DE102018103929A1

DE102018103929A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Umformen von Drahtenden in Umfangsrichtung

Info

Publication number: DE102018103929A1
Application number: DE102018103929.8A
Authority: DE
Inventors: Johannes Binder; Ralf Rauscher
Original assignee: Grob Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Grob Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2019-08-22
Also published as: EP3750231A1; DE112019000675A5; CN112042089B; WO2019161846A1; US11462976B2; US20200395825A1; CN112042089A

Abstract

Zum Automatisieren eines Teilprozesses im Zuge der Herstellung eines mit Spulen zu versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine schafft die Erfindung eine Drahtendenumformvorrichtung (14, 38) zur Verwendung bei einer Herstellung eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine, zum Umformen von aus einem ringförmigen Gehäuse (18) des Bauteils vorstehenden Drahtenden (34, 34a-34d), umfassend eine Biegevorrichtung (54) zum Verbiegen von Drahtenden (34, 34a-34d) in einer Umfangsrichtung, eine Relativbewegungsvorrichtung (58) zum relativen Bewegen des Gehäuses (18) und der Biegevorrichtung (54) in einer axialen Richtung und eine Steuereinheit (62, 70). Dabei werden die Drahtenden (34a-34d) aufnehmende Aufnahme- und Dreheinheiten (162a-162f) der Biegevorrichtung (54) axial zueinander stationär gehalten, wobei Unterschiede in einem Längenausgleich und/oder in einem Verdrehwinkel der Drahtenden (34a-34d) über unterschiedliche Bewegungsprofile der Drehbewegungen der Aufnahme- und Dreheinheiten (162a-162f) gehandhabt werden. Außerdem werden eine Bauteilherstellvorrichtung (10) und ein Drahtendenumformverfahren beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drahtendenumformvorrichtung zur Verwendung bei einer Herstellung eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine, zum Umformen von aus einem ringförmigen Gehäuse des Bauteils vorstehenden Drahtenden. Weiter betrifft die Erfindung eine Bauteilherstellvorrichtung zum Herstellen eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine, umfassend eine derartige Drahtendenumformvorrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung ein vorzugsweise mit einer derartigen Drahtendenumformvorrichtung bzw. Bauteilherstellvorrichtung durchführbares Drahtendenumformverfahren zum Umformen von aus einem ringförmigen Gehäuse vorstehenden Drahtenden im Zuge einer Herstellung eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine.
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.
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.
Zum Beispiel gibt es Elektromotoren, bei denen Spulenwicklungen, insbesondere des Stators, aus unterschiedlichen Drahtstücken gebildet werden, deren Enden dann miteinander verbunden werden. Es sind bereits Vorrichtungen und Verfahren zum Verbinden von Drahtenden von Hairpins zum Bilden von Statorwicklungen von elektrischen Maschinen vorgeschlagen worden, bei denen die Drahtenden miteinander verschweißt werden. Hierbei sind Vorrichtungen und Verfahren zum Positionieren und Verspannen der Drahtenden vor dem Verschweißen vorgesehen.
Um die Drahtenden korrekt verschweißen zu können, ist es vorteilhaft, vorher die aus den einzelnen Nuten des Gehäuses des Bauteils, zum Beispiel nach dem Einfügen von Hairpins oder dergleichen, vorstehenden Drahtenden zunächst umzuformen, insbesondere zu weiten und zu verschränken, z.B. um so miteinander zu verbindende Drahtendenpaare zu bilden.
Eine Drahtendenumformvorrichtung zum Verformen von aus einem Gehäuse eines Bauteils einer elektrischen Maschine vorstehenden Drahtenden in Umfangsrichtung ist beispielsweise aus der US 6 519 993 B2 bekannt.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, Vorrichtungen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen das Drahtumformen zuverlässiger als bisher bekannt erfolgen kann.
Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung eine Drahtendenumformvorrichtung nach Anspruch 1. Eine damit versehene Bauteilherstellvorrichtung sowie ein mit der Drahtendenumformvorrichtung durchführbares Drahtendenumformverfahren sind Gegenstand der Nebenansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt davon eine Drahtendenumformvorrichtung zur Verwendung bei einer Herstellung eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine, zum Umformen von aus einem ringförmigen Gehäuse des Bauteils vorstehenden Drahtenden, umfassend eine Biegevorrichtung zum Verbiegen von Drahtenden in einer Umfangsrichtung, eine Relativbewegungsvorrichtung zum relativen Bewegen des Gehäuses und der Biegevorrichtung in einer axialen Richtung und eine Steuereinheit,
wobei die Biegevorrichtung
eine erste Aufnahme- und Dreheinrichtung mit einer ersten Aufnahme- und Dreheinheit zum Aufnehmen von ersten Drahtenden und zum Verdrehen der ersten Drahtenden zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung und einem ersten Antriebselement zum Antreiben der ersten Aufnahme- und Dreheinheit und
eine zweite Aufnahme- und Dreheinrichtung mit einer zweiten Aufnahme-und Dreheinheit zum Aufnehmen von zu den ersten Drahtenden radial versetzten zweiten Drahtenden und zum Verdrehen der zweiten Drahtenden zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung und einem zweiten Antriebselement zum Antreiben der zweiten Aufnahme- und Dreheinheit aufweist,
wobei die erste und zweite Aufnahme- und Dreheinheit relativ zueinander und zu dem Gehäuse drehbar jedoch in axialer Richtung relativ zueinander stationär sind,
wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, zum Biegen der Drahtenden die Relativbewegungsvorrichtung zum Durchführen einer Relativbewegung zwischen Gehäuse und der Biegevorrichtung anzusteuern und währenddessen das erste Antriebselement mit einem ersten Bewegungsprofil und das zweite Antriebselement mit einem zweiten Bewegungsprofil anzutreiben, wobei das erste und das zweite Bewegungsprofil in Abhängigkeit von der Relativbewegung unterschiedlich ausgestaltet sind, so dass eine axiale Relativbewegung der jeweiligen sich drehenden Aufnahme- und Dreheinheit und darin eingreifender Endbereiche der Drahtenden vermieden wird.
Bei Ausgestaltungen der Erfindung sind die unterschiedlichen Bewegungsprofile reine Drehbewegungsprofile. Die Bewegungsprofile beinhalten insbesondere reine Drehbewegungen, wobei als Bewegungsparameter eines oder mehrere der Parameter Drehrichtungen, Drehgeschwindigkeiten, Drehbeschleunigungen (im positiven oder negativen Bereich), Startpunkte, Zeiträume von Ruhe oder Bewegung, Endpunkte abhängig von der jeweiligen Biegesituation über der Zeit oder der axialen Relativstrecke unterschiedlich eingestellt sein können.
Es ist bevorzugt, dass die erste Aufnahme- und Dreheinheit zum Aufnehmen und Verdrehen von länger hervorstehenden ersten Drahtenden und die zweite Aufnahme- und Dreheinheit zum Aufnehmen und Verdrehen von kürzer hervorstehenden zweiten Drahtenden ausgebildet ist und dass das erste Bewegungsprofil einen früheren Start der Drehbewegung als das zweite Bewegungsprofil beinhaltet.
Es ist bevorzugt, dass die Biegevorrichtung eine dritte Aufnahme- und Dreheinrichtung mit einer dritten Aufnahme- und Dreheinheit zum Aufnehmen von dritten relativ zu den ersten und zweiten Drahtenden radial versetzten dritten Drahtenden und zum Verdrehen der dritten Drahtenden zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung und ein drittes Antriebselement zum Antreiben der dritten Aufnahme- und Dreheinheit aufweist, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, das dritte Antriebselement mit einem gegenüber dem ersten und zweiten Bewegungsprofil unterschiedlichen dritten Bewegungsprofil in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen der Biegevorrichtung und dem Gehäuse anzutreiben.
Es ist bevorzugt, dass die Biegevorrichtung eine vierte Aufnahme- und Dreheinrichtung mit einer vierten Aufnahme- und Dreheinheit zum Aufnehmen von vierten relativ zu den ersten bis dritten Drahtenden radial versetzten vierten Drahtenden und zum Verdrehen der vierten Drahtenden zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung und ein viertes Antriebselement zum Antreiben der vierten Aufnahme- und Dreheinheit aufweist, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, das vierte Antriebselement mit einem gegenüber dem ersten bis dritten Bewegungsprofil unterschiedlichen vierten Bewegungsprofil in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen der Biegevorrichtung und dem Gehäuse anzutreiben.
Selbstverständlich kann auch noch eine größere Anzahl von Aufnahme- und Dreheinrichtungen vorgesehen sein mit jeweils einer nach einem eigenen Bewegungsprofil drehbaren Aufnahme- und Dreheinheit. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Aufnahme- und Dreheinrichtungen der Anzahl der pro Nut des Gehäuses vorstehenden Drahtenden.
Es ist bevorzugt, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, die Relativbewegungsvorrichtung zum Durchführen der axialen Relativbewegung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit anzusteuern und die Antriebselemente derart anzusteuern, dass wenigstens eines, mehrere oder alle der Bewegungsprofile eine Drehbewegung mit sich verändernder Drehgeschwindigkeit bewirken.
Es ist bevorzugt, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, die Relativbewegungsvorrichtung zum Durchführen der axialen Relativbewegung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit anzusteuern und die Antriebselemente derart anzusteuern, dass wenigstens eines, mehrere oder alle der Bewegungsprofile eine Drehbewegung mit sich allmählich oder gleichmäßig ändernder Drehgeschwindigkeit bewirken.
Es ist bevorzugt, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, die Relativbewegungsvorrichtung zum Durchführen der axialen Relativbewegung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit anzusteuern und die Antriebselemente derart anzusteuern, dass wenigstens eines, mehrere oder alle der Bewegungsprofile eine Drehbewegung mit sich stetig und/oder in zunehmenden oder abnehmenden Maße vergrößernder oder verkleinernder Drehgeschwindigkeit bewirken.
Es ist bevorzugt, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, die Relativbewegungsvorrichtung zum Durchführen der axialen Relativbewegung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit anzusteuern und die Antriebselemente derart anzusteuern, dass wenigstens eines, mehrere oder alle der Bewegungsprofile eine Drehbewegung mit einer Drehgeschwindigkeit, die sich derart ändert, dass eine axiale Relativbewegung der jeweiligen sich drehenden Aufnahme- und Dreheinheit und darin eingreifender Endbereiche der Drahtenden vermieden wird, bewirken.
Es ist bevorzugt, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, die Relativbewegungsvorrichtung zum Durchführen der axialen Relativbewegung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit anzusteuern und die Antriebselemente derart anzusteuern, dass wenigstens eines, mehrere oder alle der Bewegungsprofile eine Drehbewegung mit an unterschiedliche Längen der jeweils aufzunehmenden Drahtenden angepassten Bewegungsparametern bewirken.
Es ist bevorzugt, dass die Aufnahme- und Dreheinheiten jeweils durch eine Schränkkrone gebildet werden oder eine solche aufweisen.
Es ist bevorzugt, dass sich an den Aufnahme- und Dreheinheiten ausgebildete Biegekanten alle im Wesentlichen in einer gleichen sich in Radial- und Umfangsrichtung erstreckenden Ebene befinden.
Es ist bevorzugt, dass die Drahtendenumformvorrichtung eine zwischen dem Gehäuse und der Biegevorrichtung anordenbare Klemmvorrichtung zum Festhalten der Drahtenden an dem Gehäuse während des Verbiegens durch die Biegevorrichtung umfasst.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmvorrichtung eine an dem Gehäuse oder ortsfest fixierbare erste Klemmeinrichtung und eine zweite Klemmeinrichtung aufweist, die relativ zu der ersten Klemmeinrichtung bewegbar ist, um Drahtenden zwischen der ersten Klemmeinrichtung und der zweiten Klemmeinrichtung zu verklemmen.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmvorrichtung an einer relativ zu der Biegevorrichtung relativ drehbaren und/oder axial bewegbaren Gehäusehalterung angeordnet ist.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmvorrichtung abgerundete und/oder gefaste Biegeformen oder abgerundete und/oder gefaste Biegekanten zum Anliegen und Formen der Drahtenden beim Verbiegen aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmvorrichtung eine an dem Gehäuse oder ortsfest fixierbare erste Klemmeinrichtung und eine zweite Klemmeinrichtung aufweist, die relativ zu der ersten Klemmeinrichtung bewegbar ist, um Drahtenden zwischen der ersten Klemmeinrichtung und der zweiten Klemmeinrichtung zu verklemmen.
Es ist bevorzugt, dass die erste Klemmeinrichtung scheibenförmig und/oder ringförmig ausgebildet ist.
Es ist bevorzugt, dass die erste Klemmeinrichtung zum Abstützen an zwischen Nuten des Gehäuses angeordneten Innenwandbereichen des Gehäuses ausgebildet ist. In diesen Nuten können die Drahtenden aufweisende Drahtsegmente angeordnet werden.
Es ist bevorzugt, dass die erste Klemmeinrichtung mehrere zum Fixieren an Innenwandbereichen des Gehäuses, die zwischen Nuten des Gehäuses angeordnet sind, in denen die Drahtenden aufweisende Drahtsegmente anordenbar sind, radial bewegbare Segmente aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die erste Klemmeinrichtung radial bewegbare Segmente und ein axial bewegbares Antriebselement zum gemeinsamen Antreiben der Radialbewegung der Segmente über eine konische Steuerfläche aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die erste Klemmeinrichtung einen ersten Klemmbereich zum Anliegen an radial inneren Seiten von radial innen angeordneten Drahtenden der aus den Nuten des Gehäuses herausragenden Drahtenden aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmvorrichtung eine Anzahl von radial bewegbaren Klemmfingern zum Festklemmen der Drahtenden aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmfinger an der zweiten Klemmeinrichtung ausgebildet sind.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmfinger an der zweiten Klemmeinrichtung ausgebildet sind und dazu ausgebildet sind, die Drahtenden an der ersten Klemmeinrichtung zu verklemmen.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmfinger an der zweiten Klemmeinrichtung ausgebildet sind und jeweils ein Eingreifende zum Eingreifen in eine entsprechende komplementäre Aussparung an der ersten Klemmeinrichtung aufweisen. Vorzugsweise ist das Eingreifende mit derartigem Spiel in der Aussparung aufgenommen, dass ein leichtes Einführen und Ausführen der Klemmfinger in Radialrichtung ermöglicht ist. Vorzugsweise sind die jeweiligen Eingreifenden im in die Aussparung eingefahrenem Zustand an der Aussparung abstützbar, um die Klemmfinger gegen eine Verlagerung in Axialrichtung und/oder Umfangsrichtung abzustützen.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmvorrichtung abgerundete Biegeformen zur Formgebung an den Drahtenden während des Verbiegens aufweisen. Vorzugsweise weist die Klemmvorrichtung eine Gruppe von ersten abgerundeten Biegeformen zur Formgebung während eines Verbiegens von Drahtenden in einer radialen Richtung und eine Gruppe von zweiten abgerundeten Biegeformen zur Formgebung während eines Verbiegens der Drahtenden in Umfangsrichtung auf.
Vorzugsweise sind die Biegeformen als abgerundete Biegekanten ausgebildet.
Es ist bevorzugt, dass an jedem der Klemmfinger wenigstens eine der Biegeformen ausgebildet ist. Vorzugsweise sind an jedem Klemmfinger wenigstens eine erste Biegeform zur Formgebung während eines Verbiegens der Drahtenden in der radialen Richtung und wenigstens eine zweite Biegeform zur Formgebung während des Verbiegens in Umfangsrichtung vorgesehen. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Biegeform an über Eck aneinander anliegenden Kanten, insbesondere Kanten einer Stufe oder Aufnahmenut an dem Klemmfinger für die Drahtenden, ausgebildet.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmfinger in einer Anzahl ausgebildet sind, die der Anzahl der Gruppen von miteinander zu verklemmenden Drahtenden entspricht.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmfinger in einer Anzahl ausgebildet sind, die der Anzahl von Nuten des Gehäuses des herzustellenden Bauteils entspricht.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmfinger jeweils zum gemeinsamen Klemmen aller gemeinsam aus der zugeordneten Nut des Gehäuses herausragenden Drahtenden ausgebildet sind.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmfinger an einem Haltering gemeinsam oder synchron angetrieben radial verschiebbar geführt sind.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmfinger jeweils einen an einer Stufe ausgebildeten zweiten Klemmbereich zum Anliegen an einer radial äußeren Seite des radial äußeren Drahtendes der aus der zugeordneten Nut des Gehäuses herausragenden Drahtenden aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmfinger jeweils an dem freien Ende eine konisch zulaufende Spitze aufweisen.
Es ist bevorzugt, dass die Klemmfinger an ihren freien Enden eine Stufe derart aufweisen, dass zwischen benachbarten in Klemmstellung befindlichen Klemmfingern eine Aufnahmenut für zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr gemeinsam aus der zugeordneten Nut des Gehäuses herausragenden Drahtenden gebildet wird.
Es ist bevorzugt, dass die Aufnahmenut an einer im Wesentlichen in Radialrichtung verlaufenden Seite und an einer im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Seite von dem einen Klemmfinger und an einer anderen im Wesentlichen in Radialrichtung verlaufenden Seite von dem anderen Klemmfinger begrenzt ist und an einer anderen im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Seite offen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Bauteilherstellvorrichtung zum Herstellen eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine, umfassend eine Drahtendenumformvorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein im Zuge der Herstellung eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine durchführbares und/oder durchzuführendes Drahtendenumformverfahren zum Umformen von aus einem ringförmigen Gehäuse des Bauteils vorstehenden Drahtenden, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen oder Verwenden einer Biegevorrichtung, die eine um eine Drehachse drehbare erste Aufnahme- und Dreheinheit zum Aufnehmen von ersten Drahtenden und eine um die Drehachse drehbare zweite Aufnahme- und Dreheinheit zum Aufnehmen von zu den ersten Drahtenden radial versetzten zweiten Drahtenden hat, wobei die Aufnahme- und Dreheinheiten relativ zueinander drehbar aber in axialer Richtung relativ zueinander stationär sind oder gehalten werden, und
b) relatives Bewegen des Gehäuses und der Biegevorrichtung, um die ersten Drahtenden in die erste Aufnahme- und Dreheinheit und die zweiten Drahtenden in die zweite Aufnahme- und Dreheinheit einzuführen und um eine axiale Längenänderung von Drahtenden bei einer Verbiegung auszugleichen,
c) Drehen der ersten Aufnahme- und Dreheinheit relativ zu dem Gehäuse zum Verbiegen der ersten Drahtenden, nachdem Endbereiche der ersten Drahtenden in die erste Aufnahme- und Dreheinheit eingeführt worden sind, und Drehen der zweiten Aufnahme- und Dreheinheit relativ zu dem Gehäuse zum Verbiegen der zweiten Drahtenden, nachdem Endbereiche der zweiten Drahtenden in die zweite Aufnahme- und Dreheinheit eingeführt worden sind, wobei das Drehen der ersten und zweiten Aufnahme- und Dreheinheiten mit unterschiedlichen Bewegungsprofilen abhängig von der axialen Relativbewegung und der axialen Länge der Drahtenden derart erfolgt, dass eine axiale Relativbewegung zwischen den Endbereichen der Drahtenden und der jeweiligen Aufnahme- und Dreheinheit vermieden wird.

