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Verehren und Maschine zur Erzeugung von Kollektorsegmenten.
Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von Kollektorsegmenten durch Einführung eines Teiles eines Metallstreifens in einen Pressblock und Bewegen eines Abseherstempels gegenüber dem Pressblock, um von dem Metallstreifen einen Rohling abzuscheren, worauf der an dem zuerst in den Pressblock eingeführten Streifenende anliegende Rohlingsteil mittels eines Pressstempels bearbeitet wird, um am Rohling einen Klemmlappen zu bilden.
Bisher wurde dieses Verfahren nur zur Erzeugung von Kollektorsegmenten verwendet, welche im wesentlichen eine flache Keilform mit einem abstehenden Klemmlappen an einem Ende hatten, wobei kein schwalbenschwanzförmiger Vorsprung zur Festhaltung der Segmente im Kollektor an den Segmenten vorgesehen war.
Zur Erzeugung bekannter Segmente von im wesentlichen Keilform mit abstehenden Klemmlappen und einem schwalbenschwanzförmigen Vorsprung zum Festhalten des Segmentes im Kollektor wurde vorgeschlagen, das Segment aus einem festen Metallstück zu ziehen oder einen schwalbensehwanzförmigen Rohling aus einem keilförmigen Metallstreifen durch Pressen oder Stanzen zu bilden, wobei der abstehende Klemmlappen entweder während des Pressens oder Stanzens oder nachträglieh durch Stauchen eines der Enden des schwalbenschwanzförmigen Rohlings gebildet wurde.
Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von Segmenten mit einem schwalbenschwanz- förmigen Vorsprung nach einem Verfahren der erstgenannten Art.
Nach der Erfindung wird gleichzeitig mit dem Abschneiden des Rohlings vom Metallstreifen durch Bewegen eines Abscherstempels gegenüber dem Pressbloek im anliegenden Ende des Rohlings ein zurückspringender Einschnitt geformt, welcher einen Teil eines schwalbenschwanzförmigen Vorsprungs bildet, der das Segment im Kollektor festhält, wobei der genannte Vorsprung durch einen zurückspringenden Einschnitt in entsprechender Lage im andern Ende des Rohlings vervollständigt wird.
Die Erfindung liegt ferner in einem Verfahren nach obiger Art, bei welchem im Pressblock gleichzeitig zwei Segmente geformt werden.
Überdies liegt die Erfindung in einer Maschine zur Erzeugung von Kollektorsegmenten mit schwalben- schwanzförmigen Vorsprüngen, welche einen Pressblock sowie ein Mittel zur Einführung eines Teiles eines Metallstreifens in den Pressbloek, ferner einen gegenüber dem Pressblock bewegbaren Abscherstempel zum Abschneiden eines Rohlings vom Metallstreifen und zur Formung im Rohling eines zurückspringenden Teiles, der einen Teil des schwalbenschwanzförmigen Vorsprunges bildet sowie einen Pressstempel hat, durch welchen ein Klemmlappen an dem in den Pressblock zuerst eingeführten Rohlingsende geformt wird.
Die Erfindung ist für die Erzeugung von Kollektorsegmenten für elektrische Maschinen im allgemeinen und besonders von solchen für Autoanlassmotoren und Generatoren verwendbar.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Schaubild eines nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Kollektorsegmentes. Fig. 2 zeigt ein Paar von Segmenten nach Fig. 1, wodurch dargestellt ist, in welcher Weise die Segmente in Paaren gebildet werden. Fig. 3 zeigt eine Länge eines Kupferstüekes, wie es zur Bildung von Segmentpaaren nach Fig. 2 benutzt wird. Fig. 4 zeigt ein Schaubild des Materials zur Bildung der Stücke nach Fig. 3. Fig. 5 zeigt ein Schaubild eines Kollektors, der aus nach der Erfindung gebildeten Segmenten zusammengesetzt ist. Fig. 6 zeigt einen teilweisen axialen Längsschnitt durch einen Kollektor
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Fig. 7 zeigt die Seitenansicht eines Pressblockes zur Formung der Segmente.
