DE2735103C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schieber und eine Vorrich­ tung zum Einbringen von Isolierstücken in die Nuten von Blechpa­ keten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 6 und auf ein Verfahren zur Herstellung eines Isolierstückschiebers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 4. Ein derartiger Schieber, eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfah­ ren sind aus der US-PS 36 98 063 bekannt.

In Vorrichtungen zum Einziehen von Isolierstücken werden läng­ liche Isolierstückschieber, die auch als Keilschieber, Schieber­ stäbe, Keilschieberstäbe usw. bezeichnet werden, entlang Wegen oder Bahnen geführt, in denen längliche Isolierstücke gehalten sind. Die Vorderkante der Schieber berührt die Hinterkante der Isolierstücke und schiebt diese axial in die Nuten eines Blech­ pakets, das ein Stator- oder Rotorkern einer dynamoelektrischen Maschine sein kann.

Bei den bekannten Vorrichtungen, wie sie beispielsweise in der obengenannten US-PS 36 98 063 beschrieben sind, bestehen die Schieber aus Stahl, da angenommen wurde, daß die Betriebsbedin­ gungen, beispielsweise die auftretenden Kräfte, ein Metall mit hoher Säulenfestigkeit erfordern.

Es traten jedoch häufig Fälle auf, in denen sich einer der vie­ len Schieber einer Einziehmaschine verklemmte, wodurch ein Ma­ schinenstillstand auftrat, die Verklemmung gelöst werden mußte und häufig auch ernsthafte Beschädigungen entstanden.

Aus der VDI-Zeitschrift 118 (1976), Seite 724, ist bekannt, daß Aluminium eloxiert werden kann, um trockene Festschmierstoff- Filme auf Gleitflächen zu erzeugen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schieber, ein Verfahren zur Herstellung eines Isolierstückschiebers und eine Vorrichtung zum Einbringen von Isolierstücken der eingangs genannten Gattung derart auszugestalten, daß mit einfachen, kostengünstigen Mit­ teln weniger Störungen im Betrieb auftreten und bei eventuellen Störungen diese schnell beseitigt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gemäß dem Patentanspruch 1, 4 bzw. 6 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den entspre­ chenden Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein erfindungsgemäßer Isolierstückschieber nur etwa ein Zehntel eines bekannten Isolierstückschiebers kostet. Über­ raschenderweise wird die Maschinen-Ruhezeit beim Auftritt einer Störung auf eine oder eine halbe Stunde reduziert, da die neuen und verbesserten Schieber wesentlich leichter zu entfernen und zu ersetzen sind. Zusätzlich hat die Störung eines Schiebers mit wesentlich kleinerer Wahrscheinlichkeit nun die Beschädigung irgendeines anderen Teils der Maschine zur Folge. Überraschen­ derweise hat sich ferner gezeigt, daß die Verwendung der erfin­ dungsgemäßen Schieber zu wesentlich weniger häufigen Fehlfunktio­ nen führt und daher geringere Gesamtstörungen und Bruch von Iso­ lierstückschiebern mit sich bringt.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine etwas vereinfachte Schnittdarstellung einer Vor­ richtung zum Einbringen von Isolierstücken und Ein­ ziehen von Spulen in die Nuten eines Blechpakets, wo­ bei diese Vorrichtung eine Ausführungsform der Erfin­ dung darstellt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Isolierstückschie­ bers, der in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet wird, wobei dieser Schieber eine bevorzugte Ausfüh­ rungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Schiebers nach Fig. 2 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 eine Seitenansicht der Spitze eines gegenüber dem Schieber nach Fig. 2 abgewandelten Schiebers in ver­ größertem Maßstab;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorderkante des Schiebers der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 6 eine Aufsicht auf die Spitze des Schiebers nach Fig. 5;

Fig. 7 einen Querschnitt, der den Schieber der Fig. 2 im Führungsteil der Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt;

Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Ansicht, wobei ein Isolierstück an der Vorderkante des Schiebers ange­ ordnet ist;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Isolierstücks, das in Fig. 8 dargestellt ist;