Es ist bevorzugt, dass die axiale Relativbewegung in Schritt b) mit gleichmäßiger Geschwindigkeit und das Drehen in Schritt c) jeweils mit sich verändernder Drehgeschwindigkeit erfolgt.
Es ist bevorzugt, dass in Schritt a) die Biegevorrichtung mit einer dritten Aufnahme- und Dreheinheit zum Aufnehmen von dritten relativ zu den ersten und zweiten Drahtenden radial versetzten dritten Drahtenden und zum Verdrehen der dritten Drahtenden zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung bereitgestellt oder verwendet wird, wobei die dritte Aufnahme- und Dreheinheit relativ zu der ersten und zweiten Aufnahme- und Dreheinheit um die Drehachse drehbar aber axial stationär ist oder gehalten wird und in Schritt c) nach dem Einführen von Endbereichen der dritten Drahtenden derart gedreht wird, dass eine Relativbewegung der Endbereiche in der dritten Aufnahme- und Dreheinheit vermieden wird.
Es ist bevorzugt, dass in Schritt a) die Biegevorrichtung mit einer vierten Aufnahme- und Dreheinheit zum Aufnehmen von vierten relativ zu den ersten bis dritten Drahtenden radial versetzten vierten Drahtenden und zum Verdrehen der vierten Drahtenden zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung bereitgestellt oder verwendet wird, wobei die vierte Aufnahme- und Dreheinheit relativ zu der ersten bis dritten Aufnahme- und Dreheinheit um die Drehachse drehbar aber axial stationär ist oder gehalten wird und in Schritt c) nach dem Einführen von Endbereichen der vierten Drahtenden derart gedreht wird, dass eine Relativbewegung der Endbereiche in der vierten Aufnahme- und Dreheinheit vermieden wird.
Die ersten und zweiten Drahtenden und gegebenenfalls die dritten und/oder vierten Drahtenden können mit gleicher Länge vorstehen, und die Bewegungsprofile können entsprechend in Abhängigkeit von der gleichen Länge jeweils entsprechend der unterschiedlich durchzuführenden Biegewinkel unterschiedlich ausgestaltet sein. Bei einer anderen Verfahrensweise ist bevorzugt, dass die Drahtenden mit unterschiedlicher Länge vorstehen, insbesondere derart, dass weiter radial außen liegenden Drahtenden zu Beginn eine größere axial vorstehende Länge als weiter radial innen liegende Drahtenden aufweisen. In einen solchen Fall sind die Bewegungsprofile in Abhängigkeit von dem unterschiedlich durchzuführenden Biegewinkel und der unterschiedlichen vorstehenden Länge unterschiedlich ausgestaltet.
Es ist bevorzugt, dass die Drehbewegungen der einzelnen Aufnahme- und Dreheinheiten entsprechend bei einer unterschiedlichen Länge der jeweils zu verbiegenden Drahtenden zu entsprechend unterschiedlichen Zeitpunkten gestartet werden.
Es ist bevorzugt, dass die Drehbewegungen aller Aufnahme- und Dreheinheiten und die Relativbewegung zwischen Gehäuse und Biegevorrichtung zur gleichen Zeit beendet werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Drahtendenumformverfahren umfasst den Schritt:

d) Festklemmen der Drahtenden mittels einer zwischen dem Gehäuse und der Biegevorrichtung angeordneten Klemmvorrichtung während des Umbiegens.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

Fixieren einer ersten Klemmeinrichtung an dem Gehäuse oder ortsfest und Bewegen einer zweiten Klemmeinrichtung relativ zu der ersten Klemmeinrichtung, um die Drahtenden zwischen der ersten und der zweiten Klemmeinrichtung zu verklemmen.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

gemeinsames Verklemmen aller aus einer Nut eines Gehäuses hervorragenden Drahtenden.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

Abstützen einer ersten von mehreren relativ zueinander bewegbaren Klemmeinrichtungen an Innenwandbereichen des Gehäuses, die zwischen Nuten des Gehäuses angeordnet sind.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

radiales Bewegen mehrerer Segmente einer ersten von mehreren relativ zueinander bewegbaren Klemmeinrichtungen zum Fixieren der ersten Klemmeinrichtung an dem Gehäuse und/oder zum Lösen von dem Gehäuse.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

Antreiben einer radialen Bewegung mehrerer Segmente einer ersten von mehreren relativ zueinander bewegbaren Klemmeinrichtungen zum Fixieren der ersten Klemmeinrichtung an dem Gehäuse und/oder zum Lösen von dem Gehäuse mittels eines axial bewegbaren Antriebselements und gemeinsames Übertragen der Axialbewegung auf die Segmente mittels einer Steuerfläche oder einer konischen Fläche.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

Anliegen eines an einer ersten von mehreren radial relativ zueinander bewegbaren Klemmeinrichtungen ausgebildeten ersten Klemmbereichs an radial inneren Seiten von radial innen angeordneten Drahtenden der aus den Nuten des Gehäuses herausragenden Drahtenden.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

radiales Bewegen von entsprechend der Anzahl von Gruppen von miteinander zu verklemmenden Drahtenden und/oder von Nuten in dem Gehäuse vorgesehenen Anzahl von Klemmfingern zum Verklemmen der Drahtenden oder zum Lösen der Klemmung.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

Verklemmen je einer Gruppe der Drahtenden zwischen einer ersten Klemmeinrichtung und jeweils einem radial bewegbaren Klemmfinger einer zweiten Klemmeinrichtung.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

Abstützen von sich in Klemmstellung bewegenden Klemmfingern gegen eine Verlagerung in eine Umfangsrichtung oder in eine axiale Richtung.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

Abstützen von sich in Klemmstellung bewegenden Klemmfingern gegen eine Verlagerung in eine Umfangsrichtung oder in eine axiale Richtung über formschlüssigen Eingriff jedes Klemmfingers in eine oder an einer komplementäre(n) Erfassungseinheit.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

Abstützen von sich in Klemmstellung bewegenden Klemmfingern gegen eine Verlagerung in eine Umfangsrichtung oder in eine axiale Richtung über formschlüssigen Eingriff einer Spitze eines jedes Klemmfingers einer zweiten Klemmeinrichtung in eine entsprechende Spitzenaufnahmenut an einer ersten Klemmeinrichtung.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

Umformen der Drahtenden unter Anlage an an der Klemmvorrichtung angeordneten Biegeformen oder Biegekanten.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

gemeinsames und/oder synchrones Antreiben der radialen Bewegung von Klemmfingern zum Verklemmen der Drahtenden.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

gemeinsames Führen der radialen Bewegung von Klemmfingern an einem Haltering.

Bevorzugt umfasst Schritt d) den Schritt:

Aufnehmen der zu verklemmenden gemeinsam aus einer Nut des Gehäuses austretenden zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Drahtenden in einer Aufnahmenut, die durch benachbarte Klemmfinger an deren freien Enden gebildet wird, wobei die Aufnahmenut an einer im Wesentlichen in Radialrichtung verlaufenden Seite und an einer im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Seite von dem einen Klemmfinger und an einer anderen im Wesentlichen in Radialrichtung verlaufenden Seite von dem anderen Klemmfinger begrenzt ist und an einer anderen im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Seite offen ist.

