WO2018065318A1 - Montagevorrichtung zum gleichzeitigen einführen von kupferstäben - Google Patents

Montagevorrichtung zum gleichzeitigen einführen von kupferstäben Download PDF

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WO2018065318A1
WO2018065318A1 PCT/EP2017/074817 EP2017074817W WO2018065318A1 WO 2018065318 A1 WO2018065318 A1 WO 2018065318A1 EP 2017074817 W EP2017074817 W EP 2017074817W WO 2018065318 A1 WO2018065318 A1 WO 2018065318A1
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mounting device
radial
clamping
copper rods
clamping band
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PCT/EP2017/074817
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Walter
Original Assignee
Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06—Embedding prefabricated windings in machines
    • H02K15/062—Windings in slots; salient pole windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06—Embedding prefabricated windings in machines
    • H02K15/062—Windings in slots; salient pole windings
    • H02K15/063—Windings for large electric machines, e.g. bar windings

Definitions

  • the invention relates to a mounting device for simultaneous insertion in an axial direction A of a plurality of copper rods in receiving grooves of a rotor element and / or a stator of an electric machine, with a component receiving element for receiving the rotor element and / or the stator element and an insertion unit for in the Rotor element and / or the stator to be introduced copper rods.
  • the copper rods or magnetic rods are introduced laterally guided in the grooves due to their length.
  • 6-finger grippers or devices with curve control closure disc
  • the gripper arrangements are used for gripping and subsequently transporting or mounting a component. They are characterized by high forces, high precision in a small space.
  • a disadvantage is the limited and barely expandable number of gripping points per work step.
  • the number of bars to be mounted depends on the product and may be 36 or more. As a result, the required gripping force per gripping point is low.
  • the copper bars or the magnetic bars are assembled by hand or semi-automatically, individually and with long cycle times.
  • the object of the present invention is to provide a mounting device which allows an automated multiple engagement of such components at low cycle times.
  • a mounting device for simultaneous insertion in an axial direction A of a plurality of copper rods in receiving grooves of a rotor element and / or a stator element of an electrical machine, comprising a component receiving element for receiving the rotor element and / or the stator element and one for aligning in the Rotor element and / or the stator to be inserted copper rods serving alignment unit with a radial clamping device, wherein by means of the radial clamping device to be introduced copper rods are positioned in a defined radial orientation with respect to a running in the axial direction A central axis A of the mounting device.
  • a multiple gripper is provided, which occupies a small space and only requires a drive in the form of the radial clamping device to transfer the copper rods in a defined orientation. Also, with the mounting device as many gripping points can be realized and it is a small gripping force realized for each copper rod.
  • the radial clamping device ensures that all copper rods in the alignment unit can be reliably transferred to a defined radial orientation.
  • the multiple gripper makes it possible to significantly reduce the cycle time. Also, a simple installation and maintenance is ensured.
  • the radial clamping device has a circumferentially extending around the central axis A clamping band.
  • the strap may be made of any suitable material, preferably made of a steel.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the radial clamping device has a number of copper rods corresponding number of plunger elements, are applied via the copper rods indirectly via the clamping band in the defined radial orientation.
  • the radial clamping device has at least one spring-elastic in the radial direction slide element, via which the clamping band acts on the plunger elements.
  • the Federachgiebmaschine it is possible in a particularly advantageous manner, to compensate for tolerances or variations in the component dimensions.
  • any fluctuation in the radial force with which the tension band acts on the slide elements over the circumference of the circumference can also be compensated.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the at least one slide element in the radial direction is positively connected to the tension band in an operative connection.
  • the strap is advantageously able to impart a radially directed movement of the carriage member.
  • the at least one slide element can be moved toward the central axis A via the tensioning strap, as well as being able to be moved away from the central axis A.
  • the movement away from the central axis A is particularly advantageous, since this creates space for the insertion of the copper rods into the alignment unit.
  • a radially outer stop is provided, against which the clamping band can start when moving away from the central axis A.
  • the radial clamping device comprises a clamping drive, wherein the clamping band on the tensioning drive between a cocked position in which the introduced copper rods are positioned in the defined radial alignment with respect to the central axis A, and a relaxed position, in the the copper rods to be inserted are at least largely free in the alignment unit, movable.
  • the tensioning drive is used advantageously as an actuator for the tensioning strap, so that an external drive source only has to be provided for the tensioning drive. It is conceivable, for example, that the tensioning drive is driven electrically, pneumatically or hydraulically.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the tensioning drive is held in the radial direction displaceable relative to a base body of the radial clamping device. This ensures that the tensioning drive can follow the radial movement of the tensioning strap as a result of the change in circumference during movement between the tensioned position and the unrestrained position and that no unfavorable tensioning of the tensioning strap occurs.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the tensioning band has a first free end and a second free end, wherein the two free ends are acted upon by the tensioning drive for taking the tensioned position of the tensioning band.
