DE102017006126A1

DE102017006126A1 - Device and method for inductive stripping of wires and / or profiles and electrical contact with a connecting element by pressing

Info

Publication number: DE102017006126A1
Application number: DE102017006126.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum induktiven Abisolieren von Drähten und/oder Profilen (6) durch ein elektromagnetisches Wechselfeld, erzeugt von einer Induktionsspule (3), und elektrischen Kontaktieren mit einem Verbindungselement (4) durch ein gegenseitiges Verpressen zwischen bewegten Werkzeugen (1) und ruhenden Werkzeugen (2) in einer Vorrichtung. Die Werkzeuge (1, 2) bestehen dabei vorzugsweise aus einem elektrisch nichtleitenden und mechanisch belastbaren Material wie einer technischen Keramik und die Induktionsspule (3) aus einem Hohlkörper zur Kühlung mit einem Medium von innen.The present invention relates to an apparatus and a method for inductive stripping of wires and / or profiles (6) by an alternating electromagnetic field generated by an induction coil (3), and electrical contacting with a connecting element (4) by mutual pressing between moving tools (1) and stationary tools (2) in a device. The tools (1, 2) are preferably made of an electrically non-conductive and mechanically resilient material such as a technical ceramic and the induction coil (3) of a hollow body for cooling with a medium from the inside.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum induktiven Abisolieren von Drähten und/oder Profilen und elektrischen Kontaktieren mit einem Verbindungselement durch Verpressen.The present invention relates to an apparatus and a method for inductive stripping of wires and / or profiles and electrical contacting with a connecting element by pressing.

Stand der TechnikState of the art

Zum Anschluss der Wicklung eines Drehstrommotors oder -generators müssen die Spulenenden phasenrichtig kontaktiert werden. Das dabei vorliegende Leiterbündel besteht meist aus einer Vielzahl von einzelnen Drähten und/oder Profilen, die jeweils eine isolierende Lackschicht aufweisen. Zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Leiterbündel und einem Verbindungselement, wie einem Kabelschuh oder einer Aderendhülse, muss zuerst die Isolationsschicht auf den Drähten und/oder Profilen entfernt werden.To connect the winding of a three-phase motor or generator, the coil ends must be contacted in the correct phase. The conductor bundle present in this case usually consists of a large number of individual wires and / or profiles, each of which has an insulating lacquer layer. To produce an electrical contact between the conductor bundle and a connecting element, such as a cable lug or a wire end ferrule, first the insulation layer on the wires and / or profiles must be removed.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Abisolierung und elektrischen Kontaktierung in einem jeweils eigenständigen Prozessschritt und kombinierte Verfahren zur gleichzeitigen Abisolierung und elektrischen Kontaktierung in einem Prozessschritt bekannt.Methods for stripping and electrical contacting in a respective independent process step and combined methods for simultaneous stripping and electrical contacting in one process step are known from the prior art.

Verfahren zur Abisolierung in eigenem Prozessschritt sind beispielsweise das chemisches Abisolieren mit Abbeizmitteln, das thermische Abisolieren mit Gasflamme, das mechanische Abisolieren durch Bürsten, Abkratzen, Schleifen oder Fräsen, das induktives Abisolieren oder das Abisolieren mittels Laserstrahlung. Eine anschließende elektrische Kontaktierung kann nach DIN 8593 durch eine Vielzahl an Fügeverfahren wie Löten, Schweißen oder Umformen durchgeführt werden.Methods for stripping in their own process step are, for example, chemical stripping with paint strippers, thermal stripping with gas flame, mechanical stripping by brushing, scraping, grinding or milling, inductive stripping or stripping by means of laser radiation. A subsequent electrical contact can after DIN 8593 be performed by a variety of joining methods such as soldering, welding or forming.

Aus Patentschrift DE 10 2011 004 078 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum induktiven Abisolieren von lackbeschichteten Drähten bekannt. Das Abisolieren erfolgt dabei in einer Vorrichtung mit einer Induktionsspule, durch welche ein hochfrequenter Wechselstrom fließt. Die Erfindung umfasst auch das gleichzeitige Abisolieren von Drähten und das Verlöten mit einem Verbindungselement durch Nutzung der induzierten Wärme.From patent DE 10 2011 004 078 A1 An apparatus and method for inductive stripping of lacquer-coated wires is known. The stripping takes place in a device with an induction coil through which a high-frequency alternating current flows. The invention also includes simultaneous stripping of wires and soldering to a connector by utilizing the induced heat.

Heißcrimpen, als ein exemplarisches Verfahren zur Abisolierung und elektrischen Kontaktierung in einem Prozessschritt, stellt eine Kombination der Verfahren Widerstandsschweißen und Crimpen dar. Mittels Stromfluss durch die Elektroden wird die Verbindungstelle erwärmt, die Lackisolierung verdampft und ein elektrischer Kontakt hergestellt. Dabei wird das Leitermaterial nicht aufgeschmolzen, es kommt jedoch zu Diffusionsvorgängen zwischen den Leitern und dem Verbindungselement. Der Übergangswiderstand der Verbindungsstelle ist sehr niedrig und liegt im niedrigen Milli-Ohm Bereich.Hot crimping, as an exemplary method of stripping and electrical contacting in a process step, is a combination of the methods of resistance welding and crimping. By means of current flow through the electrodes, the joint is heated, the varnish insulation evaporated and an electrical contact made. In this case, the conductor material is not melted, but it comes to diffusion processes between the conductors and the connecting element. The contact resistance of the junction is very low and is in the low milli-ohm range.