Ein bevorzugtes Einsatzgebiet für die voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen, Verfahren und Verwendungen ist die Herstellung von mit Spulen versehenen Bauteilen einer elektrischen Maschine und mehr insbesondere die Herstellung von Statoren von elektrischen Maschinen und mehr insbesondere die Herstellung von Statoren von Elektromotoren, die als Fahrmotoren für Elektrokraftfahrzeuge, insbesondere im Leistungsbereich von 10kW bis 400 kW. Die Vorrichtungen, das Verfahren und Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie deren vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere auf dem Gebiet der Herstellung von Elektromotoren oder sonstigen elektrischen Maschinen, wie beispielsweise Generatoren, die für hohe Leistungen, zuverlässigen Betrieb und hohe Effizienz ausgelegt sind, geeignet und einsetzbar. Insbesondere sollen Elektromotoren hergestellt werden, die als Fahrmotoren von Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen einsetzbar sind und beispielsweise eine Nennleistung zwischen 20 kW und 400 kW aufweisen. Es ist zum Aufbau von Statoren derartiger leistungsfähiger elektrischer Maschinen vorteilhaft, eine möglichst hohe Spulendichte bereitzustellen. Insbesondere werden hierzu sogenannte Hairpins in Nuten eines Statorgehäuses eingefügt, welche Nuten zuvor mit einer Nutisolierung, insbesondere Nutisolationspapier, ausgekleidet worden sind. Anschließend werden die freien Drahtenden in radialer Richtung umgeformt - geweitet/„Weiten“ - und in Umfangsrichtung umgeformt - „Schränken“-, um Paare miteinander zu verbindender, insbesondere zu verschweißender Drahtenden, zu formen, so dass dann geschlossene Spulenwicklungen erzeugbar sind. Vorzugsweise werden hierzu Drähte verwendet, die im Querschnitt nicht rund, sondern rechteckig ausgebildet sind. Die hier vorgeschlagenen Vorrichtungen und Verfahren sowie Verwendungen haben den Vorteil, dass die Umbiegung exakter und kontrollierter erfolgen kann.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum in Umfangsrichtung gerichteten Umformen von Stableitern in elektrischen Maschinen.
Bei einer bevorzugten Herstellung von Statoren werden zunächst die Leiter hergestellt. Anschließend werden sie in ein Blechpaket gefügt. Bei Verwendung von Hairpins zum Herstellen der Spulen stehen dann an einem Ende des als Blechpaket ausgebildeten Statorgehäuses Drahtenden hervor. Dabei können in jeder Nut des Gehäuses zwei, drei, vier oder auch mehr Drahtenden auch dicht nebeneinanderliegend vorstehen. Zur weiteren Verarbeitung ist es vorteilhaft, diese Leiterenden aufzuweiten, wozu sie vorzugsweises zunächst in radialer Richtung umgeformt werden. Dieser Prozess soll automatisiert erfolgen.
Für die darauffolgenden (automatisierten) Prozesse (insbesondere Schränken und Verbinden der Drahtenden zu Spulenwicklungen) ist es vorteilhaft, die Leiterenden so umzuformen, dass die Position innerhalb eines vordefinierten Toleranzfeldes liegt. Erfahrungsgemäß lassen sich die Leiterenden besonders gut dann reproduktiv umformen, wenn sie an ihrem freien Ende und am „Fuß“ (Oberkante Blechpaket) gespannt werden. Durch das radiale Umformen der Leiterenden verkürzt sich die axiale Länge. Zur Vermeidung von Beschädigungen der Leiterenden ist es vorteilhaft, den Längenausgleich durch eine translatorische Bewegung des Stators/ Umformwerkzeugs zu kompensieren.
Auf Gehäuse mit den entsprechend wie zuvor beschrieben geweiteten Drahtenden lassen sich bevorzugte Vorrichtungen und Verfahren gemäß der hier vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft anwenden. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden dann vorzugsweise zum Umformen der Drahtenden in Umfangsrichtung eingesetzt, vorzugsweise derart, dass sich Paare von miteinander zu verbindenden Drahtenden bilden lassen, um so Spulenwicklungen zu schließen.
In Kombination mit der Klemmvorrichtung gemäß einer der oben erwähnten Ausgestaltungen ermöglicht eine bevorzugte Ausgestaltung der Drahtendenumformvorrichtung die reproduzierbare Umformung von Leiterenden, insbesondere durch die individuelle Bearbeitung jedes Leiterendes.
Die Erfindung betrifft insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Biegen von Endabschnitten von Stableitern, insbesondere von Stabwicklungen von elektrischen Maschinen.
Um die elektrische Verschaltung von Statoren zu ermöglichen, werden bei einer vorteilhaften Ausgestaltung in einem Prozessschritt die Endabschnitte von Stableitern verdrillt. Für diesen Prozessschritt werden die einzelnen Pins zunächst hergestellt und in ein Blechpaket gefügt. Bei einem geringen Abstand zwischen den Endabschnitten der Stableiter nach dem Fügeprozess werden diese vorzugsweise in einem nächsten Schritt geweitet, um ein präzises Verdrillen (Schränken) zu ermöglichen. Vorzugsweise werden die Endabschnitte der Stableiter zum Weiten in radialer Richtung umgeformt, um einen Abstand zwischen den einzelnen Leitern zu erzeugen (Weitprozess).
Bei Statoren sind in einer Nut mehrere Leiter angeordnet. Vorzugsweise werden alle Leiter, welche nach dem Weitprozess auf einem Radius liegen, mit einem Werkzeug (insbesondere an einer Aufnahme- und Dreheinheit angeordnet) bearbeitet. Bei dieser Bearbeitung werden alle Leiterenden vorzugsweise zunächst in Taschen des Werkzeugs eingeführt und anschließend verdrillt (Rotation des Werkzeugs um Mittelachse). Diese Verdrillung bewirkt ein Verkürzen der Stableiter in axialer Richtung. Um zu verhindern, dass zwischen den Stableitern und dem Werkzeug (z.B. Schränkkrone) eine Relativbewegung entsteht und die Stableiter oder ihre Isolation beschädigt werden, wird vorzugsweise der Stator oder das Werkzeug (z.B. die Schränkkrone) in axialer Richtung nachgefahren. Diese Bewegung folgt einem komplexen Geschwindigkeitsprofil, da die Stableiter dreidimensional verformt werden.
Vorzugsweise werden radial benachbarte Stableiter in entgegengesetzter Richtung verdrillt, so dass mindestens zwei Werkzeuge (z.B. Schränkkronen) zum Einsatz kommen.
Nach dem Schränkprozess ist es vorteilhaft, wenn alle Leiterenden in axialer Richtung die gleiche Länge aufweisen (gemessen ab der Oberkante des Blechpakets). Aufgrund der unterschiedlichen, vom Radius abhängigen Verformung der Leiter beim Schränkprozess ist es bevorzugt, dass die Hairpins vor dem Prozess eine unterschiedliche Länge aufweisen. Bei einem Gehäuse eines Stators vor dem Weiten stehen vorzugsweise demnach Leiterenden mit unterschiedlicher Länge vor, abhängig vom Radius - mit größerem Radius steigt auch die Länge in axialer Richtung. Bei einem geweiteten Stator (die Leiterenden sind radial umgeformt) sind die radialen Abstände zwischen den Drahtenden vergrößert, und die Drahtenden liegen in vorbestimmten Toleranzbereichen, so dass das Einführen in die Taschen bei einem automatisierten Schränkprozess erleichtert wird. Ein Gehäuse mit in radialer Richtung geweiteten Drahtenden bildet daher den bevorzugten Ausgangszustand für den Schränkprozess.
Vorrichtungen und Verfahren gemäß besonders bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung bieten insbesondere die Vorteile, dass eine Relativbewegung zwischen den einzelnen Stableitern und dem Schränkwerkzeug bei relativ einfachem maschinellen Aufbau verhindert werden kann, um eine Beschädigung der Leiter zu verhindern. Dafür ist es bevorzugt, dass jede Aufnahme- und Dreheinheit (insbesondere mit Schränkkrone) einem rotatorischen und translatorischen Geschwindigkeitsprofil folgt.
Würden nun alle Werkezuge (z.B. Schränkkronen) für die mit unterschiedlicher Radialposition vorstehenden Drahtenden mit der gleichen Geschwindigkeit (und gleichem Startzeitpunkt) rotieren, wäre ein unterschiedlicher Axialhub notwendig, was zu einem entsprechend hohen maschinellen Aufbau zur Ermöglichung des unterschiedlichen Axialhubs der unterschiedlichen Werkzeuge führen würde.
Bei bevorzugten Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Erfindung werden unterschiedliche Aufnahme- und Dreheinheiten mit unterschiedlichen Geschwindigkeitsprofilen so bewegt, dass lediglich das gesamte Gehäuse (z.B. eines Stators) axial bewegt werden muss - dies wird mit der individuellen Winkelgeschwindigkeit einer jeden Aufnahme- und Dreheinheit (z.B. mit Schränkkrone) ermöglicht.
Vorzugsweise wird, um eine Relativbewegung zu vermeiden und die Anzahl der Antriebe gering zu halten, der Schränkprozess neu definiert: Die Schränkkronen oder dergleichen Werkzeuge werden nur rotatorisch bewegt, um die Verdrillung zu ermöglichen. Die Werkzeuge (z.B. Schränkkronen) können ineinander geschoben werden, so dass die Biegekante bei allen Werkzeugen auf der gleichen (axialen) Höhe liegt.
Vorzugsweise wird das Gehäuse (z.B. eines Stators) mit konstanter Geschwindigkeit in axialer Richtung bis zur Endposition (nach dem Schränkprozess) bewegt. Um die oben genannten Nachteile zu vermeiden, werden die Werkzeuge (z.B. Schränkkronen) mit einem individuellen Geschwindigkeitsprofil rotatorisch bewegt. Die Leiter, welche auf einem größeren Radius liegen, würden bei gleichem Schränkwinkel (Verdrillungswinkel) durch ihre Umformung einen größeren Axialhub als Leiter auf einem geringeren Radius benötigen. Um dies anzupassen, wird vorzugsweise nicht der Axialhub für die unterschiedlichen Drahtenden, sondern der Schränkwinkel/Verdrillungswinkel angepasst.
Gegenüber dem Stand der Technik ermöglichen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung das individuelle Verfahren der einzelnen Werkzeuge (z.B. Schränkkronen) mit einer geringen Anzahl an Antrieben.
Bei einem bevorzugten Verlauf der relativen Axialbewegung zwischen dem Gehäuse und der Biegevorrichtung bewegt sich ab einem Zeitpunkt t0 das Gehäuse mit konstanter Geschwindigkeit axial in die Richtung auf die Biegevorrichtung (z.B. mit den Schränkkronen) zu. Vorzugsweise beginnt zu einem definierten Zeitpunkt t1 die äußerste Aufnahme- und Dreheinheit (z.B. mit Schränkkrone) K1 zu drehen.
Die äußerste Aufnahme- und Dreheinheit K1 rotiert weiter vorzugsweise mit zunehmender Geschwindigkeit, um den durch die Verformung entstehenden (axialen) Längenausgleich zu kompensieren und eine Relativbewegung zu vermeiden. Sobald das Gehäuse einen definierten axialen Abstand erreicht hat, beginnt weiter vorzugsweise die am nächsten weiter innen liegende Aufnahme-und Dreheinheit (z. B. mit einer zweiten Schränkkrone) K2 mit der Verdrillung der Leiter. Diese zweite Aufnahme- und Dreheinheit rotiert vorzugsweise entgegengesetzt zu der ersten Aufnahme- und Dreheinheit K1.
Vorzugsweise beginnt die zweite Aufnahme- und Dreheinheit mit einer höheren Ausgangsgeschwindigkeit als die erste Aufnahme- und Dreheinheit zu rotieren.
Vorzugsweise ist auch die Geschwindigkeit der zweiten Aufnahme- und Dreheinheit K2 zunehmend.
In einem bevorzugten Fall, dass die zweite Aufnahme- und Dreheinheit kürzere Drahtenden als die erste Aufnahme- und Dreheinheit verdrillt, ist weiter bevorzugt, dass die Geschwindigkeit der zweiten Aufnahme- und Dreheinheit K2 höher als die der ersten Aufnahme- und Dreheinheit K1 ist. So ist es möglich, dass auch bei einem späteren Startzeitpunkt zum Ende des Schränkprozesses (tS) der gleiche Verdrillungswinkel durchlaufen wird. Die weiteren Aufnahme- und Dreheinheiten mit den weiteren Kronen K3 und K4 verhalten sich vorzugsweise äquivalent zu der Weise, wie dies anhand der Bewegung der ersten und zweiten Aufnahme- und Dreheinheit beschrieben worden ist.
Bei einem bevorzugten Aufbau der beispielsweise als Schränkvorrichtung ausgebildeten Biegevorrichtung wird jede der Schränkkronen über eine NC-Achse (z.B. Elektrohubzylinder) angetrieben. Beispielsweise werden sechs Schränkkronen verwendet.
Zum Automatisieren eines Teilprozesses im Zuge der Herstellung eines mit Spulen zu versehenden Bauteils einer elektrischen Maschine schaffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung somit eine Drahtendenumformvorrichtung zur Verwendung bei einer Herstellung eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine, zum Umformen von aus einem ringförmigen Gehäuse des Bauteils vorstehenden Drahtenden, umfassend eine Biegevorrichtung zum Verbiegen von Drahtenden in einer Umfangsrichtung, eine Relativbewegungsvorrichtung zum relativen Bewegen des Gehäuses und der Biegevorrichtung in einer axialen Richtung und eine Steuereinheit. Dabei werden die Drahtenden aufnehmende Aufnahme- und Dreheinheiten der Biegevorrichtung axial zueinander stationär gehalten, wobei Unterschiede in einem Längenausgleich und/oder in einem Verdrehwinkel der Drahtenden über unterschiedliche Bewegungsprofile der Drehbewegungen der Aufnahme- und Dreheinheiten gehandhabt werden. Außerdem werden eine Bauteilherstellvorrichtung und ein Drahtendenumformverfahren beschrieben.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt, mit Programmanweisungen, die, wenn sie in einen Computer, insbesondere einer Steuereinheit einer Drahtumformvorrichtung geladen werden, die Drahtumformvorrichtung zum Durchführen eines der Verfahren gemäß den beigefügten Ansprüchen ansteuern.
Die Vorrichtung gemäß eines oder mehrerer der beigefügten Vorrichtungsansprüchen ist zum Durchführen eines Verfahren gemäß eines oder mehrerer der beigefügten Verfahrensansprüchen ausgebildet. Das Verfahren gemäß eines oder mehrerer der beigefügten Verfahrensansprüche ist durch eine Vorrichtung gemäß eines oder mehrerer der beigefügten Vorrichtungsansprüche durchführbar.
Wenngleich spezifische beispielhafte Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Erfindung wiedergegeben sind, so sind hierdurch dem Fachmann weitere Ausführungsbeispiele offenbart, indem eines oder mehrere der beschriebenen Merkmale weggelassen werden können oder durch alternative Mittel ersetzt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