  • the strap is manufacturing technology easy to represent, since it does not have to be a closed clamping ring.
  • due to the open shape of the tension band advantages in the assembly of the entire device.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the clamping band assumes the cocked position, in that the tensioning drive approaches the two free ends of the clamping band in the circumferential direction. This is advantageous in that it is structurally simple to realize that the two ends are gripped by the tensioning drive. Furthermore, by approaching the two ends of the tension band a kind of constriction of the tension band, so that the operating force can be relatively low by the tension drive.
  • FIG. 1 shows a mounting device according to the invention with an alignment unit
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through an alignment unit
  • FIG. 3a, 3b show a detail of an alignment unit of the mounting device according to FIG. 1, and FIG. 4 shows a further detail of the alignment unit of the mounting device according to FIG.
  • the mounting device 10 comprises a component receiving unit 12 in a central region and an alignment unit 14 above this.
  • the component receiving unit 12 serves to receive a rotor element and / or stator element in which copper rods or magnetic bars are to be mounted or inserted.
  • the alignment unit 14 is first equipped with a plurality of copper rods 20 - hereinafter referred to merely copper rods - fitted, the copper rods 20 in the sequence in a rotor element and / or stator, which is held in the component holder 12, are introduced ,
  • the alignment unit 14 has a plurality of receiving channels 22, in which the copper rods 20 are held.
  • the rotor element and / or stator element comprises a plurality of receiving grooves into which the copper rods 20 are inserted and in which the copper rods 20 find their final mounted position.
  • the process of how the alignment unit 14 is equipped with the copper rods 20, will not be described in detail here. Conceivable for this is both a manual and an automated process.
  • the mounting device 10 further includes first and second slide members 16i and 162.
  • Each slide element I61, I62 has pressure rods 24 which extend in the axial direction A and which are dimensioned in such a way that they can be moved from above via the first slide element 16i into the receiving channels 22 of the alignment unit 14 and on the other hand from below via the second slide element 162 , can be introduced into the grooves of the rotor element and / or stator.
  • While the first slider element 16i is arranged above the aligning unit 14 and with the pressure rods 24 pointing in the direction of the alignment unit 14, the second slider element 16 2 is arranged below the component receiving element 12 and with the pressure rods 24 pointing in the direction of the rotor element and / or stator element ,
  • the slider elements 16 ⁇ 16 2 can be moved linearly via slide assemblies, not shown, along the axial direction A. It follows that the first slide element 16i can contact the copper rods 20 via the respective pressure rods 24 from above and the second slide element 16 2 can contact the copper rods 20 via the respective pressure rods 24 from below.
  • the alignment unit 14 here comprises a first radial clamping device 30i and a second radial clamping device 30 2 , wherein both are arranged vertically one above the other. Both radial clamping devices 30 ⁇ 5 30 2 can be arranged at a vertical distance a to each other. This axial distance a can be varied according to the design requirements. It would also be conceivable that only one radial clamping device is provided, which is then arranged, for example, centrally on the alignment unit 14. 2 shows a perspective longitudinal section through a radial clamping device 30 of the alignment unit 14, wherein the radial clamping device 30 may be based on the representation of Figure 1, for example, the upper radial clamping device 30i.
  • the alignment unit 14 is first equipped with the copper rods 20, then the copper rods 20 are aligned with the radial clamping device 30 with respect to defined positions and finally by the alignment unit 14 transferred into the grooves of the rotor element and / or stator.
  • the alignment unit 14 initially has a base body 48, which is formed substantially cylindrical.
  • the alignment unit 14 further includes a cover plate 36 which forms an upper closure.
  • the main body 48 extend circumferentially with respect to the central axis M, the receiving channels 22 in the axial direction A.
  • the radial clamping device 30 may be held by the main body 48 and secured thereto.
  • the radial clamping device 30 may be arranged circumferentially around the base body 48 and correspond to the receiving channels 22.
  • the alignment unit 14 comprises a radially inwardly and in the same axial position of the radial clamping device 30 arranged alignment ring 32.
  • the alignment ring 32 serves the radial clamping device 30 as an abutment.
  • the alignment ring 32 may be held by the base 48.
  • the alignment unit 14 comprises guide elements 50 with respective openings 42, which are arranged in alignment with the receiving channels 22.
