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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abisolieren von Kabeln, insbesondere von isolierten elektrischen oder optischen Leitungen, insbesondere von Rund- oder Flachleitern.
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Stand der Technik
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Das Abisolieren von Kabeln oder Leitungen ist im Stand der Technik unter Zuhilfenahme manueller oder automatisierter Werkzeuge bereits bekannt. Zum Beispiel in der Konfektionierung von Kabeln oder Leitungen in der Elektro- oder Fahrzeugindustrie stellt das Abisolieren einen wichtigen Prozessschritt dar. Herkömmliche Leitungen und Kabel werden üblicherweise mit Schneidmessern abisoliert.
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So beschreibt beispielsweise die
EP 1 231 692 A1 eine Vorrichtung zum Abisolieren eines mehradrigen Kabels. Dabei sind ein Abtrennmesser und ein Formmesser zum Abtrennen, Abmanteln und Abisolieren des Kabels sowie dessen Adern vorgesehen. Dem Abtrennmesser und dem Formmesser ist gemeinsam, dass sie jeweils entweder in einen Mantel des Kabels oder in die Isolierhülle der Adern des Kabels einschneiden, um das jeweilige Material an dieser Einschnittstelle abzutrennen.
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Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass es während des Abisolierens immer wieder zum unerwünschten Einschneiden oder Anritzen der Einzellitzen oder Schirmlitzen einer Leitung kommt. Gerade, aber nicht nur im Zusammenhang mit Aluminium-Leitungen, wie sie häufig im Fahrzeugbau verwendet werden, kann ein Einschneiden oder Anritzen der Litzen aber als kritisch bewertet werden. Denn diese Aluminiumleitungen neigen auch bei nur geringen äußeren Beschädigungen zum Bruch der Litzen, was jedoch ungewünschte Querschnittsverringerungen zur Folge hat. Eine solche Querschnittsverringerung kann unter anderem zu einer Überhitzung einer Kontaktstelle der Aluminium-Leitung führen und einen Funktionsausfall eines damit ausgestatteten Fahrzeugs bewirken.
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Bei mit Schirmlitzen geschirmten Leitungen kann es durch ein unerwünschtes Einschneiden oder Anritzen der Schirmlitzen zum Lösen einzelner Litzen kommen, die während einer Montage der Leitung oder einer Weiterverarbeitung elektrische Kurzschlüsse zum Innenleiter verursachen können. Zudem können bei den Leitungen infolge eines Fehlens einzelner Litzen durch Einschneiden oder Anritzen auch die zum Beispiel beim Crimpen notwendigen Montagekräfte nicht mehr vollständig gewährleistet werden. Zudem kann die Abschirmung der Leitung durch die fehlenden Litzen beeinträchtigt werden.
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Um daher eingeschnittene oder angeritzte Leitungen als Beschädigung während des Abisolierens erkennen zu können, schlägt beispielsweise die
DE 20 2011 107 872 U1 vor, das Abisolieren durchgängig zu überwachen. Eine infolge der Überwachung erkannte Beschädigung führt dazu, dass das entsprechende Kabel aussortiert wird. Zur Erkennung einer Beschädigung wird nach diesem Stand der Technik an einer ersten Messerhälfte und einer zweiten Messerhälfte eine elektrische Spannung angelegt, wobei bei einem Kontakt derselben mit einem elektrischen Leiter des Kabels ein elektrischer Stromkreislauf geschlossen und dadurch indirekt eine Beschädigung des Leiters während des Abisolierens angezeigt wird. Nachteilig daran ist, dass zwar eine Beschädigung frühzeitig erkannt, jedoch der unerwünschte Ausschuss der Leitungen zahlenmäßig nicht begrenzt werden kann.
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Eine weitere Vorrichtung zum Abisolieren von Kabeln ist beispielsweise aus der
DE 1 928 568 U bekannt. Die darin beschriebene Vorrichtung ist zangenförmig und weist zwei ineinandergreifende stumpfe Schneiden auf, die von einem Heizkörper eines Lötkolbens erwärmt werden, um damit eine Kunststoffisolierung des Kabels zu erwärmen.
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Aus der
DE 746 122 A ist eine zangenförmige Vorrichtung zum Abisolieren von Kabeln bekannt, bei der zwei Drahtschleifen elektrisch erwärmt werden und sich bei geöffneter Vorrichtung so weit überschneiden, dass bei Betätigung der Zange nach Einführung des Kabels sich die von den sich überschneidenden Teilen eingeschlossene Fläche so verkleinert, dass eine Isolierung des Kabels bis auf den Leiter abgebrannt wird.
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In der
DE 1 046 133 A ist eine Zange zum Abisolieren von elektrischen Leitungen beschrieben, bei der zwei elektrisch beheizte Trennmesser zum Abtrennen einer Isolation und Abziehen der abgetrennten Isolationsstücke verwendet werden.