1 eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels für eine Bauteilherstellvorrichtung zum Herstellen eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine;
2 eine schematische Darstellung eines Gehäuses des mit Spulen versehenen Bauteils vor einem Drahtumformverfahren;
3 einen Schnitt durch das Gehäuse wie in 2 nach einem Umformen von Drahtenden in radialer Richtung und vor einem Umformen der Drahtenden in Umfangsrichtung;
4 eine Draufsicht auf einen Teilbereich des Gehäuses von oben in 2 gesehen, wobei eine Nut des Gehäuses mit darin untergebrachten Drahtsegmenten, an denen Drahtenden ausgebildet sind, dargestellt ist;
5 eine Darstellung vergleichbar mit 5, wobei eine Klemmvorrichtung an den Drahtenden zum Verklemmen derselben angreift;
6 eine schematische Übersichtsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Drahtendenumformvorrichtung, die eine Radial-Drahtendenumformvorrichtung zum Umformen der Drahtenden in radialer Richtung mit einer Radial-Biegevorrichtung und mit der Klemmvorrichtung sowie eine Umfangs-Drahtendenumformvorrichtung zum Umformen der Drahtenden in Umfangsrichtung mit einer Umfangs-Biegevorrichtung und der Klemmvorrichtung aufweist;
7 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Klemmvorrichtung;
8 eine vergrößerte Draufsicht auf ein Detail der Klemmvorrichtung von 7;
9 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der Klemmvorrichtung;
10 eine perspektivische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Klemmvorrichtung;
11 einen Schnitt durch die Klemmvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entlang der Linie A-A von 9;
12 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels für die Radial-Biegevorrichtung;
13 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Radial-Biegevorrichtung;
14 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Greifereinheit mit einer der Radial-Biegevorrichtung von 12 und 13;
15 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Umfangs-Biegevorrichtung;
16 eine Draufsicht auf die Umfangs-Biegevorrichtung von 15;
17 ein Diagramm, bei der die Relativgeschwindigkeit zwischen einem Gehäuse und der Umfangs-Biegevorrichtung über die Zeit schematisch aufgetragen ist;
18 ein Diagramm, zur gleichen Zeit wie 17 aufgenommen, wobei schematisch Drehgeschwindigkeiten einer ersten bis vierten Aufnahme- und Dreheinheit der Umfangs-Biegevorrichtung vereinfacht dargestellt sind;
19 eine perspektivische Darstellung einer vierten Aufnahme- und Dreheinheit der Umfangs-Biegevorrichtung, wobei ein Ringelement zum Bilden von Drahtendenaufnahmen zu Erläuterungszwecken weggelassen worden ist;
20 eine Seitenansicht einer ersten Aufnahme- und Dreheinheit;
21 einen Schnitt durch die erste Aufnahme- und Dreheinheit entlang der Linie B-B von 20;
22 eine perspektivische Ansicht der ersten Aufnahme- und Dreheinheit;
23 eine Explosionsdarstellung in Seitenansicht der ersten Aufnahme- und Dreheinheit, wobei ein Hauptelement und ein Ringelement entfernt voneinander dargestellt sind;
24 eine perspektivische Explosionsdarstellung der ersten Aufnahme- und Dreheinheit;
25 eine perspektivische Darstellung einer ineinander geschachtelten Kombination aus der ersten Aufnahme- und Dreheinheit, einer zweiten Aufnahme- und Dreheinheit, einer dritten Aufnahme- und Dreheinheit und der vierten Aufnahme- und Dreheinheit;
26 einer Seitenansicht der Kombination von 25
27 einen Schnitt durch die Kombination entlang der Linie A-A von 26;
28 einen Schnitt durch eine Kombination einer ersten bis sechsten Aufnahme- und Dreheinrichtung der Umfangs-Biegevorrichtung der 15 und 16, wobei jede Aufnahme- und Dreheinrichtung eine Aufnahme- und Dreheinheit und ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Antriebselement aufweist, in einer Betriebsstellung, wobei ein Schnitt entlang der Linie B-B von 29 dargestellt ist;
29 eine Draufsicht auf die Kombination der 28;
30 die Kombination vergleichbar der 28 und 29, wobei eine erste Aufnahme- und Dreheinheit entfernt ist, gezeigt im Schnitt entlang der Linie C-C von 31;
31 eine Draufsicht auf die Kombination mit der bereits entfernten ersten Aufnahme- und Dreheinheit von 30;
32 die Kombination der 30 und 31 mit entfernter erster Aufnahme- und Dreheinheit, jedoch in einer Montage- und Demontagestellung zum Montieren oder Demontieren der zweiten Aufnahme- und Dreheinheit, gezeigt im Schnitt entlang der Linie D-D von 33 und
33 eine Draufsicht auf die Kombination der 32 in der Montage- und Demontagestellung.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Bauteilherstellvorrichtung 10 zum Herstellen eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine als Blockdarstellung dargestellt, wodurch auch Herstellschritte eines entsprechenden Bauteilherstellverfahren zum Herstellen des Bauteils veranschaulicht werden.
Die Bauteilherstellvorrichtung 10 ist insbesondere zum Herstellen eines Stators einer elektrischen Maschine geeignet. Der Stator soll insbesondere als Stator eines Fahrmotors eines Elektrofahrzeuges, vorzugsweise im Leistungsbereich von 20 kW bis 400 kW eingesetzt werden. Hierzu soll der Stator eine möglichst große Anzahl von Spulen erhalten, wobei die Spulen aus sogenannten Hairpins 12 erzeugt werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Bauteilherstellvorrichtung 10 eine Drahtendenumformvorrichtung 14 sowie vorzugsweise eine oder mehrere oder alle der im Folgenden näher bezeichneten zusätzlichen Stationen auf.
Vorzugsweise weist die Bauteilherstellvorrichtung 10 eine Gehäuseherstellvorrichtung 16 zum Herstellen eines Gehäuses 18 des beispielsweise als Stator ausgebildeten Bauteils auf. Die Gehäuseherstellvorrichtung 16 ist z. B. in grundsätzlich bekannter Art und Weise ausgebildet, um das Gehäuse 18 als Blechpaket aus einzelnen Blechlagen herzustellen, wobei das Gehäuse 18 ringförmig ausgebildet ist und an einem Innenwandbereich mit einer Reihe von verteilt an der Innenwandung ausgebildeten Gehäusenuten 20 versehen ist, die zur Aufnahme von Drahtsegmenten dienen.
Vorzugsweise weist die Bauteilherstellvorrichtung 10 eine Vorrichtung 22 zum Herstellen von Nutisolierungen auf, mittels der die einzelnen Gehäusenuten 20 mit einer Nutisolierung 24, vorzugsweise aus Isolationspapier versehen werden. Die Vorrichtung zum Herstellen von Nutisolierungen 22 ist vorzugsweise in der in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 129 474.0 näher beschriebenen Art und Weise ausgeführt, wobei für weitere Einzelheiten ausdrücklich auf diese deutsche Patentanmeldung DE 10 2017 129 474.0 verwiesen wird.
Die Bauteilherstellvorrichtung 10 weist weiter eine Hairpinherstellvorrichtung 26 zum Herstellen der Hairpins 12 auf. Die Hairpinherstellvorrichtung 26 kann z. B. (nicht dargestellte) Schneideinrichtungen zum Abschneiden von Drahtstücken einer Drahtspule sowie nicht näher dargestellte Biegeeinrichtungen zum Biegen einer Dachbiegung und/oder Knickbiegung und/oder 3-dimensionalen Biegung der Hairpins 12 aufweisen.
Vorzugsweise weist die Bauteilherstellvorrichtung 10 eine Vorpositionierungsvorrichtung 28 zum Vorpositionieren der Hairpins 12 sowie eine Hairpineinsteckvorrichtung 30 zum Einstecken der so vorpositionierten Hairpins 12 in die Gehäusenuten 20 des Gehäuses 18 auf.
Mögliche Ausführungen der Vorpositionierungsvorrichtung 28 sowie der HairpinEinsteckvorrichtung 30 sind näher in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 113 617.7 gezeigt und beschrieben, auf welche für weitere Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird.
Wie bei der Hairpinherstellvorrichtung 26 angedeutet, haben die Hairpins 12 einen gebogenen Wicklungskopf 32 sowie zwei freie Drahtenden 34, wobei sie bis auf den äußersten Endbereich an jedem Drahtende 34 mit einer Isolierung, beispielsweise einem Kunststoffüberzug, versehen sind. Nach dem Hairpin einstecken mittels der Hairpineinsteckvorrichtung 30 stehen die Drahtenden 34 an einem Ende des Gehäuses 18 aus den Gehäusenuten 20 vor.
Die Drahtendenumformvorrichtung 14 dient zum Durchführen eines Weitprozesses, wo die einzelnen Drahtenden 34 in radialer Richtung aufgeweitet werden und zum Durchführen eines Schränkprozesses, wobei die so aufgeweiteten Drahtenden 34 in Umfangsrichtung umgeformt werden, um so jeweils Paare von miteinander zu verbindenden Drahtenden 34 zu bilden.
Hierzu weist die Drahtendenumformvorrichtung 14 eine Radial-Drahtendenumformvorrichtung 36 und eine Umfangs-Drahtendenumformvorrichtung 38 auf.
Die Bauteilherstellvorrichtung 10 kann weiter eine Vorspann- und/oder Fixiervorrichtung 40 zum Vorspannen und/oder Fixieren der einzelnen Paare von Drahtenden 34 aufweisen. Ein Ausführungsbeispiel der Vorspann- und Fixiervorrichtung 40 ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 114 932.5 gezeigt und beschrieben, auf die für weitere Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird.
Die Bauteilherstellvorrichtung 10 kann weiter eine Drahtendenschneidvorrichtung 42 zum Schneiden der mit der Vorspann- und/oder Fixiervorrichtung 40 verspannten und fixierten Drahtenden umfassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Bauteilherstellvorrichtung 10 weist weiter eine Drahtendenschweißvorrichtung 44 zum Verschweißen der zum Bilden der Spulen miteinander zu verbindenden Drahtenden 34 auf.
Weiter kann die Bauteilherstellvorrichtung 10 Vorrichtungen 46 zum elektrischen Kontaktieren der durch die Hairpins 12 so gebildeten Spulen und/oder zum Testen und/oder Vergießen des so gebildeten Stators umfassen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Drahtendenumformvorrichtung 14 der Bauteilherstellvorrichtung 10 näher erläutert.
Bei der Bauteilherstellvorrichtung 10 gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird zu der Herstellung eines Stators als Beispiel für das Bauteil zunächst ein Gehäuse 18 mit Gehäusenuten 20 und darin untergebrachte Nutisolierungen 24 bereitgestellt; gleichzeitig werden Leiter in Form von Hairpins 12 hergestellt. Die Leiter in Form von Hairpins 12 werden anschließend in das Blechpaket des Gehäuses 18 eingefügt.
Anschließend erfolgt ein Drahtendenumformverfahren mittels der Drahtendenumformvorrichtung 14. Der Ausgangszustand für das Drahtendenumformverfahren ist in 2 dargestellt. In der Schnittdarstellung in der 2 ist ein Zwischenprodukt zum Herstellen des Stators in vereinfachter Darstellung, insbesondere ohne Darstellung des Wickelkopfs, gezeigt. In einem ersten Teilprozess des Drahtendenumformverfahrens werden die Leiterenden - Drahtenden 34 - radial so umgeformt, wie sie in der 3 dargestellt sind. Dieser Teilprozess wird auch „Weiten“ genannt. Hierzu weist die Drahtendenumformvorrichtung 14 die Radial-Drahtendenumformvorrichtung 36 auf.
4 zeigt hierzu die Draufsicht von oben in 2 gesehen auf eine der Gehäusenuten 20. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Drahtsegmente 48a-48d mit entsprechenden aus der Gehäusenut 20 vorstehenden vier Drahtenden 34a-34d dargestellt. Das Drahtendenumformverfahren sowie die hierzu vorgesehenen Drahtendenumformvorrichtungen 14, 36, 38 sind entsprechend auf diesen Beispielsfall mit vier Drahtenden 34a-34d pro Gehäusenut 20 ausgebildet. Bei anderen, nicht näher dargestellten Ausführungsformen sind beispielsweise 2, 3, 6, 8 oder mehr oder weniger Drahtenden 34 pro Nut vorgesehen, wobei die Anzahl der entsprechenden Handhabungselemente, wie sie im Folgenden noch näher dargestellt werden, entsprechend angepasst sind.
Für die auf den Weit-Prozess nachfolgenden automatisierten Prozesse sollten die Drahtenden 34a-34d so umgeformt werden, dass deren Position innerhalb eines vordefinierten Toleranzfeldes liegt. Damit die Drahtenden 34a-34d reproduktiv umgeformt werden können, werden sie an ihrem freien Ende und am Fuß - der oberen Kante des Gehäuses 18 - gespannt.
Hierzu ist eine Klemmvorrichtung 50 vorgesehen, von denen Ausführungsbeispiele in den 5 und 7-11 dargestellt sind.
Ein Ausführungsbeispiel für die Drahtendenumformvorrichtung 14 ist schematisch in 6 dargestellt. Demnach weist ein Ausführungsbeispiel der Drahtendenumformvorrichtung 14 die Klemmvorrichtung 50 und wenigstens eine Biegevorrichtung 52, 54 auf.
Die dargestellte Drahtenden-Umformvorrichtung 14 weist wenigstens zwei Stationen, eine erste Station zum radialen Umformen der Drahtenden 34a-34d und eine zweite Station zum Umformen der Drahtenden 34, 34a-34d in Umfangsrichtung auf. Diese beiden Stationen werden hier als Radial-Drahtendenumformvorrichtung 36 und Umfangs-Drahtendenumformvorrichtung 38 bezeichnet.
Die Radial-Drahtendenumformvorrichtung 36 weist eine Radial-Biegevorrichtung 52 zum Verbiegen der Drahtenden 34, 34a-34d in radialer Richtung auf.
Die Umfangs-Drahtendenumformvorrichtung 38 weist eine Umfangs-Biegevorrichtung 54 zum Umformen der vorzugsweise bereits radial aufgeweiteten Drahtenden 34, 34a-34d in Umfangsrichtung auf. Weiter weisen beide Stationen 36, 38 jeweils die Klemmvorrichtung 50 auf.
Vorzugsweise weisen die Drahtendenumformvorrichtungen 14, 36, 38 jeweils eine Relativbewegungsvorrichtung 56, 58 auf, um das Gehäuse 18 relativ zu der jeweiligen Biegevorrichtung 52, 54 in einer axialen Richtung zu bewegen. Als „axiale Richtung“ wird hierzu eine Bewegung in Richtung längs zu der Mittelachse des ringförmigen Gehäuses 18 verstanden. Auch die Radialrichtung und die Umfangsrichtung sind jeweils bezüglich dieser Mittelachse des Gehäuses 18 definiert.
Eine erste Relativbewegungsvorrichtung 56 ist zusammen mit der Radial-Biegevorrichtung 52 und der Klemmvorrichtung 50 an der Radial-Drahtendenumformvorrichtung 36 ausgebildet. Eine zweite Relativbewegungsvorrichtung 58 ist zusammen mit der Umfangs-Biegevorrichtung 54 und der Klemmvorrichtung 50 an der Umfangs-Drahtendenumformvorrichtung 38 ausgebildet. Weiter weist die Drahtendenumformvorrichtung 14 eine Transportvorrichtung 60 zum Transport des Gehäuses 18 von der Radial-Drahtendenumformvorrichtung 36 zu der Umfangs-Drahtendenumformvorrichtung 38 und eine Steuerungsvorrichtung 62 zum Steuern der einzelnen Einheiten der Drahtendenumformvorrichtung 14 auf.
Die Transportvorrichtung 60 kann in irgendeiner Form ausgebildet sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Transportvorrichtung 60 eine Art Karussell mit mehreren Armen auf, an denen die Relativbewegungsvorrichtungen 56, 58 ausgebildet sind. Die Transportvorrichtung 60 und die Relativbewegungsvorrichtungen 56, 58 können durch einen Roboter oder eine Portalmaschine gebildet sein.
Die Relativbewegungsvorrichtungen 56, 58 weisen jeweils eine Gehäusehalterung 64, an der das Gehäuse 18 mit nach unten hin gerichteten vorstehenden Drahtenden 34, 34a-34d gehalten ist und einen Gehäusehalterungsantrieb 66 auf, mittels dem die Gehäusehalterung 64 relativ zu der jeweiligen Biegevorrichtung 52, 54 in axialer Richtung angetrieben bewegbar ist, auf. Bei anderen Ausgestaltungen, die derzeit weniger bevorzugt sind, wird das Gehäuse 18 stationär gehalten und die Biegevorrichtung 54 oder 56 axial bewegt.
Die Steuerungsvorrichtung 62 weist eine erste Steuerung zum Steuern der Radial-Drahtendenumformvorrichtung 36 auf, welche den Gehäusehalterungsantrieb 66 der ersten Relativbewegungsvorrichtung 56 und die Radial-Biegevorrichtung 52 ansteuert. Weiter weist die Steuerungsvorrichtung 62 eine zweite Steuerung 70 auf, welche den Gehäusehalterungsantrieb 66 der zweiten Relativbewegungsvorrichtung 58 und die Umfangs-Biegevorrichtung 54 ansteuert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Steuerungsvorrichtung 62 eine dritte Steuerung 72 auf, welche die Transportvorrichtung 60 ansteuert. Die Steuerungsvorrichtung 62 kann lokal an der Drahtendenumformvorrichtung 14 vorgesehen sein oder auch Teil einer Zentralsteuerung (nicht dargestellt) der Bauteilherstellvorrichtung 10 sein. Die einzelnen Steuervorrichtungen 68, 70, 72 können in Hardware oder in Software implementiert sein.
Die Klemmvorrichtung 50 wird vorzugsweise sowohl beim radialen Umformen der Drahtenden in der Radial-Drahtendenumformvorrichtung 36 als auch beim Umformen der Drahtenden 34, 34a-34d in Umfangsrichtung in der Umfangs-Drahtendenumformvorrichtung 38 verwendet. Hierzu kann die Klemmvorrichtung 50 mittels der Transportvorrichtung 60 gemeinsam mit dem Gehäuse 18 von der Radial-Drahtendenumformvorrichtung 36 zu der Umfangs-Drahtendenumformvorrichtung 38 weiter transportiert werden. Die Klemmvorrichtung 50 kann beispielsweise auch an der Gehäusehalterung 64 angebracht oder Teil derselben sein. In einigen Ausführungsformen ist die Klemmvorrichtung 50 als gesondertes Bauteil vorgesehen.
Wie in 6 dargestellt, ist im Betrieb die Klemmvorrichtung 50 zwischen dem Gehäuse 18 und der jeweiligen Biegevorrichtung 52, 54 angeordnet.
Die Klemmvorrichtung 50 weist, wie dies in 5 angedeutet ist eine erste Klemmvorrichtung 74, die vorzugsweise als innere Klemmeinrichtung ausgebildet ist und eine zweite Klemmeinrichtung 76, die vorzugsweise als äußere Klemmeinrichtung ausgebildet ist, auf.
Die erste Klemmeinrichtung 74 ist vorzugsweise teilweise im Inneren des Gehäuses 18 angeordnet und stützt sich weiter vorzugsweise an Innenwandbereichen 78 (siehe 5) ab, die im Inneren des Gehäuses 18 zwischen den Gehäusenuten 20 ausgebildet sind.
Die zweite Klemmeinrichtung 76 ist relativ zu der ersten Klemmeinrichtung 74 bewegbar, um Drahtenden 34, 34a-34d zwischen den Klemmeinrichtungen 74, 76 zu verklemmen. Vorzugsweise werden dabei alle gemeinsam aus einer Gehäusenut 20 vorstehenden Drahtenden 34, 34a-34d zwischen den Klemmeinrichtungen 74, 76 verklemmt.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Klemmvorrichtung 50 wird im Folgenden anhand der 5, 7 und 8 näher erläutert.
Bei dieser Ausführungsform ist die erste Klemmeinrichtung 74 scheibenförmig oder ringförmig ausgebildet. Die erste Klemmeinrichtung 74 weist einen Ringscheibenkörper 80 auf, der mit einem ersten Teilbereich in das Gehäuse eingefügt ist und sich vorzugsweise an den Innenwandbereichen 78 abstützt oder relativ zu diesen fixiert ist. Hierzu kann der Ringscheibenkörper 80 beispielsweise in dem ringförmigen Gehäuse 18 mittels eines nicht näher dargestellten Gegenspannelements an dem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses axial verspannt sein. Beispielsweise kann das Gegenspannelement als Teil der Gehäusehalterung 64 ausgebildet sein. Ein weiterer Teilbereich des Ringscheibenkörpers 80 steht, wie dies in 5 angedeutet ist, aus dem Ende des Gehäuses 18 hervor und stützt sich mit einem Ringflansch 82 an diesem Ende des Gehäuses 18 ab. Dieser vorstehende Teilbereich des Ringscheibenkörpers 80 ist, wie dies in den 7 und 8 dargestellt ist, mit einer Reihe von über den Umfang verteilten Aussparungen 84 versehen, die als Spitzenaufnahmen 85 dienen. Die Anzahl der Aussparungen 84 entspricht der Anzahl von Gehäusenuten 20 an dem Gehäuse 18. Die Aussparungen 84 sind radial nach außen hin offen.