Mängel des Stands der TechnikDefects of the prior art

Verfahren zur Abisolierung in eigenem Prozessschritt erfordern getrennte Maschinen für Abisolierung und Kontaktierung. Dies führt meist zu höheren Investitionskosten und zusätzlichem Platzbedarf in der Fertigung. Zudem steigen der Handhabungsaufwand und die benötigte Fertigungszeit im Vergleich zu integriertem Abisolieren und Kontaktieren in einem Prozessschritt.Stripping processes in their own process step require separate stripping and contacting machines. This usually leads to higher investment costs and additional space requirements in production. In addition, the handling effort and the required production time increase in comparison to integrated stripping and contacting in one process step.

Beim Heißcrimpen führt die ungünstige Kombination aus hohem elektrischen Widerstand der Elektroden, bestehend aus Materialien wie Wolfram, Molybdän oder Tantal, und niedrigem elektrischen Widerstand der Verbindungsstelle, bestehend aus Materialien wie Kupfer oder Aluminium, zu starker Erhitzung der Elektroden auf 500°C und mehr und zum Verdampfen der Drahtisolierung primär durch Wärmeleitung aus den Elektroden. Die Folge ist erhöhter Verschleiß der Elektroden an den Kontaktstellen zur Crimpverbindung durch zyklische Wärmebelastung kombiniert mit mechanischer Druckbelastung. Zur Sicherstellung einer gleichbleibenden Qualität der Verbindung sind deshalb regelmäßige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten der Elektroden notwendig. 1

1: SPRENG, S.; GLÄßEL, T.; HOETZEL, S.; SCHAEFER, H.; WUNDER, D.; FRANKE, J.: Evaluation of the influence of varying electrode materials within the thermo-crimping process. Nürnberg, 2015

In hot crimping, the unfavorable combination of high electrical resistance of the electrodes, consisting of materials such as tungsten, molybdenum or tantalum, and low junction electrical resistance, consisting of materials such as copper or aluminum, leads to excessive heating of the electrodes to 500 ° C and more for vaporizing the wire insulation primarily by heat conduction from the electrodes. The result is increased wear of the electrodes at the contact points to the crimp connection by cyclic heat load combined with mechanical pressure load. To ensure a consistent quality of the connection therefore regular maintenance and repair of the electrodes are necessary. 1

1: SPRENG, S .; GLÄßEL, T .; HOETZEL, S .; SCHAEFER, H .; WUNDER, D .; FRANKE, J .: Evaluation of the influence of varying electrode materials in the thermo-crimping process. Nuremberg, 2015

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Zur Lösung des Problems des hohen Werkzeugverschleißes aufgrund stark erwärmter und gleichzeitig mechanisch druckbeanspruchter Elektroden wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung und ein Verfahren zur induktiven Abisolierung von Drähten und/oder Profilen und elektrischen Kontaktierung durch Verpressen mit einem Verbindungselement in einem Prozessschritt vorgeschlagen.To solve the problem of high tool wear due to highly heated and simultaneously mechanically pressurized electrodes, a device and a method for inductive stripping of wires and / or profiles and electrical contacting by pressing with a connecting element in a process step is proposed according to the invention.

Zur Erzeugung von Wärme durch induzierte Wirbelströme im Verbindungselement und Leiterbündel ist mindestens eine Induktionsspule in den Werkzeugen integriert und/oder an den Werkzeugen seitlich angebracht. Durch die Induktionsspule fließt ein nieder-, mittel- oder vorzugsweise hochfrequenter Wechselstrom. Durch den Skin-Effekt konzentrieren sich in einem hochfrequenten Wechselfeld die induzierten Wirbelströme an der Werkstückoberfläche. Im Fall von dünnen Leitern wird so die Leiteroberfläche im Vergleich zu einem Wechselfeld mit niederer Frequenz schneller erwärmt, wodurch die Isolationsschicht wiederum schneller verdampft.To generate heat by induced eddy currents in the connecting element and conductor bundles, at least one induction coil is integrated in the tools and / or attached laterally to the tools. Through the induction coil flows a low, medium or preferably high-frequency alternating current. The skin effect concentrates the induced eddy currents on the workpiece surface in a high-frequency alternating field. In the case of thin conductors, the conductor surface is thus heated faster compared to an alternating field with a low frequency, as a result of which the insulation layer in turn evaporates more quickly.