Fig. 8 zeigt einen Grundriss der formenden Werkzeuge, bestehend aus einem Pressstempel, einem Sehneid-oder Abscherstempel und der einen Hälfte des Pressbloekes ; dabei ist der Pressstempel zurückgezogen, um die Lage des Materials in ihr vor dem Stauehen zu zeigen. Fig. 9 zeigt einen Grundriss der Vorrichtung nach Fig. 8, wobei der Pressstempel eingesetzt ist, um die Wirkung des Kaltpressens zur Formung der Klemmlappen des Segmentes darzustellen. Fig. 10 ist ein Schaubild des Abscherstempels und des halben Pressblockes nach Fig. 8. Fig. 11 ist eine schematische Ansieht des vollständigen Satzes der Werkzeuge, wodurch die Lagen gezeigt sind, welche das Material beim Einführen einnimmt.
Fig. 12 ist eine schematische Ansicht, welche die Lage des gesenkten Abseherstempels zeigt, Fig. 13 ist eine schematische Ansicht der verschiedenen Werkzeuge, wobei der Pressstempel zur Formung der Lappen der Segmente eingezogen ist. Fig. 14 ist eine schematische Ansieht der Werkzeuge in ihren getrennten Lagen, welche zeigt, wie das eintretende Material das getauchte Segmentpaar ausstösst und Fig. 15 ist eine Endansicht des gewöhnlichen Kollektors, welcher zwei Stanzstileke zur Bildung eines einzigen Segmentes von der geforderten Stärke und mit den nötigen Winkelverhältnissen benötigt.
10 bezeichnet die Kollektorwelle, wie sie bei Autoanlassmotoren und Generatoren gewöhnlich verwendet ist. Auf dem einen Ende dieser Welle ist eine Muffe 11 aufgepresst, auf welcher ein Kollektor 12 sitzt. Dieser Kollektor besteht aus einem Ring von kupfernen Kollektorsegmenten 13 von zulaufendem Querschnitt, entsprechend der Grösse des Kollektors und der Anzahl der Segmente. Die inneren Kanten der Segmente sind schwalbenschwanzförmig bei 14 eingeschnitten, so dass ein Paar von Haltekrägen jfa, welche an den Enden der Muffe 11 sitzen, in die Schwalbensehwanzeinsehnitte eingreifen und dadurch die Segmente festhalten. Geeignete Isolierung 16 aus Glimmer oder anderem Material ist zwischen die
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letztere voneinander und von der Welle isoliert sind.
Klemmlappen 17 erstrecken sieh von den inneren Enden der Segmente radial nach aussen. In jedem dieser Lappen ist ein radialer Schlitz 18 zur Aufnahme eines Paares der Leitungsstangen 19 der Wicklung vorgesehen. Letztere sind relativ schwere Kupferstangen, welche in die Schlitze eingepresst und hierauf verlötet sind, um eine permanente elektrische Verbindung mit dem Segment zu bilden.
Um einen solchen Kollektor zusammenzustellen, wird die nötige Zahl von Segmenten abwechselnd mit Isolationsstreifen in einer Ringpresse zu einem vollständigen Ring zusammengepresst. Hierauf wird die Muffe 11 eingesetzt und die Krägen 15 mit den nötigen Isolationsringen werden in die durch die schwalbenschwanzförmigen Einschnitte gebildeten Nuten eingepresst und schliesslich werden die Enden der Muffe flachgedrÜckt, um das Heraustreten der Krägen zu verhindern. Der Kollektor wird hierauf aus der Presse herausgenommen und wird die Umfangsfläche ein wenig abgedreht, um eine glatte Fläche
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und die Einrichtung auf die Achse montiert.
