DE102020210439A1 - Biege-Verdrehvorrichtung zum Biegeverdrehen von Leiterelementen und Verfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Biege-Verdrehvorrichtung zum Biegeverdrehen von Endabschnitten von durch ein Statorelement in einer Längsrichtung LXund um eine Mittelachse X gesteckte Leiterelemente/Kupferstäbe und ein Verfahren zum Biegeverdrehen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Biege-Verdrehvorrichtung zum Biegeverdrehen von Endabschnitten von durch ein Statorelement in einer Längsrichtung L_X und um eine Mittelachse X gesteckte Leiterelemente/Kupferstäbe und ein Verfahren zum Biegeverdrehen.
• Bei der Herstellung von elektrischen Maschinen, beispielsweise Elektromotoren oder Generatoren, geht es darum, den Montageprozess zu vereinfachen und gleichzeitig die Qualitätsparameter während des Montageprozesses zu verbessern. Hierbei ist zwischen in Wicklungs-Technologie hergestellten oder in Hair-Pin-Technologie hergestellten Statorelementen bzw. Rotorelementen zu unterscheiden. Die Hair-Pin-Technologie bietet die Möglichkeit die Leistungsdichte von Elektromotoren, die in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen sollen, zu erhöhen. Bei der Hair-Pin-Technologie werden speziell gebogene Kupferstäbe bzw. Leiterelemente, die wegen ihrer Form auch als Hair-Pins bezeichnet werden, in axial verlaufende und innenumfänglich oder außenumfänglich angeordnete Aufnahmenuten des Statorelements bzw. Rotorelements eingeführt.
• Im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung wird der Begriff Leiterelement verwendet und auf den englischen Begriff Hair-Pin verzichtet. Ein Leiterelement im Sinne dieser Beschreibung ist bevorzugt U-förmig gebogen, so dass er zwei im Wesentlichen parallele Schenkelabschnitte aufweist, die von einem Querabschnitt miteinander verbunden werden. Die Länge dieses Querabschnittes bestimmt die sogenannte Spannweite des Kupferstabes, die demnach den Abstand der beiden Schenkelabschnitte zueinander angibt. Die beiden Schenkelabschnitte sind im montierten Zustand der Kupferstäbe in die Aufnahmenuten des Statorelements bzw. Rotorelements eingeführt. Die beschriebene Biegung beziehungsweise Form des Kupferstabes bedingt, dass in einer Axialansicht betrachtet die beiden Schenkelabschnitte parallel zu der Mittelachse M in den Aufnahmenuten einsitzen, allerdings auf unterschiedlichen Durchmessern bezogen auf die Mittelachse M. Dadurch, dass die beiden Schenkelabschnitte eines Kupferstabes auf unterschiedlichen Durchmessern liegen, kommt es zu einer Überlappung von benachbart in das Statorelement bzw. Rotorelement eingeführten Kupferstäben. Hierbei wird der Durchmesser in dem Statorelement bzw. Rotorelement, auf dem jeweils der eine der beiden Schenkelabschnitte der Kupferstäbe gesteckt ist, als „Layer“ bezeichnet. Auf dem benachbarten Durchmesser in dem Statorelement bzw. Rotorelement befinden sich folglich die anderen der beiden Schenkelabschnitte der Kupferstäbe, so dass dieser benachbarte Durchmesser einen anderen „Layer“ bildet. Zusammen werden diese beiden „Layer“ als „Level“ bzw. Stator-„Level“ bezeichnet.
• Um für die herzustellende elektrische Maschine unterschiedliche Schaltbilder realisieren zu können, werden Leiterelemente mit unterschiedlichen Spannweiten oder Leiterelemente mit einheitlichen Spannweiten verwendet.
