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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Probekörpers aus isoliertem Draht zur Prüfung der Isolationseigenschaften nach einer Umformung des isolierten Drahts für elektrische Maschinen, insbesondere sogenannten Hairpin oder Wellenwicklungen.
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Im Stand der Technik ist bekannt beispielsweise für Wicklungen einer elektrischen Maschine Draht mit einer isolierenden Beschichtung zu verwenden. Durch die Beschichtung werden direkt nebeneinander angeordnete und sich berührende Drähte beziehungsweise Drahtabschnitte gegeneinander elektrisch isoliert. Bei der Herstellung der Wicklung werden die Drähte mechanisch umgeformt und somit auch die auf der Oberfläche des Drahts vorgesehene Beschichtung. Durch diese mechanische Belastung kann die Beschichtung beschädigt werden und hierdurch der elektrisch isolierende Effekt reduziert werden oder verloren gehen. Vor diesem Hintergrund und dem hohen Fertigungsaufwand einer Wicklung ist ein Prüfen des zu verwendeten isolierten Drahts vor Verwendung sinnvoll, was beispielsweise chargenweise, stichprobenartig und/oder in regelmäßigen Abständen erfolgen kann.
Probleme des Standes der Technik liegen in der Erstellung einheitlicher, reproduzierbarer Probenkörper, um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten. Insbesondere auf dem Gebiet der Hairpin-Technologie für elektrische Maschinen existieren hierfür bislang keine etablierten Vorgaben.
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Aus dem Bereich der Fertigung von Schraubenfeder, welcher in einer weitestgehenden Betrachtung Probekörpers als Drahtbearbeitung für einem aus Draht bestehenden Probenkörper ansehbar ist, sind Schriften, wie beispielsweise
DE 406 437 A ,
DE 11 01 337 A ,
DE 10 2008 002 214 A1 oder
DE 10 2007 013 347 A1 , zur Herstellung von Schraubenfedern bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einheitlicher Probenkörper für eine kontinuierliche Qualitätssicherung.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren sowie einem damit hergestellten Probenkörper gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Probekörpern aus isoliertem Draht umfassend eine Welle, um welche der Draht zu biegen ist, eine Klemmeinheit und eine Führungseinheit sowie einem Antrieb, wobei die Klemmeinheit ein Ende des Drahts hält, wobei die Klemmeinheit durch den Antrieb um die Längsachse der Welle drehbar ist, wobei die Führungseinheit den Draht mittels einer durchgängigen Öffnung führt und der Draht durch die Öffnung gleitend bewegbar ist, und wobei die Führungseinheit in axialer Richtung der Welle zu dieser benachbart, vorzugsweise parallel, bewegbar ist.
Für Wicklungen von beispielsweise Statoren oder Rotere in Hairpinbauweise ist die Verwendung von isolierten Leitern, wie Draht aus Kupfer, üblich, besonders bevorzugt wird hierbei Draht mit einem tendenziell rechteckigen Querschnitt, da mit einem derartig geformten Draht ein hoher Füllgrad der beispielsweise Statornut erreicht wird. Um die isolierende Beschichtung zu testen und gleichzeitig vergleichbare Ergebnisse über mehrere Tests zur erzielen, ist eine definierte Verformung des Drahts vorteilhaft. Hierzu weist die Vorrichtung eine Welle auf, um welche der Draht gebogen wird, um einen definierten Biegeradius zu erreichen.
Um eine Verformung des Drahts zu ermöglichen, weist die Vorrichtung weiter eine Klemmeinheit auf, welche ein Ende des Drahts temporär fixiert. Ein ebenfalls vorgesehener Antrieb ist mit der Klemmeinheit verbunden und ermöglicht die Klemmeinheit um die Längsachse der Welle zu bewegen, wodurch auch der Draht entsprechend um die Welle bewegt wird.
