DE102015118784B3

DE102015118784B3 - Verfahren zum Verbinden der Enden zweier Hohldrähte und Anordnung aus wenigstens zwei an ihren Enden miteinander verbundenen Hohldrähten

Info

Publication number: DE102015118784B3
Application number: DE102015118784.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Naderer; Nikolaus Schweinert
Original assignee: Dynamic E Flow GmbH
Current assignee: Dynamic E Flow GmbH
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2035-11-04
Also published as: WO2017076796A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Hohldrähte (1a, 1b), die jeweils einen hohlen Innenraum (5) aufweisen. Gemäß der Erfindung wird zunächst ein Hilfselement (3, 6) in den Innenraum (5) wenigstens eines der Hohldrähte (1a, 1b) eingesetzt und dann werden die Hohldrähte (1a, 1b) miteinander verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Hohldrähte sowie eine 10 Anordnung aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Hohldrähten gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
Hohldrähte, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, werden beispielsweise zum Herstellen der Wicklung einer innengekühlten elektrischen Maschine verwendet. Derartige Hohldrähte bestehen in der Regel aus einem langgestreckten, rohrförmigen Körper mit einem hohlen Innenraum, wobei der Körper üblicherweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie z. B. Kupfer, hergestellt ist. Der leitfähige Körper ist an seiner Außenfläche üblicherweise mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet. Der hohle Innenraum ist als Kanal ausgebildet, der durch den gesamten Hohldraht in Längsrichtung hindurch verläuft.
Derartige Hohldrähte werden in bestimmten Längen, wie z. B. 50 m, 100 m oder auch länger, hergestellt. Zur weiteren Verarbeitung eines solchen Hohldrahts ist es häufig erforderlich, mehrere solcher Hohldrähte stirnseitig miteinander zu verbinden. In nachfolgenden Prozessschritten, wie z. B. dem Lackieren oder Wickeln solcher Hohldrähte, ist es dann erforderlich, die Verbindungsstelle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Hohldrähten automatisiert zu erkennen. Hierzu können verschiedene Detektionsverfahren eingesetzt werden, wie z. B. thermische oder optische Detektionsverfahren, die allerdings relativ ungenau und unzuverlässig sind.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden zweier Hohldrähte zu schaffen, das dazu beiträgt, die Verbindungsstelle zwischen den Hohldrähten besser sensorisch erfassen zu können.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum stirnseitigen Verbinden von Hohldrähten vorgeschlagen, bei dem ein aus einem magnetischen Material hergestelltes Hilfselement in den Innenraum eines Endes wenigstens eines der Hohldrähte eingesetzt und die Enden der Hohldrähte danach miteinander verbunden werden. Da das Hilfselement aus einem magnetischen Material besteht, kann es – und damit auch die Position der Verbindungsstelle – einfach sensorisch erkannt werden.
Die Verbindung der Enden der Hohldrähte kann beispielsweise durch Schweißen, Löten, Crimpen, Pressen oder durch eine beliebige andere aus dem Stand der Technik bekannte Methode erfolgen. Beim Verbinden von Rohrleitungen mittels Reib- bzw. Pressschweißen wird in der Regel ein Metallstift in die Rohrenden eingesetzt, der der Anordnung Stabilität verleiht und verhindern soll, dass das Mantelmaterial beim Schweißen nach innen ausweicht. Bei dieser Verbindungstechnik wird gemäß der Erfindung neben dem Stift noch ein zusätzliches Hilfselement zur Detektion der Verbindungsstelle in den Innenraum wenigstens eines der Hohldrähte eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Hilfselement ist vorzugsweise so dimensioniert, dass es vollständig in den Innenraum eines Hohldrahtes hinein passt. Zwei aufeinanderfolgende Hohldrähte können somit Stoß an Stoß, ohne dazwischenliegenden Spalt miteinander verbunden werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Hilfselement vollständig in den Innenraum wenigstens eines der Hohldrähte eingesetzt, so dass es nicht über das Ende des Hohldrahts hervorragt. Vorzugsweise wird es in einem geringen Abstand von einem oder mehreren cm vom Drahtende platziert.
Das Hilfselement ist vorzugsweise in einer Richtung, die quer zur Längserstreckung des Hohldrahts verläuft, elastisch ausgebildet. Außerdem ist es vorzugsweise in einer Querrichtung etwas größer dimensioniert als der Querschnitt des Innenraums. Das Hilfselement kann sich somit im Innenraum des Hohldrahts elastisch verspreizen.
Als Hilfselement kann z. B. eine Spiralfeder verwendet werden. In diesem Fall wird diese vorzugsweise entgegen ihrem Windungssinn in den Hohldraht eingeschraubt.
Alternativ kann z. B. auch ein drahtförmiges Element als Hilfselement verwendet werden, das in seiner Längsrichtung einen welligen Verlauf hat. Dabei soll im Rahmen dieser Anmeldung unter der Bezeichnung „wellig” auch „gezackt” verstanden werden.
Vorzugsweise ist das Hilfselement so dimensioniert ist, dass es sich im Innenraum des Hohldrahts reibschlüssig verspreizt.
