DE102017205014B4

DE102017205014B4 - Verlitzmaschine, Verfahren zur Herstellung einer Litze und Litze

Info

Publication number: DE102017205014B4
Application number: DE102017205014.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Brunner; Erwin Köppendörfer
Original assignee: Leoni Kabel GmbH
Current assignee: Leoni Kabel GmbH
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2022-07-14
Anticipated expiration: 2037-03-25
Also published as: WO2018172225A1; DE102017205014A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Litze, welche einen Innendraht aufweist sowie mehrere Außendrähte, welche um den Innendraht herum angeordnet sind,- wobei der Innendraht und die Außendrähte miteinander zu der Litze verlitzt sind ,- wobei eine Welligkeit des Innendrahts reduziert wird, indem die Litze über eine Streckrolle geführt wird und mittels der Streckrolle gestreckt wird,- wobei die Streckrolle konisch ausgebildet ist und- wobei die Litze in Richtung eines kontinuierlich ansteigenden Umfangs der Streckrolle um diese herumgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Litze, eine Verlitzmaschine sowie eine Litze.
Eine Litze dient regelmäßig der Übertragung von Strom oder der Datenübertragung. Eine Litze ist ein Drahtverbund, d.h. ein Bündel oder Verbund aus mehreren Drähten, welche jeweils aus einem leitenden Material bestehen, z.B. Kupfer oder Aluminium. Die Drähte sind miteinander verlitzt, wobei häufig ein Innendraht vorhanden ist, welcher als Mitteldraht Im Verbund zentral angeordnet ist und um welchen herum mehrere Außendrähte in einer oder mehreren Lagen oder auch Außenlagen herumgeführt sind. Beispielsweise sind in einem typischen 1+6-Aufbau, z.B. für eine Litze zur hochfrequenten Datenübertragung, sechs Außendrähte in einer einzelnen Außenlage helixförmig um einen zentralen Innendraht herumgeschlagen.
Die Herstellung einer Litze, d.h. das Zusammenführen und das Verlitzen der Drähte, erfolgt üblicherweise mittels einer Verlitzmaschine, beispielsweise einer Doppelschlag-Verlitzmaschine. Eine solche ist aufgrund der hohen erzielbaren Fertigungsgeschwindigkeit und den daraus resultierenden, geringen Kosten eine besonders geeignete Anlage zur Litzenherstellung.
Beispielsweise wird die oben genannte Litze ausgehend von einem siebendrähtigen Bündel gefertigt. In diesem Bündel sind alle Drähte gleich lang. Das Bündel wird nun einer Verlitzmaschine zugeführt und mittels dieser verdreht, bei einer Doppelschlag-Verlitzmaschine zweimalig. Beim ersten Schlag oder auch Verdrehen oder Zusammendrehen werden die Drähte fixiert und das Bündel insgesamt auch gestaucht. Insbesondere nach einer Richtungsumkehr in der Verlitzmaschine, üblicherweise um 180°, erfolgt eine zweite Verdrehung, d.h. ein zweiter Schlag, wodurch das Bündel wiederum gestaucht und somit nochmals verkürzt wird. Während die Drähte der Außenlage eine Helixform aufweisen, verbleibt der Innendraht weitestgehend ungestaucht. Daraus resultieren einerseits ein Längenunterschied zwischen dem Innendraht und den Außendrähten sowie andererseits mechanische Spannungen und eine Welligkeit des Innendrahts selbst. Die Welligkeit entsteht bei der Herstellung insbesondere dadurch, dass sich der gestauchte Innendraht aufgrund der mechanischen Randbedingungen im Inneren der Außenlage einen alternativen Weg sucht und dadurch vom ursprünglichen geraden Verlauf zumindest leicht abweicht. Die Welligkeit ist oftmals periodisch, wodurch sich dann Störungen im Übertragungsverhalten der Litze ergeben. Diese Störungen, auch als HF-Peaks bezeichnet, d.h. Hochfrequenzspitzen, sind besonders nachteilig bei Litzen zur hochfrequenten Datenübertragung. Desweiteren besteht insbesondere aufgrund der mechanischen Spannungen bei der weiteren Verwendung oder Verarbeitung der Litze die Gefahr des sogenannten „Crownings“, d.h. des Austretens des Innendrahts aus dem verlitzten Bündel, beispielsweise beim Ablängen der Litze.