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Aus der
CH 300 162 A ist eine Vorrichtung zum Abisolieren elektrischer Leiter bekannt. Die Vorrichtung weist einen durch elektrischen Storm auf Glühtemperatur bringbaren und mit dem abzutrennenden Isolationsteil in Berührung bringbaren Abtrennkörper sowie Mittel zum Abstreifen des abgetrennten Isolationsteils.
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Beschreibung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine verbesserte Möglichkeit zum Abisolieren von Leitungen zu schaffen, bei denen der Ausschuss infolge von Beschädigungen vermindert ist.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abisolieren einer elektrischen oder optischen Leitung oder eines Kabels, die über eine einen Leiter umgebende Isolierhülle verfügt, weist wenigstens zwei vorzugsweise gegensinnig, zumindest aber auf die Isolierhülle wahlweise zu bewegbare und von dieser weg bewegbare Trennbacken auf. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung auch eine Wärmequelle, also eine Art Heizeinrichtung auf, die zum Erwärmen von wenigstens einer der Trennbacken auf mindestens eine Temperatur eingerichtet ist, bei welcher Temperatur sich ein Material der Isolierhülle im Kontakt mit den Trennbacken derart aufweichen lässt, dass die Isolierhülle von den Trennbacken durchdringbar und zumindest teilweise abtrennbar ist.
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Unter der abzuisolierenden Leitung kann zum Beispiel auch ein Kabel verstanden werden, das allgemein einen isolierten, elektrischen oder optischen Leiter oder eine Leitung mit zusätzlich schützender Hülle darstellt. Im konstruktiv einfachsten Fall der Vorrichtung sind genau zwei Trennbacken vorgesehen, wobei je nach geometrischer Ausgestaltung der Trennbacken, dem Leitungsquerschnitt der abzuisolierenden Leitung oder anderen Parametern der Leitung oder der Vorrichtung auch drei, vier oder mehr Trennbacken vorgesehen sein können. Die Erwärmungstemperatur der Trennbacken kann auch einen Temperaturbereich mit einer unteren Temperaturschwelle und einer oberen Temperaturschwelle abdecken, wobei die Erwärmungstemperatur vorzugsweise mindestens etwa einer Erweichungs- oder Schmelztemperatur eines (Grund-)Werkstoffs der Isolierhülle entspricht. Häufig handelt es sich bei dem Werkstoff der Isolierhülle um einen thermoplastischen Kunststoff, wie zum Beispiel Polyethylen (kurz PE), Polyvinylchlorid (kurz PVC), Polytetrafluorethylen (kurz PTFE), Polyester oder Polycarbonat (kurz PC). Die Erwärmungstemperatur kann je nach Kunststoff etwa 120°C bis 290°C, vorzugsweise zwischen etwa 240°C und etwa 290°C betragen. Jedoch sind auch Temperaturen denkbar, die weit über der Erweichungs- oder Schmelztemperatur des Werkstoffs liegen, da das Leitermaterial in der Regel bis zu weit höheren Temperaturen beständig ist.
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Funktional betrachtet, wird die Isolierhülle durch die damit in Kontakt gebrachte, erwärmte Trennbacke erweicht oder aufgeschmolzen, so dass die Trennbacke den Werkstoff punktuell im Wesentlichen in Längsrichtung, aber gegebenenfalls auch geringfügig in Radialrichtung der Leitung verdrängt. Infolge der abschnittsweisen, vorzugsweise linienförmigen oder kreisringförmigen, Werkstoffverminderung wird die Isolierhülle dort durch die Trennbacke durchdrungen, das heißt in die Isolierhülle durch die Trennbacke eingedrungen. Dadurch kann die Isolierhülle an dieser Stelle bis zum freigelegten Leiter vollständig abgetrennt oder dort zumindest so weit geschwächt werden, dass die Isolierhülle mit geringem Kraftaufwand abgezogen oder abgerissen werden kann. Idealerweise ist die Leitung hierzu relativ zu den Trennbacken durch beispielsweise zwei Klemmbacken der Vorrichtung fixiert.
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Um die Ansteuerung der Wärmequelle und das Bewegen der Trennbacken für ein automatisiertes Abisolieren möglichst genau steuern zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an der wenigstens einen Trennbacke eine Wärmeerfassungseinrichtung angeordnet ist, deren Erfassungsergebnis in einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Trennbacken und/oder der Wärmequelle verwendbar ist. Beispielsweise kann ein Temperaturfühler oder Wärmesensor in Nachbarschaft zu dem der Leitung zugewandten Ende an der Trennbacke angeordnet sein, wobei der Temperaturfühler oder Wärmesensor mit einer Steuereinrichtung, beispielsweise einem Mikrocontroller oder einer sonstigen Recheneinheit, verbunden ist. Die Steuereinrichtung kann dann mit der Wärmequelle und/oder einer Antriebseinrichtung oder einem Stellantrieb zum Bewegen der Trennbacken verbunden sein, wobei ein Steuerprogramm der Steuereinrichtung vorgibt, wann und wie die Trennbacken erwärmt und/oder bewegt und/oder abgekühlt werden.