Die von einem hohen Strom durchflossene Induktionsspule kann vorzugsweise als Hohlkörper hergestellt und zur Kühlung von einem Medium mit hoher spezifischen Wärmekapazität wie Wasser durchflossen werden. Als Werkstoffe für die Induktionsspule eignen sich besonders Materialien mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, wie Kupfer oder Silber. Der elektrische Widerstand der Induktionsspule sollte im Vergleich zum Widerstand der induktiv zu erwärmenden Crimpverbindung möglichst klein sein, um einen hohen Wirkungsgrad der Energieübertragung zu realisieren. Die Induktionsspule kann auch von außen gekühlt werden, wenn eine Hohlleiterbauweise wie beispielsweise bei einer Induktionsspule mit flexiblen Anteilen, nicht geeignet erscheint. Der beste Wirkungsgrad der induktiven Energieübertragung ergibt sich, wenn die Induktionsspule das Leiterbündel mit dem Verbindungselement engst möglich umschließt. The induction coil through which a high current flows can preferably be produced as a hollow body and a medium with a high specific heat capacity, such as water, flows through it for cooling. As materials for the induction coil are particularly suitable materials with a high electrical conductivity, such as copper or silver. The electrical resistance of the induction coil should be as small as possible in comparison to the resistance of the inductively to be heated crimp connection in order to realize a high efficiency of energy transfer. The induction coil can also be cooled from the outside, if a waveguide design such as in an induction coil with flexible portions, not suitable. The best efficiency of the inductive energy transfer results when the induction coil encloses the conductor bundle with the connecting element as possible.

Die Werkzeuge zur mechanischen Verpressung der Crimpverbindung sind zur Vermeidung von Wirbelstrom- und Ummagnetisierungsverlusten vorzugsweise aus einem elektrisch nichtleitenden und nicht magnetischen (Permeabilität μ = 1), aber gleichzeitig mechanisch insbesondere auf Druck belastbaren und temperaturbeständigen Material hergestellt. Als Werkstoff eignen sich hierfür besonders technische Keramiken wie Aluminiumoxid oder Zirconiumdioxid. Durch Verstärkung der keramischen Matrix mit Fasern kann das Bruchverhalten positiv beeinflusst werden. Hervorzuheben ist die hohe Härte und Verschleißbeständigkeit der Oberfläche von Oxidkeramiken wie Zirconiumdioxid, auch bei hohen Temperaturen, wodurch eine lange Standzeit der Werkzeuge erreicht und eine Adhäsion von Metallen an der Werkzeugoberfläche vermieden werden kann. Der ungesinterte keramische Rohling (Grünling) kann dabei in geeigneter Weise leicht zerspanend bearbeitet werden, um beispielsweise Bohrungen für die Induktionsspule anzubringen. Alternativ können die Werkzeuge oder Teile davon auch mittels 3D-Druck additiv aus keramischem Material hergestellt werden, wobei in einfacher Weise dreidimensional verlaufende Kanäle für Kühlmedien oder die Induktionsspule realisiert werden können. Durch eine angepasste Gestaltung der Crimpverbindung unter Beachtung von Mindestradien und Verzicht auf scharfe Kanten zur Reduzierung von Spannungsspitzen kann ein vorzeitiges Versagen der Werkzeuge durch Sprödbruch vermieden werden. Die Werkzeuge haben demnach nur noch die Aufgabe der Kraftübertragung zum Verpressen der Crimpverbindung und erwärmen sich bei Verwendung eines elektrisch nichtleitenden Werkstoffes im Vergleich zum Heißcrimpen nur geringfügig.The tools for mechanical crimping of the crimped connection are preferably made of an electrically non-conductive and non-magnetic (permeability μ = 1), but at the same time mechanically and in particular pressure-resistant and temperature-resistant material to avoid eddy current and Ummagnetisierungsverlusten. As a material for this purpose are particularly technical ceramics such as alumina or zirconia. By reinforcing the ceramic matrix with fibers, the fracture behavior can be positively influenced. Noteworthy is the high hardness and wear resistance of the surface of oxide ceramics such as zirconia, even at high temperatures, which allows a long tool life and prevents adhesion of metals to the tool surface. The unsintered ceramic blank (green body) can be easily machined in a suitable manner, for example, to install holes for the induction coil. Alternatively, the tools or parts thereof can also be produced by additive 3D printing from ceramic material, wherein three-dimensionally extending channels for cooling media or the induction coil can be realized in a simple manner. By adapting the crimped connection in accordance with minimum radii and avoiding sharp edges to reduce stress peaks, premature tool failure due to brittle fracture can be avoided. Accordingly, the tools have only the task of transmitting force for pressing the crimped connection and, when using an electrically non-conductive material, heat up only slightly compared to hot crimping.