Diverse Herstellungsverfahren für Litzen sind beispielsweise beschrieben in DE 100 12 718 C1 , DD 246 578 A1 und DE 26 45 635 A1 . Weiterhin sind in CH 465 444 A , DE 34 90 760 C2 und DE 18 51 944 U Herstellungsverfahren für Drahtseile oder Drahtverbünde beschrieben.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Litze anzugeben, welches zu verbesserten Übertragungseigenschaften und einer reduzierten Gefahr des Crownings führt. Weiterhin soll eine entsprechende Litze angegeben werden sowie eine Verlitzmaschine zur Herstellung der Litze, d.h. insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Verlitzmaschine mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für die Verlitzmaschine sowie die Litze und umgekehrt.
Das Verfahren dient zur Herstellung einer Litze. Die Litze weist mehrere Drähte auf, nämlich einen Innendraht sowie mehrere Außendrähte, welche um den Innendraht herum angeordnet sind. Dabei ist der Innendraht insbesondere ein Mitteldraht, d.h. zentral bezüglich der Außendrähte angeordnet. Der Innendraht und die Außendrähte sind miteinander zu der Litze verlitzt. Vorzugsweise erfolgt das Verlitzen als Teil des Verfahrens, d.h. der Innendraht und die Außendrähte werden zunächst miteinander verlitzt. Dies erfolgt insbesondere mittels einer Verlitzmaschine, beispielsweise einer Doppelschlag-Verlitzmaschine. Durch das Verlitzen wird der Innendraht insbesondere gewellt, d.h. es entsteht eine Welligkeit des Mitteldrahts in der Litze. Das Entstehen der Welligkeit ist insbesondere prinzipbedingt und resultiert daraus, dass die Außendrähte um den Innendraht herumgeschlagen werden. Anschließend, d.h. ausgehend von den miteinander verlitzten Drähten, also nach dem Verlitzen, wird die Welligkeit des Innendrahts reduziert, indem die Litze über eine Streckrolle geführt wird. Mittels der Streckrolle wird die gesamte Litze, d.h. der gesamte Verbund aus Außendrähten und Innendraht, gestreckt.
Die Litze weist demnach wenigstens einen Draht auf, nämlich den Innendraht, welcher gegenüber anderen Drähten, nämlich den Außendrähten, beim Verlitzen weniger gestaucht wird oder wurde. Darüber hinaus ist der Aufbau der Litze jedoch nicht festgelegt. Die Litze weist demnach eine oder mehrere Außenlagen auf. Auch mehrere Innendrähte sind grundsätzlich denkbar. Besonders bevorzugt ist allerdings der eingangs erwähnte 1+6-Aufbau. Das Verfahren ist jedoch auch bei anderen Aufbauten vorteilhaft anwendbar.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist insbesondere, dass die Welligkeit des Innendrahts deutlich reduziert ist und dadurch die Übertragungseigenschaften der Litze besonders im Hochfrequenzbereich deutlich verbessert sind. Dies wird vorliegend durch eine Nachbearbeitung der Litze nach dem Verlitzen erzielt, nämlich durch ein Strecken. Dabei wird die Litze über die Streckrolle geführt und dadurch gestreckt, wodurch die Lage des Innendrahts bezüglich der Außendrähte in gewissem Rahmen quasi neugeordnet wird. Darunter wird verstanden, dass die Litze sozusagen in Form gezogen wird, sodass mechanische Spannungen im Innendraht abgebaut werden und die Welligkeit des Innendrahts verringert wird, dieser also geradegezogen wird. Durch das Strecken wird somit die Welligkeit des Innendrahts vorteilhaft glattgezogen. Die Außendrähte werden dabei vorteilhafterweise derart gelockert, dass der Innendraht einen geraden Verlauf einnehmen kann und vorteilhaft auch einnimmt. Alternativ oder zusätzlich werden die Außendrähte durch das Strecken zweckmäßigerweise plastisch verformt, um deren Länge zu erhöhen und auf diese Weise einen Längenausgleich zum Innendraht zu erzielen. Die plastische Verformung führt bei einem jeweiligen Außendraht zu einer Durchmesserreduktion, insbesondere höchsten jedoch von etwa 1%. Die beiden vorgenannten Effekte der Lockerung des Verbunds und der plastischen Verformung insbesondere der Außendrähte wirken dabei je nach konkreter Ausgestaltung des Verfahrens unter Umständen unterschiedlich stark. Wesentlich ist, dass der Innendraht im Ergebnis geradegezogen wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der Innendraht einem möglichst langgestreckten Verlauf folgt. Mechanische Spannungen werden vorteilhaft gelöst. Die aus dem Verlitzen resultierende Welligkeit wird vorteilhaft reduziert.