• In jüngster Zeit werden verstärkt Anstrengungen unternommen die Hair-Pin-Technologie von einer überwiegend händischen oder auch halbautomatischen Fertigung hin zu einer weitestgehend automatisierten Fertigung zu entwickeln. Diese Montagemethoden sind sehr zeitaufwändig. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Positionsgenauigkeit der Bauteile verbunden mit geringen Bauteiltoleranzen führt eine händische bzw. halbautomatische Fertigung zu hohen Taktzeiten und mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zu Beschädigungen der Bauteile, was eine hohe Ausschussrate zur Folge hat. Rotorelemente in Hair-Pin-Technologie herzustellen ist bereits seit geraumer Zeit bekannt, wie dies beispielsweise die US 1 555 931 beschreibt. Weiterhin ist in der US 1 661 344 eine Montagevorrichtung beschrieben, um Rotorelemente in Hair-Pin-Technologie herzustellen, wobei hiermit höchstens eine halbautomatische Montage durchgeführt werden kann. Strukturell betrachtet kann der Montageprozess unterteilt werden in
1. 1. eine Vorpositionierung, bei der es zunächst gilt, die einzelnen Kupferstäbe sowohl relativ zueinander als auch insgesamt umfänglich anzuordnen. Hierbei haben die Leiterelemente nach erfolgter Vorpositionierung noch nicht die zuvor beschriebene überlappende Position zueinander, die sie später in dem Statorelement bzw. Rotorelement haben müssen;
2. 2. eine Positionierung mittels einer Positioniervorrichtung, der die Leiterelemente in der vorpositionierten Anordnung übergeben werden und über die die Kupferstäbe in die überlappende Position gebracht werden;
3. 3. den Montagevorgang, in dem die Kupferstäbe mittels einer weiteren Montagevorrichtung in das zu bestückende Statorelement bzw. Rotorelement eingeführt werden und
4. 4. den ersten Biegevorgang, in dem die Leiterelemente auf der Seite, auf der die Endabschnitte aus dem Statorelement bzw. Kupferelement austreten, nach radial außen gebogen bzw. geneckt werden. Die Biegung ist in der Regel eine S-Biegung, so dass die Leiterelemente nach dem Biegebereich in axialer Richtung weiterlaufen.
5. 5. den zweiten Biegevorgang, in dem die bereits zuvor radial gebogenen Endabschnitte der Leiterelemente in Umfangsrichtung ebenfalls S-förmig gebogen werden, so dass auch hier im Anschluss das jeweils letzte Stück der Endabschnitte in axialer Richtung weiterlaufen. Dieser Vorgang des Biegens wird auch als „twisten“ bezeichnet. Im Anschluss hieran können die Endabschnitte der Leiterelemente paarweise miteinander verschweißt werden.
• Durch diesen als „twisten“ bezeichneten Biegevorgang werden alle Endabschnitte der Leiterelemente bzw. die Stirnflächen der Endabschnitt auf die gleiche axiale Höhe gebracht, so dass die Stirnflächen eine Axialebene bilden bzw. alle auf einer axialen Höhe stehen. Hierbei handelt es sich nicht um eine streng geometrische Betrachtung, da die Leiterelemente bei den Biegevorgängen materialbezogenen Elastizitäten unterworfen sind und keine geometrisch exakte Positionierung erfolgen kann. Für die nachfolgende Beschreibung soll dieser als „twisten“ bezeichnete Biegevorgang als Biegeverdrehen bezeichnet werden.
• Beim Biegeverdrehen werden die in einer Aufnahmenut in radialer Richtung hintereinander einsitzenden Leiterelemente um den gleichen Winkel bezogen auf eine Mittelachse des Statorelements in Umfangsrichtung gebogen. Damit jetzt allerdings die Endabschnitte nach dem Biegeverdrehen alle auf die gleiche axiale Höhe bzw. in einer Axialebene liegen, muss jedes radial nächst äußere Leiterelement beim Biegeverdrehen eine entsprechend größere Bogenlänge zwischen dem Austritt aus der Aufnahmenut und der endgültigen Lage der axialen Stirnfläche überspannen, als das radial nächst innere Leiterelement. Für die Ausgangssituation vor dem Biegeverdrehen bedeutet dies, dass die axial über das Statorelement hinausragende Länge der Leiterelemente mit nach radial außen wandernder Steckposition zunimmt. Rein exemplarisch kann dies für einen Acht-Pin-Stator bedeutet, dass vor dem Biegeverdrehen das innerste Leiterelement um 12mm und das äußerste Leiterelement um 22mm jeweils über die endgültige Lage in der Axialebene überstehen. Eine Vorrichtung, die ein derartiges Biegeverdrehen automatisiert und prozesssicher durchführen kann, ist dem Anmelder nicht bekannt.
• Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Biegevorrichtung und eine Verfahren bereitzustellen, dass ein derartigen Biegeverdrehen automatisiert und prozesssicher durchführen kann.
• Die Aufgabe wird gelöst durch eine Biege-Verdrehvorrichtung zum Biegeverdrehen von Endabschnitten von durch ein Statorelement in einer Längsrichtung L_X und um eine Mittelachse X gesteckte Leiterelemente/Kupferstäbe, umfassend
  ein koaxial um die Mittelachse X angeordnetes und in Längsrichtung L_X zustellbares Auf-nahmeelement zur Halterung des Statorelements,
  ein Hülsenpaket mit einer Mehrzahl konzentrisch um die Mittelachse X ineinander gesteckte und jeweils um die Mittelachse X drehbare Hülsen, wobei jede der Hülsen endseitig und dem Aufnahmeelement zugewandt eine umfänglich verlaufende und in Längsrichtung L_X ausgebildete Aufnahmestruktur für die Endabschnitte der Leiterelemente/Kupferstäbe aufweist,
  eine Antriebseinheit, die mit dem Hülsenpaket und dem Aufnahmeelement derart in jeweiliger Wirkverbindung steht, so dass die Hülsen jeweils unabhängig voneinander um die Mittelachse X drehbar und in Längsrichtung L_X zustellbar sind und das Aufnahmeelement zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer zugestellten Stellung bezüglich des Hülsenpakets in Längsrichtung L_X zustellbar ist.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt vorteilhafterweise eine Kinematik bereit, die auf den Ablauf beim Biegeverdrehen abgestimmt ist, gemäß dem in der Ausgangssituation vor dem Biegeverdrehen axial über das Statorelement hinausragende Länge der Leiterelemente mit nach radial außen wandernder Steckposition zunimmt und jedes radial nächst äußere Leiterelement beim Biegeverdrehen eine entsprechend größere Bogenlänge zwischen dem Austritt aus der Aufnahmenut und der endgültigen Lage der axialen Stirnfläche überspannt, als das radial nächst innere Leiterelement. Vorrichtungsseitig ist es entscheidend, dass die Endbereiche der Leiterelemente in Längsrichtung L_X nachgeführt werden, damit die Vorrichtung bzw. deren Hülsenpaket zu Beginn des Biegeverdrehens die radial inneren und in Längsrichtung L_X kürzeren Leiterelemente bevorzugt formschlüssig aufnehmen kann und dann gegen Ende des Biegeverdrehens nicht in einen unerwünschten Kontakt mit bereits gebogenen und annähernd umfänglich liegenden Abschnitten der Leiterelemente gerät. Desweiteren ist es durch die jeweils um die Mittelachse X drehbaren Hülsen der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, die auf unterschiedlichen Radien sitzenden Leiterelementen in unterschiedliche Drehrichtungen für alle Radien um den gleichen Drehwinkel zu biegen und zudem sicherzustellen, dass die jeweils radial weiter äußeren Leiterelemente mit einer größeren Bogenlänge umfänglich biegeverdreht werden.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebseinheit eine der Anzahl der Hülsen entsprechende Anzahl Motor-Getriebe-Einheiten umfasst. Hierdurch ist es möglich, jede der Hülsen dezidiert und unabhängig von den anderen Hülsen anzusteuern und in eine Drehbewegung mit einem festgelegten Drehwinkel zwischen Anfang und Ende der Drehung aufzuprägen.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Motor-Getriebe-Einheiten in Längsrichtung L_X versetzt zueinander angeordnet sind. Hierdurch lässt sich der radiale Bauraum der Vorrichtung begrenzen.