定位发卡式导体的至少第一支脚对的端部的装置和方法与流程

本发明涉及相对于焊机工具来定位从定子芯延伸的发卡式导体的至少第一支脚对的端部的装置、系统和方法。

本发明大体涉及使被插入电机的芯的槽中的线导体构件对齐的设备和工艺。

在典型的制造场景中，线圈构件被插入电机的芯的槽中。从线圈构件延伸的成对的线导体被焊接在一起，其中各个导体属于线圈构件。这种类型的线圈构件可以是具有叉状形状的那些线圈构件，在本领域中通常被称为“u形线圈构件”或“发卡式线圈构件”。

缠绕有发卡式线圈构件的定子通常用于机动车辆的电驱动或混合驱动。

发卡式导体可以被布置在定子芯外部的嵌套中。在将嵌套插入到芯中之后，发卡式导体的端部必须被布置成使得属于待连接的导体的成对的端部彼此靠近。

可以通过使用激光射束或通过电阻加热来执行焊接操作，以便熔化并由此接合成对的导体。所产生的连接接头需要具有特定的机械和电特性。

连接操作的基本要求是导体的端部相对于彼此并且相对于焊机工具(如激光射束)的精确和可重复的定位，该焊机工具需要被引导到成对的导体的端部上以产生焊接的连接接头。

wo2018/185620公开了一种用于使线导体对齐的设备，所述设备包括具有多个可独立移动的构件的对齐单元，该对齐单元在对齐步骤期间和之后将成对的导体的端部维持在适当的位置以供执行焊接操作。可以针对具有不同绕组和定子类型尺寸特性的定子的不同构造来设置对齐单元。对于各个对齐步骤，多个构件移动是必要的。

由于最近定子的设计在成对的导体的端部之间仅提供了很小的空间，所以用于定位、保持和焊接成对的导体的端部的工具必须占用很小的空间。

大的矫直力必须被施加到导体，而不损坏导体的绝缘。

增加这些定子的每小时产量需要减少可用于执行焊接操作的时间。这使得执行成对的导体的端部的对齐的时间更少。

本发明的目的是避免现有技术的缺点，特别是提供用于快速和精确地布置发卡式导体的端部的装置和方法。

根据本发明，这些和其它目的通过根据独立权利要求的方法和设备来解决。

根据本发明，提供了一种用于相对于焊机工具来定位从定子芯延伸的发卡式导体的至少第一支脚对的端部的装置的装置。

所述装置优选地包括用于保持所述定子芯的支撑件。

定子芯可以另选地由外部托架支撑。支撑件或托架可被构造成将定子芯保持在固定位置，或者可被构造成使定子芯相对于定子芯轴线旋转。

该装置还包括第一夹紧元件和第二夹紧元件。所述第一夹紧元件和所述第二夹紧元件可相对于彼此独立地径向移动。两个夹紧元件都可以是可移动的。另选地，夹紧元件之一可以保持静止，而仅另一个移动。

所述第一夹紧元件具有第一夹紧表面，所述第二夹紧元件具有第二夹紧表面。第一夹紧表面和第二夹紧表面径向地面向彼此。

通过夹紧元件的相对径向移动，可以改变夹紧表面之间的距离。

相对径向移动可以通过径向方向上的线性平移来实现。相对径向移动还可以通过第一夹紧元件和第二夹紧元件中的至少一者的旋转运动或转动运动来实现。

夹紧元件在第一夹紧表面与第二夹紧表面之间形成第一(优选为径向内侧)接收区段。第一接收区段具有第一径向宽度，该第一径向宽度的尺寸被设计成在焊接期间轴向地接收和夹紧第一支脚对。

导体的支脚的径向延伸通常在2mm到5mm的范围内。导体的支脚的周向延伸也通常在2mm到5mm的范围内。

因此，第一接收区段具有在4.5mm至10.5mm范围内的最大径向宽度，即，在导体的侧壁与接收区段的壁之间具有0.25mm的间隙。

夹紧元件还在第一夹紧元件和第二夹紧元件的内部形成第二(优选为径向外侧)接收区段。第二接收区段具有第二径向宽度，该第二径向宽度的尺寸被设计成在第一支脚对的焊接期间接收至少另一支脚对。

优选地，第二接收区段具有在11mm至23mm范围内的径向宽度。

夹紧元件优选地可在轴向(通常竖直)方向上向上和向下移动，优选地一起移动。

通过夹紧元件的(优选地，联合的)径向和轴向移动，可以使接收区段进入用于接收支脚对的径向和轴向位置。

夹紧表面之间的距离可以通过夹紧元件的相对径向移动而改变。夹紧元件可以采取用于接收未焊接的支脚对的第一位置，以及第二位置，在该第二位置中，该支脚对被按压在一起。优选地，在相对移动期间，夹紧元件之一被保持在固定位置，而另一夹紧元件径向移动。另选地，两个夹紧元件都可以执行相对移动。