Grundsätzlich sind auch alternative Methoden zur Reduzierung der Welligkeit denkbar. Beispielsweise ist es denkbar einen insbesondere im Vergleich zu den Außendrähten stärkeren, d.h. dickeren Innendraht zu verwenden, welcher beim Verlitzen entsprechend weniger von dem ursprünglich langgestreckten Verlauf abweicht. Die Litze baut dann jedoch insgesamt stärker auf und der Materialaufwand ist entsprechend größer. Ein stärkerer Innendraht verhindert zudem üblicherweise nicht die erwähnte Welligkeit sowie die damit verbundenen HF-Peaks. Bei einer anderen Methode wird der Innendraht vor dem Verlitzen vorgeformt, beispielsweise mittels eines Zahnrads, um die Positionierung des Innendrahts relativ zu den Außendrähten besser zu kontrollieren. Das Vorformen erzeugt jedoch Unregelmäßigkeiten entlang des Innendrahts, d.h. Störstellen, wodurch die Übertragungseigenschaften der Litze entsprechend nachteilig beeinflusst werden.
Beide vorgenannten Methoden führen demnach nicht zu optimalen Ergebnissen. Demgegenüber führt das hier vorgestellte Verfahren auf besonders einfache Weise zu einer stark reduzierten Welligkeit, insbesondere ohne eine vollständig neu konzipierte Verlitzmaschine zu bedingen. Vielmehr lässt sich vorteilhaft eine vorhandene Verlitzmaschine mit einer entsprechenden Streckrolle nachrüsten. Dadurch bleiben die bekannten hohen Fertigungsgeschwindigkeiten vorteilhaft erhalten. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, die Litze in abgespultem Zustand insgesamt zu strecken, das Führen über die Streckrolle hat jedoch demgegenüber den Vorteil, dass das Strecken quasi kontinuierlich und während der Herstellung erfolgt, wodurch nahezu beliebige Längen hergestellt werden können. Im Ergebnis ist die auf diese Weise hergestellte Litze entsprechend kostengünstig herstellbar und weist zudem hervorragende Übertragungseigenschaften auf, insbesondere im hochfrequenten Bereich. Weiter ist die Gefahr des Crownings beim Ablängen deutlich reduziert.
Ein wesentliches Element des Verfahrens ist das Strecken der Litze nach dem Verlitzen. Das Strecken erfolgt mittels der Streckrolle. Diese ist hierzu zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass in Längsrichtung der Litze eine Zugkraft auf ebenjene Litze ausgeübt wird. Die Litze wird hinter der Streckrolle dann schneller abgezogen, als sie vor der Streckrolle dieser zugeführt wird. Daraus ergibt sich insbesondere ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen der zugeführten und der abgeführten Litze, was zu einer Streckung der Litze führt.
Vorliegend ist die Streckrolle konisch ausgebildet. Die Litze wird dann in Richtung eines ansteigenden Umfangs der Streckrolle um diese herumgeführt. Dadurch wird auf einfache Weise eine Streckwirkung erzielt. Dabei wird ausgenutzt, dass die konische Streckrolle in axialer Richtung eine Steigung, d.h. Umfangsänderung oder Umfangssteigerung aufweist. Die Streckrolle wirkt somit im Ergebnis derart, dass die Litze von einem kleineren auf einen größeren Umfang geführt wird und dadurch gestreckt wird.
Die Litze wird vorzugsweise auf der Streckrolle in einer Anzahl von Wicklungen aufgewickelt, wobei die Litze mit fortschreitender Umwicklung einen Abschnitt mit größerem Umfang umläuft. Dadurch wird die Winkelgeschwindigkeit und somit die Fördergeschwindigkeit der Litze vorzugsweise kontinuierlich erhöht und im Ergebnis die Litze gestreckt. Mit anderen Worten: die Streckrolle weist eine Mantelfläche auf, welche eine Mittenachse umläuft, wobei die mantelfläche weiter einen Umfang aufweist, welcher in axialer Richtung, d.h. entlang der Mittenachse, ansteigt. Die Streckrolle ist somit insbesondere nach Art eines Kegelstumpfes, allgemein eines Kegels, ausgebildet, mit entsprechenden Endflächen und einer Mantelfläche, d.h. einer Kegelstumpfmantelfläche. Die Mantelfläche wird auch als Führungsfläche bezeichnet, da die Litze entlang der Mantelfläche geführt wird.