Zur Führung des Drahtes läuft der Draht im weiteren Verlauf durch eine an der Vorrichtung vorgesehenen Führungseinheit, welche drehfest mit der Vorrichtung verbunden ist, um zu verhindern, dass sich der Draht bei einem Umlauf der Klemmeinheit um die Längsachse der Welle unkontrolliert mitdreht. Somit legt sich der Draht bei einer Drehbewegung der Klemmeinheit an der Welle an und bildet Windungen um die Welle, welchen einen definierten, dem Wellendurchmesser entsprechenden, Biegeradius aufweisen. In der Führungseinheit läuft der Draht durch eine durchgängige Öffnung, weshalb der Draht bei der Umwicklung der Welle durch die Öffnung der Führungseinheit gleiten kann.
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Die Führungseinheit ist entlang der Längsachse der Welle bewegbar vorgesehen, um zu ermöglichen, dass sich der Draht in entlang der Längsachse der Welle benachbarten Windungen um die Welle zu legen. Die Führungseinheit ist hierbei vorzugsweise parallel zur Längsachse bewegbar, wobei alternativ auch gegenüber der Längsachse geneigte Bahnformen möglich sind, welche dennoch einen in axialer Richtung verlaufenden Bewegungsanteil aufweisen. Für einheitliche Rahmenbedingungen ist jedoch ein paralleler Verlauf vorteilhaft.
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Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinheit den Draht in einem Winkel gegenüber einer senkrechten Ebenen auf die Längsachse hält. Indem der Draht durch die Klemmeinheit nicht rechtwinklig auf die Welle geführt wird, sondern die Längsachse der Welle mit dem Draht einen Winkel einschließt, der in einem Bereich zwischen 5° und 88°, insbesondere zwischen 45° und 85°, besonders bevorzugt zwischen 65° und 82° liegt, kann sichergestellt werden, dass sich die sich bildenden Windungen des Drahts um die Welle nicht überlappen sondern sich axial benachbart um die Welle legen. Der Winkel wird hierbei vorzugsweise so gewählt, dass sich zwischen den Windungen eine lichte Weite von 0mm bis 5mm, insbesondere 1 mm bis 3mm, bildet. Es sind auch größere Abstände möglich.
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Bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit den Draht in einem gleichen Winkel wie die Klemmeinheit führt, und dass der Draht in einer tangential zur Welle verlaufenden Ebene geführt ist. Wie zur Klemmeinheit ausgeführt, ist die Zuführung des Drahts in einem Winkel gegenüber der Längsachse vorteilhaft. Da der Draht im Ausgangszustand gerade ist und um unnötige Kräfte und Spannungen zu vermeiden, weist der die Führungseinheit für ihre Öffnung zum Führen des Drahts einen gleichen Winkel wie die Klemmeinheit auf.
Des Weiteren wird die Handhabung vor allem beim Einlegen des Drahts erleichtert, wenn der Draht durch die Klemmeinheit und die Führungseinheit in einer Ebene, welche tangential zur Welle verläuft, gehalten beziehungsweise geführt wird.
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Vorrichtungen sind in Ausführungsformen dadurch gekennzeichnet, dass die Welle zumindest abschnittsweise einen Durchmesser aufweist, welcher dem doppelten Drahtdurchmesser beziehungsweise der Drahtdicke in radialer Richtung entspricht. Bei der Verwendung von Drähten ist in der Regel ein von der Drahtdicke abhängiger Mindestbiegeradius einzuhalten. Für isolierten Draht beträgt der kleinste zulässige Biegeradius in der Regel dem doppelten der Drahtdicke. Die Welle weist daher zumindest in dem Bereich, um den der Draht gewickelt wird, zumindest abschnittsweise einen Durchmesser auf, welcher der doppelten Drahtdicke in radialer Richtung entspricht. Somit werden Probenkörper erzeugt, deren Windungen einen entsprechenden Biegeradius aufweisen.
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Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Welle lösbar in der Vorrichtung aufgenommen ist. Um die Entnahme des Probenkörpers zu ermöglichen beziehungsweise zu erleichtern, ist die Welle lösbar in der Vorrichtung aufgenommen. Hierdurch wird auch die Verwendung unterschiedlicher Wellen mit verschiedenen Durchmessern ermöglicht, wodurch die Vorrichtung für verschiedene Drahtdicken verwendet werden kann. Beispielsweise können mehrere Wellen mit den beispielhaften Durchmessern von 4mm, 6mm und 9mm vorgehalten werden, wodurch beispielsweise Probekörper aus rechteckigen Drähten mit den Abmessungen 2mm x 3mm, 2mm x 4,5mm oder 3mm x 4,5mm jeweils sowohl über Ihre Schmalseite als auch Breitseite herstellbar sind. Dies ist natürlich ebenfalls auf entsprechende Drähte mit quadratischem Querschnitt und/oder mit anderen Abmessungen anwendbar.
