miteinander Verspannen von Drahtenden zwecks Weiterverarbeitung im Zuge einer Herstellung eines Maschinenelements einer elektrischen Maschine. Weiter betrifft die Erfindung eine Herstellvorrichtung zum Herstellen eines Maschinenelements einer elektrischen Maschine mit einer solchen Positionier- und Spannvorrichtung. Weiter betrifft die Erfindung ein Positionier- und Spannverfahren zum Positionieren und Spannen von Drahtenden für eine Weiterverarbeitung im Zuge einer Herstellung eines Maschinenelements einer elektrischen Maschine. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von Drahtenden im Zuge der Herstellung einer elektrischen Maschine unter Verwendung eines derartigen Positionier- und Spannverfahrens.
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Unter elektrischen Maschinen werden insbesondere Maschinen zum Umwandeln elektrischer Energie in Bewegungsenergie und Maschinen zum Umwandeln von Bewegungsenergie in elektrische Energie verstanden. Insbesondere sind darunter Elektromotoren und Generatoren zu verstehen.
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Bei der Herstellung von Maschinenelementen derartiger elektrischer Maschinen, wie beispielsweise Statoren oder Rotoren, ist es oft erforderlich, Enden von aus Drähten gebildeten Leitern miteinander zu verbinden oder sonstwie gemeinsam zu verarbeiten, wie z.B. gemeinsam zu schneiden oder zu Formen.
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Zum Beispiel gibt es Elektromotoren, bei denen Spulenwicklungen, insbesondere des Stators, aus unterschiedlichen Drahtstücken gebildet werden, deren Enden dann miteinander verbunden werden. Beispielsweise beschreiben hierzu die
EP 2 684 283 B1 , die
EP 1 554 794 B1 und die
EP 1 041 696 B1 Vorrichtungen und Verfahren zum Verbinden von Drahtenden von Hairpins zum Bilden von Statorwicklungen von elektrischen Maschinen, bei denen die Drahtenden miteinander verschweißt werden. Hierbei sind Vorrichtungen und Verfahren zum Positionieren und Verspannen der Drahtenden vor dem Verschweißen vorgesehen.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, derartige Vorrichtungen und Verfahren zum Positionieren und Verspannen von Drahtenden insbesondere hinsichtlich der Genauigkeit und eines geringeren konstruktiven Aufwands zu verbessern.
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Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung eine Positionier- und Spannvorrichtung sowie ein Positionier und Spannverfahren gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Verwendungen sind in den Nebenansprüchen angegeben.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt eine Positionier- und Spannvorrichtung zum Positionieren und Spannen wenigstens eines Drahtendes - vorzugweise zum Relativpositionieren und miteinander Verspannen von mehreren Drahtenden, wie z.B. eines Drahtendenpaares oder eine Triples aus Drahtenden - zwecks Weiterverarbeitung im Zuge einer Herstellung eines Maschinenelements einer elektrischen Maschine, umfassend:
eine Fangeinrichtung zum Fangen und Positionieren des Drahtendes oder der Drahtenden, wobei die Fangeinrichtung wenigstens eine Schrägführung zum relativen Positionieren der Drahtenden aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die wenigstens eine Schrägführung bei Relativbewegung in Umfangsrichtung der Positionier- und Spannvorrichtung ein Führen des wenigstens einen Drahtendes in eine Radialrichtung bewirkt.
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Es ist bevorzugt, dass eine erste Schrägführung, die sich in eine Umfangsrichtung der Positionier- und Spannvorrichtung und in eine Radialrichtung erstreckt, und eine weitere Schrägführung, die sich in eine axiale Richtung und in eine Radialrichtung erstreckt, vorgesehen sind
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Es ist bevorzugt, dass die Fangeinrichtung ein erstes Element mit einer ersten Ausnehmung und ein zweites Element mit einer zweiten Ausnehmung aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass das erste und das zweite Element relativ zueinander bewegbar sind, wobei die Ausnehmungen sich zumindest teilweise derart überlagern, dass Berandungen der Ausnehmungen sich im Zuge der Relativbewegung zueinander annähern oder entfernen.
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Es ist bevorzugt, dass wenigstens eine Berandung an wenigstens einer der Ausnehmungen sich zumindest teilweise schräg erstreckt, um die wenigstens eine Schrägführung zu bilden.
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Es ist bevorzugt, dass gegenüberliegende Berandungen wenigstens einer der Ausnehmungen einen trichterförmigen Einführschrägbereich bilden.
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Es ist bevorzugt, dass sowohl an der ersten Ausnehmung als auch an der zweiten Ausnehmung eine Schrägführung derart vorgesehen ist, dass die Schrägführungen der ersten und der zweiten Ausnehmung miteinander zusammenwirken.
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Es ist bevorzugt, dass sich wenigstens eine erste Berandung der ersten Ausnehmung zumindest teilweise schräg erstreckt und sich wenigstens eine mit der ersten Berandung überlagernde erste Berandung der zweiten Ausnehmung zumindest teilweise schräg erstreckt, wobei die Neigungsrichtungen der sich schräg erstreckenden Bereiche der ersten und zweiten Ausnehmung entgegengesetzt sind.
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Es ist bevorzugt, dass gegenüberliegende Berandungen der ersten Ausnehmung einen ersten trichterförmigen Einführschrägbereich bilden und gegenüberliegende Berandungen der zweiten Ausnehmung einen zweiten trichterförmigen Einführschrägbereich bilden, wobei die Einführschrägbereiche entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
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Es ist bevorzugt, dass die wenigstens eine sich zumindest teilweise schräg erstreckende Berandung eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Berandung ist.
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Es ist bevorzugt, dass das erste und/oder das zweite Element als Scheibe oder Ringscheibe oder als Scheibensegment oder Ringscheibensegment ausgebildet sind.
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Es ist bevorzugt, dass das erste und das zweite Element um eine gemeinsame Drehachse relativ zueinander verdrehbar sind.
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Es ist bevorzugt, dass eine Mehrzahl erster und zweiter Ausnehmungen um eine Achse herum verteilt angeordnet sind, wobei mehrere erster und/oder zweiter Elemente vorgesehen sind, die relativ zueinander radial zu der Achse beweglich sind.
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Es ist bevorzugt, dass die Fangeinrichtung selbst bereits zum Fixieren und Spannen des wenigstens einen Drahtendes ausgebildet ist. Insbesondere sind das wenigstens eine Drahtende oder das Paar oder Triple von Drahtenden zwischen dem oben erwähnten ersten Element und dem oben erwähnten zweiten Element der Fangeinrichtung nicht nur vorpositionierbar sondern auch in ihrer Position fixierbar und spannbar.