Die zweite Klemmeinrichtung 76 weist eine Anzahl von Kragenstützwerkzeugen in Form von Klemmfingern 86 auf. Weiter weist die zweite Klemmeinrichtung 76 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Haltering 87 auf, an dem die Klemmfinger 86 gemeinsam und synchron angetrieben und radial verschiebbar geführt aufgenommen sind.
Die Klemmfinger 86 sind jeweils stabförmig ausgebildet und sind mit einem Bereich in dem Haltering 87 aufgenommenen. Die Klemmvorrichtung kann z.B. als Handvorrichtung ohne Antrieb ausgebildet sein. Hierbei werden die Klemmfinger 86 manuell bewegt. Bei der in 7 dargestellten Ausbildung sind Zylinderstifte 88 zum Fixieren vorgesehen; auch könnte mittels Schrauben 94 eine manuelle Klemmung erfolgen. Bei anderen (nicht dargestellten Ausführungsformen kann der in dem Haltering 87 aufgenommene Bereich der Klemmfinger 86 jeweils einen Zahnstangenbereich aufweisen, der mit Zahnrädern (nicht dargestellt) kämmt, die über hervorstehende Zahnradwellen gemeinsam antreibbar sind. Bei einer anderen, ebenfalls hier nicht näher dargestellten Ausführungsform ist anstelle eines Zahnrades eine entsprechende Antriebsnocke vorgesehen.
Weiter können die Klemmfinger 86 mit hier nicht näher dargestellten Federelementen, z.B. je einer Druckfeder pro Klemmfinger 86, versehen sein, die für einen gleichmäßigen Anpressdruck der Klemmfinger 86 sorgen.
Wie am besten aus 8 ersichtlich, weist ein jeweiliges Stangenelement 90 des Klemmfingers 86, welches in dem Haltering 87 geführt ist, ein sich in Längsrichtung des Klemmfingers 86 erstreckendes Langloch 92 auf, durch welches eine Befestigungsschraube 94 geführt ist, wobei der Schaft der Befestigungsschraube 94 über den Anschlag in dem Langloch 92 die Verschiebebewegung der Klemmfinger 86 begrenzt.
An den nach innen gerichteten Enden weisen die Klemmfinger 86 ein Eingreifende in Form einer konisch zulaufenden Spitze 96 auf, die zum Eingreifen in die Aussparung 84 ausgebildet ist.
Weiter weist jeder Klemmfinger 86 an seinem freien Ende eine Stufe 98 auf, die an einer Seite durch die konisch zulaufende Spitze 96 begrenzt ist und an einer sich quer hierzu erstreckenden Seite durch das dicker ausgebildete Stangenelement 90 begrenzt ist.
Die von dem Gehäuse 18 abgewandt anzuordnende sich in Umfangsrichtung erstreckende Kante der Stufe 98, die an dem Stangenelement 90 ausgebildet ist, ist zum Bilden einer ersten Biegeform 100 abgerundet. Ebenfalls ist eine von dem Gehäuse 18 abgewandt anzuordnende sich in Radialrichtung erstreckende Kante an der Spitze 96 zum Bilden einer Biegeform 102, 104 für das Schränken ausgebildet. Dies gilt sowohl für die Kante im Bereich der Stufe 98 als auch die Kante auf der anderen Seite der Spitze 96, die so ebenfalls eine abgerundete Biegeform 104 für den Schränkprozess bildet.
Bei der in der 7 und 8 dargestellten Klemmposition sind die Spitzen 96 in die Spitzenaufnahmen 86 an dem Ringflansch 82 eingeführt; die Stufen 98 und die Spitzen 96 bilden mit den Spitzen 96 der benachbarten Klemmfinger 86 Aufnahmenuten 106 für eine Gruppe von Drahtenden 34, 34a-34d, die zusammen aus einer Gehäusenut 20 vorstehen. Diese Gruppe von Drahtenden 34a-34d wird zwischen einem ersten Klemmbereich 108 an der ersten Klemmeinrichtung 74 und einem zweiten Klemmbereich 110 an der zweiten Klemmeinrichtung 76 geklemmt, wenn die Klemmfinger 86 radial nach innen verfahren werden. Der erste Klemmbereich 108 ist an dem Ringflansch 82 jeweils zwischen den Spitzenaufnahmen 86 gebildet. Der zweite Klemmbereich 110 ist an dem von dem Stangenelement 90 begrenzten Bereich der Stufe 98 gebildet. Die Kanten, die von dem Gehäuse 18 abgewandt sind und rund um die jeweilige Aufnahmenut 106 ausgebildet sind, wirken so als Biegeform 100, 102, 104 für das Drahtumformen. Beim Drahtumformen sind die Klemmfinger 86 einerseits in dem Haltering 87 und andererseits durch die Aufnahme der Spitzen 96 in der Spitzenaufnahme 85 abgestützt.
Im Folgenden wird noch anhand der 9-11 eine zweite Ausführungsform für die Klemmvorrichtung 50 näher erläutert. Diese zweite Ausführungsform entspricht bis auf die im Folgenden näher dargestellten Unterschiede der ersten Ausführungsform, so dass auf die obige Beschreibung verwiesen werden kann, wobei auch für entsprechende Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet worden sind.
Die zweite Ausführungsform ist insbesondere dort verwendbar, wo wenig Platz für das Einführen und Befestigen der ersten Klemmeinrichtung 74 vorhanden ist.
Hierzu ist anstelle des Ringscheibenkörpers 80 eine Anordnung von mehreren radial bewegbaren Segmenten 112 vorgesehen, die zwischen einem Grundkörper 114 und einer Ringscheibe 116 in radialer Richtung bewegbar geführt sind und über ein mittels eines Antriebsgewindes 118 axial bewegbares konusförmiges Antriebselement 120 antreibbar sind. Der in 2 dargestellte obere Rand des Gehäuses 18 mit den Drahtenden 34, 34a-d lässt sich in eine ringförmige Vertiefung 122 einführen, die zwischen den radial bewegbaren Segmenten 112 und dem Haltering 87 ausgebildet ist, wobei dann durch axiales Verschieben des konusförmigen Antriebselements 120 die radial bewegbaren Segmente 112 radial nach außen verfahren werden, um so gegen die Innenwandbereiche 78 des Gehäuses 18 gefahren zu werden, so dass die Klemmvorrichtung 50 so an diesen Innenwandbereichen 78 fixiert wird.
Bei beiden hier dargestellten Ausführungsformen der Klemmvorrichtungen 50 stehen dann die Drahtenden 34a-34d aus jeder Gehäusenut 20 über die Klemmvorrichtung 50 hervor, wie dies in 6 angedeutet ist, und können durch die jeweilige Biegevorrichtung 52, 54 umgeformt werden.
Ein Ausführungsbeispiel für die Radial-Biegevorrichtung 52 wird im Folgenden anhand der Darstellungen in den 12-14 näher erläutert.
Die in den 12-14 dargestellte Ausführungsform der Radial-Biegevorrichtung 52 weist eine um eine Drehachse drehbare Grundplatte 124, eine durch die erste Steuerung 68 ansteuerbare Grundplattenantriebseinrichtung 126 zum Antreiben der Drehbewegung der Grundplatte 124, eine relativ zu der Grundplatte 124 ebenfalls um die Drehachse drehbare Antriebsplatte 128, eine Antriebsplattenantriebseinrichtung 130 zum Antreiben der Drehbewegung der Antriebsplatte 128, welche durch die erste Steuerung 68 ansteuerbar ist, sowie eine Reihe von über einen Umfang verteilt angeordnete Greifer 132 auf. Je ein Greifer 132 ist auf einer Greifereinheit 134 ausgebildet, die in 14 einzeln dargestellt ist.
Hierzu sind auf der Grundplatte 124 Verschiebeführungen beispielsweise in Form einer Verschiebeschiene 136 vorgesehen, die sich in radialer Richtung erstrecken. An der Verschiebeführung ist jeweils ein Greiferschlitten 138 verschiebbar geführt. Auf dem Greiferschlitten 138 sind eine erste Greifbacke 140 und eine zweite Greifbacke 142 relativ zueinander in tangentialer Richtung verschiebbar geführt. Beispielsweise ist auf dem Greiferschlitten 138 ein Führungsblock 144 mit einer ersten Führungsnut 146 zum Führen der Greifbacke 140 und einer zweiten Führungsnut 148 zum Führen der zweiten Greifbacke 142 ausgebildet. Weiter weist jede Greifereinheit 134 eine in den Zeichnungen nicht näher dargestellte Backenantriebseinheit auf. Die Backenantriebseinheiten aller Greifbacken können mittels einer ebenfalls nicht näher dargestellten gemeinsamen Antriebseinrichtung synchron antreibbar sein. Alternativ können die Backen aller, einer Gruppe oder einzelner Greifer 132 z. B. über Elektromotoren einzeln antreibbar sein. Die Backenantriebseinrichtung bzw. die Backenantriebseinheiten sind ebenfalls über die erste Steuerung 68 ansteuerbar.
Wie weiter aus 14 und den 12 und 13 entnehmbar, weist jeder Greiferschlitten 138 einen Kulissenstift 150 auf, der in eine entsprechende, pro Greifer 132 vorgesehene Kulisse 152 in der Antriebsplatte 128 eingreift. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kulisse 152 jeweils durch ein sich schräg zur Radialrichtung erstreckendes Langloch ausgebildet. Eine Relativdrehung zwischen Antriebsplatte 128 und Grundplatte 124 führt so über die als Langloch ausgebildete Kulisse 152 zu einer Verschiebung der Greiferschlitten 138 und somit der Greifer 132 entlang der Verschiebeschiene 136 in radialer Richtung. Hierdurch sind alle Greifer 132 gemeinsam in radialer Richtung bewegbar.
Wie am besten aus 14 ersichtlich, sind die einzelnen Greifer 132 pinzettenförmig ausgestaltet. Hierzu ist an jeder Greifbacke 140, 142 jeweils ein in radialer Richtung nach innen vorstehendes freies Ende 154 vorgesehen, wobei an der Spitze des freien Endes 154 ein auf die andere Greifbacke zu vorstehender Vorsprung 156 vorgesehen ist. Die zueinander gerichteten Flächen der Vorsprünge 156 bilden die Klemmflächen 158 zum Klemmen der jeweils zu verbiegenden Drahtenden 34a-34d. Hierzu ist die Dimension der Klemmflächen 158 derart gewählt, dass stets jeweils nur ein Drahtende 34a-34d zwischen den Vorsprüngen 156 eingeklemmt wird. Bei einigen Ausführungsformen können Klemmflächen zwischen zwei Vorsprüngen vorgesehen sein, so dass die Drahtenden an den Klemmflächen reibschlüssig und an zwischen den Vorsprüngen formschlüssig erfassbar sind
Wie aus 6 ersichtlich, steuert die erste Steuerung 68 außerdem auch die erste Relativbewegungsvorrichtung 56 an, dies ist jeweils diejenige Relativbewegungsvorrichtung, welche durch die Transportvorrichtung 60 in eine Position nahe der Radial-Biegevorrichtung 52 bewegt worden ist.
Derjenige Teilbereich des Drahtendenumformverfahrens, welcher zum Aufweiten der Drahtenden führt (das Verbiegen der Drahtenden 34a-34d aus der in 2 dargestellten Lage in die 3 dargestellte Lage) wird im Folgenden näher erläutert.
Zunächst wird das von der Hairpineinsteckvorrichtung 30 kommende Gehäuse 18 mit den aus den Gehäusenuten 20 hervorstehenden Drahtenden 34 an der Gehäusehalterung 64 fixiert, und die Klemmvorrichtung 50 wird derart an dem Gehäuse 18 fixiert, dass die Klemmvorrichtung 50 zwischen dem Gehäuse 18 und der Radial-Biegevorrichtung 52 angeordnet ist. Genauer ist die Klemmvorrichtung 50 an dem Ende des Gehäuses 18 angeordnet, wobei die Drahtenden 34a-34d, die gemeinsam aus einer Gehäusenute 20 herausragen, jeweils gemeinsam zwischen einem der Klemmfinger 86 und der ersten Klemmeinrichtung 74 verklemmt werden. Die entsprechende Aufnahmenut 106 der Klemmvorrichtung 50 ist dabei derart ausgebildet, dass die mit ihrem Ende herausstehende Nutisolierung 24 geschützt bleibt.
Dann wird das Gehäuse 18 mittels der ersten Relativbewegungsvorrichtung 56 mit den nach unten ragenden herausragenden Drahtenden 34a-34d axial in Richtung auf die Radial-Biegevorrichtung 52 verfahren.
Anfangs sind alle Greifer 132 durch entsprechende Relativstellung zwischen Grundplatte 124 und Antriebsplatte 128 in die am weitesten nach außen gefahrene Position verfahren. Die über die Klemmvorrichtung 50 weiter nach unten stehenden Drahtenden 34, 34a-34d werden in den Raum radial innerhalb der Greifer 132 eingefahren. Die Grundplatte 124 wird so positioniert, dass jeder Greifer 132 mittig zu einer Gehäusenut 20 ausgerichtet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind weniger Greifer 132 als Gehäusenuten 20 vorgesehen. Beispielsweise sind 64 Gehäusenuten vorgesehen, jedoch nur 8 Greifer. Vorzugsweise gilt für die Anzahl n_GN der Gehäusenuten und die Anzahl n_Gr der Greifer 132: n_GN = M × n_Gr, wobei M, n_GN und n_Gr natürliche Zahlen sind.
Somit werden zunächst die Drahtenden 34a-34d, die aus einer Teilgruppe der Gehäusenuten 20 hervorstehen, radial aufgeweitet.
Hierzu steuert die erste Steuerung 68 die Antriebsplattenantriebseinrichtung 130 derart an, dass die Greifer 132 mit voneinander entfernten Greiferbacken 140, 142 auf die Höhe der radial am weitesten außen angeordneten ersten Drahtenden 34a verschoben werden. Anschließend wird die Backenantriebseinrichtung angesteuert, um die Greiferbacken 140, 142 zueinander zu bewegen und so die ersten Drahtenden 34a durch die Greifer 132 zu erfassen. Mit zusammengeführten Greifbacken 140 wird dann die Antriebsplattenantriebseinrichtung 130 durch die erste Steuerung 68 derart angetrieben, dass die Greifer 132 sich um einen vorbestimmten Betrag entlang der Verschiebeschiene 136 radial nach außen bewegen, um so die ersten Drahtenden 34a radial nach außen umzubiegen. Dabei bewirkt die erste abgerundete Biegeform 100 eine reproduzierbare Verbiegung der ersten Drahtenden 34a. Gleichzeitig wird die erste Relativbewegungsvorrichtung 56 angesteuert, um die Relativposition zwischen Gehäuse 18 und Radial-Biegevorrichtung 52 entsprechend der sich beim Verbiegen einstellbaren Änderung der Erstreckung der ersten Drahtenden 34 in axialer Richtung auszugleichen.
Anschließend werden die Greifbacken 140, 142 auseinander bewegt, und die Greifer 132 werden über Ansteuerung der Antriebsplattenantriebseinrichtung 130 auf die Radialposition der zweiten Drahtsegmente 48b bewegt, während die axiale Relativposition auf einen für das zweite Drahtende spezifischen Wert zum Beginn der Biegung der zweiten Drahtenden 34b eingestellt wird. Die zweiten Drahtenden 34b werden dann entsprechend durch zueinander Bewegen der Greifbacken 140 geklemmt und/oder formschlüssig gehalten und durch Bewegung der Greifer 132 radial nach außen um einen bestimmten, kleineren Betrag als die ersten Drahtenden 34a nach außen gebogen. Auch hierbei wird wiederum die axiale Relativposition entsprechend der Änderung der axialen Erstreckung der zweiten Drahtenden 34b nachgeführt.
Dieser Vorgang wird dann für das dritte Drahtende 34c wiederholt. Bei einer Ausführungsform bleibt das vierte Drahtende 34d in der ursprünglichen Stellung. Bei einer anderen Ausführungsform wird auch das vierte Drahtende 34d um einen kleinen Betrag nach außen gebogen, um auch eine Positionierung des vierten Drahtendes in einem engen Toleranzbereich sicher zu stellen. Grundsätzlich ist aber auch eine Biegung nach innen möglich, zumindest von einigen Drahtenden, beispielsweise der innersten Drahtenden 34d.
Anschließend fahren die Greifer 132 wieder in die radial äußerste Position und anschließend wird durch die erste Steuerung 68 die Grundplattenantriebseinrichtung 126 angetrieben, um die Grundplatte 124 ein Stück zu drehen, bis die Greifer 132 auf die Mitte der nächsten benachbarten Gehäusenut 20 eingestellt sind. Hier wiederholt sich dann der Vorgang des Aufweitens wieder beginnend mit dem ersten, radial äußersten Drahtende 34a bis zum dritten Drahtende 34c oder eventuell bis zum vierten Drahtende 34d.
Bei der hier dargestellten Ausführungsform, wo die Anzahl n_Gr der Greifer 132 ein Achtel der Anzahl n_GN der Gehäusenuten 20 ist, ist der Aufweitvorgang nach einer achtmaligen Verstellung der Grundplatte 124 beendet.
Bei anderen Ausführungsformen sind nicht vier Drahtenden 34a-34d pro Gehäusenut 20 vorgesehen, sondern eine abweichende Zahl. Auch bei diesen Ausführungsformen erfolgt das Aufweiten analog zu der anhand des Beispiels mit vier Drahtenden 34a-34d pro Gehäusenut 20 erläuterten Beispiel.
Im Folgenden werden anhand der Darstellungen in den 15-33 mögliche Ausführungsformen der Umfangs-Biegevorrichtung 54 näher erläutert.
Dabei ist in den 15 und 16 eine Gesamtübersicht über eine Ausführungsform der Umfangs-Biegevorrichtung 54 dargestellt. Diese Ausführungsform weist eine erste bis sechste Aufnahme- und Dreheinrichtung 160a-160f auf. Jede Aufnahme- und Dreheinrichtung 160a-160f weist jeweils eine Aufnahme- und Dreheinheit 162a-162f zum Aufnehmen einer Gruppe von Drahtenden 34a oder 34b oder 34c oder 34d mit gleichem radialem Abstand zur Gehäusemitte und zum Verdrehen dieser Drahtenden 34a, 34b, 34c oder 34d zwecks Verbiegung in Umfangsrichtung und eine Antriebseinrichtung 164a-164f zum Antreiben einer Drehbewegung der Aufnahme- und Dreheinheit 162a-162f auf.
Jede Antriebseinrichtung 164a-164f weist ein um die gemeinsame Drehachse drehbar gelagertes ringförmiges Antriebselement 166a-166f und einen Aktor 168a-168f zum Drehantrieb des Antriebselements 166a-166f auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Antriebselemente 166a-166f als Ringscheibenelemente mit einem Ausleger ausgebildet, wobei die Aktoren 168a-168f als Linearantriebe, beispielsweise als elektrische Spindelantriebe ausgebildet, gestaltet sind.
Weiter ist jedes Antriebselement 166a-166f auf einer stationär befestigten Ringtragscheibe 170a-170f drehgelagert. Die Aktoren 168a-168f sind an Maschinengestellen 172 stationär zu den Ringtragscheiben 170a-170f gelagert. Die Ringtragscheiben 170a-170f sind gemeinsam an Befestigungssäulen 174 befestigt. So sind die Antriebselemente 166a-166f sowie die daran in noch näher dargelegter Weise befestigten Aufnahme- und Dreheinheiten 162a-162f zwar um eine gemeinsame Drehachse auch relativ zueinander drehbar, werden jedoch in axialer Richtung stationär zueinander gehalten. Es ist lediglich ein Drehantrieb (erste bis sechste Antriebseinrichtung 164a-164f) jedoch kein gesonderter Axialantrieb notwendig.
In den 20 bis 24 ist die erste Aufnahme- und Dreheinheit 162a in unterschiedlichen Darstellungen gezeigt. 19 zeigt eine perspektivische Darstellung der vierten Aufnahme- und Dreheinrichtung 162d und die 25 bis 27 zeigen eine Kombination der ineinander gestapelten ersten bis vierten Aufnahme- und Dreheinheit 162a-162d. Wie aus diesen Darstellungen ersichtlich, weist jede Aufnahme- und Dreheinheit 162a-162f eine ringförmige Anordnung von nach oben hin offenen und sich in axialer Richtung nach unten erstreckenden Aufnahmelöchern 176 zum Aufnehmen von Drahtenden auf. Die Ringanordnung von Aufnahmelöchern 176 wird an Schränkkronen 180a-180f ausgebildet, die umeinander liegend mit unterschiedlichem Durchmesser auf gleicher axialer Höhe angeordnet sind und alle nach oben hin auf der gleichen axialen Höhe enden. Dabei weist die erste Aufnahme- und Dreheinheit 162a eine Ringanordnung von Aufnahmelöchern 176 mit dem größten Durchmesser auf. Darin erfolgt nach innen gesehen die Ringanordnung der zweiten Aufnahme- und Dreheinheit 162b, dann die Ringanordnung der dritten Aufnahme- und Dreheinheit 162c usw. bis zur sechsten Aufnahme- und Dreheinheit 162f, deren Ringanordnung am weitesten innen angeordnet ist.