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Motor-Getriebe-Einheiten mittelbar über eine orthogonal zu der Längsrichtung L_X zustellbare Hubkassette verbunden sind. Über die Hubkassette ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Zustellbarkeit der Hülsen in Längsrichtung L_X zu realisieren, um hierüber die Endbereiche der Leiterelemente formschlüssig nachzuführen.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jeder der Motor-Getriebe-Einheiten über einen in einer Führungskulisse geführten Führungsarm mit der Hubkassette kinematisch verbunden ist. Über die Paarung aus Führungskulisse und Führungsarm ist es in vorteilhafter Weise möglich, über die Hubkassette eine gezielte Kinematik auf die Motor-Getriebe-Einheit in Längsrichtung L_X und auf das mit der Motor-Getriebe-Einheit in Längsrichtung L_X fest verbundenen Hülsenpaket aufzuprägen.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Winkel α zwischen einer Führungsrichtung jeder Führungskulisse und einer Zustellrichtung der Hubkassette einstellbar ist. Über die Einstellung jedes der Winkel α ist es in vorteilhafter Weise möglich, für jede Hülse des Hülsenpakets das Maß der Zustellung in Längsrichtung L_X bezogen auf die Drehung beim Biegeverdrehen einzustellen. In konkreter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein schraubbarer Anschlag der Führungskulisse den Winkel α bedarfsweise festlegt.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Verschwenken der Führungskulisse um eine Drehachse den Winkel α einstellt, wobei die Drehachse durch eine endseitige Position des Führungsarms in der Führungskulisse verläuft. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass sich bei einer Einstellung des Winkels α die Initialposition der kinematisch der Führungskulisse zugeordnete Hülse nicht verschiebt.
• Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Biegeverdrehen von Endabschnitten von durch ein Statorelement in einer Längsrichtung L_X und um eine Mittelachse X und auf unterschiedlichen Radien gesteckte Leiterelemente/Kupferstäbe, bei dem
  eine Biege-Verdrehvorrichtung zur Halterung des Statorelements und Aufnahme der Endabschnitte der Leiterelemente/Kupferstäbe koaxial zur Längsrichtung L_X bereitgestellt wird und
  auf jeweils benachbarten Radien die Endabschnitte der gesteckten Leiterelemente/Kupferstäbe über Drehbewegungen der Biege-Verdrehvorrichtung in entgegengesetzte Drehrichtungen gegenüber dem Statorelement um einen gleichen Biegewinkel biegeverdreht werden, während die Biege-Verdrehvorrichtung die Endabschnitte auf jedem Radius in Längsrichtung L_X nachführt.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens führt die Biege-Verdrehvorrichtung die Endabschnitte durch gleichgerichtete und überlagerte Bewegungen des Statorelements und der Endabschnitte in Längsrichtung L_X nach.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens führt die Biege-Verdrehvorrichtung die Endabschnitte um ein jedem Radius zugeordnetes Maß in Längsrichtung L_X nach.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine orthogonal zu der Längsrichtung LX gerichtete Hubbewegung der Biege-Verdrehvorrichtung in die in Längsrichtung LX gerichtete Nachführbewegung der Endabschnitte übersetzt.
• Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen anhand der beigefügten Figuren erläutert. Die Figuren illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Hierin zeigen
• 1a), 1b) ein Statorelement mit durchgesteckten Leiterelementen in einem geneckten Zustand und in einem getwisteten Zustand;
• 2 eine schematisierte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Biege-Verdrehvorrichtung;