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Um die Prozesszeit für das Abisolieren möglichst gering zu halten, ist erfindungsgemäß eine Abkühleinrichtung zum Kühlen der erwärmten Trennbacke(n) und/oder der erwärmten Isolierhülle vorgesehen. Es hat sich gezeigt, dass zur Vermeidung einer Fadenbildung bei Wegbewegen der Trennbacken von der Leitung die zum Durchdringen und Abtrennen der Isolierhülle aufgebrachte Temperatur so weit zu unterschreiten ist, dass der Werkstoff der Isolierhülle wieder erstarrt ist. Das Erstarren lässt sich mit einer zusätzlichen Abkühleinrichtung weiter beschleunigen, so dass insgesamt weniger Zeit zwischen dem Zubewegen und dem Wiederwegbewegen der Trennbacken verstreicht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet damit den Vorteil, dass im Gegensatz zu vergleichsweise schärferen Messern die Gefahr eines unerwünschten Einschneidens oder Anritzens der Einzellitzen oder Schirmlitzen der Leitung oder des Kabels signifikant reduziert oder sogar beseitigt wird. Infolgedessen lässt sich der Ausschuss von Leitungen während des Abisolierens signifikant vermindern.
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Somit lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders vorteilhaft einsetzen, wenn die abzuisolierende Leitung eine Litzenleitung, ein Litzenkabel oder eine geschirmte Leitung ist. Auch bei asymmetrisch angeordneten Litzen, die dadurch in unterschiedlichen Abständen zu den Trennbacken angeordnet sind, hat sich die Vorrichtung bewährt, da es aufgrund der stumpfen Trennbacken auch bei einer Wegverkürzung zu keinem Einschneiden oder Anritzen der Litzen oder der Schirmlitzen kommt. Zudem hat sich die Vorrichtung dann als vorteilhaft erwiesen, wenn die abzuisolierende Leitung eine Leichtmetallleitung, vorzugsweise Aluminiumleitung, ist. Denn bei einer solchen Leitung wären die Folgen eines unerwünschten Einschneidens oder Anritzens, wie eingangs erläutert, besonders schwerwiegend.
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Neben Rundleitungen oder Rundleitern lässt sich die Vorrichtung auch bei Flachleitern, zum Beispiel bei einem Mehrschicht-Flachleiter, also einer so genannten Multischiene vorteilhaft einsetzen. In diesem Fall können die Trennbacken so ausgeformt sein, dass sie eine äußere Kante des Flachleiters in seiner Querrichtung und/oder in seiner Längsrichtung übergreifen. Dadurch lässt sich eine Isolierhülle des Flachleiters beispielsweise in einem Abstand zu einer Außenkante im Wesentlichen parallel sowie im Wesentlichen senkrecht zu dieser durch die Trennbacke durchdringen. Die Trennbacken sind dabei so ausgeformt, dass ein im Wesentlichen U-förmiger Abtrennabschnitt (in einer Draufsicht auf den Flachleiter betrachtet) durch seitliches Abziehen in Richtung übergriffener Außenkante abgetrennt werden kann. Bei der U-Form handelt es sich also um ein zu der übergriffenen Außenkante hin geöffnetes U. Demnach lässt sich der Flachleiter im Wesentlichen rechteckig abisolieren. Je nach geometrischer Ausgestaltung der Trennbacken lassen sich jedoch auch andere Formen erreichen.
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Besonders effektiv lassen sich ein unerwünschtes Einschneiden oder Anritzen von Litzen vermeiden, wenn die Trennbacken eine stumpfe Anlagefläche zum in Anlage bringen mit der Isolierhülle aufweisen. Unter stumpfer Anlagefläche kann verstanden werden, dass die Trennbacken an ihrem der Isolierhülle zugewandten Ende nicht zu einer Klinge oder einer Spitze zulaufen, sondern dort eine im Wesentlichen flache Fläche aufweisen.
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Um an der an der Leitung verbleibenden Isolierhülle an einer Abtrennstelle eine bestimmte Formgebung der Isolierhülle zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens eine der Trennbacken in Längsrichtung der abzuisolierenden Leitung im Wesentlichen U-förmig oder V-förmig mit stumpfem Ende ausgeformt ist. So lässt sich zum Beispiel ein an die Abtrennstelle angrenzender Wulst einstellen, der zum Anbringen eines Kontaktelements durch ein Crimp-Verfahren oder dergleichen eingerichtet ist.
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Für einen konstruktiv besonders einfachen Aufbau der Vorrichtung ist es von Vorteil, wenn die Trennbacken eine von der Leitung weg gerichtete, an einen Querschnitt der Leitung angepasste Einbuchtung aufweisen. Zum Beispiel kann die Querschnittsform der Einbuchtung (in Querrichtung zu der Leitung betrachtet) an jeder Trennbacke in etwa einem Halbkreis entsprechen, so dass die aufeinander zubewegten und mit ihren Stirnflächen in Anlage gebrachten Trennbacken in etwa einen Vollkreis beschreiben, der eine dazwischen angeordnete Rundleitung vollständig umschließt. Durch das stirnseitige in Anlage bringen und einen vorbestimmten Radius der Einbuchtung begrenzt die geometrische Form der Trennbacken zugleich auch die mögliche Eindringtiefe der erwärmten Trennbacken. Der Radius der Einbuchtung lässt sich individuell an den abzuisolierenden Leitungs- bzw. Flachleiterquerschnitt anpassen.