Somit ist die erste Aufnahme- und Dreheinheit 162a zum Aufnehmen der am weitesten radial außen angeordneten ersten Drahtenden 34a ausgebildet, wobei alle ersten Drahtenden 34a von allen Gehäusenuten 20 erfassbar und durch Drehung der ersten Aufnahme- und Dreheinheit 162a in Umfangsrichtung verbiegbar sind. Die zweite Aufnahme- und Dreheinheit 162b ist zur Aufnahme aller aus allen Gehäusenuten 20 hervorstehenden zweiten Drahtenden 34b ausgebildet. Zum Drahtenden Umformen wird die zweite Aufnahme- und Dreheinheit 162b in die entgegengesetzte Richtung wie die erste Aufnahme- und Dreheinheit 162a soweit verdreht, bis einige der ersten Drahtenden 34a aus einer der nächsten Gehäusenuten 20 auf der gleichen Umfangsposition wie einige der zweiten Drahtenden 34b zu liegen kommen, so dass Paare von miteinander zu verbindenden Drahtenden 34a, 34b nebeneinander zu liegen kommen. Die dritte Aufnahme- und Dreheinheit 162c dient zum Aufnehmen und Verbiegen der dritten Drahtenden 34c in Umfangsrichtung und die vierte Aufnahme- und Dreheinheit 162d dient zum Aufnehmen und Umbiegen der vierten Drahtenden 34d.
Die hier dargestellte Umfangs-Biegevorrichtung 54 weist noch eine fünfte und sechste Aufnahme- und Dreheinheit 162e und 162f auf, so dass auch noch fünfte und sechste Drahtenden umgebogen werden könnten. Zur Herstellung des Stators, von dem ein Vorprodukt in den 2 und 3 dargestellt ist, wo vier Drahtenden 34a-34d aus jeder Gehäusenute 20 hervorragen, reichen die erste bis vierte Aufnahme- und Dreheinrichtung 160a-160d aus, so dass die fünfte und sechste Aufnahme- und Dreheinrichtung 160e, 160f auch weggelassen werden könnten. Bei entsprechend geringerer oder größerer Anzahl von Drahtenden wäre die Anzahl von Aufnahme- und Dreheinrichtungen entsprechend anzupassen.
Das Umbiegen der Drahtenden 34a-34d in Umfangsrichtung erfolgt jeweils mit entgegengesetzter Drehrichtung für die in einer Gehäusenut 20 benachbart zueinander angeordneten Drahtenden 34a/34b, 34b/34c, 34c/34d und zwar so weit, dass mit einem benachbarten Drahtende aus einer der nächsten Gehäusenuten 20 jeweils ein Paar zur Verbindung so hergestellt werden kann, dass sich mehrere durchgängige Spulenwicklungen ergeben. Dabei müssen die jeweils äußeren Drahtenden 34a aufgrund des größeren Umfanges an der Außenseite um eine größere Strecke umgebogen werden als die jeweils ganz innen angeordneten Drahtenden 34d.
Daher werden die Hairpins 12 vorzugsweise bereits derart hergestellt und/oder in das Gehäuse 18 eingeschoben, dass die ersten Drahtenden 34a, wie dies in 2 und 3 dargestellt ist, mit einer größeren Länge vorstehen als die zweiten Drahtenden 34b, die zweiten Drahtenden 34b mit einer größeren Länge vorstehen als die dritten Drahtenden 34c und die dritten Drahtenden 34c wiederum mit einer größeren Länge vorstehen als die vierten Drahtenden 34d. Die Unterschiede in der Länge hängen jeweils von den Unterschieden der zu überbrückenden Strecke in Umfangsrichtung ab.
Beim Verbiegen der Drahtenden 34a-34d durch Drehung der entsprechenden Aufnahme- und Dreheinheit 162a-162d verkürzt sich aufgrund der Umbiegung die jeweilige axiale Erstreckung des sich immer weiter verbiegenden Drahtendes 34a-34d.
Deswegen wird beim Schränkprozess in der Umfangs-Drahtendenumformvorrichtung 38 die zweite Relativbewegungsvorrichtung 58 entsprechend nachgeführt, um den Längenausgleich auszugleichen. Die entsprechende Ansteuerung erfolgt über die zweite Steuerung 70, welche sowohl alle Antriebseinrichtungen 164a-164f und somit über die Aktoren 168a-168f die Antriebselemente 166a-166f ansteuert als auch die zweite Relativbewegungsvorrichtung 58 ansteuert.
Dabei ergeben sich für die unterschiedlich langen Drahtenden 34a-34d und die unterschiedlichen Strecken der Verbiegung in Umfangrichtung für die jeweiligen Drahtenden 34a-34d mit unterschiedlichen radialen Abstand zur Gehäusemittelachse unterschiedliche Bewegungsprofile K1, K2, K3, K4.
Anstelle nun für jede Aufnahme-und Dreheinrichtung 160a-160f für den unterschiedlichen Längenausgleich eine gesonderte Bewegung in Axialrichtung vorzusehen, wird die Drehbewegung der einzelnen Aufnahme- und Dreheinheiten 162a-162f unterschiedlich derart gesteuert, dass in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Gehäuse 18 und Umfangs-Biegevorrichtung 54 und in Abhängigkeit von der sich durch die Verbiegung der jeweiligen Drahtenden 34a-34d in Umfangsrichtung sich ergebende axiale Längenänderung die Drehbewegung jeder Aufnahme- und Dreheinheit 162a-162f individuell so angesteuert wird, dass sich in den Aufnahmelöchern 176 keine Relativbewegung zwischen dem jeweiligen Endbereich des Drahtendes 34a-34d und dem Aufnahmeloch 176 ergibt.
Stark vereinfachte Beispiele für entsprechende Bewegungsprofile K1-K4 sind in den 17 und 18 dargestellt. 17 zeigt hierbei das Bewegungsprofil der zweiten Relativbewegungsvorrichtung 58 und zwar genauer die Relativgeschwindigkeit v zwischen dem Gehäuse 18 und der Umfangs-Biegevorrichtung 54. 18 zeigt zur gleichen Zeit die Drehgeschwindigkeiten ω für die erste bis vierte Ausnahme- und Dreheinheit 162a-162d.
Wie aus 17 ersichtlich wird hierbei vorzugsweise das Gehäuse 18 mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit v auf die Umfangs-Biegevorrichtung 54 zu bewegt.
Die ersten Drahtenden 34a befinden sich nach dem zuvor erläuterten Aufweitprozess auf der radialen Höhe der Ringanordnung von Aufnahmelöchern 176 der ersten Aufnahme- und Dreheinheit 162a und werden kurz vor dem Zeitpunkt t₁ mit ihren Endbereichen ein Stück in die Aufnahmelöcher 176 eingefahren. Der Zeitpunkt t₁ wird dabei so gewählt, dass ein genügend langer Endbereich der ersten Drahtenden 34a in die Aufnahmelöcher 176 der ersten Aufnahme- und Dreheinheit 162a eingefahren ist. Anschließend erfolgt, wie dies in der Kurve K₁ dargestellt ist, der Beginn einer Drehbewegung der ersten Aufnahme- und Dreheinheit 162a in der ersten Drehrichtung (positive Achse von 18). Die Drehgeschwindigkeit ω ist dabei nicht gleich, sondern verändert sich entsprechend der sich aus der gleichmäßigen Geschwindigkeit des Gehäuses 18 auf die Umfangs-Biegevorrichtung 54 zu und aus der sich durch die beim Drehen ergebenden axialen Längenänderung der ersten Drahtenden 34a ergebenden Anforderung. Die Kurve K₁ ist hierbei vereinfacht linear ansteigend angegeben. Der tatsächliche Bewegungsablauf ist etwas komplizierter, lässt sich aber leicht durch einfache Versuche oder rechnerisch ermitteln. Zielkriterium ist hierbei, dass sich die Endbereiche in axialer Richtung nicht innerhalb der Aufnahmelöcher verlagern.
Kurz vor dem Zeitpunkt t₂ fahren die Endbereiche der zweiten Drahtenden 34b in die Aufnahmelöcher 176 der zweiten Aufnahme- und Dreheinheit 162b ein, bis sie beim Zeitpunkt t₂ genügend weit darin eingefahren sind. Zu diesem Zeitpunkt t₂ beginnt die Drehung der zweiten Aufnahme- und Dreheinheit 162b in der entgegengesetzten Drehrichtung zu der Drehung der ersten Aufnahme- und Dreheinheit 162a (negativer Bereich bei 18). Die entsprechende Drehung der zweiten Aufnahme- und Dreheinheit 162b ist durch die Kurve K₂ ebenfalls vereinfacht als linear ansteigend angedeutet. Auch hier ist der eigentliche Bewegungsablauf komplizierter. Die Kurven K₃ und K₄ zeigen mit ihren Startpunkten t₃ und t₄ das jeweilige entsprechende Bewegungsprofil für die dritte Aufnahme- und Dreheinheit 162c bzw. die vierte Aufnahme- und Dreheinheit 162d. Wird hier ein Stator mit sechs Drahtenden pro Gehäusenut 20 verarbeitet, würden noch entsprechende Kurven für die fünfte und sechste Aufnahme- und Dreheinheit 162e, 162f angegeben.
Aus 17 und 18 ist ersichtlich, dass die unterschiedlichen Aufnahme- und Dreheinheiten 162a-162f mit unterschiedlichen Bewegungsprofilen angetrieben werden, um mit einfachem maschinellem Aufbau ohne gesonderte Axialantriebe den Längenausgleich beim Umformen der Drahtenden 34a-34d in Umfangsrichtung derart zu bewerkstelligen, dass möglichst keine Relativbewegung der Endbereiche der Drahtenden 34a-34d in den jeweiligen durch die Aufnahmelöcher 176 gebildeten Drahtendenaufnahme 182 erfolgt.
Bei dem zuvor erläuterten Umbiegen der Drahtenden 34a-34d in Umfangsrichtung mittels der Umfangs-Biegevorrichtung 54 ist die Klemmvorrichtung 50 weiterhin zwischen dem Gehäuse 18 und der Biegevorrichtung 54 angeordnet. Die zweite abgerundete Biegeform 102 an den Klemmfingern 86 wirkt dabei als Biegeform für die in die eine Drehrichtung umzubiegenden Drahtenden 34a, 34c und die dritte abgerundete Biegeform 104 an den Klemmfingern 86 wirkt dabei als Biegeform für die in die andere Drehrichtung umzuformenden Drahtenden 34b, 34d. Aufgrund der Klemmvorrichtung 50 wird auch beim Umformen der Drahtenden 34a-34d in Umfangsrichtung die Position der Drahtenden 34a-34d definiert beibehalten. Das Umformen erfolgt in höchst reproduzierbarer Weise. Außerdem werden die Nutisolationen 24 geschützt.
Nach der Fertigstellung des Drahtendenumformvorganges (Schränken) wird die Klemmvorrichtung 50 wieder entfernt, wozu zunächst die Klemmfinger 84 radial nach außen bewegt werden und so aus den Zwischenräumen zwischen den Drahtenden 34a-34d herausgefahren werden; anschließend kann die Klemmvorrichtung 50 von dem Gehäuse 18 gelöst werden und in axialer Richtung von dem Gehäuse 18 entfernt werden.
Das Gehäuse 18 mit den umgeformten Drahtenden 34a-34d wird dann zur nächsten Station in der Bauteilherstellvorrichtung 10 weiter transportiert, beispielsweise zu einer Vorspann- und/oder Fixiervorrichtung 40, wo die Paare von Drahtenden zum Durchführen von Schneid- und Schweißvorgängen eingefangen und/oder miteinander verspannt werden.
Wie zuvor erläutert, werden zum Umformen der Drahtenden 34a-34d die Endbereiche derselben axial in eine Ringanordnung von Aufnahmelöchern 176 eingeschoben und dann durch Verdrehung der Ringanordnung verschränkt.
Die Aufnahmelöcher 176 sind vorzugsweise an sogenannten Schränkkronen 180a-180f ausgebildet, die entsprechend bei einer automatisierten Serienproduktion von Statoren hochbelastet sind und daher von Zeit zu Zeit gewartet und/oder ausgetauscht werden sollten.
Im Folgenden wird anhand der Darstellungen in den 19 bis 33 die besondere Ausgestaltung von bevorzugten Ausführungsbeispielen für die Umfangs-Biegevorrichtung 54 erläutert, die einen leichten Austausch bzw. eine leichte Montage und Demontage der Aufnahme- und Dreheinheiten 162a-162f ermöglichen.
19 zeigt ein Beispiel für die vierte Aufnahme- und Dreheinheit 162d und die 20 bis 24 zeigen ein Beispiel für die erste Aufnahme- und Dreheinheit 162a. Wie aus den 19 bis 24 ersichtlich, weisen die Aufnahme- und Dreheinheiten 162a-162f die Schränkkronen 180a-180f auf, an der die Ringanordnung von Aufnahmelöchern 176 ausgebildet sind, welche als Drahtendenaufnahmen 182 wirken. Die Schränkkronen 180a-180f sind an einem Ende eines zylindermantelförmigen Bereichs 184a-184f vorgesehen, an dessen anderen Ende ein Ringscheibenflansch 186a-186f ausgebildet ist, mittels dem die Aufnahme- und Dreheinheit 162a über eine lösbare Verbindung 188a-188f mit dem jeweiligen, als Antriebsring ausgebildeten Antriebselement 166a-166f verbunden ist.
In den 25 bis 27 ist eine Kombination der ineinander geschachtelten ersten bis vierten Aufnahme- und Dreheinheit 162a-162d dargestellt, während die 28-33 eine Kombination der ersten bis sechsten Aufnahme- und Dreheinrichtung 160a-160f in unterschiedlichen Positionen zeigen.
Dabei sind das erste bis sechste Antriebselement 166a-166f übereinander angeordnet, wobei das erste Antriebselement 166a ganz oben angeordnet ist und das sechste Antriebselement 166f ganz unten angeordnet ist und die verbleibenden Antriebselemente 166b-166e dazwischen verteilt liegen. Entsprechend haben die zylindermantelförmigen Bereiche 184a-184f unterschiedliche Erstreckungen in axialer Richtung, wobei der erste zylindermantelförmige Bereich 184a derjenige Bereich mit der kürzesten axialen Erstreckung und der sechste zylindermantelförmige Bereich 184f derjenige mit der längsten axialen Erstreckung ist. Der sechste zylindermantelförmige Bereich hat den geringsten Außenumfang, der gerade so bemessen ist, dass er in den Innenumfang des fünften zylindermantelförmigen Bereichs 184e passt. Darum ist der vierte zylindermantelförmige Bereich 184d angeordnet; ganz außen ist der erste zylindermantelförmige Bereich 184a angeordnet; die verbleibenden zylindermantelförmigen Bereiche 184c sind dazwischen angeordnet.
Wie am besten aus den 28 bis 33 ersichtlich, weist jede der ersten bis sechsten lösbaren Verbindungen 188a-188f eine Reihe von über den Umfang verteilt angeordneten Verbindungsbrücken 190a-190f auf. Jede Verbindungsbrücke 190a-190f erstreckt sich radial und weist jeweils ein abtriebsseitiges Brückenelement 192a-192f an der Aufnahme- und Dreheinheit 162a-162f, ein antriebsseitiges Brückenelement 194a-194f an dem Antriebselement 166a-166f und ein Verbindungselement 196a-196f zum lösbaren Verbinden der Brückenelemente 192a-f, 194a-f auf.
Wie am besten aus den 19 bis 24 ersichtlich, sind die abtriebsseitigen Brückenelemente 192a-192f als über den Umfang des Ringflansches 186a-186f verteilte, sich radial erstreckende Vorsprünge in Form von Anschraubflanschen mit Bohrungen ausgebildet, die sich in axialer Richtung über eine Hälfte der axialen des Ringflansches 186a-186f erstrecken.
Die antriebsseitigen Elemente 194a-194f sind als an dem Innenumfang der ringförmigen Antriebselemente 196a-196f nach innen vorspringende Vorsprünge in Form von Anschraubflanschen mit Gewindebohrungen ausgebildet, deren axiale Höhe der zweiten Hälfte der axialen Erstreckung des Ringflansches 186a-186f entspricht. Die Verbindungselemente 196a-196f sind überwiegend durch Gewindeschrauben gebildet, die mit ihrem Gewindeschaft in die Gewindebohrungen der antriebsseitigen Brückenelemente 194a-194f einschraubbar sind, wobei deren Schraubköpfe an den Berandungen der Bohrungen der abtriebsseitigen Brückenelemente 192a anliegen und von oben mittels eines Werkzeugeingriffes erfassbar sind. Eines der Verbindungselemente, z. B. das im Bereich eines Auslegers, ist andersartig gestaltet, zum Beispiel durch einen Vorsprung an einem der Brückenelemente 192a-f, 194a-f und einem komplementären Rücksprung an dem anderen der Brückenelemente, um so eine vorbestimmte Relativposition sicher zu stellen.
Wie ein Vergleich der 19 bis 24 und die Darstellungen in den 25 bis 27 zeigen, bilden die über den Umfang des Ringflansches 196a-196f verteilten abtriebsseitigen Brückenelemente 192a-192f eine Zahnstruktur, deren Zahnteilung an der ersten bis sechsten Aufnahme- und Dreheinheit 162a-162f gleich ist. Zwischen den Verbindungsbrücken 190a-190f sind Durchlässe 198a-198f ausgebildet, deren lichte Weite in Umfangsrichtung größer bemessen ist als die maximale Erstreckung der Brückenelemente 192a-f, 194a-f in Umfangsrichtung. So können die Brückenelemente 192a-192f, 194a-f bei entsprechend relativ zueinander verdrehter Aufnahme- und Dreheinheit 162a-f einerseits und Antriebselement 166a-166f andererseits in axialer Richtung aneinander vorbei geführt werden.
Wie aus den 19 bis 24 ersichtlich, sind die Schränkkronen 180a-180f jeweils dadurch gebildet, dass am Ende des zylindermantelförmigen Bereichs 184a-184f sich axial erstreckende Längsnuten 200 eingefräst sind, wobei diese Längsnuten 200 an ihren freien Enden Einführschrägen 202 aufweisen. Die Anzahl der Längsnuten 200 entspricht der Anzahl n_GN der Gehäusenuten 20. Auf dieser Anordnung von über den Umfang verteilten Längsnuten 200 wird ein Schränkkronenring 204 geschoben, so dass die Aufnahmelöcher 176 an drei Seiten durch die Längsnuten-Ränder und an der radial äußeren Seite durch den Schränkkronenring 204 begrenzt sind.
Zum Austausch dieser Schränkkronen 180a-180f wird ein Demontage- und Montageverfahren durchgeführt, welches im Folgenden anhand den Darstellungen in den 28 bis 33 näher erläutert wird.
Die 28 und 29 zeigen dabei eine Ausgangstellung und Betriebsstellung der Umfangs-Biegevorrichtung 54. Hier werden zunächst die ersten Verbindungselemente 196a gelöst. Dies kann einfach durch Werkzeugangriff an den Schraubenköpfen geschehen. Anschließend kann die erste Aufnahme- und Dreheinheit 162a nach oben hin entfernt werden, was zu der in 30 und 31 dargestellten Situation führt. Wie aus 31 ersichtlich sind hierbei alle Brückenelemente 192a-192f, 194a-194f zueinander ausgerichtet.
Die zweite Steuerung 70 enthält einen Demontagemodus bzw. Montagemodus, mit der die einzelnen Antriebselemente 166a-166f einzeln zum Verfahren in eine jeweilige Demontagestellung verfahrbar sind.
Dies ist in den 32 und 33 für das erste Antriebselement 166a dargestellt. Dieses erste Antriebselement 166a wird in der Demontagestellung so relativ zu dem zweiten Antriebselement 166b und der daran noch befestigten zweiten Aufnahme- und Dreheinheit 162b verdreht, dass die zweiten Verbindungsbrücken 190b mit den ersten Durchlässe 198a fluchten; vorzugsweise sind die Mitten der zweiten Verbindungsbrücken 190b mit den Mitten der ersten Durchlässe 198a ausgerichtet. In dieser Stellung sind die Schraubenköpfe der zweiten Verbindungselemente 196b durch die ersten Durchlässe 198a hindurch zugängig, so dass die zweiten Verbindungselemente 196b entfernbar sind.
Nach dem Entfernen der zweiten Verbindungselemente 196b kann die zweite Aufnahme- und Dreheinrichtung 160b durch Verlagerung in axialer Richtung nach oben hin entfernt werden, wobei die zweiten abtriebsseitigen Brückenelemente 192b durch die ersten Durchlässe 198a zwischen den ersten antriebsseitigen Brückenelementen 194a des ersten Antriebselements 160a geführt werden können. Anschließend wird auch das zweite Antriebselement 166b in die Demontagestellung verfahren, wobei die ersten und die zweiten antriebsseitigen Brückenelemente 194a, 194b miteinander fluchten und durch den ersten und zweiten Durchlass 198a, 198b hindurch die dritten Verbindungselemente 196c zugänglich sind. Nach Entfernen der dritten Verbindungselemente kann die dritte Aufnahme- und Dreheinheit 162c nach oben hinweg in axialer Richtung entnommen werden, wobei die dritten abtriebsseitigen Brückenelemente 192c durch die entsprechenden ersten und zweiten Durchlässe 198a, 198b zwischen den entsprechenden antriebsseitigen Brückenelementen 194a, 194b des ersten und zweiten Antriebselements 166a, 166b hindurch geführt werden. Dieser Vorgang lässt sich zur Entnahme der weiteren Aufnahme- und Dreheinrichtungen 160d-160f wiederholen.
Die Montage der neuen Aufnahme- und Dreheinrichtungen 160f-160a erfolgt dann entsprechend in umgekehrter Reihenfolge, wobei mit der sechsten Aufnahme- und Dreheinrichtung 160f begonnen wird, während das erste bis fünfte Antriebselement 166a-e in der Demontagestellung sind.
Bezugszeichenliste