• 3 bis 5 Darstellungen der Vorrichtung gemäß 1 und den Ablauf eines Biegeverdrehens und
• 6 eine Detaillierung der Vorrichtung gemäß 1.
• Die 1a) und 1b) zeigen exemplarisch ein Statorelement 2, in das in acht radialen Reihen Leiterelemente 4 eingesteckt sind, wobei in der 1a) die Leiterelemente 4 lediglich dem sogenannten „Necken“ unterzogen worden sind, während die 1b) die fertig biegeverdrehten Leiterelemente 4 zeigt, so dass die axialen Stirnflächen der Endabschnitte 6 sich alle in der gleichen Axialebene bzw. auf der gleichen Höhe befinden. Aus der 1b) ist ersichtlich, dass die in einer Aufnahmenut 8 des Statorelements 2 in radialer Richtung hintereinander einsitzenden Leiterelemente 4 um den gleichen Winkel α bezogen auf eine Mittelachse X des Statorelements 2 in Umfangsrichtung gebogen sind. Damit jetzt allerdings die Endabschnitte 6 nach dem Biegeverdrehen alle auf die gleiche axiale Höhe bzw. in einer Axialebene liegen, muss jedes radial nächst äußere Leiterelement 2 beim Biegeverdrehen eine entsprechend größere Bogenlänge zwischen dem Austritt aus der Aufnahmenut 8 und der endgültigen Lage der axialen Stirnfläche überspannen, als das radial nächst innere Leiterelement 2. Für die Ausgangssituation vor dem Biegeverdrehen bedeutet dies, dass die axial über das Statorelement hinausragende Länge der Leiterelemente mit nach radial außen wandernder Steckposition zunimmt. Diese axiale Längendifferenz ist aus der 1a) ersichtlich.
• Die 2 zeigt eine stark schematisierte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Biege-Verdrehvorrichtung 10. Die Darstellung ist nicht maßstäblich. Die Vorrichtung 10 ist im Wesentlichen um eine Mittelachse X herum aufgebaut, wobei zentrale Elemente der Vorrichtung 10 um die Mittelachse X drehbar ausgeführt sind, was nachfolgend beschrieben wird. Die Mittelachse X verläuft in einer Längsrichtung L_X, wobei Elemente der Vorrichtung 10 auch Bewegungen entlang der Längsrichtung L_X ausführen, was nachfolgend beschrieben wird.
• Die Vorrichtung 10 weist ein koaxial um die Mittelachse X angeordnetes und in Längsrichtung L_X zustellbares Aufnahmeelement 12 zur Halterung des Statorelements 2 auf. Das Zustellen des Aufnahmeelements 12 zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer zugestellten Stellung in Längsrichtung L_X erfolgt über eine Antriebseinheit 20, wobei allerdings die genaue Art des Antriebs in Längsrichtung L_X des Aufnahmeelements 20 vorliegend keiner weiteren Beschreibung bedarf. 2 lässt erkennen, dass in dem von dem Aufnahmeelement 12 gehaltenen Statorelement 2 umfänglich Leiterelemente 2 in die Aufnahmenuten 8 gesteckt sind, wie dies bereits zu den 1a) und 1b) beschrieben wurde. Die Leiterelemente 2 haben zunächst den zu der 1a) beschriebenen „geneckten“ Ausgangszustand, der in der 2 allerdings nicht dargestellt ist.
• Die Vorrichtung 10 weist ein Hülsenpaket 14 mit einer Mehrzahl konzentrisch um die Mittelachse X ineinander gesteckte und jeweils um die Mittelachse X drehbare Hülsen 16 auf. Jede der Hülsen 16 weist endseitig und dem Aufnahmeelement 12 zugewandt eine umfänglich verlaufende und in Längsrichtung L_X ausgebildete Aufnahmestruktur 18 aus. Diese Aufnahmestruktur 18 besteht im Wesentlichen in einer formschlüssigen Aufnahmetasche, in die der jeweilige Endabschnitt 6 des Leiterelements 4 in Längsrichtung L_X eingeführt ist. Die Aufnahmetasche stützt den Endabschnitt 6 insbesondere in Umfangsrichtung bezüglich der Mittelachse X ab, so dass eine auf jede Hülse 16 aufgeprägte Drehung, welche noch näher zu beschreiben ist, dazu führt, dass der Endabschnitt6 gegenüber dem restlichen Verlauf der Leiterelemente, welche mittelbar über das Aufnahmeelement 12 gegen eine Drehung festgehalten werden, in Umfangsrichtung verbogen wird und zwar unter Bildung der bereits zuvor beschriebenen S-förmigen Biegung. Nicht dargestellt ist vorliegend, dass die Hülsen 16 auf geeignete Weise sowohl gegeneinander, als auch insgesamt gegenüber einem Gehäuse der Vorrichtung 10 drehbar gelagert sind.