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Vorrichtung gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinheit einen Halter und einen Haltekeil aufweist, wobei der Haltekeil lösbar mit dem Halter verbunden ist, und dass der Haltekeil eine Nut aufweist, welche den Draht auf drei Seiten zumindest teilweise umschließt, wodurch ein Verdrehen des Drahts in Längsrichtung verhindert wird. Vorteilhafterweise ist neben der Welle auch die Klemmeinheit auf unterschiedliche Drahtabmessungen anpassbar.
Hierfür weist die Klemmeinheit einen Halter und einen Haltekeil auf, wobei der Haltekeil austauschbar ist. Der Haltekeil weist eine Nut auf, in welche der Draht eingelegt und auf drei Seiten zumindest teilweise umschlossen wird. Dadurch, dass der Draht auf drei Seiten umschlossen gehalten ist, wird verhindert, dass sich der Draht beim Aufwickeln auf die Welle verkippt und beispielsweise anstelle der Schmalseite im Verlauf der Windungen nur mit einer Kante oder der Breitseite an der Welle anlegt. Durch einen austauschbaren Haltekeil ist die Klemmeinheit leicht auf verschiedene Drahtdurchmesser und/oder unterschiedliche Winkel anpassbar.
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Bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinheit eine Fixierung aufweist, welche mit dem Halter fest verbunden ist, und den Draht lösbar fixiert. Um ein Ende des Drahts an der Klemmeinheit zu fixieren, weist diese eine Fixierung auf. Die Fixierung ist fest mit dem Halter verbunden. Umschließt der Haltekeil den Draht nur teilweise kann die Fixierung im Bereich des Haltekeils vorgesehen sein und den Draht durch Anpressen des Drahts mittels einen, von den Drahtabmessungen unabhängigen, Druckkörper in die Nut fixieren. Auch bei einer Anordnung der Fixierung benachbart zum Haltekeil kann, eine Fixierung unabhängig von den Drahtabmessungen verwendet werden. Es sind auch Varianten möglich, bei denen die Fixierung, beispielsweise der Druckkörper an die Drahtgeometrie anpassbar ist.
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Vorrichtungen in bevorzugten Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekeil in radialer Richtung mindestens eine Länge von 100mm aufweist. Um eine ausreichende Länge des geraden Endes des Drahtes sicherzustellen, weist der Haltekeil vorteilhafterweise eine entsprechende Länge in radialer Richtung auf.
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Wird die Fixierung der Klemmeinheit in radialer Richtung nahe an der Welle vorgesehen, ein ausreichender Überstand des Drahts über die Fixierung vorgesehen und der Winkel über die Führungseinheit sichergestellt, sind auch Varianten ohne einen Haltekeil möglich.
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Erfindungsgemäße Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung der Führungseinheit durch einen Führungselement und einem Deckelement gebildet ist, wobei das Deckelement zumindest eine der Öffnung zugewandte ebene Fläche aufweist, welche eine Seitenwand der Öffnung bildet, und wobei das Führungselement eine Aussparung aufweist, durch welche zumindest zwei weitere Seitenwände der Öffnung gebildet werden, und wobei die vierte Seitenwand der Öffnung durch das Führungselement, also einer auf drei Seiten umschlossenen Aussparung, oder durch ein Deckelement mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten ebenen Flächen gebildet ist, und dass der Draht durch die Öffnung umschlossen ist, um ein Verdrehen des Drahts in Längsrichtung zu verhindern. Die Führungseinheit ist vorteilhafterweise mehrteilig ausgebildet. Die Öffnung, welche den Draht auf allen Seiten des Umfangs umschließt, wird hierbei vorteilhafterweise teilweise durch ein Führungselement und teilweise durch ein Deckelement gebildet. Das Deckelement weist hierzu eine ebene Fläche oder zwei senkrecht zueinander angeordnete ebene Flächen auf, wodurch es unabhängig von den Abmessungen des Drahtes verwendbar ist. Das Führungselement umfasst eine Aussparung, durch welche zumindest zwei, insbesondere drei, der Seitenwände der Öffnung gebildet werden. Somit ist es zur Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Drahtabmessungen und/oder Winkel ausreichend, unterschiedliche Führungselemente mit entsprechenden Aussparungen vorzusehen.