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Bei einer alternativen Ausbildung kann auch vorgesehen sein, dass zusätzlich zu der Fangeinrichtung weiter eine Fixier- und Spanneinrichtung zum Fixieren und Spannen des mittels der Fangeinrichtung vorpositionierten wenigstens einen Drahtendes vorgesehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass die Fixier- und Spanneinrichtung ein relativ zu der Fangeinrichtung bewegbares Fixier- und Spannelement zum Fixieren und Spannen des wenigstens einen Drahtendes zwischen der Fangeinrichtung und dem Fixier- und Spannelement aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Fixier- und Spanneinrichtung ein Fixier- und Spannelement und einen Gegenhalter aufweist, die relativ zueinander zum Fixieren und Spannen des wenigstens eine Drahtendes dazwischen bewegbar sind.
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Es ist bevorzugt, dass die Fixier- und Spanneinrichtung als Fixier- und Spannelement einen bewegbar angetriebenen Stempel aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Fangeinrichtung und die Fixier- und Spanneinrichtung mit einem gemeinsamen Antrieb oder gekoppelten Antrieben zum Durchführen des Fangens, Vorpositionierens, Fixierens und Spannens im Zuge einer Bewegung versehen sind oder dass die Fangeinrichtung und die Fixier- und Spanneinrichtung unabhängig voneinander bewegbar sind.
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Es ist bevorzugt, dass eine Einführhilfeeinrichtung zum axialen Einführen von Drahtenden in die Fangeinrichtung mit wenigstens einer sich in axialer Richtung erstreckenden Einführhilfe und/oder einer sich in axialer Richtung erstreckenden Einführschräge und/oder einem sich in axialer Richtung erstreckenden Einführtrichter vorgesehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass die Einführhilfeeinrichtung stationär ausgebildet ist und die Fangeinrichtung wenigstens ein zu der Einführhilfeeinrichtung bewegbares oder drehbares Element aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Fangeinrichtung und/oder die Fixier- und Spanneinrichtung und/oder die Einführhilfeeinrichtung als Einzeleinrichtung zur Handhabung eines Drahtendpaares ausgebildet ist.
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Alternativ ist bevorzugt, dass die Fangeinrichtung und/oder die Fixier- und Spanneinrichtung und/oder die Einführhilfeeinrichtung jeweils als Mehrfacheinrichtung zur gleichzeitigen Handhabung einer Mehrzahl von Drahtendpaaren ausgebildet sind.
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Es ist bevorzugt, dass die Fangeinrichtung und die Fixier- und Spanneinrichtung mit einem gemeinsamen Antrieb oder gekoppelten Antrieben zum Durchführen des Fangens, Vorpositionierens, Fixierens und Spannens im Zuge einer Bewegung versehen sind. Alternativ ist bevorzugt, dass die Fangeinrichtung und die Fixier- und Spanneinrichtung unabhängig voneinander bewegbar sind.
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Besonders bevorzugt ist jedoch, dass die Fangeinrichtung selbst nicht nur zum Fangen und Vorpositionieren, sondern zum Spannen und Fixieren von Drahtenden ausgebildet ist. Dies erfolgt insbesondere durch eine Relativbewegung eines ersten und eines zweiten Elements der Fangeinrichtung mit zusammenwirkenden Ausnehmungen, bei denen zumindest an einem Element eine Schrägführung an einer Berandung ausgebildet ist, um die Drahtenden in einen engeren Überlappungsbereich der teilweise überlappenden Ausnehmungen zu überführen, wo sie zwischen gegeneinander gerichteten Endkanten der Ausnehmungen fixiert und gespannt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Herstellvorrichtung zum Herstellen eines Maschinenelements einer elektrischen Maschine, umfassend eine Positionier- und Spannvorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen und eine Verarbeitungseinrichtung, insbesondere Schweißeinrichtung, Schneideinrichtung und/oder Formeinrichtung zum (gemeinsamen) Verarbeiten des gespannten Drahtendes bzw. der verspannten Drahtenden.
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Besonders bevorzugt ist die Herstellvorrichtung zum Herstellen einer Spulenwicklung der elektrischen Maschine ausgebildet. Die Herstellvorrichtung kann auch zum Herstellen eines Stators mit einer Spulenwicklung ausgebildet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Positionier- und Spannverfahren zum Positionieren und Spannen wenigstens eines Drahtendens - vorzugweise zum Relativpositionieren und miteinander Verspannen von mehreren Drahtenden, wie z.B. eines Drahtendenpaares oder eines Triples aus Drahtenden - zwecks Weiterverarbeitung im Zuge einer Herstellung eines Maschinenelements einer elektrischen Maschine -, umfassend den Schritt a) Fangen und Positionieren des/der Drahtende(s/n), wobei Schritt a) mittels wenigstens einer Schrägführung erfolgt.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
- a1) Fangen des/der Drahtende(s/n), Überführen des/der Drahtenden in eine Fixierposition, insbesondere Annähern der Drahtenden zueinander in einer Fixierposition, und Halten des/der Drahtende(s/n) in der Vorposition.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
- a2) Relativbewegen eines ersten Elements mit wenigstens einer ersten Ausnehmung und eines zweiten Elements mit wenigstens einer zweiten Ausnehmung.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
- a3) Fangen und Positionieren zwischen sich zueinander bewegenden Berandungen der ersten und der zweiten Ausnehmung, wobei wenigstens eine der sich relativ bewegenden Berandungen zumindest teilweise schräg verläuft.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
- a4) Fangen und Positionieren mittels einer Einführschräge.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
- a5) Fangen und Positionieren zwischen sich trichterförmig gegenüberliegenden schrägen Berandungen.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
- a6) Fangen und Positionieren mittels sich gegenläufig erstreckender und gegenläufig relativ zueinander bewegbaren Einführschrägen
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst:
- a7) Fangen und Positionieren mittels zueinander geöffneter und gegenläufig relativ zueinander bewegbaren Einführtrichtern.
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Es ist bevorzugt, dass einzelne Drahtenden oder Drahtendenpaare einzeln positioniert und gespannt werden.
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Es ist bevorzugt, dass eine Gruppe mehrerer einzelner Drahtenden oder mehrerer Drahtendenpaare gemeinsam positioniert oder gespannt werden.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt a) zum Fangen und Vorpositionieren des wenigstens einen Drahtendes durchgeführt wird und weiter der Schritt b) Fixieren und Spannen des wenigstens einen vorpositionierten Drahtendes vorgesehen ist.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) umfasst:
- b1) Verbringen des in Schritt a) vorpositionierten wenigstens einen Drahtendes in ihre für die Weiterverarbeitung erwünschte Lage.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt b) umfasst:
- b2a) Aufbringen einer Spannkraft auf das wenigstens eine Drahtende zwischen einem ersten und einem zweiten Element einer Fangeinrichtung, wobei die Elemente zueinander relativ beweglich oder zueinander drehbar sind und wobei an wenigstens einem der Elemente der Fangeinrichtung die wenigstens eine Schrägführung vorgesehen ist.