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Für ein konstruktiv einfaches und kostengünstiges Erwärmen der Trennbacken ist es vorteilhaft, wenn die Wärmequelle die wenigstens eine Trennbacke wahlweise elektrisch erwärmt. Hierfür kann die Wärmequelle eine vorzugsweise regelbare Spannungsquelle in Form eines Netzgeräts umfassen. Zur Wärmeerzeugung an dem der Leitung zugewandten Ende der Trennbacke kann die Spannungsquelle mit den Trennbacken verbunden und der Werkstoff der Trennbacke mit ausreichend hohem elektrischem Widerstand von elektrischem Strom durchflossen werden und sich dadurch erhitzen. Zum Beispiel kann die Trennbacke zweiteilig aufgebaut sein, wobei ein Teil der Trennbacke mit einem Anschluss und der andere Teil mit einem anderen Anschluss der Spannungsquelle verbunden sind. An dem der Leitung zugewandten Ende der Trennbacke sind die beiden Teile der Trennbacke über einen Verbindungssteg mit vergleichsweise geringem Querschnitt verbunden, der sich infolge des Stromdurchflusses erwärmt.
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Um die Trennbacken noch zügiger auf die zum Abisolieren erforderliche Temperatur zu erwärmen, kann vorgesehen sein, dass die Wärmequelle die wenigstens eine Trennbacke wahlweise induktiv erwärmt. Die Wärmequelle kann also eine Induktionsheizung umfassen, die die Trennbacke an ihrem der Leitung zugewandten Ende wahlweise induktiv erwärmt. Hierzu kann wahlweise eine stromdurchfließbare Spule an der Trennbacke angeordnet und diese infolge eines Stromdurchflusse induktiv erwärmt werden.
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Das Abkühlen lässt sich konstruktiv besonders einfach gestalten, wenn die Abkühleinrichtung zum Kühlen mittels Druckluft eingerichtet ist. Druckluft ist im Zusammenhang mit Leitungen in der Handhabung unproblematisch und zudem gut umweltverträglich. Dabei wird die Wärme im Wesentlichen durch Konvektion abgeführt und die Leitung und/oder die Trennbacken werden dadurch entwärmt.
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Für eine kostengünstige Bereitstellung der Vorrichtung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Trennbacken bezüglich der dazwischen anordbaren Leitung spiegelsymmetrisch ausgebildet sind und beide Trennbacken erwärmbar sind.
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Für ein voll-automatisierbares Abisolieren, ist es von Vorteil, wenn die Trennbacken zum Abziehen der zumindest teilweise abgetrennten Isolierhülle wahlweise in Längsrichtung der Leitung bewegbar sind. So können die Trennbacken den abgetrennten Teil der Isolierhülle hinterschneiden und diesen über das Leitungsende hinaus von der Leitung schieben oder ziehen.
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Zum noch besseren Abziehen des abgetrennten Teils der Isolierhülle durch Vermeiden eines Festklebens ist es von Vorteil, wenn die Trennbacken relativ zu der Leitung wahlweise in ihrer Umfangsrichtung drehbar sind. So kann nach dem Abtrennen zunächst ein Abkühlen der Trennbacken abgewartet werden, dann die Trennbacken von der Leitung weg bewegt werden, die Trennbacken relativ zu der Leitung in der Umfangsrichtung gedreht werden, die Trennbacken in dieser relativ verdrehten Position wieder auf die Leitung zubewegt und schließlich eine Längsbewegung der Trennbacken zum Abziehen der Isolierhülle durchgeführt werden.
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Für eine Automatisierung des Abisolierens hat es sich als zweckdienlich erwiesen, wenn eine pneumatischer oder elektrischer Antriebseinrichtung zum Bewegen der Trennbacken relativ zu der Leitung vorgesehen ist. Dabei kann die Eindringtiefe der wenigstens einen Trennbacke in die Isolierhülle durch die Form der Trennbacken, einen Anschlag für die Trennbacken oder innerhalb der Antriebseinrichtung oder durch eine Wegmessung (und Informationsverarbeitung derselben) sowie Abschaltens des Stellantriebs vorgegeben sein.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Abisolieren einer eine Isolierhülle aufweisenden elektrischen Leitung. Das Verfahren kann insbesondere mit einer Vorrichtung gemäß einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten durchgeführt werden. Das Verfahren sieht die folgenden Schritte vor:
- – Vorsehen von wenigstens zwei gegensinnig auf die Isolierhülle wahlweise zu und von dieser weg bewegbaren Trennbacken.