Fig. 10 eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung, wobei der Schieber in einem derart abge­ nutzten Zustand dargestellt ist, daß sich ein Isolier­ stück zwischen dem Schieber und den Führungsflächen einklemmen kann;

Fig. 11 eine Seitenansicht eines Teils eines Schiebers, der gemäß dem Stand der Technik hergestellt wurde und

Fig. 12 eine Seitenansicht eines stranggepreßten "Rohalumi­ nium"-Schiebers, der getestet wurde und ausfiel, nach­ dem er lediglich für relativ wenige Eingabezyklen ver­ wendet wurde.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 20 zum Einziehen von Isolierstüc­ ken in die Nuten von Blechpaketen. Sie enthält eine Vielzahl von Isolierstückschiebern 21, die auf einer scheibenähnlichen Grund­ platte 22 gehalten werden. Einschnitte 23 (vergleiche Fig. 2) in den Schiebern 21 bilden mit einer Zunge oder einem Ansatz 24 der Grundplatte 22 eine Passung, und ein herkömmlicher Klemmring 26 hält die Schieber 21 an der Grundplatte fest. Die Grundplatte 22 ist ihrerseits mittels mehrerer Schrauben 27 an einer Platte 28 befestigt, die sich während jedes Maschinenzyklus' aufwärts und abwärts bewegt. Aus Fig. 1 läßt sich entnehmen, daß sich die Schieber 21 durch Öffnungen 29 eines Steuerelements 31 und ebenfalls bis an den Boden von Führungsöffnungen 32 für die Isolierstücke erstrecken. Die Führungsöffnungen 32 sind in einem Trägerteil 33 ausgebildet, der Teil des Maschinenraumes oder -gestells sein kann.

Über den Führungsöffnungen 32 sind Bahnen für die Isolierstücke durch benachbarte Führungen 34 definiert, die durch ein zylin­ drisches Gehäuse 36 gehalten werden. Der Schieber 21 ist aus einer gut erhältlichen Aluminiumlegierung, wie z. B. der Legie­ rung 6061 T6 oder 6063 T6, derart stranggepreßt, daß er jeden beliebigen, gewünschten Querschnitt besitzt.

Es sei bemerkt, wobei auf Fig. 7 Bezug genommen wird, daß die gesamte Querschnittsform von mindestens der Führungskante des Schiebers 21 mit der Gestalt der Führungsbahnen im wesentlichen übereinstimmen soll, die durch diejenigen Teile festgelegt wird, längs derer sich die Isolierstücke bewegen sollen, wie z. B. die Führungen 34 und das Gehäuse 36. Die Isolierstücke selbst kön­ nen eine etwas verschiedene Gestalt und Konfiguration für ver­ schiedene Anwendungen besitzen, so daß ds Isolierstück 37 ge­ mäß Fig. 9 lediglich beispielshalber zu Zwecken der Beschrei­ bung dargestellt ist. Bevorzugt sind die Gesamt-Abmessungen des Schiebers 21 derart bemessen, daß nicht mehr als 0,125 mm Spiel zwischen einem Führungsteil (oder Gehäuse) und einem Schieber 21 vorhanden ist, wenn dieser so weit wie möglich von entweder dem Führungsteil 34 oder dem Gehäuse 36 abgelenkt wird. Diese Spielgröße ist bei Verwendung eines Isolierstückes 37 vorteil­ haft, das aus einem Material besteht, das eine Dicke von etwa 0,35 mm besitzt. Das Isolierstück kann (wie den im Motorenbau erfahrenen Fachleuten bekannt ist) aus einem Isolierpapier oder einem Polyterephthalsäure-glykolester bestehen.