10: Bauteilherstellvorrichtung
12: Hairpin
14: Drahtendenumformvorrichtung
16: Gehäuseherstellvorrichtung
18: Gehäuse
20: Gehäusenut
22: Vorrichtung zum Herstellen von Nutisolierungen
24: Nutisolierung
26: Hairpinherstellvorrichtung
28: Vorpositionierungsvorrichtung
30: Hairpineinsteckvorrichtung
32: Wicklungskopf
34: Drahtende
34a: erstes Drahtende
34b: zweites Drahtende
34c: drittes Drahtende
34d: viertes Drahtende
36: Radial-Drahtendenumformvorrichtung
38: Umfangs-Drahtendenumformvorrichtung
40: Vorspann- und/oder Fixiervorrichtung
42: Drahtendenschneidvorrichtung
44: Drahtendenschweißvorrichtung
46: Vorrichtungen zum elektrischen Kontaktieren und/oder Testen und/oder Vergießen, ....
48a: erstes Drahtsegment
48b: zweites Drahtsegment
48c: drittes Drahtsegment
48d: viertes Drahtsegment
50: Klemmvorrichtung
52: Radial-Biegevorrichtung
54: Umfangs-Biegevorrichtung
56: erste Relativbewegungsvorrichtung
58: zweite Relativbewegungsvorrichtung
60: Transportvorrichtung
62: Steuerungsvorrichtung
64: Gehäusehalterung
66: Gehäusehalterungsantrieb
68: erste Steuerung
70: zweite Steuerung
72: dritte Steuerung
74: erste Klemmeinrichtung (innere Klemmeinrichtung)
76: zweite Klemmeinrichtung (äußere Klemmeinrichtung)
78: Innenwandbereich
80: Ringscheibenkörper
82: Ringflansch
84: Aussparung
85: Spitzenaufnahme
86: Klemmfinger
87: Haltering
88: Zahnradwelle
90: Stangenelement
92: Langloch
94: Befestigungsschraube
96: Spitze
98: Stufe
100: erste abgerundete Biegeform (Weiten)
102: zweite abgerundete Biegeform (Schränken)
104: dritte abgerundete Biegeform (Schränken)
106: Aufnahmenut der Klemmvorrichtung
108: erster Klemmbereich
110: zweiter Klemmbereich
112: radial bewegbares Segment
114: Grundkörper der Klemmvorrichtung
116: Ringscheibe
118: Antriebsgewinde
120: konusförmiges Antriebselement
122: ringförmige Vertiefung
124: Grundplatte
126: Grundplattenantriebseinrichtung
128: Antriebsplatte
130: Antriebsplattenantriebseinrichtung
132: Greifer
134: Greifereinheit
136: Verschiebeschiene
138: Greiferschlitten
140: erste Greifbacke
142: zweite Greifbacke
144: Führungsblock
146: erste Führungsnut
148: zweite Führungsnut
150: Kulissenstift
152: Kulisse
154: freies Ende einer Greifbacke
156: Vorsprung am freien Ende der Greifbacke
158: Klemmfläche
160a: erste Aufnahme- und Dreheinrichtung
160b: zweite Aufnahme- und Dreheinrichtung
160c: dritte Aufnahme- und Dreheinrichtung
160d: vierte Aufnahme- und Dreheinrichtung
160e: fünfte Aufnahme- und Dreheinrichtung
160f: sechste Aufnahme- und Dreheinrichtung
162a: erste Aufnahme- und Dreheinheit
162b: zweite Aufnahme- und Dreheinheit
162c: dritte Aufnahme- und Dreheinheit
162d: vierte Aufnahme- und Dreheinheit
162e: fünfte Aufnahme- und Dreheinheit
162f: sechste Aufnahme- und Dreheinheit
164a: erste Antriebseinrichtung
164b: zweite Antriebseinrichtung
164c: dritte Antriebseinrichtung
164d: vierte Antriebseinrichtung
164e: fünfte Antriebseinrichtung
164f: sechste Antriebseinrichtung
166a: erstes Antriebselement
166b: zweites Antriebselement
166c: drittes Antriebselement
166d: viertes Antriebselement
166e: fünftes Antriebselement
166f: sechstes Antriebselement
168a: erster Aktor
168b: zweiter Aktor
168c: dritter Aktor
168d: vierter Aktor
168e: fünfter Aktor
168f: sechster Aktor
170a: erste Ringtragscheibe
170b: zweite Ringtragscheibe
170c: dritte Ringtragscheibe
170d: vierte Ringtragscheibe
170e: fünfte Ringtragscheibe
170f: sechste Ringtragscheibe
172: Maschinengestell
174: Befestigungssäule
176: Aufnahmelöcher
180a: erste Schränkkrone
180b: zweite Schränkkrone
180c: dritte Schränkkrone
180d: vierte Schränkkrone
180e: fünfte Schränkkrone
180f: sechste Schränkkrone
182: Drahtendenaufnahme
184a: erster zylindermantelförmiger Bereich
184b: zweiter zylindermantelförmiger Bereich
184c: dritter zylindermantelförmiger Bereich
184d: vierter zylindermantelförmiger Bereich
184e: fünfter zylindermantelförmiger Bereich
184f: sechster zylindermantelförmiger Bereich
186a: erster Ringflansch
186b: zweiter Ringflansch
186c: dritter Ringflansch
186d: vierter Ringflansch
186e: fünfter Ringflansch
186f: sechster Ringflansch
188a: erste lösbare Verbindung
188b: zweite lösbare Verbindung
188c: dritte lösbare Verbindung
188d: vierte lösbare Verbindung
188e: fünfte lösbare Verbindung
188f: sechste lösbare Verbindung
190a: erste Verbindungsbrücke
190b: zweite Verbindungsbrücke
190c: dritte Verbindungsbrücke
190d: vierte Verbindungsbrücke
190e: fünfte Verbindungsbrücke
190f: sechste Verbindungsbrücke
192a: erstes abtriebsseitiges Brückenelement
192b: zweites abtriebsseitiges Brückenelement
192c: drittes abtriebsseitiges Brückenelement
192d: viertes abtriebsseitiges Brückenelement
192e: fünftes abtriebsseitiges Brückenelement
192f: sechstes abtriebsseitiges Brückenelement
194a: erstes antriebsseitiges Brückenelement
194b: zweites antriebsseitiges Brückenelement
194c: drittes antriebsseitiges Brückenelement
194d: viertes antriebsseitiges Brückenelement
194e: fünftes antriebsseitiges Brückenelement
194f: sechstes antriebsseitiges Brückenelement
196a: erstes Verbindungselement
196b: zweites Verbindungselement
196c: drittes Verbindungselement
196d: viertes Verbindungselement
196e: fünftes Verbindungselement
196f: sechstes Verbindungselement
198a: erster Durchlass
198b: zweiter Durchlass
198c: dritter Durchlass
198d: vierter Durchlass
198e: fünfter Durchlass
198f: sechster Durchlass
200: Längsnut
202: Einführschräge
204: Schränkkronenring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6519993 B2 [0006]
DE 102017129474 [0104]
DE 102017113617 [0107]
DE 102017114932 [0111]