- – Erwärmen von wenigstens einer der Trennbacken durch eine Wärmequelle auf eine Temperatur, bei der sich ein Material der Isolierhülle bei Kontakt mit den Trennbacken derart aufweichen lässt, dass die Isolierhülle von den Trennbacken durchdringbar und zumindest teilweise abtrennbar ist.
- – Zubewegen der erwärmten Trennbacken in Richtung auf die abzuisolierende Leitung hin.
- – Eindringen oder Durchdringen sowie zumindest teilweises Abtrennen der Isolierhülle durch die wenigstens eine erwärmte Trennbacke.
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Mit diesem Verfahren lassen sich die vorstehend ausgeführten Vorteile erreichen.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Trennbacken bis zum Erreichen einer vorbestimmten Abkühltemperatur in Anlage mit der Leitung verbleiben und erst mit Erreichen der Abkühltemperatur von dieser weg bewegt werden. Die Abkühltemperatur wird idealerweise knapp unter der Erweichungstemperatur und damit in Abhängigkeit von dem verwendeten Isolierhüllenwerkstoff gewählt. Wenn die Temperatur für das Durchdringen und Abtrennen nicht zu hoch über der mindestens erforderlichen Erweichungstemperatur liegt, erfolgt das Abkühlen zeitlich zügig, so dass trotz des Abkühlens kurze Prozesszeiten möglich sind. Durch das Abkühlen (mit oder ohne eines optionalen Kühlmediums, insbesondere kühlender Druckluft) wird effektiv vermieden, dass der infolgedessen erstarrte Isolierhüllenwerkstoff beim Wegbewegen der Trennbacken Fäden zieht.
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Um das Abziehen des abgetrennten Teils der Isolierhülle weiter zu verbessern, können die Trennbacken nach dem Abkühlen relativ zu der Leitung in ihrer Umfangsrichtung gedreht und danach zum Abziehen der abgetrennten Isolierhülle wieder auf die Leitung zubewegt und dann in Längsrichtung der Leitung bewegt werden. Dabei wird die hinterschnittene Leitung über das Leitungsende hinaus von der Leitung gezogen oder geschoben.
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Kurze Figurenbeschreibung
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Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Trennbacken, die durch eine Wärmequelle erwärmbar und wahlweise auf eine abzuisolierende Leitung zubewegbar und von dieser wegbewegbar sind,
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2 eine Vorderansicht auf zwei gegensinnig aufeinander zubewegbare und voneinander wegbewegbare Trennbacken,
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3 eine Vorderansicht auf die zwei Trennbacken aus 2, die hier über elektrische Leitungen durch eine Wärmequelle beheizbar sind,
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4 eine perspektivische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 1, wobei sich hier die erwärmten Trennbacken zum Durchdringen und Abtrennen der Isolierhülle in Anlage mit dieser befinden,
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5 eine perspektivische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 1 oder 4, wobei die Trennbacken hier relativ zu der Leitung in Umfangsrichtung der Leitung gedreht sind, und
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6 eine perspektivische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 1, 4 oder 5, wobei durch die Trennbacken hier einen damit hinterschnittenen Teil der abgetrennten Isolierhülle durch eine Bewegung in Längsrichtung der Leitung abgezogen worden ist.
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Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht einen beispielhaften Aufbau einer Vorrichtung 1, die dem Abisolieren von elektrischen sowie optischen Leitungen oder Kabeln mit diesen umgebenden Isolierhüllen dient.
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Die Vorrichtung 1 weist im Wesentlichen eine hier elektrisch arbeitende Antriebseinrichtung 2 auf, an der eine erste Trennbacke 3 und eine zweite Trennbacke 4 zueinander gegensinnig bewegbar angebracht sind. Die Vorrichtung 1 verfügt zudem über eine hier nur grobschematisch dargestellte Wärmequelle 5 zum Erwärmen oder Beheizen der Trennbacken 3, 4 auf eine zum Abisolieren vorbestimmte Temperatur. Zudem weist die Vorrichtung 1 eine elektrisch arbeitende Klemmeinrichtung 6 zum Festklemmen einer abzuisolierenden Leitung 7 auf, wobei die Leitung 7 hier eine aus Aluminium gefertigte, von einer Isolierhülle 8 umgebene Litzenleitung ist. Die Klemmeinrichtung 6 ist innerhalb der Vorrichtung 1 so positioniert, dass die festgeklemmte Leitung 7 möglichst mittig zwischen den beiden Trennbacken 3, 4 angeordnet ist. Die gegenüber der Leitung 7 spiegelsymmetrisch ausgebildeten Trennbacken 3, 4 sind durch die Antriebseinrichtung 2 relativ zu der abzuisolierenden Leitung 7 bewegbar, was weiter unten noch genauer erläutert wird. Die Ansteuerung der Antriebseinrichtung 2 und der Wärmequelle 5 erfolgt durch eine (nicht dargestellte, zum Beispiel als Mikrocontroller ausgeführte) Steuereinrichtung, die mit der Antriebseinrichtung 2 und der Wärmequelle 5 verbunden ist.