Fig. 8 zeigt ein Isolierstück 37, das über dem Schieber 21 liegt, um es gegenüber den Führungswänden auszurichten, die durch das Gehäuse 36 und die Führungsteile 34 gebildet sind. Sofern ein ab­ genutzter Schieber verwendet wird, der ein zu großes Spiel in den Führungsteilen 34 und dem Gehäuse 36 aufweist (z. B. der Schieber 38 in Fig. 10), so kann das Isolierstück 37 während eines Ma­ schinenzyklus zwischen Schieber und Wände 39, 41 oder 42 gleiten und dort verkeilt werden.

Dies kann, wie leicht verständlich, zu einem Verbiegen eines Schiebers führen, sofern der Schieber keine ausreichende Festig­ keit besitzt. Andererseits kann ein Zurückziehen der Platte 28 genügend Zugbeanspruchung ausüben, um einen zusammengesetzten Schieber an den Silberlotstellen abzureißen, wobei dies von dem Zeitpunkt innerhalb eines Maschinenzyklus abhängt, in dem eine derartige Verklemmung auftritt.

Fig. 11 zeigt einen Schieber 42 bekannter Art, der aus einer Schubstange 43 aus Klavierdraht und einer Bronzespitze 44 be­ steht, die an der Stelle 46 mit dem Stab 43 durch eine Silber­ lotstelle verbunden ist. Der Schieber 42 gibt in der Zeichnung so genau wie möglich die Form und die Konfiguration eines Schie­ bers an, der in einer Maschine, wie der Maschine 20, ausfiel. Es sei bemerkt, daß das vordere Ende 47 des Schiebers sich ver­ jüngt und deformiert ist, wie z. B. an der Stelle 48 dargestellt ist. Ferner sind die Reibungsabnutzung und Kerben im Schieber offensichtlich, die den Lacküberzug auf dem Magnetdraht, längs dem die Spitze 44 des Schiebers während des Einziehvorganges entlanggleiten muß, beschädigen kann.

Aus den Fig. 5 und 6 ist ersichtlich, daß an der Vorderkante des Schiebers eine schräg laufende Rille 51 vorgesehen ist. Diese Rille ist aus demselben Grund vorgesehen wie die Rille 52 an der Vorder­ kante des Schiebers 42 in Fig. 11 (d. h. um Windungen während des Einziehens aufzunehmen). Alternativ kann die vordere Spitze des Schiebers 21 derart ausgebildet sein, wie in Fig. 4 bei 53 dargestellt ist, wo keine Rille an der Vorderkante vorgesehen ist. Es sei bemerkt, daß die spezielle Ausbildung der vorderen Spitze oder der Vorderkante eines erfindungsgemäßen Schiebers von den Bedürfnissen der gegebenen Anwendungsform abhängt.

Bei der Herstellung des Schiebers 21 wird Aluminium stranggepreßt, um einen langen Stab herzustellen, der einen Querschnitt besitzt, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Anschließend wird der Ein­ schnitt 23 am rückseitigen Ende herausgefräst, und es wird ein Kugelkopf-Endfräser verwendet, um die gewünschte Form der Vorder­ seite des Schiebers herzustellen, wie in den Fig. 5 und 6 dar­ gestellt. Sofern ein solcher Rohaluminiumschieber dann in der Vorrichtung, wie z. B. der Vorrichtung 20, ohne weitere Behand­ lung verwendet wird, tritt bald ein Ausfall ein.

Fig. 12 zeigt einen Schieber 61, der in der oben geschilderten Weise hergestellt wurde, der jedoch keine spezielle Oberflächen­ behandlung erfuhrt. Der Schieber 61 fiel nach nur 335 Einziehzyk­ len einer Vorrichtung aus, die der Vorrichtung 20 entspricht. Der Ausfall des Schiebers 61 trat auf, da ein Isolierstück zwi­ schen die Führungswände der Vorrichtung und die äußeren Flächen des Schiebers 61 glitt. Eine genaue Untersuchung des Schiebers 61 ergab, daß die Kanten am vorderen Ende des Schiebers 61 abge­ nutzt waren. Ferner war eine beobachtbare Abnutzung an der vor­ deren Seite des Schiebers aufgetreten, die durch die gepunktete Zone 62 in Fig. 12 dargestellt ist.