Claims

Drahtendenumformvorrichtung (14, 38) zur Verwendung bei einer Herstellung eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine, zum Umformen von aus einem ringförmigen Gehäuse (18) des Bauteils vorstehenden Drahtenden (34, 34a-34d), umfassend eine Biegevorrichtung (54) zum Verbiegen von Drahtenden (34, 34a-34d) in einer Umfangsrichtung, eine Relativbewegungsvorrichtung (58) zum relativen Bewegen des Gehäuses (18) und der Biegevorrichtung (54) in einer axialen Richtung und eine Steuereinheit (62, 70), wobei die Biegevorrichtung (54) eine erste Aufnahme- und Dreheinrichtung (160a) mit einer ersten Aufnahme- und Dreheinheit (162a) zum Aufnehmen von ersten Drahtenden (34a) und zum Verdrehen der ersten Drahtenden (34a) zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung und einem ersten Antriebselement (166a) zum Antreiben der ersten Aufnahme- und Dreheinheit (162a) und eine zweite Aufnahme- und Dreheinrichtung (160b) mit einer zweiten Aufnahme- und Dreheinheit (162b) zum Aufnehmen von zu den ersten Drahtenden (34a) radial versetzten zweiten Drahtenden (34b) und zum Verdrehen der zweiten Drahtenden (34b) zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung und einem zweiten Antriebselement (166b) zum Antreiben der zweiten Aufnahme- und Dreheinheit (162b) aufweist, wobei die erste und zweite Aufnahme- und Dreheinheit (162a; 162b) relativ zueinander und zu dem Gehäuse (18) drehbar jedoch in axialer Richtung relativ zueinander stationär sind, wobei die Steuereinheit (62, 70) ausgebildet ist, zum Biegen der Drahtenden (34a, 34b) die Relativbewegungsvorrichtung (58) zum Durchführen einer Relativbewegung zwischen Gehäuse (18) und der Biegevorrichtung (54) anzusteuern und währenddessen das erste Antriebselement (166a) mit einem ersten Bewegungsprofil und das zweite Antriebselement (166b) mit einem zweiten Bewegungsprofil anzutreiben, wobei das erste und das zweite Bewegungsprofil in Abhängigkeit von der Relativbewegung unterschiedlich ausgestaltet sind, so dass eine axiale Relativbewegung der jeweiligen sich drehenden Aufnahme- und Dreheinheit (162a, 162b) und darin eingreifender Endbereiche der Drahtenden (34a. 34b) vermieden wird.
Drahtendenumformvorrichtung (14, 38) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme- und Dreheinheit (162a) zum Aufnehmen und Verdrehen von länger hervorstehenden ersten Drahtenden (34a) und die zweite Aufnahme- und Dreheinheit (162b) zum Aufnehmen und Verdrehen von kürzer hervorstehenden zweiten Drahtenden (34b) ausgebildet ist und/oder dass das erste Bewegungsprofil einen früheren Start der Drehbewegung als das zweite Bewegungsprofil beinhaltet.
Drahtendenumformvorrichtung (14, 38) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegevorrichtung (54) eine dritte Aufnahme- und Dreheinrichtung (160c) mit einer dritten Aufnahme- und Dreheinheit (162c) zum Aufnehmen von dritten relativ zu den ersten und zweiten Drahtenden (34a, 34b) radial versetzten dritten Drahtenden (34c) und zum Verdrehen der dritten Drahtenden (34c) zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung und ein drittes Antriebselement (166c) zum Antreiben der dritten Aufnahme- und Dreheinheit (162c) aufweist, wobei die Steuereinheit (62, 70) ausgebildet ist, das dritte Antriebselement (166c) mit einem gegenüber dem ersten und zweiten Bewegungsprofil unterschiedlichen dritten Bewegungsprofil in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen der Biegevorrichtung (54) und dem Gehäuse (18) anzutreiben.
Drahtendenumformvorrichtung (14, 38) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegevorrichtung (54) eine vierte Aufnahme- und Dreheinrichtung (160a) mit einer vierten Aufnahme- und Dreheinheit (162a) zum Aufnehmen von vierten relativ zu den ersten bis dritten Drahtenden (34a, 34b, 34c) radial versetzten vierten Drahtenden (34d) und zum Verdrehen der vierten Drahtenden (34d) zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung und ein viertes Antriebselement (166d) zum Antreiben der vierten Aufnahme- und Dreheinheit (162d) aufweist, wobei die Steuereinheit (62, 70) ausgebildet ist, das vierte Antriebselement (166d) mit einem gegenüber dem ersten bis dritten Bewegungsprofil unterschiedlichen vierten Bewegungsprofil in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen der Biegevorrichtung (54) und dem Gehäuse (18) anzutreiben.
Drahtendenumformvorrichtung (14, 38) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (62, 70) ausgebildet ist, die Relativbewegungsvorrichtung (58) zum Durchführen der axialen Relativbewegung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit anzusteuern und die Antriebselemente (166a-166f) derart anzusteuern, dass wenigstens eines, mehrere oder alle der Bewegungsprofile eine Drehbewegung mit 5.1 sich verändernder Drehgeschwindigkeit und/oder 5.2 sich allmählich oder gleichmäßig ändernder Drehgeschwindigkeit und/oder 5.3. sich stetig und/oder in zunehmenden oder abnehmenden Maße 5.3.1 vergrößernder oder 5.3.2 verkleinernder Drehgeschwindigkeit und/oder 5.4 sich derartige ändernder Drehgeschwindigkeit, dass eine axiale Relativbewegung der jeweiligen sich drehenden Aufnahme- und Dreheinheit (162a-162f) und darin eingreifender Endbereiche der Drahtenden (34a-34d) vermieden wird, und/oder 5.5 an unterschiedliche Längen der jeweils aufzunehmenden Drahtenden (34a-34d) angepassten Bewegungsparametern bewirken.
Drahtendenumformvorrichtung (14, 34) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- und Dreheinheiten (162a-162f) jeweils durch eine Schränkkrone (180a-180f) gebildet werden oder eine solche aufweisen und/oder dass sich an den Aufnahme- und Dreheinheiten (162a-162f) ausgebildete Biegekanten (202) alle im Wesentlichen in einer gleichen sich in Radial- und Umfangsrichtung erstreckenden Ebene befinden.
Drahtendenumformvorrichtung (14, 38) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Gehäuse (18) und der Biegevorrichtung (54) anordenbare Klemmvorrichtung (50) zum Festhalten der Drahtenden (34, 34a-34d) an dem Gehäuse (18) während des Verbiegens durch die Biegevorrichtung (54).
Drahtendenumformvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (50) 8.1 eine an dem Gehäuse (18) oder ortsfest fixierbare erste Klemmeinrichtung (74) und eine zweite Klemmeinrichtung (76) aufweist, die relativ zu der ersten Klemmeinrichtung (74) bewegbar ist, um Drahtenden (34a-34d) zwischen der ersten Klemmeinrichtung (74) und der zweiten Klemmeinrichtung (76) zu verklemmen, und/oder 8.2 an einer relativ zu der Biegevorrichtung (54) relativ drehbaren und/oder axial bewegbaren Gehäusehalterung (64) angeordnet ist und/oder 8.3 abgerundete und/oder gefaste Biegeformen (100, 102, 104) oder abgerundete und/oder gefaste Biegekanten zum Anliegen und Formen der Drahtenden (34a-34d) beim Verbiegen aufweist.
Bauteilherstellvorrichtung (10) zum Herstellen eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine, umfassend eine Drahtendenumformvorrichtung (14, 38) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Drahtendenumformverfahren zum Umformen von aus einem ringförmigen Gehäuse (18) vorstehenden Drahtenden (34, 34a-34d) im Zuge einer Herstellung eines mit Spulen versehenen Bauteils einer elektrischen Maschine, umfassend a) Bereitstellen oder Verwenden einer Biegevorrichtung (54), die eine um eine Drehachse drehbare erste Aufnahme- und Dreheinheit (162a) zum Aufnehmen von ersten Drahtenden (34a) und eine um die Drehachse drehbare zweite Aufnahme- und Dreheinheit (162b) zum Aufnehmen von zu den ersten Drahtenden (34a) radial versetzten zweiten Drahtenden (34b) hat, wobei die Aufnahme- und Dreheinheiten (162a, 162b) relativ zueinander drehbar aber in axialer Richtung relativ zueinander stationär sind oder gehalten werden, und b) relatives Bewegen des Gehäuses (18) und der Biegevorrichtung (54), um die ersten Drahtenden (34a) in die erste Aufnahme- und Dreheinheit (162a) und die zweiten Drahtenden (34b) in die zweite Aufnahme- und Dreheinheit (162b) einzuführen und um eine axiale Längenänderung von Drahtenden (34a, 34b) bei einer Verbiegung auszugleichen, c) Drehen der ersten Aufnahme- und Dreheinheit (162a) relativ zu dem Gehäuse (18) zum Verbiegen der ersten Drahtenden (34a), nachdem Endbereiche der ersten Drahtenden (34a) in die erste Aufnahme- und Dreheinheit (162a) eingeführt worden sind, und Drehen der zweiten Aufnahme- und Dreheinheit (162b) relativ zu dem Gehäuse (18) zum Verbiegen der zweiten Drahtenden (34b), nachdem Endbereiche der zweiten Drahtenden (34b) in die zweite Aufnahme- und Dreheinheit (162b) eingeführt worden sind, wobei das Drehen der ersten und zweiten Aufnahme- und Dreheinheiten (162a, 162b) mit unterschiedlichen Bewegungsprofilen abhängig von der axialen Relativbewegung und der axialen Länge der Drahtenden (34a, 34b) derart erfolgt, dass eine axiale Relativbewegung zwischen den Endbereichen der Drahtenden (34a, 34b) und der jeweiligen Aufnahme- und Dreheinheit (162a, 162b) vermieden wird.
Drahtendenumformverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, 11.1 dass die axiale Relativbewegung in Schritt b) mit gleichmäßiger Geschwindigkeit und das Drehen in Schritt c) jeweils mit sich verändernder Drehgeschwindigkeit erfolgt und/oder 11.2 dass in Schritt a) die Biegevorrichtung (54) mit einer dritten Aufnahme- und Dreheinheit (162c) zum Aufnehmen von relativ zu den ersten und zweiten Drahtenden (34a, 34b) radial versetzten dritten Drahtenden (34c) und zum Verdrehen der dritten Drahtenden (34c) zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung bereitgestellt oder verwendet wird, wobei die dritte Aufnahme- und Dreheinheit (162c) relativ zu der ersten und zweiten Aufnahme- und Dreheinheit (162a, 162b) um die Drehachse drehbar aber axial stationär ist oder gehalten wird und in Schritt c) nach dem Einführen von Endbereichen der dritten Drahtenden (34c) derart gedreht wird, dass eine Relativbewegung der Endbereiche in der dritten Aufnahme- und Dreheinheit (162c) vermieden wird; und/oder 11.3 dass in Schritt a) die Biegevorrichtung (54) mit einer vierten Aufnahme- und Dreheinheit (162a) zum Aufnehmen von relativ zu den ersten bis dritten Drahtenden (34a, 34b, 34c) radial versetzten vierten Drahtenden (34d) und zum Verdrehen der vierten Drahtenden (34d) zwecks Verbiegen in Umfangsrichtung bereitgestellt oder verwendet wird, wobei die vierte Aufnahme- und Dreheinheit (162d) relativ zu der ersten bis dritten Aufnahme- und Dreheinheit (162a-162c) um die Drehachse drehbar aber axial stationär ist oder gehalten wird und in Schritt c) nach dem Einführen von Endbereichen der vierten Drahtenden (34d) derart gedreht wird, dass eine Relativbewegung der Endbereiche in der vierten Aufnahme- und Dreheinheit (162d) vermieden wird.
Drahtendenumformverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegungen der einzelnen Aufnahme- und Dreheinheiten (162a-162f) entsprechend bei einer unterschiedlichen Länge der jeweils zu verbiegenden Drahtenden (34a-34d) zu entsprechend unterschiedlichen Zeitpunkten gestartet werden und/oder dass die Drehbewegungen aller Aufnahme- und Dreheinheiten (162a-162f) und die Relativbewegung zwischen Gehäuse (18) und Biegevorrichtung (54) zur gleichen Zeit beendet werden.
Drahtendenumformverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch Festklemmen der Drahtenden (34a-34d) mittels einer zwischen dem Gehäuse (18) und der Biegevorrichtung (54) angeordneten Klemmvorrichtung während des Umbiegens.
Drahtendenumformverfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch wenigstens einen, mehrere oder alle der Schritte: 14.1 Fixieren einer ersten Klemmeinrichtung (74) an dem Gehäuse (18) oder ortsfest und Bewegen einer zweiten Klemmeinrichtung (76) relativ zu der ersten Klemmeinrichtung (74), um die Drahtenden (34a-34d) zwischen der ersten und der zweiten Klemmeinrichtung (74, 76) zu verklemmen; 14.2 gemeinsames Verklemmen aller aus einer Nut (20) eines Gehäuses (18) hervorragenden Drahtenden (34a-34d); 14.3 Abstützen einer ersten von mehreren relativ zueinander bewegbaren Klemmeinrichtungen (74) an Innenwandbereichen (78) des Gehäuses (18), die zwischen Nuten (20) des Gehäuses (18) angeordnet sind; 14.4 radiales Bewegen mehrerer Segmente (112) einer ersten von mehreren relativ zueinander bewegbaren Klemmeinrichtungen (74) zum Fixieren der ersten Klemmeinrichtung (74) an dem Gehäuse (18) und/oder zum Lösen von dem Gehäuse (18); 14.5 Antreiben einer radialen Bewegung mehrerer Segmente (112) einer ersten von mehreren relativ zueinander bewegbaren Klemmeinrichtungen (74) zum Fixieren der ersten Klemmeinrichtung (74) an dem Gehäuse (18) und/oder zum Lösen von dem Gehäuse (18) mittels eines axial bewegbaren Antriebselements (120) und gemeinsames Übertragen der Axialbewegung auf die Segmente (112) mittels einer Steuerfläche oder einer konischen Fläche; 14.6 Anliegen eines an einer ersten von mehreren radial relativ zueinander bewegbaren Klemmeinrichtungen (74) ausgebildeten ersten Klemmbereichs (108) an radial inneren Seiten von radial innen angeordneten Drahtenden (34d) der aus den Nuten (20) des Gehäuses (18) herausragenden Drahtenden (34, 34a-34d); 14.7 radiales Bewegen von entsprechend der Anzahl von Gruppen von miteinander zu verklemmenden Drahtenden (34a-34d) und/oder von Nuten (20) in dem Gehäuse vorgesehenen Anzahl von Klemmfingern (86) zum Verklemmen der Drahtenden (34a-34d) oder zum Lösen der Klemmung; 14.8 Verklemmen je einer Gruppe der Drahtenden (34a-34d) zwischen einer ersten Klemmeinrichtung (74) und jeweils einem radial bewegbaren Klemmfinger (86) einer zweiten Klemmeinrichtung (76); 14.9 Abstützen von sich in Klemmstellung bewegenden Klemmfingern (86) gegen eine Verlagerung in eine Umfangsrichtung oder in eine axiale Richtung; 14.10 Abstützen von sich in Klemmstellung bewegenden Klemmfingern (86) gegen eine Verlagerung in eine Umfangsrichtung oder in eine axiale Richtung über formschlüssigen Eingriff jedes Klemmfingers (86) in eine oder an einer komplementäre(n) Erfassungseinheit (84, 85); 14.11 Abstützen von sich in Klemmstellung bewegenden Klemmfingern (86) gegen eine Verlagerung in eine Umfangsrichtung oder in eine axiale Richtung über formschlüssigen Eingriff einer Spitze (96) eines jedes Klemmfingers (86) einer zweiten Klemmeinrichtung (76) in eine entsprechende Spitzenaufnahme (85) an einer ersten Klemmeinrichtung (74); 14.12 Umformen der Drahtenden (34a-34d) unter Anlage an an der Klemmvorrichtung (50) angeordneten Biegeformen (100, 102, 104) oder Biegekanten; 14.13 gemeinsames und/oder synchrones Antreiben der radialen Bewegung von Klemmfingern (86) zum Verklemmen der Drahtenden (34a-34d); 14.14 gemeinsames Führen der radialen Bewegung von Klemmfingern (86) an einem Haltering (87); und/oder 14.15 Aufnehmen der zu verklemmenden gemeinsam aus einer Nut (20) des Gehäuses (18) austretenden zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Drahtenden (34a-34d) in einer Aufnahmenut (106), die durch benachbarte Klemmfinger (86) an deren freien Enden gebildet wird, wobei die Aufnahmenut (106) an einer im Wesentlichen in Radialrichtung verlaufenden Seite und an einer im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Seite von dem einen Klemmfinger (86) und an einer anderen im Wesentlichen in Radialrichtung verlaufenden Seite von dem anderen Klemmfinger (86) begrenzt ist und an einer anderen im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Seite offen ist.
Drahtendenumformverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, umfassend den Schritt: Radiales Verbiegen eines oder mehrerer von gemeinsam aus einer Nut (20) des Gehäuses (18) hervorstehenden Drahtenden (34a-34d) zum Aufweiten derselben vor dem Einführen in die Biegevorrichtung (54).