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Das Erwärmen der Trennbacken 3, 4 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel elektrisch durch Widerstandsheizen, wofür die Wärmequelle 5 hier in Form einer mit den Trennbacken 3, 4 zusammenwirkenden Spannungsquelle ausgeführt ist, nämlich hier beispielhaft als Netzgerät. Für das Widerstandsheizen verfügt jede Trennbacke 3, 4 über eine erste Trennbackenhälfte 9 (der Trennbacke 3) und 11 (der Trennbacke 4) sowie eine zweite Trennbackenhälfte 10 (der Trennbacke 3) und 12 (der Trennbacke 4), die an einem der abzuisolierenden Leitung 7 zugewandten Ende über je einen Steg 13 und 14 miteinander verbunden sind, wobei sich die Stege 13, 14 jeweils senkrecht zu der Längsrichtung der Leitung 7 erstrecken. Eine der Leitung 7 zugewandte Schmalseite des Stegs 13, 14 stellt zugleich auch eine stumpfe Anlagefläche 15, 16 zum in Anlage bringen mit der Isolierhülle 8 der Leitung 7 dar.
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Die Wärmequelle 5 ist zur Stromversorgung der Trennbacken 3, 4 über mehrere elektrische Leitungen 17a bis 17d mit den beiden Trennbacken 3, 4 elektrisch leitfähig verbunden. Aus 1 geht hervor, dass von einem ersten Anschluss der Wärmequelle 5 eine Leitung 17a zu der in 1 unteren, ersten Trennbackenhälfte 9 der ersten Trennbacke 3 geführt und damit verbunden ist. Von dieser ist eine weitere Leitung 17b zu der anderen in 1 unteren, ersten Trennbackenhälfte 10 der zweiten Trennbacke 4 geführt. Ebenso ist von der in 1 oberen, zweiten Trennbackenhälfte 12 der zweiten Trennbacke 4 eine weitere, rückführende Leitung 17c zu der in 1 oberen, zweiten Trennbackenhälfte 11 der ersten Trennbacke 3 geführt. Eine weitere (in 1 nicht vollständig dargestellte), rückführende Leitung 17d ist dann mit einem weiteren Anschluss der Wärmequelle 5 elektrisch leitfähig verbunden. Die Wärmequelle 5 ist damit zum wahlweisen Beaufschlagen der Trennbacken 3, 4 mit elektrischem Strom eingerichtet, wobei sich durch den vergleichsweise geringen Querschnitt der Stege 13, 14 eine Erwärmung derselben auf eine zum Abisolieren vorbestimmte Temperatur von mindestens einer Erweichungstemperatur eines Werkstoffes der Isolierhülle 8 der abzuisolierenden Leitung 7 ergibt. Dementsprechend lassen sich auch die Anlageflächen 15, 16 der Stege 13, 14 auf diese Temperatur erwärmen.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Isolierhülle 8 beispielhaft aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, nämlich Polyvinylchlorid (kurz PVC). Dieser Werkstoff lässt sich ab einer Temperatur von etwa 120°C erweichen, so dass der Stromdurchfluss der Stege 13, 14 hier so eingestellt ist, dass sich an den Anlageflächen 15, 16 eine Temperatur von > 120° ergibt. Der für diese Temperatur erforderliche Stromdurchfluss lässt sich betragsmäßig zum Beispiel durch Versuche oder Simulationen an einem Rechner bestimmen.
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Zum Bewegen der Trennbacken 3, 4 relativ zu der abzuisolierenden Leitung 7 durch die Antriebseinrichtung 2 verfügt diese über einen Führungsschlitten 18, an dem die Trennbacken 3, 4 über jeweils ein im Wesentlichen L-förmiges Verbindungselement 19 und 20 angebracht sind. Der Führungsschlitten 18 ist zum translatorischen Bewegen der Verbindungselemente 19, 20 eingerichtet, so dass diese wahlweise auf die Leitung 7 zu und von dieser weg bewegbar sind. Die Trennbacken 3, 4 sind an den im Wesentlichen L-förmigen Verbindungselementen 19, 20 so angebracht, dass sich jede Trennbacke 3, 4 parallel zu einem Schenkel der L-Form erstreckt. Das heißt, dass die Trennbacke 3 mit dem Verbindungselement 19 eine erste zur Leitung 7 hin offene U-Form und auch die Trennbacke 4 mit dem Verbindungselement 20 eine der ersten U-Form entgegengesetzte, zweite zur Leitung 7 hin offene U-Form bilden. Eine gegensinnige, translatorische Bewegung der beiden Verbindungselemente 19, 20 senkrecht zur Längsrichtung der Leitung 7 bewirkt deshalb auch eine entsprechend gegensinnige Bewegung der beiden Trennbacken 3, 4 relativ zur Leitung 7.