Schieber, die jedoch die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung erfahren hatten, wurden demgegenüber in über 35 000 Maschinenzyk­ len ohne Störung getestet. Tatsächlich ergab eine Sichtprüfung eines Schiebers der nach 35 000 Zyklen überprüft wurde, denselben Zustand, als wenn der Schieber neu wäre. Es wird angenommen, daß die vorgenommenen Oberflächenbehandlungen keine wesentliche Ver­ besserung der Säulen- oder Stabfestigkeit des Schiebers bewir­ ken. Sie bewirkten vielmehr eine verbesserte Oberflächenhärte und verbesserte Abnutzungseigenschaften. Zudem wird die Schmier­ fähigkeit der gehärteten Oberflächen erhöht und dadurch der Gleitwiderstand der Schieber längs der Vorrichtung 20 während jedes Maschinenzyklus' reduziert. Es wird angenommen, daß die erhöhte Härte der Abnutzung der Kanten des Schiebers einen größeren Wi­ derstand in dem Kontaktbereich zwischen Schieber und Isolier­ stück entgegengesetzt.

Gemäß der Erfindung wer­ den mindestens diejenigen Teile der Schieber 21 durch anodische Oxidation (Eloxalverfahren) mit einer Hartbeschichtung versehen, die einer Abnutzung ausgesetzt sind. Dies sind die Flächen am vorderen Ende. Im allgemeinen ist es am wirtschaftlichsten, den gesamten Schieber zu eloxieren und auf diese Weise eine eloxierte Haut 64 um den Schieber auszubilden, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Bekanntlich erfolgt beim her­ kömmlichen Eloxalverfahren eine bestimmte Durchdringung des ur­ sprünglichen Aluminiummaterials. Diese Durchdringung des ur­ sprünglichen Aluminiummaterials ist durch die eloxierte Schicht 66 dargestellt. Zusätzlich "wächst" dieser Teil während des Eloxierprozesses, wobei diese "Wachstums"-Schicht mit dem Bezugs­ zeichen 67 bezeichnet ist. Eine derartige Hartbeschichtung durch anodische Oxidation ist allgemein bekannt, so daß Einzel­ heiten hier nicht erläutert werden. Für die weniger mit dem Sach­ gebiet Vertrauten sei darauf hingewiesen, daß Verfahren befolgt werden können, die z. B. in dem "Metal Finishing Guidebook & Directory" 43rd Annual Edition (1975), herausgegeben von Metals and Plastics Publications, Inc., One University Plaza, Hackensack, New Jersey, 07601, beschrieben sind.

Zum Beispiel wird der Aluminiumschieber zur Anode in einem Schwe­ felsäurebad gemacht, das eine Säurekonzentration von 5 bis 10 Gewichtsprozent aufweist, wobei anschließend 14 bis 18 Volt über das Bad zwischen Kathode und Anode gelegt werden.

Alternativ läßt sich anstelle von Schwefelsäure auch Chrom­ säure verwenden. Dieser Eloxierprozeß bildet bekanntlich eine Schicht aus Alpha-Aluminium (auch als Korund bekannt) auf den freien Oberflächen des Aluminiums. Diese Schicht aus eloxiertem Material ist sehr hart, sie ist jedoch brüchig und porös. Als weiterer Behandlungsschritt wird die Schmier­ fähigkeit der eloxierten Oberfläche verbessert, die der Abnutzung ausgesetzt ist. Ein Weg, diese Eigenschaften zu erhöhen, besteht in der Aufbringung von Anti-Friktionsma­ terialien, z. B. von Molybdändisulfit oder von Materialien auf Silikon- oder Fluorhalogenkohlenstoff-Basis auf die eloxierte Oberfläche. Ein derartiges Fluorhalogenkohlenstoff-Material stellt Tetrafluoräthylen dar.