Das Kupfer, aus dem die Segmente hergestellt werden, wird in Form eines Streifens 20 (Fig. 2-4) ausgewalzt, welcher eine Breite hat, die doppelt so gross ist als die Tiefe des Segmentes zwischen seiner Bürstfläche und dem Grund des schwalbenschwanzförmigen Einschnittes 14. Der Streifen ist auf einer
Seite flach, auf der andern Seite ist er im Mittelteil wesentlich dünner als an den Kanten, welche Dimensionen durch die zulaufende Form der herzustellenden Segmente bestimmt sind. Aus diesem Material werden zwei Seite an Seite liegende Segmente gebildet ; gewünschten Falles können aber auch Streifen von der halben Breite zur Herstellung von nur einem Segment benutzt werden.
Vom Streifen wird nun ein Stück 21 (Fig. 3) abgeschnitten, dieses Stück wird in einen Pressbloek eingeführt, wodurch das vordere Ende zu einem Rohling 22 von der in Fig. 2 gezeigten Form verbreitert wird. Nun wird der Rohling nach den punktierten Linien 2. 3 (Fig. 2) ausgestanzt und nach der Mittellinie zu einem Paar von Segmenten nach Fig. 1 zerschnitten. Es ist ersichtlich, dass dabei nur das Material von einer Hälfte des schwalbenschwanzförmigen Halteteiles Abfall bildet. Da dieser Teil des Segmentes relativ dünn ist, ist der Abfall ein sehr kleiner. Die kombinierte Press- und Abschneidevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat einen Pressblock 24 mit einem durchgehenden Querschlitz 25 von einem dem Querschnitt des Bandes 20 gleichen Querschnitt.
Der Schlitz 25 ist, wie bei 26 gezeigt, über die halbe Stärke des Pressbloekes verbreitert, dabei ist die Breite des Schlitzes 26 gleich der ganzen Höhe von zwei Segmenten und der Lappen. Die Abmessungen der Presse werden durch die Abmessungen der herzustellenden Segmente bestimmt und können entsprechend deren verschiedenen Massen abge- ändert werden. Der Block 24 kann gewünschten Falles aus zwei Hälften hergestellt werden, so dass die Schlitze in einfacher Weise eingearbeitet werden können, wonach die zwei Hälften miteinander verbunden werden. Ein Press-oder Stauehstempel 27 von ähnlichem Querschnitt wie der Schlitz 26, macht in dem Schlitz eine hin und her gehende Bewegung zur Formung der Lappen. Ferner ist ein Abscherstempel 28 vorgesehen, welcher quer zu dem Schlitz 25 hin und her bewegt wird.
Dieser Abscherstempel ist mit einem durchgehenden Schlitz 29 von gleichem Querschnitt wie der Schlitz 25 versehen und steht jener mit letzterem normal in gleicher Richtung. An dem Abscherstempel 28 ist mit ihm aus einem Stück ein Vorsprung 50 angeordnet, welcher in eine entsprechend geformte Nut 31 im Press block eingreift.
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Vorsprung und Nut erstrecken sich durch den Mittelpunkt des Schlitzes 25 und stehen senkrecht zu diesem. Die Form des Vorsprunges 30 und der Nut Öl ist durch den M-förmigen Einschnitt 32 (Fig. 2 und 3) bestimmt. Der Abseherstempel dient zur Bildung der äusseren Hälften der Schwalbenschwanzeinschnitte an jedem Paar der Segmente.
Der Pressblock 24 ist in einer Vorrichtung angeordnet, welche mit einem
Paar von Schlitten versehen ist, welche hin und her gehende Bewegungen im rechten Winkel zueinander ausführen, wobei der Pressstempel 27 auf dem einen, der Abscherstempel auf dem andern Schlitten angeordnet ist.
Wie aus den Fig. 11-14 zu ersehen, sind Zuführwalzen 33 vorgesehen, welche angetrieben und abgestellt werden, um das Band 20 intermittierend in den Schlitz 29 des Abscherstempels einzuführen.