  • a tensioning drive 44 of the radial clamping device 30 can be seen.
  • the tensioning drive 44 may be driven electrically, pneumatically or hydraulically.
  • the tensioning drive 44 is in operative connection with a tensioning band 46 of the radial tensioning device 30 extending circumferentially about the central axis A.
  • the tensioning band 46 is not circumferentially closed at present and has a first free end 52 and a second free end 54.
  • the two free ends 52, 54 of the clamping band 46 are fixed to the tensioning drive 44, as shown with reference to the figures 3a) and 3b), and can be moved by this.
  • the tensioning drive 44 can each move the two free ends 52, 54 of the tensioning band 46 in opposite circumferential directions relative to one another.
  • the tensioning drive 44 can radially expand the tensioning band 46 in one direction of movement and radially contract it in the other direction of movement.
  • the clamping band 46 in turn is in a form-locking operative connection with a plurality of distributed over the circumference and the number of copper rods 20 corresponding carriage elements 56.
  • the carriage elements 56 in turn are held radially movable on a guide plate 58 or led.
  • the carriage elements 56 each have a plunger element 34, an actuating element 62 and a spring element 60 are added.
  • the spring element 60 is arranged between the plunger element 34 and the actuating element 62.
  • Figures 3a) and 3b) show plan views of a detail of the alignment unit 14, on the one hand in the relaxed position - Figure 3a) - and the other in the cocked position - Figure 3b) - the radial clamping device 30.
  • the cover plate 36 is hidden.
  • two clamping jaws 68i and 68 2 which can be moved substantially in the circumferential direction relative to the alignment unit 14, as symbolized by a double arrow. The movement may also be a linear movement tangent to the circumference of the alignment unit 14.
  • a sliding carriage 38 can be seen, which is fixed on the one hand to the base body 48 and via which the tensioning drive 44 is held displaceably in the radial direction, which is likewise symbolized by a double arrow , This ensures that the tensioning drive 44 can follow the radial movement of the tensioning strap 46 as a result of the change in circumference during movement between the tensioned position and the untensioned position and no unfavorable tensioning of the tensioning strap 46 occurs.
  • FIG. 4 shows a detail of the radial tensioning device 30.
  • Two slide elements 56 with respective actuating elements 62 and plunger elements 34 can be seen.
  • the tensioning strap 46 is positively connected to the slide element 56 via an outer end face of the slide element 56 and a guide pin 70.
  • a radially outer stop 72 is provided, which constitutes an outer boundary for the tensioning drive 44 which is maximally widened by the tensioning drive 46.
  • the clamping band 44 is shown in the cocked position, which can be seen therein that between the clamping band 44 and the stopper 72 is a gap 74.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung zum gleichzeitigen Einführen in einer Axialrichtung A einer Mehrzahl an Kupferstäben in Aufnahmenuten eines Rotorelements und/oder eines Statorelements einer elektrischen Maschine, mit einem Bauteilaufnahmeelement zur Aufnahme des Rotorelements und/oder des Statorelements und einer Einführeinheit für die in das Rotorelement und/oder das Statorelement einzuführenden Kupferstäbe.

Description

Montagevorrichtung zum gleichzeitigen Einführen von Kupferstäben
Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung zum gleichzeitigen Einführen in einer Axialrichtung A einer Mehrzahl an Kupferstäben in Aufnahmenuten eines Rotorelements und/oder eines Stator- elements einer elektrischen Maschine, mit einem Bauteilaufnahmeelement zur Aufnahme des Rotorelements und/oder des Statorelements und einer Einführeinheit für die in das Rotorelement und/oder das Statorelement einzuführenden Kupferstäbe.
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. 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. Aufgrund der hohen Anforderun- gen an die Positionsgenauigkeit der Bauteile infolge der 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 Montagevor- richtung beschrieben, um Rotorelemente in Hair-Pin-Technologie herzustellen, wobei hiermit höchstens eine halbautomatische Montage durchgeführt werden kann.