Das Hilfselement hat vorzugsweise ein Elastizitätsmodul zwischen 200 Pa und 300 Pa und insbesondere ein Elastizitätsmodul von etwa 220 Pa.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Anordnung aus wenigstens zwei an ihren Enden miteinander verbundenen Hohldrähten, die jeweils einen hohlen Innenraum aufweisen, wobei in den Innenraum wenigstens eines der Hohldrähte ein aus einem magnetischen Material hergestelltes Hilfselement eingesetzt ist.
Die Hohldrähte haben vorzugsweise einen Außendurchmesser von weniger als 5 mm und insbesondere einen Außendurchmesser im Bereich zwischen 1,0 mm und 3,2 mm.
Der bzw. die Hohldrähte haben vorzugsweise einen runden Querschnitt bzw. Außenumfang. Der Außenumfang könnte aber auch kreisähnlich, wie z. B. oval ausgebildet sein. Der Außenumfang kann prinzipiell die gleiche oder eine andere Form aufweisen wie der Innenumfang.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine seitliche Querschnittsansicht zweier miteinander verschweißter Holdrähte, in deren Innenraum eine Spiralfeder eingesetzt wurde;
2 eine seitliche Querschnittsansicht zweier miteinander verschweißter Holdrähte, in deren Innenraum ein drahtförmiges Hilfselement eingesetzt wurde;
3 eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein drahtförmiges Hilfselement; und
4 eine schematische Darstellung verschiedener Komponenten eines Wickelprozesses, bei dem der Hohldraht gewickelt wird.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht zweier miteinander verschweißter Holdrähte 1a, 1b gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Hohldrähte 1a, 1b bestehen jeweils aus einem langgestreckten, rohrförmigen Körper mit einem hohlen Innenraum 5 und sind aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie z. B. Kupfer, hergestellt. Der elektrisch leitfähige Körper kann an seiner Außenfläche mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet sein (nicht gezeigt). Der hohle Innenraum 5 ist als Kanal ausgebildet, der durch den gesamten Hohldraht in Längsrichtung hindurch verläuft.
Die Hohldrähte sind an ihren Enden 4a, 4b miteinander verschweißt. Die Verbindungsstelle bzw. Schweißnaht 2 ist als ein nach außen und innen vorragender Wulst dargestellt. Wie zu sehen ist, sind die Hohldrähte 1a, 1b Stoß an Stoß, ohne dazwischenliegenden Spalt, miteinander verbunden.
Im Innenraum des Hohldrahts 1b ist bei der hier dargestellten Ausführungsform der Erfindung eine Spiralfeder 3 eingesetzt, die als Hilfselement zum Detektieren der Verbindungsstelle in nachfolgenden Prozessschritten dient. Die Spiralfeder ist vorzugsweise aus einem magnetischen Material, wie z. B. Eisen, hergestellt. Dadurch kann sie mit Hilfe eines Magnetfeldsensors gut erfasst und somit die Verbindungsstelle erkannt werden.
Die Spiralfeder ist in Querrichtung A vorzugsweise etwas größer dimensioniert als der Querschnitt des Innenraums 5, so dass sie sich im Innenraum 5 des Hohldrahts 1b elastisch verspreizen kann und kraftschlüssig in Position gehalten wird. Die Spiralfeder 3 wird vorzugsweise entgegen ihrem Windungssinn in den Hohldraht 1b eingeschraubt.
2 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht zweier miteinander verschweißter Holdrähte 1a, 1b gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird im Unterschied zu 1 ein drahtförmiges Element 6 als Hilfselement verwendet, das in seiner Längsrichtung einen welligen Verlauf hat. Das drahtförmige Element 6 ist vorzugsweise nur in einer einzigen Ebene gewellt. Wenn das Element 6 aus einem magnetischen Material, wie z. B. Eisen, hergestellt ist, kann es wiederum mit Hilfe eines Magnetfeldsensors einfach erfasst und somit auch die Verbindungsstelle gut erkannt werden.
3 zeigt eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf das drahtförmige Hilfselement 6 aus 2. In der Seitenansicht (oben) ist der wellige Verlauf gut zu erkennen. Das Hilfselement 6 ist vorzugsweise so dimensioniert, dass es sich im Innenraum 5 eines Hohldrahts 1a, 1b verspreizt und reibschlüssig in Position gehalten wird.
4 zeigt eine schematische Darstellung verschiedener Komponenten eines Wickelprozesses, bei dem der Hohldraht 1 (der aus mehreren miteinander verbundenen Hohldrähten 1a, 1b besteht) gewickelt wird. Der Hohldraht befindet sich zunächst auf einem Abroller 7, der mit einer Bremse ausgestattet ist, und verläuft vom Abroller 7 über mehrere Umlenkrollen zu einer Wickelmaschine 11. Auf dem Weg zwischen dem Abroller 7 und der Wickelmaschine 11 ist ein Detektor 10 angeordnet, der die Verbindungsstelle 2 zwischen zwei Hohldrähten 1a, 1b erkennt, indem er das Hilfselement 3, 6 erfasst.
Der Detektor 10 kann z. B. ein induktiver oder kapazitiver Magnetfeldsensor sein. Der Detektor 10 kann z. B. wenigstens eine Spule umfassen, durch die der Hohldraht hindurch geführt ist und die ein Signal abgibt, wenn ein Hilfselement 3, 6 durch die Spule(n) läuft. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Detektor 10 zwei Spulen. Sobald der Detektor 10 eine Verbindungsstelle 2 erkennt, kann beispielsweise die Bremse betätigt oder andere Maßnahmen eingeleitet werden.