Dieser Stempel ist in der Maschine so angeordnet, dass die Schlitze 25 und 29 in der gleichen Richtung liegen, wenn die Maschine am Hubende steht, in welchem Augenblick die Zufuhrwalzen das Band in die gleichgerichteten Schlitze stossen, bis es an das Ende des Pressstempels 27 anstösst. Wie aus Fig. 12 ersichtlich, wird der Abscherstempel 28 jetzt nach abwärts bewegt und schneidet dabei ein Stück 21 vom Band 20 ab. Während sich der Abscherstempel noch in seiner unteren Lage befindet, wird der Pressstempel nach vorne in den Schlitz 26 getrieben, wobei er das Stück 21 formt, indem er das Metall, wie in Fig. 13 gezeigt, in das innere Ende des Schlitzes 26 drängt.
Der Pressstempel 27 wird nicht bis an das Ende des Schlitzes 26 hineingetrieben, sondern bleibt das Ende des Stempels 27 beim Hubende genügend weit vom Schlitzende entfernt, um die Lappen 17 (Fig. 2) an den Segmenten zu formen.
Hierauf wird der Pressstempel zurückgezogen und der Abscherstempel in seine obere Stellung zurückgeführt ; nun kann das Band 20 wieder in die Maschine eingeführt werden, wodurch das fertige Stück 22, wie in Fig. 14 gezeigt, ausgestossen wird. Der Stempel 27 wird jetzt in die Ausgangsstellung gebracht, wobei von dem in der Maschine befindlichen Teil des Materials die genaue Länge bestimmt wird und werden nun die angegebenen Vorgänge wiederholt. Die M-förmigen Einschnitte 23, Fig. 2, werden jetzt ausgestanzt und das Band längs der Mittellinie zerschnitten, wodurch ein Paar vollständiger Segmente von jedem Stück 22 entstehen.
Durch dieses Verfahren werden die Segmente sehr rasch geformt, da sämtliche Operationen der Maschine selbsttätig erfolgen und nur sehr wenig Material abfällt ; deshalb sind die Herstellungskosten der Segmente nur unwesentlich höher als die Kosten des verwendeten Kupfers.
In Fig. 15 ist ein gewöhnlicher Kollektor gezeigt. Die von jedem Segment ausgehenden Lappen zeigen eine verhältnismässig grosse Winkelweite. Bei den gewöhnlichen Verfahren zum Stanzen solcher Segmente war die Dicke des Materials begrenzt, so dass jedes Segment aus zwei aufeinandergelegten Stanzstücken hergestellt werden musste. Bei dem Verfahren nach der Erfindung können die Lappen mit einer grösseren Winkelweite als ihre Stärke beträgt rasch erzeugt werden, so dass für jedes Segment nur ein Stanzstück erforderlich ist. Dadurch werden die für die Zusammenstellung erforderlichen Kosten herabgesetzt und ein besserer Kollektor geschaffen.
Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes ergibt sieh dadurch, dass bei der Formung der Lappen die Härte des Kupfers zunimmt, wodurch die Lebensdauer des Kollektors vergrössert wird. Motoren oder Generatoren, die mit solchen Kollektoren ausgestattet sind, erfordern während der Lebensdauer
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zur Erzeugung von Kollektorsegmenten durch Einführung eines Teiles eines Metallstreifens in einen Pressblock und Bewegen eines Abscherstempels gegenüber dem Pressbloek, um von dem Metallstreifen einen Rohling abzuscheren, worauf der an dem zuerst in den Pressbloek eingeführten Streifenende anliegende Rohlingteil mittels eines Pressstempels bearbeitet wird, um am Rohling einen Klemmlappen zu formen, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mitdem Abschneiden des Rohlings (21) vom Streifen durch den Abscherstempel in dem anliegenden Ende des Rohlings ein zurückspringender Einschnitt (32) geformt wird, der einen Teil eines schwalbenschwanzförmigen Vorsprunges (14) bildet, welcher das Segment im Kollektor festhält,
worauf nach dem Formen des Klemmlappens der schwalben- schwanzförmige Vorsprung durch einen entsprechenden Einschnitt (23) im andern Rohlingsende vervollständigt wird.