Für eine einen automatischen Prozess erlaubende Montagevorrichtung kann festgehalten werden, dass es vorteilhaft ist, so viel Kupferstäbe oder Magnetstäbe wie möglich gleichzeitig, das heißt mit einem Arbeitsschritt, in die Aufnahmenuten eines Rotorelements und/oder eines Stator- elements einzuführen. Zumindest sollte es möglich sein, die für eine der Stromphasen vorgesehenen Kupferstäbe oder Magnetstäbe gleichzeitig einzuführen. Eine reduzierte Taktzeit ist nur dann gewährleistet, wenn auch das Bestücken der Montagevorrichtung mit den Kupferstäben oder Magnetstäben in einfacher und zeitsparender weise ermöglicht wird. Dieses Bestücken wird herkömmlich mit sogenannten Greifern durchgeführt. Weiterhin ist infolge der engen Spaltmaße zwischen Kupferstab oder Magnetstab und Aufnahmenuten bei der Bestückung der Montagevorrichtung mit den Stäben auf eine exakt definierte Positionierung der Stäbe in der Montagevorrichtung zu achten. Schließlich gilt es zu berücksichtigen, dass die Kupferstäbe oder Magnetstäbe infolge ihrer Länge seitlich geführt in die Aufnahmenuten eingeführt werden. Um mehrere Bauteile, welche auf dem Kreisdurchmesser des Rotorelements und/oder der Statorelements sind, greifen, ausrichten und montieren zu können, werden beispielsweise 6-Finger- greifer oder Vorrichtungen mit Kurvensteuerung (Schließscheibe) eingesetzt. Die Greiferanordnungen werden zum Greifen und anschließendem Transportieren beziehungsweise Montieren ei- nes Bauteils verwendet. Dabei zeichnen sie sich durch hohe Kräfte, hohe Präzision bei geringem Bauraum aus. Nachteilig ist allerdings die begrenzte und kaum erweiterbare Anzahl der Greifpunkte pro Arbeitsschritt. Bei der Montage von Elektromotoren oder Generatoren gilt es die Kupferstäbe oder Magnetstäbe auf einem Kreisdurchmesser anzuordnen, wobei die Stäbe eine kleine Eigenmasse haben. Die Anzahl der zu montierenden Stäbe ist produktabhängig und beispiels- weise bei 36 oder mehr liegen. Infolgedessen ist die erforderliche Greifkraft pro Greifpunkt niedrig. Derzeit werden die Kupferstäbe oder die Magnetstäbe von Hand oder halbautomatisiert einzeln und mit langen Zykluszeiten montiert.
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Montagevorrichtung bereitzustellen, die ein automatisiertes Mehrfachgreifen von derartigen Bauteilen bei gerin- gen Zykluszeiten erlaubt.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Montagevorrichtung zum gleichzeitigen Einführen in einer Axialrichtung A einer Mehrzahl an Kupferstäben in Aufnahmenuten eines Rotorelements und/oder eines Statorelements einer elektrischen Maschine, umfassend ein Bauteilaufnahmeelement zur Aufnahme des Rotorelements und/oder des Statorelements und eine zum Ausrichten der in das Rotorelement und/oder das Statorelement einzuführenden Kupferstäbe dienende Ausrichteinheit mit einer Radialspannvorrichtung, wobei mittels der Radialspannvorrichtung die einzuführenden Kupferstäbe in eine definierte radiale Ausrichtung bezüglich einer in Axialrichtung A verlaufenden Mittelachse A der Montagevorrichtung positionierbar sind.
Durch die erfindungsgemäße Montagevorrichtung wird ein Mehrfachgreifer bereitgestellt, der einen geringen Bauraum einnimmt und der nur einen Antrieb in Form der Radialspannvorrichtung benötigt, um die Kupferstäbe in eine definierte Ausrichtung zu überführen. Auch sind mit der Montagevorrichtung möglichst viele Greifpunkte realisierbar und es ist eine geringe Greifkraft für jeden Kupferstab realisiert. Über die Radialspannvorrichtung wird sichergestellt, dass alle Kupferstäbe in der Ausrichteinheit zuverlässig in eine definierte radiale Ausrichtung überführt werden können. Durch den Mehrfachgreifer ist es möglich die Zykluszeit deutlich zu reduzieren. Auch wird eine einfache Montage und Wartung sichergestellt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Radialspannvorrichtung ein umfänglich um die Mittelachse A verlaufendes Spannband aufweist. Durch die Verwendung nur eines Spannbandes, welches im Wesentlichen konzentrisch um die Mittelachse A angeordnet sein kann, kann mit konstruktiv einfachen Mitteln ein Ausrichten der Kupferstäbe erfolgen. Das Spannband kann aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, wobei es bevorzugt aus einem Stahl hergestellt ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Radialspannvorrichtung