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Die Durchführung von Schritt b2a) ist derzeit bevorzugt, da so das Positionieren und Fixieren und Spannen in einer einzelnen Einrichtung durchgeführt werden können. Schritt b) kann alternativ zu dem Schritt b2a) aber auch den Schritt b2b) und/oder den Schritt b2c) umfassen:
- b2b) Aufbringen einer Spannkraft auf das wenigstens eine Drahtende zwischen einer zum Durchführen von Schritt a) ausgebildeten Fangeinrichtung und einem hierzu beweglichen Fixier- und Spannelement oder
- b2c) Aufbringen einer Spannkraft auf das wenigstens eine Drahtende zwischen einem gesondert zu einer Fangeinrichtung zum Durchführen von Schritt a) vorgesehenen Fixier- und Spannelement und einem gesondert vorgesehenen Gegenhalter.
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Es ist bevorzugt, dass die Schritte a) und b) in einer gemeinsamen Bewegung durchgeführt werden.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass Drahtenden oder Drahtendenpaare einzeln positioniert und gespannt werden.
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Es ist jedoch bevorzugt, dass eine Gruppe mehrerer einzelner Drahtenden oder Drahtendenpaare gemeinsam positioniert oder gespannt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von Drahtenden im Zuge der Herstellung einer elektrischen Maschine, umfassend Durchführen eines Positionier- und Spannverfahrens nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen und Verbinden der verspannten Drahtenden, insbesondere mittels Schweißen.
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Es ist bevorzugt, dass die Drahtenden von Hairpins im Zuge der Herstellung eines Stators einer elektrischen Maschine verbunden werden.
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Besonders bevorzugt sind die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen in den Verfahren zur Herstellung von Spulenwicklungen von elektrischen Maschinen einsetzbar, wie sie in der
EP 2 684 283 B1 , der
EP 1 554 794 B1 und der
EP 1 041 696 B1 beschrieben und gezeigt sind, so dass für weitere Einzelheiten auf diese Druckschriften verwiesen werden kann. Gegenüber diesem Stand der Technik zeichnen sich besonders bevorzugte Ausgestaltungen der hier vorgestellten Verfahren und Vorrichtungen durch eine exaktere oder konstruktiv und verfahrenstechnisch einfachere Positionierung und Verspannung der Drahtenden aus.
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Die hier dargestellten Positionier- und Spannverfahren sind aber nicht nur zur Positionierung von Drahtenden vor einem Verschweißen, sondern auch zum Positionieren von Drahtenden für andere Weiterverarbeitungsverfahren geeignet.
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Insbesondere betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung eine Fixierungssystematik von einem oder mehreren Drahtenden (runder, eckiger oder mit jeglicher anderer Kontur) zum Formen, Bearbeiten, Schneiden oder Schweißen.
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Aufgrund der nicht exakten Position und einer prozessbedingten hochgenauen Spannung der Drahtenden wird häufig eine sehr aufwändige Spannvorrichtung benötigt.
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Für einige Verarbeitungsschritte müssen Drahtenden von einer nicht exakt definierten Position in eine exakte Lage zum Weiterverarbeiten gebracht werden. Dies erfolgt normalerweise mit einer definierten Spannsystematik.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Draht erst in einer Fangeinrichtung gefangen und anschließend über eine Schrägführung in eine Fixierposition gebracht, wo er gespannt wird und in seiner Lage festgehalten wird. Insbesondere werden Drahtenden gemeinsam gefangen und dann über die Schrägführung in eine exakte Lage gebracht und miteinander gespannt. Dies kann insbesondere über zwei relativ zueinander bewegliche sich überlappende Ausnehmungen erfolgen, wobei wenigstens eine erste Ausnehmung einen breiteren Bereich und einen engeren Bereich und an wenigstens einer Berandung eine Schrägführung aufweist, wobei das Überführen von dem weiteren in den engeren Bereich und das Verspannen über Relativbewegung der Ausnehmungen erfolgt.
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Bei einer Ausgestaltung können die erste und die zweite Ausnehmung einen breiteren Bereich und einen engeren Bereich aufweisen, die bei der ersten und zweiten Ausnehmung jeweils an entgegengesetzten Enden ausgebildet sind.
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Die Schrägführung kann einseitig nur an einer der beiden Berandungen zwischen dem engeren und dem breiteren Bereich der wenigstens einen Ausnehmung vorgesehen sein oder kann an gegenüberliegenden Berandungen vorgesehen sein, so dass sich ein Einführtrichter ergibt.
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Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung teilt sich der Prozess in zwei Schritte auf.
- a) Fangen und Vorpositionieren
- • Der Draht wird über eine mechanische Vorrichtung eingefangen und in eine noch nicht exakt definierte Position gebracht.
- • Die Drahtenden werden grob in der Lage gehalten aber noch nicht gespannt.
- b) Fixieren und Spannen
- • Anschließend wird mit einer mechanischen Lösung der Draht oder die Drähte gegen die Fangvorrichtung oder mit separaten Gegenhaltern in eine exakte Lage gebracht und somit auch gespannt.
- • Die Spannkraft zur exakten Positionierung und Fixierung wird somit im Schritt b) aufgebracht.
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Die Fang- und auch die Fixiervorrichtung kann, als Einzelvorrichtung oder auch als Vorrichtung, die mehrere Drahtenden oder Bündel fasst, ausgeführt sein.
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Der Fang- und Fixiervorgang kann mit einer Bewegung oder auch mit mehreren Bewegungen betätigt werden.
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Das Fangen der Drähte kann auf schiefen Ebenen mit zwei gegenläufigen Elementen erfolgen.
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Das Fangen kann mit einer beliebigen Form (z. B. Einführschräge) erfolgen
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Das Spannen kann mit einem Stempel oder einer beliebig anderen Form erfolgen.
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Allgemein kann das hier dargestellte Spannprinzip auf beliebige Drahtverarbeitung angewendet werden. Besonders bevorzugt wird es konkret für ein Spannen von in den Stator eines Elektromotors gesteckten Hairpins bzw. sonstigen Drahtenden vor dem Verschweißen eingesetzt.
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Besonders bevorzugte Ausgestaltungen betreffen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Spannen von zu verschweißenden Drahtenden.
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Vorzugsweise sollen die Drahtenden sehr exakt, im Mikrometerbereich, positioniert werden.
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Vorzugsweise sind die Vorrichtung und das Verfahren dazu ausgebildet, die Drähte, z.B. solche welche sich in den Nuten eines Stators befinden, zu Drahtpaaren zu spannen und zu positionieren, um sie zu verschweißen.