通过相对地移动夹紧元件，大的矫直力可以被施加到导体的支脚。

在至少一个夹紧元件径向移动并将第一支脚对按压在一起期间，至少第二支脚对可以被接纳(host)在第二接收区段中。在另外的步骤中，所述装置可以定位成使得第二支脚对被接收在第一接收区段中。第二接收区段则可以是空的或者可以接纳第三支脚对。

另选地，第二对已经在之前的步骤中被焊接。在这种情况下，在另外的步骤中，所述装置可以被定位成使得第一支脚对和第二支脚对被接收在第二接收区段中，并且新的支脚对被接收在第一接收区段中。

因此，一排径向对齐的支脚对可以一个接一个地被按压在一起，而不影响其它支脚对。

该过程可以迅速地执行。

在优选实施方式中，相对于与定子芯的轴线对应的轴线，第二夹紧元件的至少一部分被布置在第一夹紧元件下方。

特别地，第一夹紧元件提供具有径向宽度的储存空间，该储存空间用于容纳发卡式导体的至少一对支脚。第二夹紧元件提供具有径向宽度的接收空间，该接收空间的径向宽度大于发卡式导体的一对支脚的径向延伸与由第一夹紧元件提供的储存空间的径向宽度之和。

因此，上面的第一夹紧元件围住第二接收区段，而下面的第二夹紧元件围住第一接收区段和第二接收区段。

仅第一夹紧元件提供第一区段与第二区段之间的分离，并且其它元件不必被引入径向相邻的支脚对之间。因此降低了损坏导体支脚的风险。

第二夹紧表面可以被布置在第二夹紧元件的u形部分的头部部分的内侧上。第一夹紧表面可以被布置在第一夹紧元件的u形部分的头部部分的外侧上。

可以使第一夹紧元件和第二夹紧元件进入这样的相对位置：u形部分的柄部的至少部分轴向地对齐，并且u形部分的头部部分具有在夹紧表面之间接收一对支脚的径向距离。

u形部分的柄部优选地足够长以将发卡式导体的至少另一支脚对接纳为与第一夹紧元件的头部部分的内侧相邻。

第二夹紧元件的u形部分可围住第二接收区段，而第一夹紧元件的u形部分可围住第一接收区段和第二接收区段。

下面的夹紧元件，特别是u形部分，可以具有向上突出的延伸部，第二夹紧表面形成在该延伸部上。因此，第一夹紧表面和第二夹紧表面在相同的轴向位置上。

延伸部可以具有u形形式。延伸部的柄部的径向长度限定了夹紧表面之间的最小距离。最小距离优选地小于未焊接的支脚对的径向宽度。因此，在径向方向上足够的压紧力可以被施加到支脚。

另选地，上面的夹紧元件，特别是u形部分，可以具有向下突出的延伸部，第一夹紧表面形成在该延伸部上。

第二夹紧元件的u形部分的柄部之间的距离以及第一夹紧元件的u形部分的柄部之间的距离对应于支脚的横向宽度，使得柄部可围住支脚并使支脚在径向方向上对齐。

优选地，第一夹紧元件的u形部分的柄部之间的距离等于第二夹紧元件的u形部分的柄部之间的距离。

u形部分的柄部之间的距离对应于第一接收区段和第二接收区段的周向延伸。

仅一对支脚可以被接收在第一接收区段中，并且仅径向对齐的支脚对可以被接收在第二接收区段中。

第二夹紧表面可以比第一夹紧表面在径向上被布置得更靠外。另选地，第二夹紧表面可以比第一夹紧表面在径向上被布置得更靠内。

优选地，夹紧元件包括u形部分，其中头部部分径向向内指向。因此，柄部(以及因此夹紧元件)可以被致动机构移动，该致动机构在径向上布置在定子芯外部。夹紧元件可以从外部围绕定子移动。

夹紧元件可以另选地包括f形部分、o形部分、e形部分或梳状部分。所有这些形式至少包括相对于柄部区段交叉布置的头部区段。

在夹紧元件包括f形部分、e形部分或梳状结构的情况下，单个柄部可以在径向方向上使支脚对齐。横向元件的长度可以对应于第一接收区段和/或第二接收区段的周向延伸。

夹紧元件也可以被布置成使得头部部分径向向外指向，并且致动机构被布置在定子芯的径向内侧。

优选地，夹紧元件被布置成使得仅允许夹紧元件之间的小的相对移动，以将夹紧表面从用于插入支脚的第一位置和用于将支脚按压在一起的第二位置移动。

优选地，所述装置包括至少一个焊接单元。

焊接单元可以包括用于吹送氩气的管和用于去除氧气的管。

在一个有利的实施方式中，所述装置包括不止一对对应的第一夹紧元件和第二夹紧元件。优选地，对于每对对应的第一夹紧元件和第二夹紧元件，存在致动机构和/或焊接单元。

本发明还涉及一种用于相对于焊机工具来定位从定子芯延伸的发卡式导体的至少第一支脚对的端部的系统，该系统包括至少一个如上所述的装置，优选地包括至少两个如上所述的装置。