eine der Anzahl der Kupferstäbe entsprechende Anzahl an Stößelelementen aufweist, über die Kupferstäbe mittelbar über das Spannband in die definierte radiale Ausrichtung beaufschlagt werden. Dadurch, dass jedem Kupferstab ein Stößelelemente zugeordnet ist, können über die Stößelelemente Toleranzen beziehungsweise Schwankungen der Bauteilmaße ausgeglichen beziehungsweise kompensiert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Radialspannvorrichtung zumindest ein in radialer Richtung federnachgiebiges Schlittenelement aufweist, über das das Spannband die Stößelelemente beaufschlagt. Über die Federnachgiebigkeit ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, Toleranzen beziehungsweise Schwankungen der Bauteilmaße auszugleichen. Darüber hinaus können auch eventuelle Schwankung der Radialkraft, mit der das Spann- band die Schlittenelemente über den Verlauf des Umfangs beaufschlagt, ausgeglichen werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das zumindest eine Schlittenelement in radialer Richtung formschlüssig mit dem Spannband in einer Wirkverbindung steht. Hierdurch ist das Spannband in vorteilhafter Weise in der Lage, eine radial gerichtete Bewegung dem Schlittenelement aufzuprägen. Bevorzugt ist insbesondere, dass das zumindest eine Schlittenele- ment über das Spannband sowohl auf die Mittelachse A zubewegt werden kann, als auch von der Mittelachse A wegbewegt werden kann. Hierbei ist die Bewegung weg von der Mittelachse A besonders vorteilhaft, da hierdurch Platz für das Einführen der Kupferstäbe in die Ausrichteinheit geschaffen wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein radial äußerer Anschlag vorgesehen ist, gegen den das Spannband bei einer Bewegung weg von der Mittelachse A anlaufen kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Radialspannvorrichtung einen Spannantrieb aufweist, wobei das Spannband über den Spannantrieb zwischen einer gespannten Stellung, in der die einzuführenden Kupferstäbe in der definierten radialen Ausrichtung bezüglich der Mittelachse A positioniert sind, und einer entspannten Stellung, in der die einzufüh- renden Kupferstäbe zumindest weitestgehend frei in der Ausrichteinheit einsitzen, beweglich ist. Der Spannantrieb dient in vorteilhafter Weise als Aktuatorik für das Spannband, so dass lediglich für den Spannantrieb eine externe Antriebsquelle bereitgestellt werden muss. Denkbar ist beispielsweise, dass der Spannantrieb elektrisch, pneumatisch oder auch hydraulisch angetrieben ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Spannantrieb in radialer Richtung verschiebbar bezüglich eines Grundkörpers der Radialspannvorrichtung gehalten ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Spannantrieb der radialen Bewegung des Spannbandes infolge der Änderung des Umfangs bei Bewegung zwischen der gespannten Stellung und der unge- spannten Stellung folgen kann und es zu keiner ungünstigen Verspannung des Spannbandes kommt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Spannband ein erstes freies Ende und ein zweites freies Ende aufweist, wobei die beiden freien Enden über den Spannantrieb zur Einnahme der gespannten Stellung des Spannbandes beaufschlagt werden. Hierdurch ist das Spannband fertigungstechnisch einfach darzustellen, da es kein geschlossener Spannring sein muss. Weiterhin ergeben sich durch die offene Form des Spannbandes Vorteile bei der Montage der gesamten Vorrichtung.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Spannband die gespannte Stellung einnimmt, indem der Spannantrieb beide freien Enden des Spannbandes in Umfangsrich- tung einander annähert. Dies ist insofern vorteilhaft, als dass es konstruktiv einfach ist zu realisieren, dass die beiden Enden von dem Spannantrieb gegriffen werden. Weiterhin erfolgt durch das Annähern der beiden Enden Spannbandes eine Art Einschnüren des Spannbandes, so dass die Betätigungskraft durch den Spannantrieb verhältnismäßig gering sein kann.
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
Figur 1 eine erfindungsgemäße Montagevorrichtung mit einer Ausrichteinheit;
Figur 2 einen Längsschnitt durch eine Ausrichteinheit;
Figuren 3a, 3b ein Detail einer Ausrichteinheit der Montagevorrichtung gemäß Figur 1 und Figur 4 eine weiteres Detail der Ausrichteinheit der Montagevorrichtung gemäß Figur 1.