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Vorzugsweise werden die Drahtpaare in radialer und axialer Richtung so miteinander gespannt und positioniert, dass die durch den jeweiligen Schweißprozess vorgegebenen Anforderungen an die Positionierung der beiden Schweißpartner entsprechend erfüllt werden.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung einer Fangeinrichtung weist wenigstens zwei übereinander angeordnete Elemente auf. Die übereinander angeordneten Elemente bewegen sich gegenläufig zueinander, um die ungeordneten Drahtenden zu Paaren zusammen zu spannen. In die Elemente sind entsprechend geformte Aussparungen eingearbeitet.
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Vorzugsweise besitzt die Aussparung eines ersten Elements eine rechteckige Form. Vorzugsweise besitzt die Aussparung des sich gegenläufig bewegenden zweiten Elements eine oder zwei schräg ausgeführte Flächen. Vorzugsweise münden diese in eine rechteckige Form ein.
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Die Positionier- und Spannvorrichtung ist vorzugsweise relativ zu einem Maschinenelement, von dem die Drahtenden vorstehen, relativ bewegbar. Z.B. ist ein Stator mit in Nuten des Stators eingesetzten Drähten wie insbesondere Hairpins vorgesehen, auf den die Positionier- und Spannvorrichtung aufgesetzt wird.
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Die beiden entsprechend geformten Aussparungen in den Elementen befinden sich zum Zeitpunkt, bei dem die Vorrichtung auf das Maschinenelement, z.B. den Stator, mit den nicht ausgerichteten Drähten aufgesetzt wird, direkt übereinander.
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Die nicht ausgerichteten Drähte befinden sich demnach undefiniert innerhalb der beiden Aussparungen der Elemente. Sobald sich die beiden Elemente gegenläufig zueinander bewegen, werden die Drähte durch eine an wenigstens einer der Aussparung ausgebildete Schrägführung zueinander positioniert.
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Zum Beispiel werden die Drähte durch die rechteckige Aussparung eines Elements, entlang der Schräge(n) der Aussparung eines anderen Elements, in eine einmündende rechteckige Form des anderen Elements geschoben.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Ausrichtvorgang beendet, sobald sich das Drahtpaar in der rechteckigen Form des anderen Elements befindet. Bei dieser Ausgestaltung können die positionierten Drahtpaare demnach in dieser Stellung der Vorrichtung verarbeitet, z.B. miteinander verschweißt werden.
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Bei bisher angestellten Überlegungen zum Positionieren und Spannen von Drahtenden benötigt der Ausricht-Vorgang der Drahtpaare mehrere getrennt anzutreibende einzelne Vorrichtungen. Zum einen werden gegenläufig rotierende Scheiben und zum anderen radial angeordnete Greifer benötigt. Die Greifer zum Ausrichten in tangentialer Richtung sind aufgrund von Platzmangel schwierig auszuführen und aufwändig zu bewegen.
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Ein Vorteil einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Ausricht-Vorgang der zu verschweißenden Drahtpaare in nur einem Schritt ausgeführt wird. Es sind demnach keine zusätzlichen Elemente zum Ausrichten in tangentialer Richtung erforderlich.
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Die Elemente der Positionier- und Spannvorrichtung können bei einer Ausgestaltung tangential zum Stator bewegbar ausgebildet sein. Dies ist beispielsweise mit Scheiben oder Ringscheiben realisierbar, die sich relativ zueinander um die Mittelachse des Stators drehen können.
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Bei einer anderen Ausgestaltung bewegen sich die Elemente der Positionier- und Spannvorrichtung radial zum Stator. Dies ist beispielsweise dadurch realisierbar, dass die Ausnehmungen bzw. Aussparungen zum Fangen der Drahtenden bei wenigstens einem der Elemente auf mehrere Segmente verteilt sind, die sich relativ zu dem anderen Element radial bewegen können.
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Vorzugsweise kann das Positionieren und Spannen der Drahtenden allein mittels zwei übereinander angeordneten rotierenden Scheiben als Elemente der Fangeinrichtung erfolgen.
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Die Ausschnitte einer oder vorzugsweise beider Spannscheiben können trapezförmig sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine weitere Scheibe vorgesehen werden kann, die vorzugsweise nicht beweglich ist, und in die Einführungsfasen eingearbeitet sind, durch die die Drahtenden vor dem Positionieren „eingefangen“ werden, d.h. eine Positionierung in der Form stattfindet, dass die Drahtenden in die Ausschnitte der beiden Spannscheiben gelangen können.
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Vorzugsweise dient die Positionier- und Spannvorrichtung zum Positionieren und Spannen von Drahtenden, die aus einem Gehäuse eines Bauteils, vorzugsweise einer elektrischen Maschine im Zuge eines Herstellschritts, herausragen. Insbesondere stehen bei einem Gehäuse eines Stators, bei dem Spulenwicklungen mittels Hairpins hergestellt werden, die Enden der Hairpins nach dem Einfügen in Nuten des Gehäuses hervor. Dann werden durch Umbiegen benachbarter Enden in entgegengesetzter Umfangsrichtung Paare von Drahtenden gebildet, die miteinander verbunden werden sollen, um so Spulenwicklungen zu bilden.
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Demnach ist die Positionier- und Spannvorrichtung mit ringförmigen Anordnungen von Ausnehmungen versehen, die zueinander verdrehbar sind, um die hervorstehenden Enden einer Vielzahl von Drahtendengruppen zu verspannen (z.B. entspricht die Anzahl der miteinander zu verspannenden Drahtenden der Anzahl von Nuten mal einer natürlichen Zahl, die davon abhängt, wieviele Drahtsegmente in jeder Nut aufgenommen sind).
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Vorzugsweise werden das Bauteil mit vorstehenden Drahtenden in Richtung der Drahtendenerstreckung (z.B. axial bei einem ringförmigen Bauteil) relativ zu der Positionier- und Spannvorrichtung bewegt. Zum Einführen der Drahtenden in Ausnehmungen der Positionier- und Spannvorrichtung sind vorzugsweise Einführfasen vorgesehen, die sich schräg zur Relativbewegungsrichtung beim Einführen erstrecken. Vorzugsweise sind die Einführfasen trichterförmig angeordnet, so dass sie das Einführen in die Ausnehmungen bei der Relativbewegung erleichtern. Die Relativbewegung erfolgt bei einem ringförmigen Gehäuse mit über den Umfang verteilt vorstehenden Drahtenden vorzugsweise in axialer Richtung (relativ zu einer Mittelachse des Gehäuses gesehen).