Bei Verwendung von Werkzeugen aus elektrisch leitfähigem Material sind dieses vorzugsweise aus einzelnen Lagen von Blech mit jeweils einer Isolationsschicht zwischen den Blechen aufgebaut, um die Entstehung von Wirbelströmen zu reduzieren. Zur Kühlung der Werkzeuge können Kühlkanäle zur Durchleitung von Medien wie Wasser vorgesehen werden.When using tools made of electrically conductive material, these are preferably constructed of individual layers of sheet metal, each with an insulating layer between the sheets in order to reduce the formation of eddy currents. For cooling the tools cooling channels for the passage of media such as water can be provided.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades der induktiven Energieübertragung kann das Verbindungselement aus einem Grundwerkstoff mit hoher elektrischer Leitfähigkeit zur verlustarmen Stromführung und einer äußeren Schicht aus einem Werkstoff mit niedrigerer elektrischer Leitfähigkeit als dass Grundmaterial aufgebaut werden. Die äußere Schicht ist weiterhin vorteilhaft ferromagnetisch, um neben Wirbelstrom- auch Ummagnetisierungsverluste des Materials zur Erwärmung zu nutzen.To improve the efficiency of the inductive energy transfer, the connecting element can be constructed of a base material with high electrical conductivity for low-loss current conduction and an outer layer made of a material with lower electrical conductivity than the base material. The outer layer is also advantageously ferromagnetic, in order to use in addition to eddy current and re-magnetization losses of the material for heating.

Das Leiterbündel muss zur Abisolation der Einzelleiter auf eine Temperatur größer der Verdampfungstemperatur der Lackschicht, aber kleiner der Schmelztemperatur des Leitermaterials und des Verbindungselements, in einer möglichst kurzen Zeit induktiv erwärmt werden. Der mechanische Druck auf die Crimpverbindung führt in Verbindung mit der induktiven Erwärmung neben einem Verdampfen auch zu einem Verdrängen des Isolationsmaterial aus der Verbindungsstelle, so dass alle Einzelleiter zuverlässig kontaktiert werden können. Die Absaugung von Dämpfen erfolgt vorzugsweise während des gesamten Erwärmungs- und Fügevorgangs. Zur Kühlung der noch warmen Crimpverbindung nach erfolgtem mechanischen Verpressen und zum Wegblasen von Dämpfen in Richtung Absaugung kann Druckluft verwendet werden.To strip the individual conductors to a temperature greater than the evaporation temperature of the paint layer, but smaller than the melting temperature of the conductor material and of the connecting element, the conductor bundle must be inductively heated in as short a time as possible. The mechanical pressure on the crimp leads in conjunction with the inductive heating in addition to vaporization also to a displacement of the insulation material from the joint, so that all individual conductors can be reliably contacted. The extraction of vapors preferably takes place during the entire heating and joining process. Compressed air can be used to cool the still hot crimp connection after mechanical pressing and to blow off steam in the direction of suction.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders geeignet zum elektrischen Kontaktieren von dickeren Leiterbündeln, bestehend aus einer Vielzahl isolierter Einzelleiter, mit einem Verbindungselement wie einem Kabelschuh oder einer Aderendhülse.The inventive device is particularly suitable for electrically contacting thicker conductor bundles, consisting of a plurality of insulated individual conductors, with a connecting element such as a cable lug or a wire end ferrule.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Es zeigen:Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel in isometrischer Ansicht mit ungeteilter fest in das ruhende Werkzeug integrierter Induktionsspule, 1 An embodiment in isometric view with undivided integral in the stationary tool integrated induction coil,

2 die Induktionsspule aus 1 in isolierter Ansicht, 2 the induction coil off 1 in isolated view,

3 das gleiche Ausführungsbeispiel wie in 1 als Schnittansicht vor dem induktiven Abisolieren der Drähte und Verpressen mit dem Verbindungselement, 3 the same embodiment as in 1 as a sectional view before the inductive stripping of the wires and pressing with the connecting element,

4 das gleiche Ausführungsbeispiel wie in 1 als Schnittansicht nach dem induktiven Abisolieren der Drähte und Verpressen mit dem Verbindungselement, 4 the same embodiment as in 1 as a sectional view after the inductive stripping of the wires and pressing with the connecting element,

5 ein Ausführungsbeispiel in isometrischer Ansicht mit ungeteilter in die Werkzeuge integrierter Induktionsspule und ausreichend großem Hohlraum in mindestens einem Werkzeug zur Vermeidung von Beschädigungen an der Spule bei Bewegung von Werkzeugen, 5 an embodiment in isometric view with undivided integrated in the tools induction coil and sufficiently large cavity in at least one tool to prevent damage to the coil when moving tools,

6 die Induktionsspule aus 5 in isolierter Ansicht, 6 the induction coil off 5 in isolated view,

7 das gleiche Ausführungsbeispiel wie in 5 als Schnittansicht vor dem induktiven Abisolieren der Drähte und Verpressen mit dem Verbindungselement, 7 the same embodiment as in 5 as a sectional view before the inductive stripping of the wires and pressing with the connecting element,

8 das gleiche Ausführungsbeispiel wie in 5 als Schnittansicht nach dem induktiven Abisolieren der Drähte und Verpressen mit dem Verbindungselement, 8th the same embodiment as in 5 as a sectional view after the inductive stripping of the wires and pressing with the connecting element,