• Die Hülsen 16 des Hülsenpakets 14 sind jeweils unabhängig voneinander um die Mittelachse X drehbar. Hierfür ist die Antriebseinheit 20 vorgesehen, die bevorzugt eine Mehrzahl Motor-Getriebe-Einheiten 22 umfasst, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass jeder der Hülsen 16 eine Motor-Getriebe-Einheit 22 zugeordnet ist. Die Motor-Getriebe-Einheiten 22 sind grundsätzlich einander entsprechend aufgebaut und umfassen einen Antriebsmotor 30, der in einer bevorzugt verzahnten Antriebsverbindung mit einem Antriebszahnrad 32 steht, das konzentrisch zu der Mittelachse X mit der jeweiligen Hülse 16 verbunden ist. Über den Antriebsmotor 30 kann folglich eine Drehung der antriebsmäßig verbundenen Hülse 16 bewirkt werden, wobei die Drehrichtung durch entsprechende Ansteuerung des Antriebsmotors 30 festgelegt wird. Die Drehung ist durch die Pfeile 34 symbolisiert. In der Regel werden benachbarte Hülse 16 beim Biegeverdrehen einer Drehung in entgegengesetzter Drehrichtung unterworfen.
• Die Vorrichtung 10 weist zudem eine orthogonal zu der Längsrichtung L_X zustellbare Hubkassette 24 auf. Für eine Bewegung zwischen einer abgesenkten Stellung und einer abgehobenen Stellung ist die Hubkassette 24 auf geeignete aber nicht dargestellte Weise mit der Antriebseinheit 20 verbunden. Die Zustellbewegung ist mit dem Pfeil 36 symbolisiert. Die Zustellbewegung kann bspw. motorisch oder pneumatisch erfolgen. Die Hubkassette 24 ist kinematisch mittelbar mit jeder der Motor-Getriebe-Einheiten 22 verbunden. Als Verbindungsglieder sind jeweils in einer Führungskulisse 26 geführten Führungsarm 28 vorgesehen, wobei die Führungskulissen 26 auf der Seite der Hubkassette 24 und die Führungsarme 28 auf Seite der Motor-Getriebe-Einheiten 22 angeordnet sind. Die Führungsarme 28 sind endseitig in einer Kulisse 38 jeder Führungskulisse 26 verschieblich aufgenommen, so dass die Führungsarme bei der Zustellbewegung der Hubkassette 24 in der Kulisse 38 verfahren. Eine seitliche Bewegung der Führungsarme 28 innerhalb der Kulisse 38 ist nicht möglich. Durch die Längsausdehnung der Kulisse 38 wird eine Führungsrichtung jeder Führungskulisse 26 beschrieben. Die Führungsrichtung ist durch den Doppelpfeil 40 symbolisiert. Indem die Führungskulissen 26 gegenüber der Hubkassette 24 schwenkbar sind, kann ein Winkel α zwischen der Führungsrichtung 40 jeder Führungskulisse 26 und der Zustellrichtung 36 der Hubkassette 24 eingestellt werden. Ist nun die Führungskulisse 26 unter einem Winkel α, der abweichend von Null ist, gegenüber der vertikalen Richtung der Zustellbewegung 36 angestellt, wird der in der Kulisse 38 laufende Führungsarm 24 während der vertikalen Zustellbewegung 36 der Hubkassette 24 in Längsrichtung L_X bewegt bzw. unterliegt einer axialen Zwangsführung in Längsrichtung L_X. Diese axiale Zwangsführung überträgt jeder der Führungsarme 24 auf die mit ihm verbundene Motor-Getriebe-Einheite 22, so dass auch diese und die mit ihr verbundene Hülse 16 eine Bewegung in Längsrichtung L_X ausführt. Hierbei ist die Anbindung jedes Führungsarms 24 an die Motor-Getriebe-Einheiten 22, insbesondere an das Antriebszahnrad 32, derart getroffen, dass die Motor-Getriebe-Einheit 22 im Verbund mit der jeweiligen Hülse 16 synchron eine Drehbewegung, welche der Antriebsmotor 30 bewirkt, und eine axiale Nachführbewegung in Längsrichtung L_X bezüglich der Leiterelemente 4, welche von der Hubkassette 24 und den Führungskulissen 26 bewirkt wird, ausführen kann. Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass die Drehung der Hülsen 16 um die Mittelachse X und die axiale Nachführbewegung der Hülsen 16 in Längsrichtung L_X einer genauen bzw. synchronisierten Abstimmung unterliegen.