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Z.B, werden Hairpins durch die Einführfasen in den fluchtenden Ausnehmungen eines ersten und eines zweiten, vorzugsweise als Scheiben, z.B. Spannscheiben, ausgebildeten Elements einer Fangeinrichtung eingeführt. Die Einführfasen können z.B. an einem stationären Element, insbesondere an einer Grundplatte vorgesehen sein, an dem das erste und das zweite Element der Fangeinrichtung beweglich, insbesondere drehbar, mehr insbesondere um eine gemeinsame Drehachse, die bei der Durchführung des Verfahrens mit der Mittelachse des Gehäuses zusammenfallend angeordnet wird, drehbar gelagert sind.
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Vorzugsweise ist die Fixier- und Spannvorrichtung insbesondere als Schweißschablone oder Schweißlehre zum Verschweißen von Drahtendengruppen im Zuge der Herstellung eines Bauteils einer elektrischen Maschine einsetzbar.
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Vorzugsweise weist die Fixier- und Spannvorrichtung drei übereinanderliegende Scheiben auf. Die unterste (oder alternativ oberste) Scheibe ist vorzugsweise eine nicht bewegliche Scheibe. In diese sind vorzugsweise die Einführungsfasen eingearbeitet. Mit dieser untersten Scheibe ist die Lagerung und die Betätigung der ersten und zweiten Spannscheibe (Beispiel für Elemente der Fangvorrichtung) verbunden. Es kann sich also um eine Art Grundplatte handeln, auf die alle weiteren Komponenten gelagert, z.B. geschraubt, werden können.
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Beim Aufsetzen der Schweißlehre sind vorzugsweise die beiden Spannscheiben geöffnet und die Drahtenden, z.B. Enden von Hairpins, werden durch die Einführungsfasen axial „eingefangen“ und an die späteren Positionen zum Verschweißen „sortiert“, da eine gewisse Verschaltung des Elektromotors erfüllt sein sollte.
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Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
- 1 eine perspektivische Teilansicht eines Maschinenelements einer elektrischen Maschine am Beispiel eines Stators eines Elektromotors im Zuge der Herstellung, hier insbesondere im Zuge der Herstellung von Spulenwicklungen, insbesondere aus Hairpins, wobei weiterzuverarbeitende Drahtenden von dem Maschinenelement vorstehen;
- 2 eine schematische Darstellung einer Herstellvorrichtung zum Durchführen wenigstens eines Herstellschritts zum Herstellen des Maschinenelements, wobei die Herstellvorrichtung eine Positionier- und Spannvorrichtung zum Positionieren und Spannen der Drahtenden aufweist;
- 3 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines ersten Elements einer zum Fangen und Positionieren von Drahtenden ausgebildeten Fangeinrichtung der Positionier- und Spannvorrichtung mit einer ersten Ausnehmung,
- 4 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines zweiten Elements der Fangeinrichtung mit einer zweiten Ausnehmung, welche mit einer Schrägführung versehen ist,
- 5 eine schematische Draufsicht auf einen Teilbereich einer ersten Ausführungsform der Fangeinrichtung, bei der die Elemente übereinander angeordnet sind und sich die Elemente tangential zu einer Achse des Maschinenelements relativ zueinander drehen;
- 6 eine schematische Draufsicht auf einen Teilbereich einer zweiten Ausführungsform der Fangeinrichtung, bei der sich die Elemente radial zu der Achse des Maschinenelements relativ bewegen;
- 7 eine perspektivische Ansicht der auf die vorstehenden Drahtenden aufgesetzten Fangeinrichtung im Betrieb der Positionier- und Spannvorrichtung;
- 8 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Positionier- und Spannvorrichtung;
- 9 eine perspektivische Ansicht der Positionier- und Spannvorrichtung von 8;
- 10 eine perspektivische Ansicht auf eine weitere Ausführungsform der Positionier- und Spannvorrichtung in einer Aufnahmestellung zum Aufnehmen von Drahtenden;
- 11 eine Draufsicht auf eine Anordnung von Ausnehmungen der Positionier- und Spannvorrichtung von 10 in der Aufnahmestellung;
- 12 eine perspektivische Ansicht eines Details von 11;
- 13 eine Draufsicht auf eine erste Ausnehmung der Positionier- und Spannvorrichtung von 10 bis 11;
- 14 eine Draufsicht auf die erste Ausnehmung, wobei eine Überlappung mit einer zweiten Ausnehmung der Positionier- und Spannvorrichtung in einer Spannstellung zum Spannen der Drahtenden angedeutet ist;
- 15 eine Ansicht wie in 10, wobei die Positionier- und Spannvorrichtung in der Spannstellung zum Spannen der Drahtenden dargestellt ist;
- 16 eine Ansicht wie in 11, wobei die Spannstellung dargestellt ist;
- 17 eine Ansicht wie in 12, wobei die Spannstellung dargestellt ist;
- 18 eine perspektivische Darstellung eines Maschinenelements, wie z.B. ein Stator einer elektrischen Maschine mit einer schematischen Darstellung von zu positionierenden und zu verspannenden Drahtenden vor dem Aufsetzen einer wie in 10 bis 13 dargestellten Positionier- und Spannvorrichtung;
- 19 das Maschinenelement von 18, wobei die erste und zweite Ausnehmung in der Spannstellung angedeutet ist;
- 20 das Maschinenelement der 18 und 19 mit der aufgesetzten Positionier- und Spannvorrichtung in der Spannstellung;
- 21 eine perspektivische und teilweise im Schnitt dargestellte Darstellung eines Teilbereichs einer weiteren Ausführungsform der Positionier- und Spannvorrichtung mit Einführfasen; und
- 22 eine 21 entsprechender Bereich einer Einführhilfeeinrichtung der Positionier- und Spannvorrichtung von 21 zusammen mit einer vergrößerten Detaildarstellung davon.
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Im Folgenden werden anhand der beigefügten Figuren Ausführungsformen einer Positionier- und Spannvorrichtung 10 zum Positionieren und Spannen eines oder mehrerer Drahtenden 12a, 12b, 12c, 12d zwecks Weiterverarbeitung im Zuge einer Herstellung eines Maschinenelements 14 einer elektrischen Maschine am Beispiel der Herstellung eines Stators 16 eines Elektromotors erläutert.
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Hierbei soll beispielsweise ein Stator 16 eines Elektromotors hergestellt werden, der als Fahrmotor für ein Fahrzeug, wie beispielsweise einen Elektro-Personenkraftwagen, dient und beispielsweise eine Leistung im Bereich von 10 kW bis 500 kW, vorzugsweise zwischen 20 kW und 200 KW, haben soll. Hierzu gilt es, eine möglichst kompakte und leistungsfähige Spulenwicklung 18 zu erzeugen.