9 ein Ausführungsbeispiel in isometrischer Ansicht mit geteilter Induktionsspule und Gleitkontakten zur elektrischen Verbindung während der Bewegung von Werkzeugen, 9 an embodiment in isometric view with divided induction coil and sliding contacts for electrical connection during the movement of tools,

10 die Induktionsspule aus 9 in isolierter Ansicht, 10 the induction coil off 9 in isolated view,

11 das gleiche Ausführungsbeispiel wie in 9 als Schnittansicht vor dem induktiven Abisolieren der Drähte und Verpressen mit dem Verbindungselement, 11 the same embodiment as in 9 as a sectional view before the inductive stripping of the wires and pressing with the connecting element,

12 das gleiche Ausführungsbeispiel wie in 9 als Schnittansicht nach dem induktiven Abisolieren der Drähte und Verpressen mit dem Verbindungselement, 12 the same embodiment as in 9 as a sectional view after the inductive stripping of the wires and pressing with the connecting element,

13 ein Ausführungsbeispiel in isometrischer Ansicht mit ungeteilter in die Werkzeuge integrierter Induktionsspule, wobei die Induktionsspule flexible Bestandteile zum Längenausgleich bei Bewegung von Werkzeugen besitzt, 13 an embodiment in isometric view with undivided integrated in the tools induction coil, the induction coil has flexible components for length compensation when moving tools,

14 die Induktionsspule aus 13 in isolierter Ansicht 14 the induction coil off 13 in isolated view

15 das gleiche Ausführungsbeispiel wie in 13 als Schnittansicht vor dem induktiven Abisolieren der Drähte und Verpressen mit dem Verbindungselement, 15 the same embodiment as in 13 as a sectional view before the inductive stripping of the wires and pressing with the connecting element,

16 das gleiche Ausführungsbeispiel wie in 13 als Schnittansicht nach dem induktiven Abisolieren der Drähte und Verpressen mit dem Verbindungselement, 16 the same embodiment as in 13 as a sectional view after the inductive stripping of the wires and pressing with the connecting element,

17 ein Ausführungsbeispiel in isometrischer Ansicht für ein Verbindungselement mit einer äußeren Schicht aus einem vorzugsweise ferromagnetischen Werkstoff mit niedrigerer elektrischer Leitfähigkeit als das sonstige Material des Verbindungselements, 17 an embodiment in isometric view for a connecting element with an outer layer of a preferably ferromagnetic material having a lower electrical conductivity than the other material of the connecting element,

18 das gleiche Ausführungsbeispiel wie in 17 als Schnittansicht vor dem Verpressen, 18 the same embodiment as in 17 as a sectional view before pressing,

19 das gleiche Ausführungsbeispiel wie in 17 als Schnittansicht nach dem Verpressen, 19 the same embodiment as in 17 as a sectional view after pressing,

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

1–4 zeigen ein Ausführungsbeispiel für eine ungeteilte Induktionsspule (3), welche in ruhenden Werkzeugen (2) integriert ist. Zur elektrischen Kontaktierung erfolgt ein Verpressen des Leiterbündels (7) mit dem Verbindungselement (4) durch eine Bewegung von Werkzeugen (15) bei gleichzeitiger oder zeitnaher induktiver Abisolierung der Einzelleiter (6) durch ein elektromagnetisches Wechselfeld. Die Induktionsspule (3) kann auch entgegen der Darstellung im Ausführungsbeispiel in das bewegte Werkzeug integriert oder vollständig außerhalb der Werkzeuge, beispielsweise seitlich zur Fügestelle, angebracht werden. Durch den Hohlraum der Induktionsspule (3) kann zur Kühlung ein Medium wie Wasser geleitet werden. 1 - 4 show an embodiment of an undivided induction coil ( 3 ), which are in stationary tools ( 2 ) is integrated. For electrical contacting, pressing of the conductor bundle ( 7 ) with the connecting element ( 4 ) by a movement of tools ( 15 ) with simultaneous or timely inductive stripping of the individual conductors ( 6 ) by an electromagnetic alternating field. The induction coil ( 3 ) can also be integrated contrary to the representation in the embodiment in the moving tool or completely outside the tools, for example, laterally to the joint, are attached. Through the cavity of the induction coil ( 3 ) can be passed to cool a medium such as water.