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Bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement lösbar mit einer Linearführung verbunden ist, und dass das Deckelement lösbar mit dem Führungselement verbunden ist. Um ein Deckelement für unterschiedliche Führungselemente verwenden zu können, ist das Deckelement lösbar mit dem Führungselement verbunden. Ebenso ist das Führungselement lösbar mit einer Linearführung verbunden, um ein Auswechseln des Führungselements zu ermöglichen.
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Bei entsprechender Dimensionierung des Führungselements sowie Deckelement können gegebenenfalls auch Aussparungen für verschiedene Winkel einer Drahtabmessung oder auch unterschiedlicher Drahtabmessungen in einem Führungselement vorgesehen werden. Bei entsprechendem symmetrischen Aufbau als sind auch Führungselemente mit Aussparungen für unterschiedliche Drahtabmessungen und einem gleichen Winkel möglich, bei denen das Führungselement um 180°, bei Führungselementen mit quadratischem Querschnitt sind auch 90° möglich, gedreht eingesetzt werden kann.
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Analog sind auch Haltekeile mit benachbarten Nuten unterschiedlicher Abmessungen auf einer Seitenfläche möglich und/oder Nuten auf mehreren Seitenflächen des Haltekeils. Bei benachbarten Nuten auf einer Seitenfläche des Haltekeils müssen die Nuten allerdings einen ausreichend großen Unterschied in der Breite aufweisen, wobei die breitere Nut mindestens die doppelte Breite der schmäleren Nut zuzüglich der minimalen Breite des verbleibenden Stegs zwischen den beiden Nuten aufweisen muss.
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Ausführungsformen einer Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb durch ein manuelles Betätigungselement gebildet ist. Da die Kräfte zur Umformung eines Drahts, beispielsweise aus Kupfer, nicht zu hoch sind und für Probenkörper keine hohen Stückzahlen erforderlich sind, ist ein manueller Antrieb ausreichend, bei dem beispielsweise eine Handkurbel als Betätigungselement verwendet wird. Um die aufzuwendende Kraft zu verringern und die Positioniergenauigkeit zu verbessern, kann beispielsweise der Hebelarm des Betätigungselements verlängert werden oder ein Getriebe zwischengeschalten werden. Alternativ zu einem Handbetrieb sind auch Varianten mit anderen Antriebsarten, wie E-Motor oder ähnliches, möglich.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Probenkörpers aus isoliertem Draht mit einer Vorrichtung gemäß einer der ausgeführten Ausführungsformen umfassend die Schritte:
- - Positionieren der Klemmeinheit und Führungseinheit auf gegenüberliegenden Seiten der Welle,
- - Einlegen des Drahts in die Nut der Klemmeinheit sowie der Öffnung der Führungseinheit,
- - Fixieren von einem Ende des Drahts in der Klemmeinheit durch die Fixierung,
- - Betätigung des Antriebs, um den Draht zumindest einmal zur Bildung einer Windung um die Welle zu wickeln,
- - Entnehmen des Probenkörpers.
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Wie bereits bei der Beschreibung zur Vorrichtung mit ausgeführt, erfolgt die Herstellung des Probenkörpers derart, dass ein Draht in die Klemmeinheit und die Führungseinheit eingelegt und ein Ende in der Klemmeinheit fixiert wird, und anschließend die Klemmeinheit um die Längsachse der Welle beweg wird, wodurch sich der Draht in Windungen um die Welle legt. Vor dem Einlegen des Drahts wird die Klemmeinheit auf eine diametral gegenüberliegende Seite Führungseinheit gebracht, um das Einlegen des Drahts in einer tangential zur Welle verlaufenden Ebene zu ermöglichen.