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Hierzu wird gemäß dem in
1 dargestellten Herstellschritt die Spulenwicklung
18 aus mehreren bügelartigen Drahtstücken, sogenannten Hairpins, erzeugt, die an einem Ende eine nicht dargestellte U-Biegung aufweisen und mit ihren freien Drahtenden
12a,
12b,
12c,
12 d in Nuten
20 des Stators
16 eingesteckt werden. Daraufhin werden die Drahtenden
12a,
12b,
12c,
12d zueinander gebogen und sollen in einem nächsten Weiterverarbeitungsschritt miteinander verbunden werden, um so durch Verbindung unmittelbar oder vorzugsweise mittelbar (z.B. über mehrere Nuten
20 hinweg) benachbarter Hairpins eine durchgehende Spulenwicklung
18 zu erzeugen. Für nähere Einzelheiten zu den hier nicht näher dargestellten Herstellschritten und dem weiteren Aufbau des Stators und der Hairpins wird auf die
EP1 554 794 B1 ,
EP 2 684 283 B1 und die
EP 1 041 696 B1 verwiesen.
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Die Drähte der Hairpins haben z.B. einen rechtwinkeligen Querschnitt mit einer Breite im Bereich von 2mm bis 8 mm, z.B. 4,7 mm oder 6 mm, und eine Höhe zwischen 0,75mm bis 4mm, z.B. 2,36mm oder 1,7mm.
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Die Anzahl der zu verbindenden Drahtpaare beträgt z.B. zwischen 12 und 164, wie z.B. 36, 58 oder 72 Drahtpaare. Es können eine oder mehrere nebeneinander angeordnete Reihen von Hairpins am Stator angeordnet werden.
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Zum Verbinden werden die herausstehenden Drahtenden 12a, 12b, 12c, 12d zunächst vorgebogen und dann relativ zueinander positioniert und verspannt, um anschließend weiterverarbeitet, insbesondere geformt, geschnitten und insbesondere miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt zu werden. Zum Laserschweißen müssen hierzu die Drahtenden 12a, 12b, 12c, 12d sehr exakt positioniert werden; z.B. sind Toleranzen von max. 1/10 mm erlaubt.
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2 zeigt eine Herstellvorrichtung 22 zum Durchführen eines Herstellschritts, wie z.B. den Schritt der Herstellung der Spulenwicklung 18. Die Herstellvorrichtung 22 weist eine Halterung 24 für das Maschinenelement 14, die Positionier- und Spannvorrichtung 10 und eine Bearbeitungsvorrichtung 26, wie z.B. eine (Laser-)Schweißvorrichtung 28, auf.
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Die Positionier- und Spannvorrichtung 10 ist an einem Maschinenbett oder dergleichen relativ beweglich zu der Halterung 24 derart gelagert, dass sie auf das Maschinenelement 14 aufsetzbar ist, was durch den Pfeil 30 angedeutet ist.
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Die Positionier- und Spannvorrichtung 10 weist eine Fangeinrichtung 32, die bei einigen Ausführungsformen auch als Fixier- und Spanneinrichtung 34 dient, auf. Bei einer anderen Ausführungsform weist die Positionier- und Spannvorrichtung 10 eine Fangeinrichtung 32 und eine optionale separate Fixier- und Spanneinrichtung 34 auf.
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Die Fangeinrichtung 32 ist zum Fangen der Drahtenden 12a, 12b, 12c, 12d und zum Positionieren derselben vorgesehen. Insbesondere erfolgt hier zumindest eine Vorpositionierung der Drahtenden.
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Die Fixier- und Spanneinrichtung 34 dient zum Fixieren und Spannen der durch die Fangeinrichtung zumindest vorpositionierten Drahtenden 12a, 12b, 12c, 12d.
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Eine separate Fixier- und Spanneinrichtung 34 ist optional vorgesehen und kann bei anderen Ausgestaltungen weggelassen sein; in diesem Fall werden die Aufgaben des Fixierens und Spannens ebenfalls durch die Fangeinrichtung 32 übernommen. Versuche haben ergeben, dass sich das Fixieren und Spannen auch hochgenau gut allein mit der Fangeinrichtung 32 der im Folgenden anhand der 2 bis 5 und 7 sowie 10 bis 20 erläuterten Ausgestaltungen durchführen lässt.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Fangeinrichtung 32 anhand der Darstellungen der 2 bis 5 und 7 sowie 10 bis 22 näher erläutert.
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Die Fangeinrichtung 32 weist vorzugsweise ein erstes Element 36 und ein zweites Element 40 sowie eine Antriebseinrichtung 38 zur Relativbewegung des ersten 36 und des zweiten Elements 40 auf.
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Die Fangeinrichtung 32 weist wenigstens eine Schrägführung, hier zum Beispiel eine erste Schrägführung 44, auf. Bei einer Ausgestaltung lässt sich mittels der Schrägführung - z.B. erste Schrägführung 44 - wenigstens ein Drahtende 12a, 12b, 12c, 12d bei Relativbewegung der Elemente 36, 40 der Fangeinrichtung 32 sowohl in einer Richtung tangential zu einer Mittelachse 46 durch die Fangeinrichtung 32 (die insbesondere konzentrisch zu einer Mittelachse des Maschinenelements 14 auszurichten ist) als auch radial zu der Mittelachse 46 positionieren.
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Die Elemente 36, 40 der Fangeinrichtung 32 sind bei dem in den 2 bis 5 und 10 bis 22 dargestellten Ausführungsbeispiel als Scheiben, insbesondere Ringscheiben ausgebildet.
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Das erste Element 36 weist mehrere erste Aussparungen oder Ausnehmungen 48 auf, und das zweite Element 40 weist mehrere zweite Aussparungen oder Ausnehmungen 50 auf. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die erste Schrägführung 44 durch wenigstens eine zumindest teilweise schräge Berandung 52 der jeweiligen zweiten Ausnehmungen 50 ausgebildet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 bis 5 und 7 weist die erste Ausnehmung 48 eine rechteckige Kontur auf, und die zweite Ausnehmung 50 weist einen engeren Bereich 54 und einen weiteren Bereich 56 auf, wobei die diese Bereiche 54, 56 verbindenden Berandungen 52 konisch zueinander schräg verlaufen, so dass eine trichterförmige Einführschräge 58 gebildet ist.
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Die Ausrichtung der schrägen Berandung ist derart, dass sie mit einer ihrer Richtungskomponenten in Relativbewegungsrichtung der Elemente 36, 40 der Fangeinrichtung 32 gerichtet ist, wobei der engere Bereich 54 an einem in Bewegungsrichtung weisenden Rand der zweiten Ausnehmung 50 ausgebildet ist.
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2 bis 5 und 7 und 10 bis 22 zeigen die Ausbildung der beiden Elemente 36, 40 als Scheiben, die um die Mittelachse 46 relativ zueinander drehbar sind, so dass die erste und die zweite Ausnehmung 48, 50 tangential zur Mittelachse relativ zueinander bewegbar sind.
