DE102008043876A1

DE102008043876A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abisolieren eines isolierten Drahtes

Info

Publication number: DE102008043876A1
Application number: DE200810043876
Authority: DE
Inventors: Norbert Immler; Torsten Koeppe; Bernd Lutz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2010-05-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abisolieren eines von einer Isolierung (7) umgebenden Drahtes (6), umfassend eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, eine Positionierungseinheit (9), welche einen Drahtbereich (5), welcher abisoliert werden soll, im Wechselfeld derart positioniert, dass sich der Draht (6) erwärmt und dadurch die Isolierung (7) versprödet, und eine Entfernungseinrichtung (8) zum Entfernen der Isolierung (7) vom Drahtbereich (5). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entfernen einer Isolierung von einem Draht.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abisolieren eines von einer Isolierung umgebenden Drahtes.
In der Technik werden beispielsweise isolierte Drähte in Form von Lackdrähten für Motoren und Spulen verwendet. Üblicherweise ist die Lackschicht dabei sehr widerstandsfähig und lässt sich nur schwer entfernen. Hierdurch resultieren häufig schlechte Abisolierqualitäten, so dass Folgeprozesse nicht ohne Nacharbeiten ausgeführt werden können. Ferner ist beispielsweise ein Abfräsen oder Abschleifen des Lacks vom Draht problematisch, da dies zu einer starken Werkzeug- und Anlagenverschmutzung durch den klebrigen und zäh-elastischen Isolierlack führt. Auch eine Verwendung eines Lasers führt nicht zu uneingeschränkt positiven Ergebnissen, da insbesondere bei kleinen Durchmessern Probleme durch die Abschattung des Drahtes an der dem Laser abgewandten Seite des Lackdrahts auftreten. Ferner kann bei der Verwendung von Lasern leicht eine Verschmutzung von Optiken vorkommen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abisolieren eines isolierten Drahtes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass Wärme lokal konzentriert im Draht erzeugt werden kann, so dass die Isolation von innen nach außen erhitzt wird. Als Wärmequelle dient dabei ein elektromagnetisches Wechselfeld, in welchem der abzuisolierende Draht angeordnet wird. Das Erhitzen der Isolation führt zu einem Verdampfen von Lösungsmitteln, wobei sich die Isolation dunkel verfärbt. Dies kann für eine Prozesskontrolle genutzt werden. Dabei versprödet die Isolation stark und verliert insbesondere ihre zäh-elastischen Eigenschaften. Die Isolation löst sich vom Draht und kann in einem nächsten Schritt entfernt werden. Besonders bevorzugt kann erfindungsgemäß hier eine homogene Abisolierqualität am gesamten Umfang des isolierten Drahtes erreicht werden, da die Wärmeübertragung vom Draht auf die Isolierung gleichmäßig entlang des Umfangs auftritt. Hierbei tritt insbesondere keine Verschmutzung von Optiken o. ä. auf und es treten auch keine Abschattungsprobleme auf. Dabei ist die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr kleinbauend und kompakt, so dass sie problemlos in andere Maschinen, insbesondere in Wickelmaschinen, integriert werden kann.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Besonders bevorzugt wird das Wechselfeld mittels eines Induktors oder eines Wechselfeldgenerators erzeugt.
Besonders bevorzugt ist die Entfernungseinrichtung eine Strahleinrichtung, welche die spröde Isolierung mit einem unter Druck stehenden Gas, insbesondere Druckluft oder Kohlendioxid oder Trockeneis, entfernt. Hierbei wird die spröde Isolierung zerstört und vom Draht gelöst.
Alternativ ist die Entfernungseinrichtung eine Bürste oder eine Schleifvorrichtung oder ein Fräser, mit welchem die spröde Isolierung entfernt wird.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Entfernungseinrichtung eine Biegevorrichtung und/oder eine Verdrehvorrichtung, um durch Erzeugung von mechanischen Spannungen in der spröden Isolation diese vom Draht zu lösen.
Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Kühlvorrichtung, um die Vorrichtung zur Erzeugung des elektromagnetischen Wechselfelds zu kühlen.
Die Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfelds verwendet vorzugsweise eine Niederfrequenz oder eine Mittelfrequenz oder eine Hochfrequenz oder eine Ultrahochfrequenz.
Weiter bevorzugt wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abisolieren eines isolierten Drahtes in eine Wickelmaschine integriert, so dass insbesondere ein Drahtendbereich vor oder nach oder während dem Wickelschritt abisoliert werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Entfernen einer mantelförmigen Isolation von einem Draht und umfasst die Schritte des Erwärmens eines abzuisolierenden Drahtbereichs in einem elektromagnetischen Wechselfeld und des Entfernens durch die Wärme im elektromagnetischen Wechselfeld spröde gewordenen Isolation vom Drahtbereich. Da sich der Draht, welcher sich im elektromagnetischen Wechselfeld befindet, stark erhitzt, erhitzt sich auch die den Draht umgebende Isolation, wobei die Isolation spröde wird. Dadurch kann in einem nächsten Schritt die Isolation einfach entfernt werden. Hierbei ist es ein besonderer Vorteil, dass das Verfahren einfach und schnell ausgeführt werden kann und insbesondere bleibt die Isolation vor dem Entfernungsschritt noch um den Draht herum angeordnet und verhindert so ein Anlaufen und Oxidieren der heißen Drahtoberfläche. Dies ermöglicht es ferner, dass auf eine Schutzatmosphäre für den Draht verzichtet werden kann. Erst im nächsten Schritt wird dann die spröde Isolation entfernt.