可以同时使用所述至少两个装置。这加速了焊接过程。

在优选实施方式中，提供了第一对第一夹紧元件和第二夹紧元件。在该第一对中，第一接收区段比第二接收区段在径向上被布置得更靠外。因此，所述装置从定子芯的周边内部的区域起作用。定子可能包括阻止装置从周边外部的区域进入的结构。通过提供从内部起作用的至少一个第一对，可以避免由这种结构引起的进入问题。

在这种情况下，优选地，该系统还包括至少第二装置。该第二装置具有第二对第一夹紧元件和第二夹紧元件。第一接收区段比第二接收区段在径向上被布置得更靠内。因此，第二装置从定子芯的外部起作用。

根据本发明，提供了一种优选地在如上所述的装置中相对于焊机工具来定位从定子芯延伸的发卡式导体的至少第一支脚对的端部的方法。

所述装置可以包括用于使定子相对于夹紧元件转动的支撑件。

所述装置可以包括用于使夹紧元件围绕定子移动的致动单元。

该方法包括以下步骤。

将定子布置在支撑件上。

将第一夹紧元件的第一夹紧表面和第二夹紧元件的第二夹紧表面定位在第一支脚对的两侧，使得第一夹紧表面与第二夹紧表面之间的具有第一径向宽度的第一(优选为径向内侧)区段接收所述支脚对，同时第一夹紧元件和第二夹紧元件内部的具有第二径向宽度的第二(优选为径向外侧)区段接收至少另一支脚对。

将夹紧元件中的至少一者径向移动以将所述支脚对按压抵靠另一夹紧元件的夹紧表面。

因此，所述第一支脚对的支脚被按压得彼此抵靠，而另一支脚对保持不受夹紧元件影响。

优选地，在另外的步骤中，所述第一支脚对的端部被连接。

在本方法的有利的实施方式中，在另外的步骤中，夹紧表面可被移动，使得另一支脚对被接收在夹紧表面之间，被按压在一起并且被连接。重复该步骤，直到所有径向对齐的支脚对都被连接。

在下一步骤中，夹紧表面可以定位在径向对齐的支脚对的下一径向排处。夹紧表面可以围绕定子移动，或者定子相对于夹紧表面转动。

径向对齐的支脚对均可以被按压在一起并且一个接一个地被连接。

优选地，两对或更多对连接面同时被用于支脚对的不同的径向对齐的排。

优选地，所述装置属于一系统，该系统包括：用于加宽支脚的端部以在径向上对支脚对进行分组以便将支脚对插入到用于扭转的装置的凹穴中的装置，以及用于进行扭转以将待连接的导体的支脚周向地对齐的装置。

下面将参照具体实施方式的描述和相应的附图来解释本发明，附图中：

图1示出了用于相对于焊机工具来定位从定子芯延伸的发卡式导体的至少第一支脚对的端部的装置的立体图；

图2示出了根据图1的装置的细节的立体图；

图3以平面图示出了第一夹紧元件的示意图；

图4以平面图示出了第二夹紧元件的示意图；

图5示出了根据图1的装置的细节的立体图；

图6以平面图示出了夹紧元件的示意图；

图7示出了系统的第一示例的立体图；

图8以平面图示出了装置的示意图；

图9示出了系统的第二示例的另一立体图。

图1示出了用于相对于焊接单元(图中未明确示出)来定位从定子芯301延伸的发卡式导体的至少第一支脚对5的端部的装置300的立体图。

发卡式导体的支脚对5、6径向成排地对齐。必须连接发卡式导体的支脚对5的相应两个支脚，使得发卡式导体形成定子的绕组。

为了保证精确的连接过程，发卡式导体的支脚对5必须在径向和周向方向上被精确地对齐。如果支脚被周向地对齐，则它们仅必须在径向方向上被按压在一起。

图2示出了根据图1的装置300的细节的立体图。

装置300包括第一夹紧元件302和第二夹紧元件303。第一夹紧元件302可独立于第二夹紧元件303径向移动(见图8)。

第一夹紧元件302具有第一夹紧表面304，并且所述第二夹紧元件303具有第二夹紧表面305。第一夹紧表面304和第二夹紧表面305径向地面向彼此。

夹紧元件302、303在第一夹紧表面304与第二夹紧表面305之间形成具有第一径向宽度307的第一接收区段306，该接收区段为径向内侧接收区段，该第一径向宽度的尺寸被设计成在焊接期间轴向地接收并夹紧第一支脚对5，因此该第一径向宽度至少与发卡式导体的支脚对5的径向延伸7一样大。