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6 zeigt eine Abwandlung, bei der die beiden Ausnehmungen 48, 50 nicht tangential, sondern radial zur Mittelachse relativ zueinander bewegbar sind. Dies kann z.B. dadurch realisiert werden, dass wenigstens eines der beiden Elemente durch eine Reihe von Segmenten gebildet ist, die durch die Antriebseinrichtung 38 radial bewegbar sind.
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7 zeigt den Betrieb der Fangeinrichtung 32. Hierzu werden die erste und die zweite Ausnehmung 48, 50 durch eine entsprechende Relativstellung des ersten und des zweiten Elements 36, 40 derart zueinander ausgerichtet, dass ein Durchgang mit möglichst großer Öffnungsweite gebildet wird, und dann wird die Fangeinrichtung 32 in Richtung auf das Maschinenelement 14 zu bewegt, um die Drahtenden 12a, 12b, 12c, 12d in dem Durchgang einzufangen. Anschließend werden das erste und das zweite Element 36, 40 relativ zueinander bewegt, wobei sich der Durchgang durch die erste Schrägführung 44 bzw. die diese bildende Einführschräge 58 verkleinert. Die Drahtenden 12a, 12b werden durch die Berandung der ersten Ausnehmung 48 entlang der Schrägführung 44 tangential und radial ausgerichtet und in den engeren Bereich 54 eingeführt, wo sie zumindest vorpositioniert werden.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer lediglich optional vorgesehenen separaten Fixier- und Spanneinrichtung 34, mittels der nach einer durch die Fangeinrichtung 32 erfolgten Vorpositionierung durch ein Fixier- und Spannelement 60 eine Auferlegung einer Spannkraft zwischen dem Fixier- und Spannelement 60 und einem Gegenhalter 62 erfolgt, um so die Drahtenden 12a, 12b noch exakter zu positionieren und zu spannen.
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Dies kann in Situationen vorteilhaft sein, wo sich Drahtenden 12a, 12b durch den Angriff der Schrägführung z.B. verdrillt haben und somit nicht ganz exakt oder zumindest nicht mit einer vom Konstruktionsaufwand her vertretbaren Relativkraft zwischen dem ersten und dem zweiten Element 36, 40 positionieren lassen.
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Das Fixier- und Spannelement 60 kann z.B. einen Stempel 64 umfassen.
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Bei einer in den 8 und 9 gezeigten Abwandlung ist das Fixier- und Spannelement 60 an einer weiteren Scheibe ausgebildet, die sich konzentrisch zu den als Scheiben ausgebildeten Elementen 36, 40 der Fangeinrichtung drehen lässt. Hierzu kann ebenfalls die Antriebseinrichtung 38 vorgesehen sein, die über Mitnehmer die drei Elemente zu unterschiedlichen Winkelstellungen unterschiedlich zueinander bewegen kann, wobei vorzugsweise die größte Kraft über das Fixier- und Spannelement 60 einleitbar ist.
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Bei dem in den 10 bis 17 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fangeinrichtung 32 weisen sowohl die zweite Ausnehmung 50 als auch die erste Ausnehmung 48 jeweils eine Schrägführung 44, 66 auf. Vorzugsweise sind sowohl die an der ersten Ausnehmung 48 ausgebildete erste Schrägführung 58 als auch die an der zweiten Ausnehmung 50 ausgebildete zweite Schrägführung 66 als trichterförmige Einführschräge 58 ausgebildet. Hierzu ist die erste Ausnehmung 48 nicht, wie zuvor bei dem anderen Ausführungsbeispiel beschrieben, rechteckig, sondern ebenfalls mit einem engeren Bereich 54 und einem weiteren Bereich 56 sowie einer zumindest teilweise schrägen Berandung 52 ausgestaltet. Dabei sind die Neigungswinkel an der ersten und zweiten Schrägführung 44, 66 vorzugsweise entgegengesetzt ausgebildet. Dies kann besonders bevorzugt derart realisiert werden, dass die erste Ausnehmung 48 und die zweite Ausnehmung 50 spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind.
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Vorzugsweise erstreckt sich der engere Bereich 54 über eine kleinere Strecke in Umfangsrichtung (=tangentiale Richtung) als der weitere Bereich 56.
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Wie insbesondere in den 10 und 15 zu sehen, weisen das erste und das zweite Element 36, 40 vorzugsweise wenigstens eine Ringanordnung der Ausnehmungen 48, 50, und mehr vorzugsweise mehrere konzentrische Ringanordnungen, derart auf, dass sich jeweils eine erste Ausnehmung 48 und eine zweite Ausnehmung 50 auf der gleichen radialen und tangentialen Position befinden und so miteinander überlappen können. Die Anzahl der konzentrischen Ringanordnungen richtet sich nach der Anzahl der pro Nut 20 vorgesehenen zu verspannenden Drahtenden. Die in den 10 bis 17 dargestellte Ausführung weist eine erste und eine zweite Ringanordnung auf. Diese ist beispielsweise für einen Stator 16 geeignet, bei dem pro Nut 20 vier Drahtsegmente mit vorstehenden Drahtenden 12a-12d vorgesehen sind. Die Anzahl der Ausnehmungen pro Ringanordnung kann z.B. der Anzahl der Nuten entsprechen.
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Die 10 bis 12 zeigen die Fangeinrichtung 32 und damit die Positionier- und Spannvorrichtung 10 in einer Aufnahmeposition, wo sich die erste und die zweite Ausnehmung 48, 50 möglichst weit mit ihren weiteren Bereichen 56 überlappen und so eine große Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen der zu positionierenden Drahtenden 12a-12d bilden. Durch Relativdrehung des ersten und des zweiten Elements 36, 40 gelangen die Elemente 36, 40 in eine Spannstellung, wo sich nur noch die engeren Bereiche 54 der ersten und zweiten Ausnehmung 48, 50 überlappen, wie dies in den 14 bis 17 dargestellt ist.
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Wie insbesondere aus den 13 und 14 ersichtlich, müssen die Schrägführungen 44, 66 nicht geradlinig verlaufen, vielmehr sind Berandungen 52, deren zumindest teilweise schräger Verlauf eine Krümmung aufweist, bevorzugt. Auch ist bevorzugt, dass Übergänge abgerundet sind, um eine Führung ohne Verkantung oder Verhakung zu ermöglichen.