Die Entfernung wird vorzugsweise mittels mechanischen Verfahren mit unter Druck stehendem Gas oder mittels mechanischem Verformen des Drahts, z. B. durch Biegen und/oder Verdrillen oder durch berührende mechanische Verfahren, wie z. B. Bürsten, Schleifen oder Fräsen, entfernt.
Zeichnung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei der Durchführung eines ersten erfindungsgemäßen Schrittes,
2 eine Darstellung der Durchführung eines zweiten erfindungsgemäßen Schrittes, und
3 eine Darstellung einer Wicklung mit einem abisolierten Drahtendbereich.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 eine Vorrichtung 1 zum Entfernen einer Mantelisolation von einem Draht sowie das erfindungsgemäße Verfahren im Detail beschrieben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Entfernung einer Isolation von einem Draht umfasst einen Induktor 2 und eine Kühleinrichtung 3. Der Induktor 2 erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld, wobei der Induktor 2 mehrere Windungen aufweist. Die Kühleinrichtung 3 führt dabei ein Kühlmittel am äußeren Umfang des Induktors 2 vorbei, um eine zu starke Erwärmung des Induktors 2 zu verhindern. Das elektromagnetische Wechselfeld wird dabei im Inneren des Induktors 2 erzeugt.
In 1 ist ferner eine Spule 4 dargestellt, welche aus einem mit einem Lack 7 isolierten Draht 6 hergestellt wurde. Der Draht 6 ist dabei ein Kupferdraht und der Lack 7 bildet eine isolierende Lackhülle. Ein Drahtendbereich 5 der Spule 4 steht dabei von der Spule vor und soll abisoliert werden. Hierzu wird der Drahtendbereich 5 in das Innere des spulenförmigen Induktors 2 eingeführt, so dass der abzuisolierende Bereich im Induktor 2 angeordnet ist. Eine Positionierungseinheit 9 in Gestalt einer Auflageebene positioniert den Drahtendbereich 5 im Induktor 2. Der Induktor 2 wird dann eingeschaltet und erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld in seinem Inneren, so dass der darin befindliche Draht 6 des Drahtendbereichs 5 erwärmt wird. Somit wird der sich erwärmende Draht 6 als Wärmequelle genutzt, welche den Lack 7 an der Grenzschicht zwischen Lack 7 und Draht 6 erwärmt, wobei Lösungsmittel aus dem Lack 7 verdampft wird. Das elektromagnetische Wechselfeld im Induktor 2 induziert dabei Wirbelströme im Draht, wobei die Wirbelstromverlustwärme den Draht erhitzt. Hierbei wird die Wärme homogen an den umgebenden Lack 7 abgegeben. Dieser Vorgang geht gleichmäßig zu allen Radialseiten des Drahtes 6 vor sich, wobei die Lackisolation von der Oberfläche des Drahtes gelöst wird, aber weiterhin einen geschlossenen ringzylinderförmigen Mantel bildet. Während dieses Vorgangs färbt sich der Lack 7 dunkel, so dass eine einfache visuelle Prozesskontrolle möglich ist. Hierbei versprödet der Lack 7 stark und verliert seine zäh-elastischen Eigenschaften. Durch die weiterhin am Draht 6 befindliche geschlossene und spröde Lackschicht wird ferner verhindert, dass die heiße Drahtoberfläche anläuft und oxidiert. Hierdurch kann insbesondere auf eine Schutzatmosphäre verzichtet werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Drahtendbereich 5 entlang der Längsachse des Induktors 2 eingeführt. Es sei jedoch angemerkt, dass alternativ der abzuisolierende Drahtbereich auch zwischen den Windungen des Induktors, quer zu dessen Längsachse, angeordnet werden kann.
Die somit nun versprödete Lackhülle kann einfach vom Draht 6 gelöst werden. In 2 ist die versprödete Lackhülle mit dem Bezugszeichen 7' bezeichnet. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet ferner eine Druckluftquelle, welche mittels Druckluft den spröden Lack vom Draht 6 entfernt. 3 zeigt nun den abisolierten Drahtendbereich 5, an welchem der Lack 7 vollständig entfernt wurde.
Es sei angemerkt, dass die Oberfläche des Drahts 6 eine charakteristische Wabenbildung aufweist, welche Folge des Wärmeflusses vom heißen Draht 6 zur Lackhülle ist. Da die Wärme von innen nach außen übertragen wird, wird der Lack 7 zuerst an der Grenzschicht zwischen dem Draht 6 und dem Lack 7 verdampft, was im Inneren der Lackhülle zu einer Blasenbildung führt. Hierdurch quillt die Lackhülle etwas auf und hebt sich von der Oberfläche des Drahtes 6 ab. Dabei kann eine wabenförmige Restverschmutzung zurückbleiben. Die dabei gebildeten Waben sind eher unregelmäßig und von verschiedener Größe, insbesondere zwischen 10 und 30 μm. Für eine weitere Verwendung der Spule, beispielsweise für eine Befestigung an einer Leiterplatte, kann diese wabenförmige Restverschmutzung am Drahtendbereich 5 verbleiben. Es ist jedoch auch möglich, dass nochmals vor dem Fixieren des Drahtendbereichs 5 an einer Leiterplatte o. ä. ein kurzer Schleifvorgang an der Oberfläche des Drahtes 6 ausgeführt wird, um diese wabenförmige Restverschmutzung zu entfernen.