• Die 3 bis 5 zeigen anhand einer weiter reduzierten Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 den Ablauf eines Biegeverdrehens von Leiterelementen 4 mit den aufeinander abgestimmten Drehbewegungen und Nachführbewegungen der Hülsen 16. Die 3 zeigt eine Ausgangsposition, in das Statorelement 2 von dem Aufnahmeelement 12 der Vorrichtung 10 aufgenommen ist und die Endabschnitte 6 der Leiterelemente 4 beabstandet zu den Hülsen 16 bzw. der Aufnahmestruktur 18 der Hülsen 16 hält. Die Endabschnitte 6 der Leiterelemente 4 haben die oben bereits beschriebene Anordnung, in der radiale äußeren Endabschnitte 6 axialer länger aus dem Statorelement 2 herausragen als die radial inneren Endabschnitte 6. Die 4 zeigt eine der nächsten Positionen im Anlauf des Biegeverdrehens, in der das Aufnahmeelement 12 mit dem Statorelement 2 und den Leiterelementen 4 in Längsrichtung L_X zugestellt ist, so dass die Endabschnitte 6 in der Aufnahmestruktur 18 der Hülsen 16 aufgenommen sind. Die 5 zeigt schließlich die endgültige Position der Vorrichtung 10 und der Leiterelemente 4 nach dem Biegeverdrehen, so dass die Leiterelemente 4 die in der 1b) gezeigte und beschriebene Konfiguration haben. Während dieses Vorgangs des Biegeverdrehens haben die Hülsen 16 der Vorrichtung 10 sowohl eine Drehbewegung um die Mittelachse X ausgeführt und die Leiterelemente 4 in Umfangsrichtung biegeverdreht, als auch eine mit der Drehbewegung synchronisierte Nachsetzbewegung, symbolisiert durch den Pfeil 40, in Längsrichtung L_X ausgeführt, so dass die Stirnseiten der Hülsen 16 nach der Drehbewegung im Wesentlichen in einer Axialebene liegen und damit entsprechend auf gleicher Höhe wie die Stirnflächen der Endabschnitte 6, wobei letzteres bereits im Zusammenhang mit der 1b) beschrieben wurde. Diese Nachsetzbewegung der Hülsen 16 bzgl. der Endabschnitte 6 ist entscheidend, da nur infolge dieser Nachsetzbewegung das Statorelement 2 nah genug an das Hülsenpaket 14 herangeführt werden kann, so dass die Leiterelemente 4 unmittelbar in dem Bereich nach ihrem Austritt aus dem Statorelement 2 gebogen werden können. In dem Ausgangszustand, wie in der 4 gezeigt, ist aber die axial versetzte Anordnung der Hülsen 16 zueinander erforderlich, da nur hierüber sicher die radial inneren die radiale inneren Leiterelemente 4 in der Aufnahmestruktur 18 formschlüssig gehalten werden können.
• Die 6 zeigt eine Detaillierung der Hubkassette 24 und der Führungskulisse 26. Wie bereits beschrieben, verlaufen die Kulissen 38 entlang einer Führungsrichtung 40, wobei jede Führungskulissen 26 um eine Schwenkachse 42 verschwenkt werden kann, um den Winkel α zwischen der Zustellbewegung 36 und der Führungsrichtung 40 zu verändern. Es ist ein schraubbarer Anschlag 44 vorgesehen, um die Führungskulisse 26 in der erforderlichen Schwenkposition festzulegen. Entscheidend ist, dass die Schwenkachse 42 mit der oberen Stellung des Führungsarm 28 zusammenfällt, in der der Führungsarm 28 seine Ausgangsposition vor Beginn des Biegeverdrehens hat. Dies führt dazu, dass ein Einstellen des Winkel α über die Führungskulissen 28 keinen Einfluss auf die axialen Grundstellungen der Hülsen 16 des Hülsenpakets 14 hat und keine Kalibrierung der Hülsen 16 vorgenommen werden muss.
• Bezugszeichenliste