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Ausführungsformen des Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass der Draht dreieinhalb- bis siebeneinhalbmal um die Welle gebogen wird, so dass die Klemmeinheit am Ende der Umformung auf der gleichen Seite axial benachbart zur Führungseinheit gebracht wird. Um den Draht über einen längeren Abschnitt zu prüfen und somit verlässlichere Aussage treffen zu können, werden vorteilhafterweise mehrere Windungen um die Welle gebogen.
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Für die Prüfung der isolierenden Beschichtung wird beispielsweise der Probenkörper mit den Windungen in eine leitende Flüssigkeit getaucht, mit Strom beaufschlagt und am Becken der leitenden Flüssigkeit geprüft, ob noch eine elektrische Isolierung gegeben ist. Für die Verbindung des Drahts mit einer Stromquelle sind daher die Enden des Drahts auf einer gleichen Seite angeordnet, um aus der Oberfläche der leitenden Flüssigkeit vorzustehen.
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Verfahren sind gemäß Ausführungsformen dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel des Haltekeils beziehungsweise des Führungselements derart gewählt wird, dass zwischen den Windungen des Probenkörpers eine lichte Weite von bis zu 3mm gebildet wird. Um eine Aussage über die Isolierung zu treffen, ist es vorteilhaft, wenn die Windungen zueinander beanstandet sind, damit beispielsweise bei einem zuvor beschriebenen Test mit einer leitenden Flüssigkeit der Draht im Bereich der Windungen an allen Seiten von der leitenden Flüssigkeit kontaktiert werden kann. Gleichzeit sollten die Abstände nicht zu groß sein, um den Probenkörper nicht unnötig groß auszubilden.
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Ebenfalls ein Aspekt der Erfindung ist ein Probenkörper aus einem isolierten Draht hergestellt mit einer der beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens auf einer der beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Windungen mit einem lichten Innendurchmesser, welcher der doppelten Drahtdicke in radialer Richtung entspricht, vorgesehen sind, dass der Draht sich an beiden Windungsenden mindestens 100mm gerade eine gleiche Richtung erstreckt, und dass die vorderen Endbereiche des Drahts abisoliert sind, um eine elektrische Kontaktierung zu ermöglichen. Bezüglich des Probenkörpers wird ebenfalls auf die weitere Beschreibung hinsichtlich der Vorrichtung und des Verfahrens verwiesen. Der Probenkörper weist Windungen mit einer lichten Weite am Innendurchmesser auf, welcher in etwa der doppelten Drahtdicke in radialer Richtung der Windung entspricht. Hierdurch ist der Draht über einen längeren Bereich, welcher der für die Windungen benötigten Drahtlänge entspricht, mit dem kleinsten zulässigen Radius umgeformt, wodurch sich nach einer Prüfung eine relativ verlässliche Aussage über die isolierende Schicht und deren Eignung für die Fertigung treffen lässt. Beide Drahtenden weisen einen, vorzugsweise parallel verlaufenden geraden Abschnitt mit einer bevorzugten Länge von mindestens 100mm auf. An den jeweils vorderen Endbereichen des Drahts ist hierbei zumindest teilweise die isolierende Schicht entfernt worden, um eine elektrische Kontaktierung des leitenden Drahts einfach zu ermöglichen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Bauteile werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- 1 zeigt eine perspektivisch dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung.
- 2 stellt eine Ansicht von oben der 1 dar.
- 3 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der Line S3-S3 in 2.
- 4 zeigt eine vergrößerte Detailansicht einer Vorrichtung mit eingelegtem Draht vor der Umformung.
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1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung (1) in einer perspektivischen Ansicht. Die Vorrichtung (1) umfasst eine Welle (2), welche an einem Ende im Halter (3.2) der Klemmeinheit (3) aufgenommen ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das andere Ende der Welle (2) durch eine Zentrierung (8) gehalten.
Die Zentrierung (8) kann vorzugsweise in axialer Richtung verstellt werden, um unterschiedlich lange Wellen (2) aufnehmen zu können, sowie ein einfaches Einsetzen beziehungsweise Entnehmen der Welle (2) zu ermöglichen. Die Zentrierung (8) kann beispielsweise aus einer federbelasteten Zentrierspitze gebildet werden.