Hierzu wird z. B. ein Material, das eine flüssige Dispersion von Tetrafluoräthylen-Partikeln darstellt, auf die eloxierte Ober­ fläche des Schiebers 21 aufgerieben oder in anderer Weise auf­ gebracht und dann gehärtet, um eine harte, gegen Abrieb wider­ standsfähige Oberfläche mit relativ guten Schmiereigenschaften zu erzeugen. Bei diesen Verfahren wird die eloxierte Aluminium­ oberflächenschicht mit einem Tetrafluoräthylen-Material impräg­ niert, um eine selbstschmierende Oberfläche mit kleiner Reibung und hoher Schmierfähigkeit zu schaffen.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die erfindungsge­ mäßen Isolierstückschieber selbst dann leicht aus der Vorrich­ tung herausgezogen werden können (z. B. mittels einer Zange), wenn sie durch ein Isolierstück verklemmt sind. Demgegenüber be­ sitzen Messing- oder Stahlschieber die Tendenz, sich festzufres­ sen und fest in der Einrichtung verklemmt zu werden, mit dem Ergebnis, daß das Wartungspersonal oftmals zu Preßstempel und Bügelsäge greifen muß, um die Schieber aus der Einrichtung her­ auszulösen und zu entfernen.

Eine andere überraschende Eigenschaft, die beobachtet wurde, be­ steht darin, daß das Festklemmen von Isolierstücken bei Verwen­ dung der erfindungsgemäß hergestellten Schieber üblicherweise zu zerknitterten und nicht zu verkeilten Isolierstücken führt. So kann z. B. eine unsachgemäße Bedienung durch das Personal da­ zu führen, Isolierstücke in Nuten einzugeben, die schon mit Draht gefüllt sind. Bei den Schiebern bekannter Art führte eine derartige Fehlbedienung oftmals dazu, daß ein oder mehr Isolierstücke zwischen Führungswand und Schieber fest verkeilt wurden, wodurch sich die erheblichen Wartungsprobleme ergaben, die oben ge­ schildert sind. Ist dagegen die Einrichtung mit dem erfindungs­ gemäßen Schiebern bestückt, und tritt dann eine derartige Fehl­ bedienung auf, so ergeben sich im allgemeinen lediglich zerknit­ terte Isolierstücke, die sich leicht aus der Maschine entfernen lassen.

Claims (7)

1. Schieber zum Einbringen von Isolierstücken in Nuten eines Blechpakets, wobei der Schieber einen langge­ streckten Körper aufweist, dessen Vorderende an dem jeweils einzubringenden Isolierstück angreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkörper (21) aus Aluminium besteht und sein Vorderende eine anodisch oxidierte Oberfläche aufweist und mit einem Material hoher Schmierfähig­ keit imprägniert ist.

2. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende (53) des Schiebers (21) mit einem Tetrafluoräthylen-Material imprägniert ist.

3. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Schiebers mit Molybdändisul­ fit imprägniert ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Isolierstückschiebers für Vorrichtungen, die Isolierstücke in Nuten eines Blechpakets einbringen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminiumlegierung in dem Querschnitt des Schiebers stranggepreßt wird, daß davon eine dem Schieber entsprechende Länge abgetrennt wird, daß alle scharfen Kanten von dem Schieberrohling entfernt werden und daß wenigstens das vordere Ende des Schie­ bers durch anodische Oxidation und durch Imprägnieren mit einem hochschmierfähigen Material behandelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der anodisch oxidierte Teil mit einem Tetrafluor­ äthylen-Material imprägniert wird.

6. Vorrichtung zum Einbringen von Isolierstücken in die Nuten von Blechpaketen, mit Führungen für die Iso­ lierstücke, länglichen Isolierstückschiebern und mit einer Anordnung, um die Schieber axial entlang der Führung zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Schieber (21) als längliches Aluminiumelement ausgebildet ist, dessen Vorderende anodisch oxidiert und mit einem Schmiermaterial impräg­ niert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermaterial ein Fluorkohlenstoff-Material ist.