Die Figur 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung 10. Bei der leicht perspektivischen Ansicht handelt es sich um einen die Montagevorrichtung 10 halbierenden Längsschnitt entlang eine Axialrichtung A, die vorliegend als zentrale Mittelachse M eingezeichnet ist. Die Axialrichtung A ist vorliegend vertikal orientiert. Denkbar wäre aber auch eine hiervon abweichende Orientierung. Infolge der vertikal orientierten Axialrichtung A wird in der folgenden Beschreibung Bezug auf relative Angaben wie oben, unten, mittig, oberhalb und unterhalb genommen. Die Montagevorrichtung 10 umfasst in einem mittleren Bereich eine Bauteilaufnahmeeinheit 12 und oberhalb hiervon eine Ausrichteinheit 14. Die Bauteilaufnahmeeinheit 12 dient der Aufnahme eines Rotorelements und/oder Statorelements, in das Kupferstäbe oder Magnetstäbe montiert beziehungsweise eingeführt werden sollen. Die Ausrichteinheit 14 wird zunächst mit mehre- ren Kupferstäben 20 - es wird im weiteren Verlauf lediglich Bezug auf Kupferstäbe genommen - bestückt, wobei die Kupferstäbe 20 in der Folge in ein Rotorelement und/oder Statorelement, welches in der Bauteilaufnahme 12 gehalten ist, eingeführt werden. Die Ausrichteinheit 14 weist mehrere Aufnahmekanäle 22 auf, in denen die Kupferstäbe 20 gehalten werden. Als Pendant hierzu umfasst das Rotorelement und/oder Statorelement mehrere Aufnahmenuten, in die die Kupferstäbe 20 eingeführt werden und in denen die Kupferstäbe 20 ihre endgültige montierte Position finden. Der Vorgang, wie die Ausrichteinheit 14 mit den Kupferstäben 20 bestückt wird, soll an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden. Denkbar ist hierfür sowohl ein manueller als auch ein automatisierter Vorgang.
Die Montagevorrichtung 10 umfasst ferner ein erstes und ein zweites Schieberelement 16i und I62. Jedes Schieberelement I61, I62 weist in Axialrichtung A verlaufende Druckstäbe 24 auf, die derart dimensioniert sind, dass sie einerseits, nämlich von oben über das erste Schieberelement 16i, in die Aufnahmekanäle 22 der Ausrichteinheit 14 und andererseits, nämlich von unten über das zweite Schieberelement I62, in die Aufnahmenuten des Rotorelements und/oder Statorelements eingeführt werden können. Während das erste Schieberelement 16i oberhalb der Aus- richteinheit 14 und mit den Druckstäben 24 in Richtung der Ausrichteinheit 14 zeigend angeordnet ist, ist das zweite Schieberelement 162 unterhalb des Bauteilaufnahmeelements 12 und mit den Druckstäben 24 in Richtung des Rotorelements und/oder Statorelements zeigend angeordnet. Die Schieberelemente 16^ 162 können über nicht dargestellte Schlittenanordnungen entlang der Axialrichtung A linear verfahren werden. Hieraus ergibt sich, dass das erste Schieberelement 16i die Kupferstäbe 20 über die jeweiligen Druckstäbe 24 von oben kontaktieren kann und das zweite Schieberelement 162 die Kupferstäbe 20 über die jeweiligen Druckstäbe 24 von unten kontaktieren kann.
Die Ausrichteinheit 14 umfasst vorliegend eine erste Radialspannvorrichtung 30i und eine zweite Radialspannvorrichtung 302, wobei beide vertikal übereinander angeordnet sind. Beide Radial- Spannvorrichtungen 30ΐ 5 302 können in einem vertikalen Abstand a zueinander angeordnet sein. Dieser axiale Abstand a kann entsprechend den konstruktiven Erfordernissen variiert werden. Denkbar wäre auch, dass nur eine Radialspannvorrichtung vorgesehen ist, die dann beispielsweise mittig an der Ausrichteinheit 14 angeordnet ist. Die Figur 2 zeigt einen perspektivischen Längsschnitt durch eine Radialspannvorrichtung 30 der Ausrichteinheit 14, wobei die Radialspannvorrichtung 30 bezogen auf die Darstellung der Figur 1 beispielsweise die obere Radialspannvorrichtung 30i sein kann. Wie bereits beschrieben, wird die Ausrichteinheit 14 während eines Verfahrens zur Montage von Kupferstäben 20 in einem Ro- torelement und/oder Statorelement zunächst mit den Kupferstäben 20 bestückt, anschließend werden die Kupferstäbe 20 mit der Radialspannvorrichtung 30 bezüglich definierten Positionen ausgerichtet und schließlich von der Ausrichteinheit 14 in die Aufnahmenuten des Rotorelements und/oder Statorelements überführt.
Die Ausrichteinheit 14 weist zunächst einen Grundkörper 48 auf, der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Die Ausrichteinheit 14 weist ferner eine Deckplatte 36 auf, die einen oberen Verschluss bildet. In dem Grundkörper 48 verlaufen umfänglich bezüglich der Mittelachse M die Aufnahmekanäle 22 in Axialrichtung A. Die Radialspannvorrichtung 30 kann von dem Grundkörper 48 gehalten werden beziehungsweise an diesem befestigt sein. Die Radialspannvorrichtung 30 kann umfänglich um den Grundkörper 48 angeordnet sein und mit den Aufnahmekanälen 22 korrespondieren.