Das Leiterbündel (7) bestehend aus Vielzahl an isolierten Einzelleitern (6) und ist an seinem Ende von einem Verbindungselement (4) umschlossen. Zur einfachen Einführung des Leiterbündels (7) mit dem Verbindungselement (4) in den Zwischenraum der Werkzeuge (1, 2) sollte mindestens eine Seite frei zugänglich sein. Zur Absaugung von verdampftem Lack kann weiterhin ein Schlauch bzw. ein Rohr in unmittelbarer Nähe zum Leiterbündel (7) und Verbindungselement (4) angebracht werden, sowie eine Druckluftdüse zur Kühlung der fertiggestellten Crimpverbindung vorgesehen werden. Zur einfacheren Positionierung des Leiterbündels (7) kann das Werkzeug mit einem Anschlag für das Verbindungselement (4) ausgestattet sein. Während des Fügevorgangs kann die Lage des Verbindungselements (4) und des Leiterbündels (7) durch ein Niederhalter fixiert werden.The conductor bundle ( 7 ) consisting of a large number of isolated individual conductors ( 6 ) and is at its end by a connecting element ( 4 ) enclosed. For easy introduction of the conductor bundle ( 7 ) with the connecting element ( 4 ) into the space between the tools ( 1 . 2 ) at least one page should be freely accessible. For sucking vaporized paint, a hose or a pipe in the immediate vicinity of the conductor bundle ( 7 ) and connecting element ( 4 ), as well as providing a compressed air nozzle for cooling the finished crimped connection. For easier positioning of the conductor bundle ( 7 ), the tool with a stop for the connecting element ( 4 ). During the joining process, the position of the connecting element ( 4 ) and the conductor bundle ( 7 ) are fixed by a hold-down.

5–8 zeigen ein Ausführungsbeispiel für eine ungeteilte Induktionsspule (3), welche in ruhenden Werkzeugen (2) und bewegten Werkzeugen (1) integriert ist, wobei in mindestens einem Werkzeug ein Hohlraum (20) vorgesehen ist, so dass auch bei Bewegung von Werkzeugen (15) die Induktionsspule nicht verformt oder beschädigt wird. 5 - 8th show an embodiment of an undivided induction coil ( 3 ), which are in stationary tools ( 2 ) and moving tools ( 1 ), wherein in at least one tool a cavity ( 20 ) is provided, so that even when moving tools ( 15 ) the induction coil is not deformed or damaged.

9–12 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine geteilte Induktionsspule (3), welche in ruhenden Werkzeugen (2) und bewegten Werkzeugen (1) integriert ist. Zur elektrischen Verbindung der geteilten Induktionsspule (3) während der Bewegung von Werkzeugen (15) verfügt die dargestellte Vorrichtung über Gleitkontakte (10) und Dichtungsringe (11) zur Abdichtung des Kühlmittelkanals. Zum Auffangen von ausgetretenem Kühlmedium und Rückführen in den Kühlmittelkreislauf kann ein Auffangbereich (12) vorgesehen werden. Ein Kontakt zwischen Kühlmedium und Crimpverbindung kann so weitestgehend vermieden werden. Als zusätzlicher Schutz vor austretendem Kühlmedium können mitfahrende Verkleidungsteile angebracht werden. 9 - 12 shows an embodiment for a split induction coil ( 3 ), which are in stationary tools ( 2 ) and moving tools ( 1 ) is integrated. For electrical connection of the split induction coil ( 3 ) during the movement of tools ( 15 ), the device shown has sliding contacts ( 10 ) and sealing rings ( 11 ) for sealing the coolant channel. For collecting leaked cooling medium and returning to the coolant circuit, a collecting area ( 12 ). A contact between the cooling medium and Crimpverbindung can be avoided as much as possible. As an additional protection against escaping cooling medium moving cowling parts can be attached.

Die Gleitkontakte (10) zur Verbindungserstellung zwischen bewegtem Teil der Induktionsspule (9) und unbewegtem Teil der Induktionsspule (8) sind vorteilhaft federnd ausgelegt, um einen dauerhaft niedrigen Übergangswiderstand der Kontaktstelle zu realisieren. Vorzugsweise ist der bewegte Teil der Induktionsspule (9) immer in Gleitkontaktbuchsen (10) geführt, so dass ein kontinuierlicher Medienfluss zur Kühlung des bewegten Teils der Induktionsspule (9), von innen wie dargestellt oder außen, erfolgen kann. Bei alternativer Verwendung von öffnenden und schließenden Kontakten können diese passiv durch die Werkzeugbewegung (15) angetrieben werden, oder aktiv durch extern Aktoren wie beispielsweise Pneumatikzylinder betätigt werden. In beiden Fällen sollte der Kühlmittelfluss, wegen Austritt von Kühlmittel aus dem Kreislauf, ebenso wie der Strom, wegen Verschleiß der Kontaktelemente durch Spannungsüberschläge, erst bei geschlossenen Kontakten eingeschaltet werden.The sliding contacts ( 10 ) for establishing a connection between the moving part of the induction coil ( 9 ) and unmoved part of the induction coil ( 8th ) are advantageously resiliently designed to realize a permanently low contact resistance of the contact point. Preferably, the moving part of the induction coil ( 9 ) always in sliding contact bushes ( 10 ), so that a continuous media flow for cooling the moving part of the induction coil ( 9 ), from inside as shown or outside, can be done. With alternative use of opening and closing contacts, they can passively pass through the tool movement ( 15 ), or actively actuated by external actuators such as pneumatic cylinders. In both cases, the coolant flow, due to leakage of coolant from the circuit, as well as the current, due to wear of the contact elements by voltage flashovers, should be turned on only when the contacts are closed.