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Zum Bewegen der Trennbacken 3, 4 in Längsrichtung der abzuisolierenden Leitung 7 verfügt die Antriebseinrichtung 2 über einen Längsverstellmechanismus 21, der den Führungsschlitten 18 mitsamt den Verbindungselementen 19, 20 entlang der Längsrichtung der Leitung 7 wahlweise bewegt. Zudem ist der Führungsschlitten 16 über einen Drehmechanismus 22 der Antriebseinrichtung 2 zugleich relativ zu der Leitung 7 in deren Umfangsrichtung drehbar. Der Drehmechanismus 22 ist hier als drehbar gelagerte Welle ausgeführt, die auch für das Ausführen einer Hubbewegung gelagert und antreibbar ist, wodurch der Längsverstellmechanismus 21 realisiert ist.
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In 2, die eine Vorderansicht der zwei gegensinnig aufeinander zubewegbaren sowie voneinander wegbewegbaren Trennbacken 3, 4 zeigt, ist deutlicher zu erkennen, dass diese im Wesentlichen aus den ersten Trennbackenhälften 9, 10 sowie den zweiten Trennbackenhälfte 11, 12 bestehen. Zudem sind die Stege 13, 14 mit den Anlageflächen 15, 16 erkennbar, die die Trennbackenhälften 9 und 11 sowie 10 und 12 miteinander verbinden. Des Weiteren ist in 2 zu erkennen, dass die Stege 13, 14 über Einbuchtungen 23 und 24, die sich im Wesentlichen senkrecht von der (hier nicht dargestellten) abzuisolierenden Leitung 7 weg erstrecken. Jede der Einbuchtungen 23, 24 beschreibt in einem Querschnitt etwa einen Halbkreis mit einem Radius, der an den Leitungsquerschnitt der abzuisolierenden Leitung 7 angepasst ist. Es ist nachvollziehbar, dass sich die Einbuchtungen 23, 24 beim Zusammenführen der Trennbacken 3, 4 in einem Querschnitt in etwa zu einem Vollkreis ergänzen, so dass die dazwischen angeordnete Leitung 7 zumindest annähernd über ihre gesamten Umfang abschnittsweise, nämlich kreisringförmig, umschlossen wird und dadurch über den gesamten Umfang erwärmt werden kann.
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In 3 sind die Trennbacken 3, 4 aus 2 mit den daran angeschlossenen elektrischen Leitungen 17a bis 17c zum Erwärmen der Trennbacken 3, 4 durch Stromdurchfluss dargestellt. Es ist nachvollziehbar, dass die Trennbacken 3, 4 an dem durch die Stege 13, 14 verengten Querschnitt infolge des Stromdurchflusses aufgeheizt, das heißt erwärmt werden.
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Anhand der 1 sowie den 4 bis 6, die die Vorrichtung 1 ebenfalls in einer perspektivischen Draufsicht zeigen, werden im Folgenden ein erfindungsgemäßes Verfahren und ein möglicher Betrieb der Vorrichtung 1 zum Abisolieren der Leitung 7 erläutert.
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Wie in 1 gezeigt wird zunächst die Vorrichtung 1 bereitgestellt, wobei die abzuisolierende Leitung 7 in der Klemmeinrichtung 6 festgeklemmt wird. Die Trennbacken 3, 4 sind in Abhängigkeit des Leitungsquerschnitts der Leitung 7 ausgewählt und an der Antriebseinrichtung 2 angebracht sowie mit der Wärmequelle 5 elektrisch verbunden worden. Die Wärmequelle 5 wird so eingestellt, dass der im Betrieb erreichte Stromdurchfluss der Trennbacken 3, 4 eine Erwärmung der Anlageflächen 15, 16 der Stege 13, 14 auf die zum Erweichen oder Aufschmelzen der Isolierhülle 8 erforderlichen Temperatur bewirkt, wobei hier für das Erweichen von PVC beispielhaft > 120° C vorgesehen sind. Wie in 1 dargestellt, erfolgt das Erwärmen der Trennbacken 3, 4, solange diese noch von der Isolierhülle 8 der Leitung 7 in Querrichtung beabstandet sind.
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Gemäß 4 werden die Trennbacken 3, 4 nach Erreichen und ggf. Überschreiten der vorbestimmten Temperatur von > 120° C zum Abisolieren in einer gegensinnig gerichteten Bewegung auf die Isolierhülle 8 der Leitung 7 zubewegt. Dabei werden die Anlageflächen 15, 16 der Stege 13, 14 mit der Isolierhülle 8 in Anlage gebracht, wodurch die Isolierhülle 8 an dieser Stelle abschnittsweise erwärmt wird. Der Werkstoff der Isolierhülle 8 wird durch die Wärme und ggf. den aufgebrachten Druck auf die Isolierhülle 8 erweicht und zumindest teilweise verdrängt. Dadurch wird die Isolierhülle 8 somit nach und nach durchdrungen und entsprechend geschwächt. Infolgedessen wird die Isolierhülle 8 an dieser Stelle von der Leitung 7 abgetrennt. Durch die stumpfe Ausgestaltung der Anlageflächen 15, 16 ist es für den unter der Isolierhülle 8 befindlichen Aluminiumleiter der Leitung 7 hinsichtlich eines Ein- oder Anritzens unschädlich, wenn es zum Kontakt mit den Anlageflächen 15, 16 kommt. Die Temperatur der Anlageflächen 15, 16 ist für den Aluminiumwerkstoff ebenfalls unschädlich.