Weiterhin umfasst die Ausrichteinheit 14 einen radial innerhalb und in gleicher Axialposition der Radialspannvorrichtung 30 angeordneten Ausrichtring 32. Der Ausrichtring 32 dient der Radialspannvorrichtung 30 als Gegenlagerung. Der Ausrichtring 32 kann von dem Grundkörper 48 gehalten sein. Schließlich umfasst die Ausrichteinheit 14 Führungselemente 50 mit jeweiligen Durchbrüchen 42, die fluchtend zu den Aufnahmekanälen 22 angeordnet sind. In der linken Bildhälfte der Figur 2 ist ein Spannantrieb 44 der Radialspannvorrichtung 30 zu erkennen. Der Spannantrieb 44 kann elektrisch, pneumatisch oder auch hydraulisch angetrieben sein. Der Spannantrieb 44 steht in einer Wirkverbindung mit einem umfänglich um die Mittelachse A verlaufenden Spannband 46 der Radialspannvorrichtung 30. Das Spannband 46 ist vorliegend umfänglich nicht geschlossen ausgeführt und weist ein erstes freies Ende 52 und ein zweiten freies Ende 54 auf. Die beiden freien Enden 52, 54 des Spannbandes 46 sind an dem Spannantrieb 44 festgelegt, wie anhand der Figuren 3a) und 3b) dargestellt, und können von diesem bewegt werden. Bevorzugt kann der Spannantrieb 44 die beiden freien Enden 52, 54 des Spannbandes 46 jeweils in entgegengesetzte Umfangsrichtungen zuein- ander bewegen. Somit kann der Spannantrieb 44 das Spannband 46 in der einen Bewegungsrichtung radial aufweiten und in der anderen Bewegungsrichtung radial zusammenziehen. Das Spannband 46 seinerseits steht in einer formschlüssigen Wirkverbindung mit mehreren über den Umfang verteilte und der Anzahl der Kupferstäbe 20 korrespondierenden Schlittenelementen 56. Die Schlittenelemente 56 ihrerseits sind auf einer Führungsplatte 58 radial beweglich gehalten beziehungsweise geführt. In den Schlittenelementen 56 sind jeweils ein Stößelelement 34, ein Betätigungselement 62 und ein Federelement 60 aufgenommen. Hierbei ist das Federelement 60 zwischen dem Stößelelement 34 und dem Betätigungselement 62 angeordnet. Wirkt der Spannantrieb 44 also derart, dass er das Spannband 46 radial zusammenzieht, überträgt das Spannband 46 eine Radialkraft auf das Schlittenelement 56, das sich auf der Führungsplatte 58 nach radial innen verschiebt. Mit dem Schlittenelemente 56 wird mittelbar über das Betätigungselement 62 und das Federelement 60 das Stößelelement 34 auf den Kupferstab 20 zugestellt, bis dieser radial innen an dem Ausrichtring 32 zur Anlage kommt. Wirkt ab dieser Stellung weiterhin über das Spannband 46 eine Radialkraft auf das Schlittenelement 56 und ist die größer als die durch das Federelement 60 aufgebrachte Federkraft, gibt das Federelement 60 nach, so dass folglich das Stößelelement 34 den Kupferstab 20 genau mit dieser definierten Federkraft gegen den Ausrichtring 32 beaufschlagt beziehungsweise positioniert.
Die Figuren 3a) und 3b) zeigen Draufsichten eines Details der Ausrichteinheit 14, zum einen in der entspannten Stellung - Figur 3a) - und zum anderen in der gespannten Stellung - Figur 3b) - der Radialspannvorrichtung 30. Die Deckplatte 36 ist ausgeblendet. Zu erkennen sind zwei Spannbacken 68i und 682, die im Wesentlichen im Umfangsrichtung bezogen auf die Ausrichteinheit 14 bewegt werden können, wie dies mit einem Doppelpfeil symbolisiert ist. Bei der Bewegung kann es sich auch um eine lineare Bewegung handeln, die tangential zu dem Umfang der Ausrichteinheit 14 verläuft. Weiterhin ist sowohl in den Figuren 3a) und 3b) als auch der Figur 2 ein Gleitschlitten 38 zu erkennen, der einerseits an dem Grundkörper 48 festgelegt ist und über den der Spannantrieb 44 in radialer Richtung verschiebbar gehalten ist, was ebenfalls mit einem Doppelpfeil symbolisiert ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Spannantrieb 44 der radialen Bewegung des Spannbandes 46 infolge der Änderung des Umfangs bei Bewegung zwischen der gespannten Stellung und der ungespannten Stellung folgen kann und es zu keiner ungünstigen Verspannung des Spannbandes 46 kommt.