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Der Halter (3.2) stellt einen Teil der Klemmeinheit (3) dar. Neben dem Halter (3.2) umfasst die Klemmeinheit (3) im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Haltekeil (3.1) zur verdrehsicheren Aufnahme des Drahts (D) sowie eine Fixierung (3.3), um ein Ende des Drahtes (D) lösbar zu halten.
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Die Klemmeinheit (3) ist mit einem Antrieb (6) fest verbunden und kann durch den Antrieb (6) um die Längsachse der Welle (2) gedreht werden, wobei der Haltekeil (3.2) in radialer Richtung von der Längsachse absteht. Der Antrieb (6) umfasst unter anderem ein Betätigungselement (6.1), welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als Handkurbel ausgeführt ist.
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Der in 1 gezeigte Draht (D) ist bereits mehrfach um die Welle (2) gewickelt und das nicht in der Klemmeinheit (3) fixierte Ende des Drahtes (D) wird durch die Führungseinheit (4) geführt. Die Führungseinheit (4) weist ein Führungselement (4.1) auf, in dem eine Aussparung vorgesehen ist, welche im gezeigten Beispiel den Draht (D) auf drei Seiten umschließt. Die vierte Seite der durch die Aussparung gebildete, durchgängige Öffnung wird durch ein mit dem Führungselement (4.1) lösbar verbundenen Deckelement (4.2) gebildet.
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Die Führungseinheit (4) ist über eine Linearführung (5) mit dem Gehäuse (7) der Vorrichtung (1) axial bewegbar verbunden. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Schiene (5.2) fest mit dem Gehäuse (7) verbunden und auf der Schiene (5.2) ist ein bewegbarer Schlitten (5.1) vorgesehen. Das Führungselement (4.1) ist lösbar mit dem Schlitten (5.2) verbunden.
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Wird das Betätigungselement (6.1) betätigt, dreht der Antrieb (6) die Klemmeinheit (3) um die Längsachse der Welle (2). Da ein Ende des Drahts (D) durch die Fixierung (3.3) der Klemmeinheit (3) gehalten ist, wird somit auch der Draht (D) um die Längsachse bewegt. Die Führungseinheit (4) führt keine Drehbewegung gegenüber der Welle (2) aus und verhindert dadurch, dass das andere Ende des Drahts (D) eine umlaufende Drehbewegung ausführt. Der Draht (D), welcher durch die Öffnung der Führungseinheit (4) gleiten kann wird somit auf der Welle (2) aufgewickelt und bildet Windungen.
Vorzugsweise dreht sich die Welle (2) zusammen mit der Klemmeinheit (3) mit, um eine Relativbewegung zwischen Draht (D) und Welle (2) zu vermeiden. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
Aufgrund eines Winkels (W), welcher in 2 gezeigt ist, mit dem der Draht (D) gegenüber einer senkrechten Ebene auf die Längsachse geneigt ist, wird sichergestellt, dass sich die Windungen in axialer Richtung nebeneinander um die Welle (2) legen und nicht in radialer Richtung übereinanderliegen.
Die Führungseinheit (4) wird durch die entstehenden Windungen des Drahts (D) entlang der Linearführung (5) verschoben, was durch die Steifigkeit des Drahts (D) sowie der Anordnung der Bauteil automatisch erfolgt.
Da der Draht (D) sowohl durch den Haltekeil (3.1) als auch durch die Führungseinheit (4) umschlossen ist, wird verhindert, dass sich der Draht (D) beim Aufwickeln um die Welle (2) um seine Längserstreckung verdreht und somit sichergestellt, dass die Windungen mit einer gleichmäßigen Geometrie erzeugt werden.
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2 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in einer Ansicht von oben, wobei auch verdeckte Kanten beziehungsweise Verschraubungen gezeigt sind. Es wird daher auch auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird.
In der Draufsicht ist der Winkel (W) zwischen dem Draht (D) und einer senkrechten Ebene auf die Längsachse der Welle (2) gut zu erkennen. Die durchgängige Öffnung der Führungseinheit (4) ist im gleichen Winkel (W) gegenüber der senkrechten Ebene auf die Längsachse geneigt.