13–16 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine ungeteilte Induktionsspule (3), welche in ruhenden Werkzeugen (2) und bewegten Werkzeugen (1) integriert ist, wobei die Induktionsspule (3) flexible Bestandteile (17) zum Längenausgleich bei Bewegung von Werkzeugen (15) besitzt. 13 - 16 shows an embodiment of an undivided induction coil ( 3 ), which are in stationary tools ( 2 ) and moving tools ( 1 ), wherein the induction coil ( 3 ) flexible components ( 17 ) for length compensation when moving tools ( 15 ) owns.

Die flexiblen Bestandteile der Induktionsspule (17) können wie dargestellt vorzugsweise aus einem flachen streifenförmigen Leitermaterial mit niedrigem Biegewiderstandsmoment hergestellt werden. Zur äußeren Kühlung des Leitermaterials bei Stromfluss durch die Induktionsspule (3) ist ein das Leitermaterial umgebender Schlauch (18) vorgesehen. Ein Übergangskontakt (19) stellt die elektrische Verbindung zwischen dem festen Teil der Induktionsspule (9) und dem flexiblen Teil der Induktionsspule (17) her und sorgt für einen durchgehenden Kühlmittelfluss durch integrierte Durchgangsöffnungen im Übergangskontakt (19). Alternativ kann auch die gesamte Induktionsspule (3) aus flexiblem Leitermaterial aufgebaut werden. Bei Bewegung von Werkzeugen (15) zum Verpressen des Leiterbündels (7) mit dem Verbindungselement (4) werden das flexible Leitermaterial (17) und die umgebenden Kühlmittelschläuche (18) reversibel elastisch gestaucht.The flexible components of the induction coil ( 17 ) can be made as shown preferably from a flat strip-shaped conductor material with a low bending resistance moment. For external cooling of the conductor material during current flow through the induction coil ( 3 ) is a hose surrounding the conductor material ( 18 ) intended. A transitional contact ( 19 ) provides the electrical connection between the fixed part of the induction coil ( 9 ) and the flexible part of the induction coil ( 17 ) and ensures a continuous flow of coolant through integrated through holes in the transitional contact ( 19 ). Alternatively, the entire induction coil (3) can be constructed of flexible conductor material. When moving tools ( 15 ) for pressing the conductor bundle ( 7 ) with the connecting element ( 4 ), the flexible conductor material ( 17 ) and the surrounding coolant hoses ( 18 ) reversibly elastically compressed.

17–19 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verbindungselement bestehend aus einem Grundwerkstoff (21) mit hoher elektrischer Leitfähigkeit zur verlustarmen Stromführung während des Betriebs der elektrischen Maschine und einer äußeren Schicht (22) aus einem vorzugsweise ferromagnetischen Werkstoff mit niedrigerer elektrischer Leitfähigkeit als das Grundmaterial (21). 17 - 19 shows an embodiment of a connecting element consisting of a base material ( 21 ) with high electrical conductivity for low-loss current conduction during operation of the electrical machine and an outer layer ( 22 ) of a preferably ferromagnetic material having a lower electrical conductivity than the base material ( 21 ).

Mit Erfindung erzielbare VorteileAdvantages achievable with the invention

Durch die geringere thermische Belastung der Werkzeuge zum Verpressen im Vergleich zum Heißcrimpen, kann die Standzeit der Werkzeuge und die Qualität der Crimpverbindung verbessert werden. Werkzeugen aus keramischem Material führen weiterhin zur weniger Adhäsion des Verbindungselements an den Werkzeugoberflächen.Due to the lower thermal load of the tools for pressing compared to hot crimping, the service life of the tools and the quality of the crimp connection can be improved. Tools made of ceramic material continue to lead to less adhesion of the connecting element to the tool surfaces.

Dank direkter induktiver Erwärmung des Verbindungselements und des Leiters anstatt externer Zuführung der Wärme durch Leitung, Konvektion oder Strahlung kann der Bereich der Abisolierung besser gesteuert werden und der Wirkungsgrad der Anwendung bei Verwendung eines Verbindungselements mit äußeren Schicht aus ferromagnetischem Werkstoff verbessert werden.By direct inductive heating of the connector and conductor rather than external heat, conduction, convection or radiation, the area of stripping can be better controlled and the efficiency of the application can be improved by using a ferromagnetic material outer ferrule connector.