2

Statorelement

4

Leiterelement

6

Endabschnitt

8

Aufnahmenut

10

Biege-Verdrehvorrichtung

12

Aufnahmeelement

14

Hülsenpaket

16

Hülsen

18

Aufnahmestruktur

20

Antriebseinheit

22

Motor-Getriebe-Einheiten

24

Hubkassette

26

Führungskulisse

28

Führungsarm

30

Antriebsmotor

32

Antriebszahnrad

34

Drehung

36

Zustellbewegung

38

Kulisse

40

Nachführbewegung

42

Schwenkachse

44

Anschlag

46

Führungsrichtung

• 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 1555931 [0005]
• US 1661344 [0005]

Claims (12)

1. Biege-Verdrehvorrichtung (10) zum Biegeverdrehen von Endabschnitten (6) von durch ein Statorelement (2) in einer Längsrichtung L_X und um eine Mittelachse X gesteckte Leiterelemente/Kupferstäbe (4), umfassend ein koaxial um die Mittelachse X angeordnetes und in Längsrichtung L_X zustellbares Aufnahmeelement (12) zur Halterung des Statorelements (2), ein Hülsenpaket (14) mit einer Mehrzahl konzentrisch um die Mittelachse X ineinander gesteckte und jeweils um die Mittelachse X drehbare Hülsen (16), wobei jede der Hülsen (16) endseitig und dem Aufnahmeelement (12) zugewandt eine umfänglich verlaufende und in Längsrichtung L_X ausgebildete Aufnahmestruktur (18) für die Endabschnitte (6 der Leiterelemente/Kupferstäbe (4) aufweist, eine Antriebseinheit (20), die mit dem Hülsenpaket (14) und dem Aufnahmeelement (12) derart in jeweiliger Wirkverbindung steht, so dass die Hülsen (16) jeweils unabhängig voneinander um die Mittelachse X drehbar und in Längsrichtung L_X zustellbar sind und das Aufnahmeelement (12) zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer zugestellten Stellung bezüglich des Hülsenpakets (14) in Längsrichtung L_X zustellbar ist.
2. Biege-Verdrehvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (20) eine der Anzahl der Hülsen (16) entsprechende Anzahl Motor-Getriebe-Einheiten (22) umfasst.
3. Biege-Verdrehvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Getriebe-Einheiten (22) in Längsrichtung L_X versetzt zueinander angeordnet sind.
4. Biege-Verdrehvorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Getriebe-Einheiten (22) mittelbar über eine orthogonal zu der Längsrichtung L_X zustellbare Hubkassette (24) verbunden sind.
5. Biege-Verdrehvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Motor-Getriebe-Einheiten (22) über einen in einer Führungskulisse (26) geführten Führungsarm (28) mit der Hubkassette (24) kinematisch verbunden ist.
6. Biege-Verdrehvorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel α zwischen einer Führungsrichtung jeder Führungskulisse (26) und einer Zustellrichtung der Hubkassette (24) einstellbar ist.
7. Biege-Verdrehvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein schraubbarer Anschlag (44) der Führungskulisse (26) den Winkel α bedarfsweise festlegt.
8. Biege-Verdrehvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschwenken der Führungskulisse (26) um eine Drehachse den Winkel α einstellt, wobei die Drehachse durch eine endseitige Position des Führungsarms (28) in der Führungskulisse (26) verläuft.
9. Verfahren zum Biegeverdrehen von Endabschnitten von durch ein Statorelement (2) in einer Längsrichtung L_X und um eine Mittelachse X und auf unterschiedlichen Radien gesteckte Leiterelemente/Kupferstäbe (4), bei dem eine Biege-Verdrehvorrichtung (10) zur Halterung des Statorelements und Aufnahme der Endabschnitte der Leiterelemente/Kupferstäbe (4) koaxial zur Längsrichtung L_X bereitgestellt wird und auf jeweils benachbarten Radien die Endabschnitte (6) der gesteckten Leiterelemente/Kupferstäbe (4) über Drehbewegungen der Biege-Verdrehvorrichtung (10) in entgegengesetzte Drehrichtungen gegenüber dem Statorelement (2) um einen gleichen Biegewinkel biegeverdreht werden, während die Biege-Verdrehvorrichtung (10) die Endabschnitte auf jedem Radius in Längsrichtung L_X nachführt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Biege-Verdrehvorrichtung (10) die Endabschnitte (6) durch gleichgerichtete und überlagerte Bewegungen des Statorelements (2) und der Endabschnitte (6) in Längsrichtung L_X nachführt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Biege-Verdrehvorrichtung (10) die Endabschnitte (6) um ein jedem Radius zugeordnetes Maß in Längsrichtung L_X nachführt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine orthogonal zu der Längsrichtung L_X gerichtete Hubbewegung der Biege-Verdrehvorrichtung (10) in die in Längsrichtung L_X gerichtete Nachführbewegung der Endabschnitte (6) übersetzt wird.

Images