Claims

Verfahren zum Verbinden der Enden zweier Hohldrähte (1a, 1b), die jeweils einen hohlen Innenraum (5) aufweisen, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Einsetzen eines Hilfselements (3, 6) aus einem magnetischen Material in den Innenraum (5) wenigstens eines der Hohldrähte (1a, 1b), und – Verbinden der Enden der Hohldrähte (1a, 1b) miteinander.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfselement (3, 6) vollständig in den Innenraum (5) eines Endes des Hohldrahts (1a, 1b) eingesetzt wird, so dass nichts über das Ende des Hohldrahts (1a, 1b) vorragt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfselement (3, 6) in einer Richtung, die quer zur Längserstreckung des Hohldrahts (1a, 1b) verläuft, elastisch ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfselement (3, 6) in einer Querrichtung (A) etwas größer dimensioniert ist als der Querschnitt des Innenraums (5).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfselement (3, 6) eine Spiralfeder (3) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (3) entgegen ihrem Windungssinn in den Hohldraht (1a, 1b) eingeschraubt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfselement (3, 6) ein drahtförmiges Element (6) verwendet wird, das in seiner Längsrichtung (L) einen welligen Verlauf hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfselement (3, 6) so dimensioniert ist, dass es sich im Innenraum (5) des Hohldrahts (1a, 1b) reibschlüssig verspreizt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfselement (3, 6) ein Elastizitätsmodul zwischen 200 Pa und 300 Pa aufweist.
Anordnung aus wenigstens zwei an ihren Enden miteinander verbundenen Hohldrähten (1a, 1b), die jeweils einen hohlen Innenraum (5) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (5) wenigstens eines Endes der Hohldrähte (1a, 1b) ein Hilfselement (3, 6) aus einem magnetischen Material eingesetzt ist.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohldrähte (1a, 1b) vorzugsweise einen Außendurchmesser von weniger als 5 mm und insbesondere einen Außendurchmesser im Bereich von 1,0 mm bis 3,2 mm aufweisen.