Die Mittenachse verläuft insbesondere senkrecht zur Förderrichtung der Litze. Die Litze wird zunächst vorzugsweise tangential an die Mantelfläche herangeführt und dann an der Mantelfläche entlang und um die Streckrolle herum. Die Litze wird demnach um die Streckrolle herumgewickelt. Dabei ist die Litze dann in einer oder mehreren Wicklungen oder lediglich in einer Teilwicklung um die Streckrolle herumgeführt. Dabei wird die Litze insbesondere spiralförmig, helixförmig oder schneckenförmig um die Streckrolle herumgewickelt.
Die Litze läuft an der Streckrolle an einer Eintrittsposition mit einem ersten Umfang ein und an einer Austrittsposition mit einem im Vergleich dazu größeren, zweiten Umfang wieder aus. Die Anzahl an Wicklungen ist insbesondere abhängig von der benötigten Streckwirkung. Üblicherweise wird die Litze in einigen wenigen bis hin zu einigen zehn Wicklungen um die Streckrolle herumgeführt. Je nach Größe, Schlaglänge und Aufbau der Litze ist jedoch möglicherweise eine andere mitunter stark hiervon abweichende Anzahl an Wicklungen geeigneter.
In einer ersten geeigneten Variante ist die Streckrolle drehbar und wird während des Verfahrens auch mit der Litze gedreht. Dadurch werden vorteilhaft ein Entlangschleifen der Litze an der Mantelfläche und ein etwaiges unbeabsichtigtes Verrutschen während der Herstellung vermieden.
In einer ebenfalls geeigneten zweiten Variante wird die Streckrolle hingegen nicht gedreht, sondern ist fest, d.h. drehfest oder feststehend, sodass die Litze entlang der Mantelfläche schleift.
Weiter weist die Streckrolle einen kontinuierlich ansteigenden Umfang auf. Die Mantelfläche ist dann eine echte Kegelstumpfmantelfläche. In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist auf der Mantelfläche eine schneckenförmige Führung, z.B. in Form einer Führungsnut, für die Litze ausgebildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Streckrolle eine Mantelfläche mit einer Profilierung auf, nämlich eine Mantelfläche, in welche eine gewindeartige Rille eingebracht ist, in welcher die Litze geführt wird. Die Rille ist somit eine Führungsnut für die Litze. Die Rille erstreckt sich gewindeartig, d.h. gewendelt, spiralförmig oder helixartig entlang der Mantelfläche. Durch die Rille wird die Litze besonders sicher geführt und eine optimale Streckung erzielt.
In einer grundsätzlich möglichen Ausgestaltung ist der Anstieg nicht kontinuierlich sondern der Umfang der Streckrolle steigt stufenartig an. Auch in diesem Fall weist die Mantelfläche also eine Profilierung auf. Vorzugsweise ist eine, d.h. insbesondere eine einzelne Stufe gewindeartig, d.h. spiralförmig entlang der Mantelfläche ausgebildet, sodass die Litze entlang dieser Stufe auf der Mantelfläche insbesondere hin zu größeren Umfängen geführt wird.
Die drei vorgenannten Varianten für die Ausgestaltung der Mantelfläche lassen sich grundsätzlich auch miteinander kombinieren, beispielsweise abschnittsweise hintereinander in axialer Richtung der Streckrolle.
Die beiden oben genannten Ausgestaltungen mit stufenweisem Anstieg des Umfangs und mit einer Rille sind jeweils oder in Kombination besonders für eine feststehende Streckrolle geeignet, denn die stufenweise Umfangsänderung und/oder die Rille gewährleisten auf vorteilhafte Weise eine sichere und definierte Führung der Litze entlang der Mantelfläche. Zweckmäßigerweise ist die Streckrolle demnach bei diesen Ausgestaltungen feststehend, d.h. drehfest. Dadurch sind auch der Eintritts- und der Austrittspunkt in bzw. aus der Rille oder Stufe für die Litze exakt definiert.