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In den 18 bis 20 ist ein Beispiel für das Positionieren und Spannen mit einer Positionier- und Spannvorrichtung 10 gemäß den 10 bis 17 skizziert, wobei zu Darstellungszwecken nur ein Drahtendenpaar mit der zugeordneten ersten und zweiten Ausnehmung 48, 50 gezeigt ist. Die Positionier- und Spannvorrichtung 10 wird in der Aufnahmestellung auf das in 18 dargestellte Maschinenelement 14 relativ in axialer Richtung zu bewegt, so dass die Drahtenden 12a, 12b in die große Aufnahmeöffnung eingefügt werden.
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Danach erfolgt eine Relativbewegung der Elemente 36, 40 aus der Aufnahmestellung in eine Spannstellung. Wenn sich die beispielsweise als Spannscheiben ausgebildeten Elemente 36, 40 im Zuge dieser Bewegung in einer Zwischenstellung befinden (halb geschlossen), erfolgt eine radiale Ausrichtung der Drahtenden über die Schrägführungen 44, 66, so dass in dieser Stellung die Drahtenden bereits radial positioniert sind, in Umfangsrichtung (tangentialer Richtung) aber noch Abweichungen aufweisen können.
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In 19 und 20 sind das erste und das zweite Element 36, 40 in der Spannstellung (z.B. Spannscheiben geschlossen). Hier werden die Drahtenden 12a, 12b zwischen den sich in radialer Richtung erstreckenden engeren Berandungen der ersten und zweiten Ausnehmung 48, 50 verspannt, so dass sie auch in tangentialer Richtung korrekt positioniert sind.
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Die 21 und 22 zeigen eine weitere Ausführungsform der Positionier- und Spannvorrichtung 10, bei der eine Einführhilfeeinrichtung 68 zum Erleichtern eines Einführens der Drahtenden 12a-12d in axialer Richtung in die erste und zweite Ausnehmung 48, 50 vorgesehen ist. Die Einführhilfeeinrichtung 68 kann mit irgendeiner Ausgestaltung von Fangeinrichtung 32 kombiniert sein. In dem dargestellten Beispiel ist die Einführhilfeeinrichtung 68 mit der Fangeinrichtung gemäß der Ausführung der 10 bis 20 kombiniert.
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Die Einführhilfeeinrichtung 68 weist ebenfalls eine Schrägführung, z.B. eine dritte Schrägführung 70, auf, die ebenfalls als trichterförmige Einführschräge ausgebildet sein kann. Diese Schrägführung 70 ist in eine axiale Richtung und in eine Umfangsrichtung oder in eine radiale Richtung geneigt.
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Zum Beispiel ist die Einführhilfeeinrichtung 68 mit einer dritten Ausnehmung 72 versehen, die in einer Aufnahmestellung der Positionier- und Spannvorrichtung 10 mit der ersten und zweiten Ausnehmung 48, 50 fluchten. Zumindest eine Berandung der dritten Ausnehmung ist gefast und bildet somit eine Einführfase 74. Vorzugsweise sind gegenüberliegende Berandungen der dritten Ausnehmung 72 je mit einer Einführfase entgegengesetzter Neigung versehen, so dass eine trichterförmige Einführhilfe geschaffen ist.
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Sind mehrere erste und zweite Ausnehmungen 48, 50 vorgesehen, so ist bevorzugt eine entsprechende Anordnung von dritten Ausnehmungen 72 vorgesehen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Einführfasen 74 an einer stationären Platte ausgebildet, die beispielsweise als Grundplatte 76 dient, auf der die scheibenförmigen Elemente 46, 40 drehbar gelagert sind.
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Beim oben erwähnten Aufsetzen der Positionier- und Spannvorrichtung 10 werden das Maschinenteil 14 und die Positionier- und Spannvorrichtung 10 axial relativ zueinander bewegt. Dabei befinden sich das erste und das zweite Element in der Aufnahmestellung mit sich mit ihren weiteren Bereichen überlappenden Ausnehmungen 48, 50 derart, dass diese weiteren Bereiche auch mit der dritten Ausnehmung 72 überlappen. Die Drahtenden werden durch die Einführfasen 74 in der ersten und zweiten Ausnehmung vorpositioniert bzw die Einführfasen 74 sorgen dafür, dass die Drahtenden überhaupt in die erste und die zweite Ausnehmung hinein gelangen können. Dann erfolgt der oben bereits beschriebene Vorgang der gegensinnigen Verdrehung des ersten und zweiten Elements 36, 40, so dass die Drahtenden zunächst in radialer Richtung positioniert werden und dann in Umfangsrichtung positioniert und anschließend gespannt werden.
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Somit kann man die Einführhilfeeinrichtung 68 auch als weiteres Ausführungsbeispiel der Fangeinrichtung 32 ansehen, während die beiden Elemente 36, 40 zusammen die Fixier- und Spanneinrichtung 34 bilden.
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Die Antriebseinrichtung 38 kann bei allen Ausführungen federmechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Vorzugsweise weist sie einen Kraftspeicher wie z.B. eine Feder auf, die arretierbar ist und plötzlich freigebbar ist, so dass die Antriebseinrichtung einen starken Relativbewegungsimpuls auf die Elemente 36, 40 und gegebenenfalls 60 ausübt. Die durch die Antriebseinheit zu erzeugenden Drehmomentkräfte zum Verspannen einer Gruppe von Drahtenden können im Bereich von 400 Nm bis 3000 Nm liegen, z.B. bei 1800 Nm.
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Die hinsichtlich der einzelnen Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale können beliebig miteinander kombiniert und in anderen Ausführungen auch weggelassen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Positionier- und Spannvorrichtung
- 12a-12d
- Drahtende
- 14
- Maschinenelement
- 16
- Stator
- 18
- Spulenwicklung
- 20
- Nut
- 22
- Herstellvorrichtung
- 24
- Halterung
- 26
- Bearbeitungsvorrichtung
- 28
- Schweißvorrichtung
- 30
- Relativ-Auf- und Ab-Bewegung Maschinenelement - Positionier- und Spannvorrichtung
- 32
- Fangeinrichtung
- 34
- Fixier- und Spanneinrichtung
- 36
- erstes Element
- 38
- Antriebseinrichtung
- 40
- zweites Element
- 44
- erste Schrägführung
- 48
- erste Ausnehmung
- 50
- zweite Ausnehmung
- 52
- zumindest teilweise schräge Berandung
- 54
- engerer Bereich
- 56
- weiterer Bereich
- 58
- Einführschräge
- 60
- Fixier- und Spannelement
- 62
- Gegenhalter
- 64
- Stempel
- 66
- zweite Schrägführung
- 68
- Einführhilfeeinrichtung
- 70
- dritte Schrägführung
- 72
- dritte Ausnehmung
- 74
- Einführfase
- 76
- Grundplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2684283 B1 [0004, 0055, 0098]
- EP 1554794 B1 [0004, 0055, 0098]
- EP 1041696 B1 [0004, 0055, 0098]