Claims

Vorrichtung zum Abisolieren eines von einer Isolierung (7) umgebenden Drahtes (6), umfassend – eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, – eine Positionierungseinheit (9), welche einen Drahtbereich (5), welcher abisoliert werden soll, im Wechselfeld derart positioniert, dass sich der Draht (6) erwärmt und dadurch die Isolierung (7) versprödet, und – eine Entfernungseinrichtung (8) zum Entfernen der Isolierung (7) vom Drahtbereich (5).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfelds ein Induktor (2) oder ein Wechselfeldgenerator ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernungseinrichtung (8) eine Strahlvorrichtung umfasst, welche die spröde Isolierung des Drahtbereichs (5) mittels unter Druck stehendem Gas, insbesondere mittels Luft oder Kohlendioxid oder Trockeneis, entfernt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernungseinrichtung eine Bürste oder eine Schleifvorrichtung oder einen Fräser umfasst, um die spröde Isolierung (7) zu entfernen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernungseinrichtung eine Biegevorrichtung und/oder eine Verdrillvorrichtung umfasst, um die spröde Isolierung (7) zu entfernen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Kühleinrichtung (3) zur Kühlung der Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfelds.
Wickelmaschine zur Herstellung einer Wicklung, umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Entfernen einer mantelförmigen Isolierung (7) von einem Draht (6), umfassend die Schritte: – Erwärmen eines abzuisolierenden Drahtbereichs (5) in einem elektromagnetischen Wechselfeld, wobei aufgrund einer Erwärmung des im Wechselfeld angeordneten Drahtes (6) die Isolierung (7) durch Erwärmung spröde wird, und – Entfernen der spröden Isolierung (7) vom Draht (6).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen mittels eines unter Druck stehenden Gases, insbesondere Druckluft oder Kohlendioxid oder Trockeneis, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen durch mechanisches Verformen des Drahtbereichs (5), insbesondere durch Biegen und/oder Verdrehen, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen mittels eines mechanischen Verfahrens, insbesondere mittels Bürsten oder Schleifen oder Fräsen, erfolgt.