Die Figur 4 zeigt ein Detail der Radialspannvorrichtung 30. Zu erkennen sind zwei Schlittenelemente 56 mit jeweiligen Betätigungselementen 62 und Stößelelementen 34. Das Spannband 46 ist formschlüssig mit dem Schlittenelement 56 über eine äußere Stirnfläche des Schlittenelements 56 und einen Führungsstift 70 verbunden. Weiterhin ist ein radial äußerer Anschlag 72 vorgesehen, der eine äußere Begrenzung für das durch den Spannantrieb 44 maximal aufgeweitete Spannband 46 darstellt. In der Figur 4 ist das Spannband 44 in der gespannten Stellung dargestellt, was darin zu erkennen ist, dass zwischen dem Spannband 44 und dem Anschlag 72 ein Zwischenraum 74 besteht. Bezugszeichenliste
10 Montagevorrichtung
12 Bauteilaufnahmeelement
14 Ausrichteinheit
16 Schieberelement
20 Kupferstab
22 Aufnahmekanal
24 Druckstab
30 Radialspannvorrichtung
32 Ausrichtring
34 Stößelelement
36 Deckplatte
38 Gleitschlitten
42 Durchbruch
44 Spannantrieb
46 Spannband
48 Grundkörper
50 Führungselement
52 freies Ende
54 freies Ende
56 Schlittenelement
58 Führungsplatte
60 Federelement
62 Betätigungselement
64 Anfasung
66 Verjüngung
68 Spannbacken
70 Führungsstift
72 Anschlag
74 Zwischenraum Axialrichtung Mittelachse

Claims

Patentansprüche
1. Montagevorrichtung (10) zum gleichzeitigen Einführen in einer Axialrichtung A einer Mehrzahl an Kupferstäben (20) in Aufnahmenuten eines Rotorelements und/oder eines Statorelements einer elektrischen Maschine, umfassend
ein Bauteilaufnahmeelement (12) zur Aufnahme des Rotorelements und/oder des Statorelements und
eine zum Ausrichten der in das Rotorelement und/oder das Statorelement einzuführenden Kupferstäbe (20) dienende Ausrichteinheit (14) mit einer Radialspannvorrichtung (30), wobei mittels der Radialspannvorrichtung (30) die einzuführenden Kupferstäbe (20) in eine definierte radiale Ausrichtung bezüglich einer in Axialrichtung A verlaufenden Mittelachse M der Montagevorrichtung (10) positionierbar sind.
2. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialspannvorrichtung (30) ein umfänglich um die Mittelachse A verlaufendes Spannband (46) aufweist.
3. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialspannvorrichtung (30) eine der Anzahl der Kupferstäbe (20) entsprechende Anzahl an Stößelelementen (32) aufweist, über die die Kupferstäbe (20) mittelbar über das Spannband (46) in die definierte radiale Ausrichtung beaufschlagt werden.
4. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialspannvorrichtung (30) zumindest ein in radialer Richtung federnachgiebiges Schlittenelement (56) aufweist, über das das Spannband (46) die Stößelelemente (32) beaufschlagt.
5. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schlittenelement (56) in radialer Richtung formschlüssig mit dem Spannband (46) in einer Wirkverbindung steht.
6. Montagevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialspannvorrichtung (30) einen Spannantrieb (44) aufweist, wobei das Spannband (46) über den Spannantrieb (44) zwischen einer gespannten Stellung, in der die einzuführenden Kupferstäbe (20) in der definierten radialen Ausrichtung bezüglich der Mittelachse A positioniert sind, und einer entspannten Stellung, in der die einzuführenden Kupferstäbe (20) zumindest weitestgehend frei in der Ausrichteinheit (14) einsitzen, beweglich ist.
7. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannantrieb (44) in radialer Richtung verschiebbar bezüglich eines Grundkörpers (48) der Radialspannvorrichtung (30) gehalten ist.
8. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannband (46) ein erstes freies Ende (52) und ein zweites freies Ende (54) aufweist, wobei die beiden freien Enden (52, 54) über den Spannantrieb (44) zur Einnahme der gespannten Stellung des Spannbandes (46) beaufschlagt werden.
9. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannband (46) die gespannte Stellung einnimmt, indem der Spannantrieb (44) beide freien Enden des Spannbandes (46) in Umfangsrichtung einander annähert.
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