夹紧元件302、303在第一夹紧元件302和第二夹紧元件303的内部形成具有第二径向宽度309的第二接收区段308，该接收区段为径向外侧接收区段，该第二径向宽度的尺寸被设计成在第一支脚对5的焊接期间接收至少另一支脚对6。

第二夹紧元件303被布置在第一夹紧元件302的下方。

图3以平面图示出了第一夹紧元件302的示意图。

第一夹紧元件302提供具有径向宽度311的储存空间310，该储存空间用于容纳发卡式导体的至少一支脚对6(见图2)。

第一夹紧表面304被布置在第一夹紧元件302的u形部分319的头部部分318的外侧317上。

图4以平面图示出了第二夹紧元件303的示意图。

第二夹紧元件303提供了具有径向宽度313的接收空间312，该径向宽度大于发卡式导体的支脚对5的径向延伸7(见图2)与由第一夹紧元件302提供的储存空间310的径向宽度311(见图3)之和。

第二夹紧表面305被布置在第二夹紧元件303的u形部分316的头部部分315的内侧314上。

图5示出了根据图1的装置的细节的立体图。

第二夹紧元件303的u形部分316的柄部321之间的距离320以及第一夹紧元件302的柄部323之间的距离322对应于支脚的横向宽度8，使得柄部321、323横向地围住支脚对5、6并使支脚对5、6对齐。

第二夹紧元件303的头部部分315包括轴向突出的延伸部328，使得夹紧表面面对彼此。

图6以平面图示出了夹紧元件302、304的示意图。

夹紧元件302、304的柄部321、323足够长，以将发卡式导体的至少另一支脚对6(见图5)接纳为与第一夹紧元件302的头部部分318的内侧324相邻。

第一接收区段306具有在4.5mm至10.5mm的范围内的最大径向宽度344。

第二接收区段308具有在11mm至23mm范围内的最小径向宽度309。

第一接收区段306和第二接收区段308具有在2.5mm至5.5mm范围内的周向宽度。

图7示出了包括两个装置300的系统400。

因此，系统400包括不止一对329、330对应的第一夹紧元件和第二夹紧元件。

在第一对329的夹紧元件中，第二夹紧表面305比第一夹紧表面304(见图2)在径向上被布置得更靠外。致动机构331被布置在定子芯301上方，并从定子芯301的周边内的区域起作用，因此第一对329属于内部夹紧机构。

对于该内部夹紧机构，第一接收区段306比第二接收区段308在径向上被布置得更靠外。

在第二对330的夹紧元件中，第二夹紧表面305比第一夹紧表面304(见图2)在径向上被布置得更靠内。致动机构332被布置在定子芯301上方，并且从定子芯301外部的区域起作用，因此第二对330属于外部夹紧机构。

对于该外部夹紧机构，第一接收区段306比第二接收区段308在径向上被布置得更靠内。

柄部321、323(见图6)的尺寸被设计成被插入径向对齐的支脚对的两个相邻排342、343之间。

图8以平面图示出了装置300的示意图。

装置300包括用于移动夹紧元件302、302的致动机构331。致动机构331在环形引导件333上绕定子芯301(见图7)旋转。受控的移动机构334提供径向进/出和竖直上/下移动，以便联合地定位该对329夹紧元件。

为了使夹紧元件302、303相对移动，第一夹紧元件302相对于第二夹紧元件303径向移动。

径向引导件335包括由马达336驱动的杆347，该杆通过支承件337连接到第一夹紧元件302。

转换器338将由马达336提供的旋转运动转换成横向平移339。

滑架(carriage)340将横向平移339转换成径向平移341。

图9示出了包括多个装置300(例如六个装置)的系统400的第二实施方式。

用于各对329夹紧元件的致动机构331被安装到机架350，并围绕定子芯301布置。

致动机构331从定子芯301外部的区域起作用。

机架350和定子芯301可相对于彼此旋转。优选地，机架350固定地布置，而定子芯301可旋转地布置并且连接到用于使定子芯301旋转的马达(未示出)。

各个装置300被分配给焊接单元451和用于抽吸焊接烟尘的管452。也可以具有用于吹送惰性气体如氩气和/或用于去除氧气的管(未示出)。