Vorzugsweise weist die Streckrolle beidseitig jeweils einen Flansch auf. Der Flansch verhindert vorteilhaft, dass die Litze nicht versehentlich von der Streckrolle abrutscht. Die Streckrolle weist also zwei Endflächen auf, welche jeweils mit einem Flansch versehen sind, welcher entsprechend einen Flanschdurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Streckrolle an der jeweiligen Endfläche. Der Flansch steht also in radialer Richtung über. Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform mit nur einem Flansch bereits vorteilhaft. Die Verwendung eines Flanschs ist besonders geeignet bei einer drehbaren Streckrolle.
Bevorzugterweise ist die Streckrolle konisch ausgebildet sowie mit einer Steigung, d.h. Umfangsänderung, welche mindestens einer Einseilung der Litze entspricht. In einer geeigneten Ausgestaltung entspricht die Steigung genau einer Einseilung der Litze. Die Einseilung entspricht insbesondere auch der Überlänge des Innendrahts gegenüber den Außendrähten nach dem Verlitzen und ist demnach abhängig vom Verhältnis des mittleren Durchmessers der Litze zur Schlaglänge der Litze. Dadurch, dass die Steigung der Einseilung entspricht, wird letztere im Rahmen der Streckung optimal ausgeglichen und die Welligkeit des Innendrahtes besonders gut reduziert.
Die Einseilung berechnet sich insbesondere gemäß nachstehender Formel: $Z = 100 * [\sqrt{(1 + {(π * \frac{D m}{S})}^{2})} - 1]$
$d . h . Z = 100 * (Wurzel (1 + (pi * Dm / S) 2) - 1)$
Dabei ist Z die Einseilung in Prozent, Dm der mittlere Durchmesser der Litze und S die Schlaglänge. Der mittlere Durchmesser Dm errechnet sich aus dem Durchmesser d eines einzelnen Drahtes gemäß Dm = 3*d-d. Bei einer beispielhaften siebendrähtigen Litze mit einem 1+6-Aufbau, mit einem Einzeldrahtdurchmesser von 0,254mm und mit einer Schlaglänge von 18mm ergibt sich eine Einseilung von etwa 0,39%. Die Streckrolle weist dann vorteilhafterweise entsprechend eine Steigung von 0,39% auf.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird die Litze in einer Anzahl von Wicklungen und auf einer bestimmten Wickelbreite um die Streckrolle herumgeführt und die Steigung ist entlang der Wickelbreite ausgebildet. Diese Konfiguration stellt insbesondere sicher, dass die Welligkeit optimal glattgezogen wird. Die Wickelbreite ist in axialer Richtung gemessen und ergibt sich im Wesentlichen aus der Anzahl der Wicklungen der Litze um die Streckrolle herum sowie dem Durchmesser der Litze. Dabei ist die Litze insbesondere derart um die Streckrolle herumgewickelt, dass benachbarte Wicklungen aneinander anliegen. Die Streckrolle weist dann auf der gesamten Wickelbreite die benötigte Steigung auf, vorzugsweise entsprechend der Einseilung der Litze, wie oben bereits beschrieben wurde.
Die konisch ausgebildete Streckrolle weist bevorzugterweise eine Steigung, welche wenigstens 0,1% und höchstens 1 % beträgt. Dieser Wertebereich ist besonders geeignet zur Herstellung üblicher Litzenkonfigurationen, insbesondere der bereits erwähnten Litzen zur hochfrequenten Datenübertragung. Solche Litzen weisen üblicherweise einen Einzeldrahtdurchmesser zwischen 0,1 und 0,5mm auf sowie Schlaglängen im Bereich zwischen 5 und 50mm. Üblicherweise ist dabei ein einzelner Innendraht von einer Außenlage aus sechs Außendrähten umgeben. Andere Abmessungen und Konfigurationen sind jedoch möglich. Der angegebene Wertebereich für die Steigung ist jedenfalls vorteilhaft derart gering, dass die Steigung an der Streckrolle optisch kaum sichtbar ist und zudem zu keiner signifikanten Auslängung der Litze führt. So weist die Streckrolle entlang der Wickelbreite eine Durchmesseränderung von typischerweise wenigen 100µm auf. Die Änderung des Umfangs ergibt sich hieraus entsprechend. Im Ergebnis wird im Wesentlichen lediglich die Welligkeit glattgezogen, während die helixförmig angeordneten Außendrähte eine lediglich geringfügige Verlängerung erfahren und weder der Durchmesser der Litze noch deren Dehnung in einem signifikanten Maß beeinflusst werden.