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In 3 ist ein Schnitt entlang der Linie S3-S3 durch die Fixierung (3.3) gemäß 2 dargestellt, jedoch ohne Draht (D). Die Fixierung (3.3) im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst einen Fixierrahmen (3.3.1), welcher ringförmig ausgebildet ist. Der Fixierrahmen (3.3.1) ist um den Endbereich des Halters (3.2) und des Haltekeils (3.1) angeordnet und über Befestigungsschrauben (3.3.3) mit dem Halter (3.2) verbunden. Die Befestigungsschrauben (3.3.3) sind in gegenüberliegenden Langlöchern (3.3.2) im Fixierrahmen (3.3.1) vorgesehen, wodurch der Fixierrahmen (3.3.1) gegenüber dem Halter (3.2) und dem Haltekeil (3.1) bewegbar ist.
Weiter umfasst die Fixierung (3) eine Klemmschraube (3.3.4), welche im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Durchgangsgewinde im Fixierrahmen (3.3.1) auf, dass auf der dem Haltekeil (3.1) abgewandten Seite des Halters (3.2) angeordnet ist. Im Halter (3.2) ist ein Durchtritt vorgesehen, durch den die Klemmschraube (3.3.4) direkt mit der, der Nut für den Draht (D) abgewandten, Rückseite des Haltekeils (3.1) kontaktiert werden kann. Durch Anziehen der Klemmschraube (3.3.4) wird die lichte Weite zwischen Fixierrahmen (3.3.1) und Haltekeil (3.1) verringert, wodurch ein in der Nut angeordneter und teilweise aus der Nut überstehender Draht (D) gegen den Nutgrund gepresst und somit gehalten wird.
Alternativ könnte die Klemmschraube (3.3.4) auch ohne Durchtritt mit dem Halter (3.2) kontaktieren oder auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet direkt, oder über ein zwischengeschaltetes Anpresselement, mit dem Draht (D) kontaktieren. Es sind auch andere Ausführungen der Fixierung (3) möglich.
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4 zeigt einen Teilbereich eines Ausführungsbeispiels analog zu 1, weshalb auf die obige Beschreibung verwiesen wird. In 4 ist der Draht (D) noch nicht um die Welle (2) gebogen, sondern lediglich in der Klemmeinheit (3) gehalten und durch die Führungseinheit (4) geführt. Es ist gut erkennbar, dass der Draht (D) in einer tangential zu Welle (2) verlaufenden Ebene angeordnet ist, was das Einlegen des Drahts (D) vereinfacht und keine ungewollte Verformung des Drahts (D) hervorruft.
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Das Deckelement (4.2) ist als ebene Platte ausgeführt und weist in diesem Ausführungsbeispiel einen in Richtung der Welle (2) verlängerten, über das Führungselement (4.1) vorstehenden, Vorsprung auf, wodurch die Führungswirkung verbessert und möglichst bis kurz vor dem Aufwickeln des Drahts (D) aufrechterhalten wird.
Die lösbare Verbindung mit dem Führungselement (4.1) erfolgt über zwei in das Führungselement eingeschraubte Schrauben sowie entsprechenden in Richtung der Welle (2) offene Schlitze am Deckelement (4.2) statt. Durch eine derartige Ausgestaltung kann das Deckelement (4.2) ohne beziehungsweise nach nur leichtem Lösen der Schrauben einfach abgezogen werden, wodurch sich die Bedienbarkeit sowie der benötigte Zeitaufwand verringern.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungen eingeschränkt. Es können wie oben ausgeführt, auch nur einzelne vorteilhafte Merkmale vorgesehen werden beziehungsweise verschiedene Merkmale unterschiedlicher Beispiele miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Welle
- 3
- Klemmeinheit
- 3.1
- Haltekeil
- 3.2
- Halter
- 3.3
- Fixierung
- 3.3.1
- Fixierrahmen
- 3.3.2
- Langloch
- 3.3.3
- Befestigungsschraube
- 3.3.4
- Klemmschraube
- 4
- Führungseinheit
- 4.1
- Führungselement
- 4.2
- Deckelement
- 5
- Linearführung
- 5.1
- Schlitten
- 5.2
- Schiene
- 6
- Antrieb
- 6.1
- Betätigungselement
- 7
- Gehäuse
- 8
- Zentrierung
- D
- Draht
- W
- Winkel