Durch vergleichsweise kalte Werkzeuge besteht eine geringere Verletzungsgefahr durch Verbrennungen für Bediener erfindungsgemäßer Vorrichtungen.By comparatively cold tools there is a lower risk of injury from burns for operators of devices according to the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Bewegtes WerkzeugMoving tool
22: Ruhendes WerkzeugResting tool
33: Induktionsspuleinduction coil
44: Verbindungselement im AusgangszustandConnecting element in the initial state
55: Draht/Profil teilweise oder ganz abisoliert im Bereich der InduktionsspuleWire / profile partially or completely stripped in the area of the induction coil
66: Draht/Profil mit LackschichtWire / profile with varnish layer
77: Leiterbündelconductor bundle
88th: Teil der Induktionsspule im festen WerkzeugPart of induction coil in solid tool
99: Teil der Induktionsspule im beweglichen WerkzeugPart of the induction coil in the moving tool
1010: Gleitkontaktsliding contact
1111: Dichtungsringsealing ring
1212: Auffangbereich für ausgetretenes KühlmediumCollection area for leaked cooling medium
1313: Leiterbündel und Verbindungselement im AusgangszustandConductor bundle and connecting element in the initial state
1414: Leiterbündel und Verbindungselement verpresstConductor bundle and connecting element pressed
1515: Bewegung des Werkzeugs zum Verpressen der CrimpverbindungMovement of the tool for pressing the crimp connection
1616: Hohlraum im WerkzeugCavity in the tool
1717: Flexibler Teil der InduktionsspuleFlexible part of the induction coil
1818: Kühlschlauch des flexiblen Teils der InduktionsspuleCoolant hose of the flexible part of the induction coil
19 19: ÜbergangskontaktTransfer contact
2020: Verbindungselement verpresstPressed connecting element
2121: Grundwerkstoff mit hoher elektrischer LeitfähigkeitBase material with high electrical conductivity
2222: Äußere Schicht mit, verglichen zum Grundwerkstoff, geringerer elektrischer LeitfähigkeitOuter layer, compared with the base material, lower electrical conductivity

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011004078 A1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 8593 [0004]

Claims

Device for stripping wires and / or profiles ( 6 ) with paint or plastic coating and electrical contact with a connecting element ( 4 ) by compression, comprising - at least one induction coil ( 3 ) for generating an electromagnetic alternating field for heating the wires and / or profiles ( 6 ), directly by induced eddy currents in the wires and / or profiles ( 6 ) and indirectly by heat conduction via the inductively heated connecting element ( 4 ), in the area between the tools ( 1 . 2 ) for evaporation or thermal removal of the paint or plastic coating, and - at least two tools ( 1 . 2 ) for mechanical pressing of the connecting element ( 4 ) with the wires and / or profiles ( 6 ).

Device according to claim 1, characterized in that the tools ( 1 . 2 ) consist of an electrically non-conductive material, especially of a ceramic material, particularly preferably of a ceramic fiber composite material.

Device according to claim 1, characterized in that the induction coil ( 3 ) consists of a hollow body with high electrical conductivity, through which a cooling medium can be passed.

Device according to claim 1, characterized in that the induction coil ( 3 ) is undivided and either only in dormant tools ( 2 ) or only in moving tools ( 1 ) integrated or outside the tools ( 1 . 2 ) is attached.

Device according to claim 1, characterized in that the induction coil ( 3 ) is undivided and in moving tools ( 1 ) and stationary tools ( 2 ) is integrated, wherein in at least one tool a sufficiently large cavity ( 16 ), so that the induction coil ( 3 ) when moving tools ( 15 ) is not deformed or damaged.

Device according to claim 1, characterized in that the induction coil ( 3 ) of at least two separate parts ( 8th . 9 ), wherein the individual parts of the induction coil ( 3 ) when moving a tool ( 15 ) are electrically connected by contact points or by a sliding contact ( 10 ) remain connected throughout the movement.

Device according to claim 1, characterized in that the induction coil ( 3 ) with flexible components ( 17 ) for length compensation when moving tools ( 15 ) or the entire induction coil ( 3 ) is flexible and the flexible components ( 17 ) of a coolant hose ( 18 ) can be surrounded.

Apparatus according to claim 1, characterized in that escaping gases of the evaporated or thermally removed coating of the wires and / or profiles ( 6 ) are removed by a suction and compressed air is used to cool the finished crimped connection.

Method for stripping wires and / or profiles ( 6 ) with paint or plastic coating and electrical contact with a connecting element ( 4 ) by pressing, with the steps - positioning of the wires to be stripped and / or profiles ( 6 ), comprising a connecting element ( 4 ), between at least two tools ( 1 . 2 ), - inductive production of heat in the wires and / or profiles ( 6 ) and the connecting element ( 4 ) in the region between the tools by at least one induction coil ( 3 ) for evaporation or thermal removal of the coating of the wires and / or profiles ( 6 ), - electrical contacting by pressing the connecting element ( 4 ) with the wires and / or profiles ( 6 ) by a movement of at least one tool ( 15 ), - further inductive heating of the joint under pressure until complete or extensive evaporation or thermal removal of the coating of the wires and / or profiles ( 6 ) at the connection point, - cooling of the created crimp connection ( 14 ), with or without compressed air, and removal from the tools ( 1 . 2 ), - and suction of the gases of the evaporated or thermally removed coating of the wires and / or profiles ( 6 ) during the entire joining process.

Connecting element ( 4 ) for electrically contacting a conductor bundle ( 7 ) by pressing, consisting of - a base material ( 21 ) with high electrical conductivity for low-loss current conduction, - and an outer layer ( 22 ) with, compared to the base material ( 21 ), lower electrical conductivity for inductive heating with high efficiency.

Connecting element according to claim 10, characterized in that the outer layer ( 22 ) consists of a ferromagnetic material.