Eine gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Litze zeichnet sich durch deutlich verbesserte Übertragungseigenschaften, insbesondere im Hochfrequenzbereich aus. Dies ergibt sich insbesondere aufgrund einer stark verringerten Welligkeit des Innendrahts, welcher insbesondere gerade und langgestreckt innerhalb der Außendrähte verläuft. Vorzugsweise ist die Litze eine HF-Litze, d.h. Hochfrequenzlitze, und dient zur hochfrequenten Datenübertragung.
Zweckmäßigerweise ist eine Verlitzmaschine zur Herstellung der oben beschriebenen Litze ausgebildet, d.h. zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens. Dazu weist die Verlitzmaschine eine entsprechende Streckrolle auf, mittels welcher die Litze nach dem Verlitzen gestreckt wird. Die Streckrolle ist demnach vorzugsweise als eine Endstufe der Verlitzmaschine ausgebildet. Bei einer Doppelschlag-Verlitzmaschine ist die Streckrolle in Förderrichtung der Litze hinter einer Umlenkung angeordnet. Bevorzugterweise ist die Streckrolle in Förderrichtung hinter jeglichen Verlitzvorrichtungen der Verlitzmaschine angeordnet. Dabei ist die Streckrolle vorzugsweise als Bestandteil der Verlitzmaschine konzipiert und in dieser eingebaut. Dies ist jedoch nicht zwingend, vielmehr ist auch eine Ausgestaltung geeignet, bei welcher die Streckrolle als separate Einheit oder Fertigungsstufe in Förderrichtung hinter der Verlitzmaschine angeordnet ist. Nach dem Strecken erfolgt in einer Variante noch eine Ummantelung der Litze. Jedenfalls ist die Streckrolle noch vor einer Aufwickeleinheit angeordnet, auf welche die fertige Litze aufgewickelt wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

1 eine Litze in einer Querschnittansicht,
2 eine Verlitzmaschine mit einer Streckrolle,
3 die Streckrolle mit Litze in einer Längsschnittansicht,
4 eine Variante der Streckrolle aus 3,
5 eine Variante der Streckrolle, und
6 eine weitere Variante der Streckrolle.

In 1 ist eine Litze 2 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung gezeigt. Die Litze 2 weist mehrere Drähte 4, 6 auf, hier sieben Stück, nämlich einen Innendraht 4 sowie sechs Außendrähte 6. Der Innendraht 4 ist zentral angeordnet, während die Außendrähte 6 eine Außenlage bilden und helixartig um den Innendraht 4 herumgeschlagen sind. Die Drähte 4,6 weisen beispielsweise einen Einzeldrahtdurchmesser von 0,254mm auf.
In 2 ist stark vereinfacht eine Verlitzmaschine 8 zur Herstellung einer Litze 2 gezeigt. Die Drähte 4, 6 werden einzeln der Verlitzmaschine 8 zugeführt, dort gebündelt und in einem ersten Schlag verlitzt. Es folgen eine Umlenkung 10 um 180° und danach ein zweiter Schlag. Demnach ist die in 2 gezeigte Verlitzmaschine 8 eine Doppelschlag-Verlitzmaschine. Eine Einfachschlag-Verlitzmaschine ist jedoch gleichermaßen geeignet.
In Förderrichtung F hinter dem Verlitzen, hier insbesondere nach der Umlenkung 10 und nach dem zweiten Schlag, ist eine Streckrolle 12 angeordnet. Diese ist hier als Teil der Verlitzmaschine 8 konzipiert. In einer nicht gezeigten Alternative bildet die Streckrolle 12 dagegen eine separate Einheit und ist dann jedenfalls der Verlitzmaschine 8 in Förderrichtung F nachgeschaltet. Abschließend wird die gestreckte und fertige Litze 2 auf einer Aufwickeleinheit 14 aufgewickelt.