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Danach wird die Stromzufuhr zu den Trennbacken 3, 4 durch die Steuereinrichtung unterbrochen, damit sich diese auf eine Temperatur abkühlen lassen, die unterhalb der zum Erweichen der Isolierhülle 8 notwendigen Temperatur liegt, also < 120° C beträgt. Die in 4 gezeigte Position der Trennbacken 3, 4, in der diese auf die Leitung 7 zubewegt sind, wird so lange beibehalten, bis die Trennbacken 3, 4 entsprechend abkühlt sind, um eine Fadenbildung der Isolierhülle 8 beim Wegbewegen der Trennbacken 3, 4 zu vermeiden.
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Wie in 5 gezeigt, werden die unter die Temperatur zum Erweichen der Isolierhülle 8 abgekühlten Trennbacken 3, 4 dann ein wenig von der Leitung 7 beabstandet und in Umfangsrichtung der Leitung 7 gedreht. Diese Drehung erfolgt durch eine Ansteuerung der Antriebseinrichtung 2. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Trennbacken 3, 4 um etwa 45° gegenüber der in 4 gezeigten Stellung gedreht. Danach werden die Trennbacken 3, 4 durch eine Ansteuerung der Wärmequelle 5 erneut auf die Temperatur zum Erweichen der Isolierhülle 8 erwärmt und durch eine Ansteuerung der Antriebseinrichtung 2 wieder an die Leitung 7 bis an den Aluminiumleiter heran geführt. Infolge des erneuten Aufwärmens sowie Heranführens der Trennbacken 3, 4 werden gegebenenfalls während des vorhergehenden Abtrennens gebildete, unerwünschte Überstände der Isolierhülle 8 entfernt, so dass die Abisolierstelle besonders gleichmäßig ist. Durch das Heranführen und Verbleiben der Trennbacken 3, 4 an den Aluminiumleiter wird der abgetrennte Teil der Isolierhülle 8 durch die Anlageflächen 15, 16 hinterschnitten, was ein Abziehen des abgetrennten Teils von der Leitung 7 ermöglicht.
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Wie in 6 dargestellt, wird die Antriebseinrichtung 2 dann so angesteuert, dass die Trennbacken 3, 4 in Längsrichtung der Leitung 7 so weit bewegt werden, dass der abgetrennte Teil der Isolierhülle 8 über das abzuisolierende Ende der Leitung 7 hinaus bewegt und dadurch von der Leitung 7 gelöst wird. In der Klemmeinrichtung 6 verbleibt somit die an einem Ende abisolierte Leitung 7. Die Leitung 7 wird durch eine Ansteuerung der Klemmeinrichtung 6 aus dieser gelöst und steht zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.
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Ausgehend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und das damit ausführbare Verfahren in vielerlei Hinsicht abgewandelt werden.
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So ist es denkbar, dass in Nachbarschaft zu den erwärmbaren Anlageflächen 15, 16 auch Wärmeerfassungseinrichtungen, wie zum Beispiel Wärmefühler oder dergleichen, angeordnet sind. Damit lässt sich über die Steuereinrichtung ermitteln, wann die zum Abisolieren erforderliche Temperatur erreicht ist, woraufhin die Steuereinrichtung die Antriebseinrichtung 2 entsprechend ansteuert. Es ist auch denkbar, dass die Trennbacken 3, 4 so ausgeformt sind, dass damit Flachleiter anstatt eines Rundleiters abisoliert werden können. Zudem kann eine Wegmesseinrichtung zur Erfassung der Bewegung der Trennbacken 3, 4 vorgesehen sein. Des Weiteren können die Trennbacken 3, 4 auch eine sich in Längsrichtung der Leitung 7 erstreckende V- oder U-förmige Querschnittsform aufweisen. Möglich ist auch, dass das Abkühlen der Trennbacken 3, 4 oder der erweichten Isolierhülle 8 durch ein wahlweise aufgebrachtes Kühlmedium, vorzugsweise durch Druckluft erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Antriebseinrichtung
- 3
- erste Trennbacke
- 4
- zweite Trennbacke
- 5
- Wärmequelle (z.B. Spannungsquelle, Induktionsheizung etc.)
- 6
- Klemmeinrichtung
- 7
- abzuisolierende Leitung
- 8
- Isolierhülle
- 9
- erste Trennbackenhälfte
- 10
- erste Trennbackenhälfte
- 11
- zweite Trennbackenhälfte
- 12
- zweite Trennbackenhälfte
- 13
- Steg
- 14
- Steg
- 15
- Anlagefläche
- 16
- Anlagefläche
- 17x
- elektrische Leitung(en)
- 18
- Führungsschlitten
- 19
- Verbindungselement
- 20
- Verbindungselement
- 21
- Längsverstellmechanismus
- 22
- Drehmechanismus
- 23
- Einbuchtung
- 24
- Einbuchtung