Mittels der Streckrolle 12 wird die gesamte Litze 2, d.h. der gesamte und verlitzte Verbund aus Außendrähten 6 und Innendraht 4, gestreckt. Hierzu wird die Litze 2 über die Streckrolle 12 geführt. Dadurch wird die beim Verlitzen entstandene Welligkeit des Innendrahts 4 reduziert, die Litze 2 wird sozusagen in Form gezogen, sodass mechanische Spannungen im Innendraht 4 abgebaut werden und der Innendraht 4 geradegezogen wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Streckrolle 12 konisch ausgebildet. Wie in 2 angedeutet, wird die Litze 2 in Richtung eines ansteigenden Umfangs, d.h. eines entsprechend ansteigenden Durchmessers der Streckrolle 12 um diese herumgeführt. Dadurch wird auf einfache Weise eine Streckwirkung erzielt. Dabei wird ausgenutzt, dass die konische Streckrolle 12 in axialer Richtung R eine Steigung, d.h. Umfangsänderung oder Umfangssteigerung aufweist. Die Streckrolle 12 wirkt somit im Ergebnis derart, dass die Litze 2 von einem kleineren Umfang U1 auf einen größeren Umfang U2 geführt wird und dadurch gestreckt wird. Verschiedene Ausgestaltungen der Streckrolle 12 und eine um die jeweilige Streckrolle herumgewickelte Litze 2 sind in den 3, 4 und 5 jeweils in einer Schnittansicht entlang einer Mittenachse M der Streckrolle 12, d.h. in axialer Richtung R, gezeigt.
Die Streckrolle 12 in 3 ist konisch ausgebildet, d.h. mit einem in axialer Richtung R ansteigenden Umfang. Dadurch ist die Streckrolle 12 kegelstumpfförmig und weist eine Mantelfläche 16 auf, entlang welcher die Litze 2 geführt wird. Dabei wird die Litze 2 in mehreren, hier fünf Wicklungen um die Streckrolle 12 herumgewickelt. Die Wicklungen sind in 3 durch Pfeile angedeutet. Die Litze 2 wird tangential an die Mantelfläche 16 an einen Eintrittspunkt E herangeführt. Dort weist die Streckrolle einen ersten Umfang U1 auf. Mit fortschreitender Umwicklung wird die Litze 2 zu größeren Umfängen geführt, bis die Litze 2 schließlich am Austrittspunkt A auf einem zweiten Umfang U2 die Streckrolle wieder verlässt. Der erste Umfang U1 ist geringer als der zweite Umfang U2. Die Wicklungen der Litze 2 nehmen eine Wickelbreite W auf der Streckrolle ein. Die Umfänge U1 und U2 sind nun derart gewählt, dass die Steigung, d.h. der Unterschied der Umfänge U1 und U2 im Verhältnis zur Wickelbreite W der Einseilung der Litze 2 entspricht, d.h. insbesondere der Überlänge des Innendrahts 4 gegenüber den Außendrähten 6 nach dem Verlitzen. Die Einseilung ist demnach abhängig vom Verhältnis des mittleren Durchmessers der Litze 2 zur Schlaglänge der Litze 2, wie weiter oben bereits beschrieben wurde. Bei einer beispielhaften siebendrähtigen Litze 2, mit einem Einzeldrahtdurchmesser von 0,254mm und mit einer Schlaglänge von 18mm, betragen die Einseilung und somit die nötige Steigung etwa 0,39%. Damit liegt die Differenz zwischen den Umfängen benachbarter Wicklungen etwa im Bereich weniger 10µm, entlang der Wickelbreite W im Bereich weniger 100µm. Je nach konkreter Ausgestaltung der Litze 2 können sich jedoch abweichende Werte ergeben. Vorliegend liegt die Steigung jedoch im Bereich zwischen 0,1 und 1%, sodass die Steigung derart gering ist, dass keine signifikante Auslängung der Litze 2 erfolgt und lediglich die Welligkeit glattgezogen wird, während die helixförmig angeordneten Außendrähte 6 eine lediglich geringfügige Verlängerung erfahren und weder der Durchmesser der Litze 2 noch deren Dehnung in einem signifikanten Maß beeinflusst werden.
Eine Variante der Streckrolle 12 aus 3 ist in 4 dargestellt. Die Streckrolle 12 in 4 weist zusätzlich beidseitig jeweils einen Flansch 17 auf. Der Flansch 17 verhindert vorteilhaft, dass die Litze 2 nicht versehentlich von der Streckrolle 12 abrutscht. Die Streckrolle 12 weist also zwei Endflächen auf, welche jeweils mit einem Flansch 17 versehen sind, welcher entsprechend einen Flanschdurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Streckrolle 12 an der jeweiligen Endfläche. Der Flansch 12 steht also in radialer Richtung über. Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform mit nur einem Flansch 17 denkbar. Auch die übrigen Ausführungsbeispiele können zusätzlich mit einem Flansch oder mit zwei Flanschen versehen werden.
Die Ausführungen zur Streckrolle 12 der 3 und 4 gelten auch für die Ausführungsbeispiele der 5 und 6. Bei diesen Ausführungsformen ist die Mantelfläche 16 jedoch nicht kontinuierlich ausgebildet, sondern weist eine Profilierung auf. In 5 ist in die Mantelfläche 16 eine umlaufende Rille 18 eingebracht, welche sich gewindeartig oder auch spiralförmig um die Streckrolle 12 herumwindet und als Führungsnut für die Litze 2 dient. In 6 ist in ähnlicher Weise eine Stufe 20 gewindeartig um die Streckrolle 12 herumgeführt, sodass der Umfang der Mantelfläche 16 stufenweise ansteigt. Dadurch ist ebenfalls eine Führungskontur für die Litze 2 gebildet.
Die Streckrolle 12 ist üblicherweise drehbar und wird bei der Herstellung der Litze 2 mit dieser mitgedreht. Alternativ ist jedoch auch eine feststehende, d.h. drehfeste Streckrolle 12 geeignet, insbesondere für Streckrollen 12 gemäß den Ausführungsbeispielen in den 5 und 6. Die Streckrolle 12 aus 3 und 4 ist grundsätzlich auch in einer feststehenden Konfiguration anwendbar, geeigneter ist hier jedoch eine drehbare Konfiguration.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Litze, welche einen Innendraht aufweist sowie mehrere Außendrähte, welche um den Innendraht herum angeordnet sind, - wobei der Innendraht und die Außendrähte miteinander zu der Litze verlitzt sind , - wobei eine Welligkeit des Innendrahts reduziert wird, indem die Litze über eine Streckrolle geführt wird und mittels der Streckrolle gestreckt wird, - wobei die Streckrolle konisch ausgebildet ist und - wobei die Litze in Richtung eines kontinuierlich ansteigenden Umfangs der Streckrolle um diese herumgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Streckrolle eine Mittelachse aufweist, um welche die Streckrolle drehbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Streckrolle nur einen Flansch oder beidseitig jeweils einen Flansch aufweist
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Streckrolle konisch ausgebildet ist sowie mit einer Steigung, welche mindestens einer Einseilung der Litze entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Litze in einer Anzahl von Wicklungen und auf einer bestimmten Wickelbreite um die Streckrolle herumgeführt wird und wobei die Steigung entlang der Wickelbreite ausgebildet ist.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 5, wobei die Streckrolle konisch ausgebildet ist und eine Steigung aufweist, welche wenigstens 0,1% und höchstens 1% beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Litze auf der Streckrolle mit einer Anzahl von Wicklungen aufgewickelt wird und mit fortschreitender Umwicklung einen Abschnitt mit größerem Umfang umläuft, wodurch die Winkelgeschwindigkeit der Litze kontinuierlich erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Litze an der Streckrolle an einer Eintrittsposition mit einem ersten Umfang einläuft und an einer Austrittsposition mit einem im Vergleich dazu größeren, zweiten Umfang wieder ausläuft und dabei in einigen wenigen bis hin zu einigen zehn Wicklungen um die Streckrolle herumgeführt ist.
Verlitzmaschine, welche derart zur Herstellung einer Litze ausgebildet ist, dass mehrere Außendrähte um einen Innendraht herum angeordnet werden, dass der Innendraht und die Außendrähte miteinander zu der Litze verlitzt werden, und dass eine Streckrolle angeordnet ist, welche konisch und derart ausgebildet ist, dass die Litze in Richtung eines kontinuierlich ansteigenden Umfangs der Streckrolle um diese herumgeführt wird und dass eine Welligkeit des Innendrahts der Litze reduziert wird, wenn die Litze über die Streckrolle geführt wird und mittels der Streckrolle gestreckt wird.