DE102007026265A1

DE102007026265A1 - Elektrischer Gleitkontakt

Info

Publication number: DE102007026265A1
Application number: DE102007026265A
Authority: DE
Inventors: Andreas Gerhard
Original assignee: Gerhard Praezisionspresstechnik GmbH
Current assignee: Gerhard Praezisionspresstechnik GmbH
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2027-06-06
Also published as: DE102007026265B4; FR2917249A1; CN101320876A; FR2917249B1; JP5399007B2; JP2008306920A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kontakt, wie Kohlebürste, mit einem aus Kohlenstoffmaterial, wie Elektrographitmaterial, bestehenden und durch zum Beispiel Pressen und Wärmebehandeln und gegebenenfalls anschließendes Bearbeiten hergestellten Grundkörper. Damit eine hochpräzise Bearbeitung mit einfachen Maßnahmen erfolgen kann, wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper (10) des Gleitkontaktes mittels Laser bearbeitet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kontakt, wie Kohlebürste, mit einem aus Kohlenstoffmaterial, wie Elektrographitmaterial, bestehenden und durch zum Beispiel Pressen und Wärmebehandeln und gegebenenfalls anschließendes Bearbeiten hergestellten Grundkörper.
Elektrische Kontakte wie insbesondere Kohlebürsten oder Gleitstücke, wie diese in Stromabnehmern zum Einsatz gelangen, haben die Aufgabe, einen elektrischen Strom von einem sich bewegenden wie rotierenden auf ein feststehendes Element zu übertragen. Als Werkstücke können solche auf Basis von Kohlenstoff und Graphit benutzt werden.
Zur Herstellung entsprechender Gleitkontakte werden die Ausgangswerkstoffe einschließlich vorhandener Binder wie Kunstharze zunächst einem Formgebungsprozess unterzogen, um sodann wärmebehandelt wie graphitiert zu werden. Zusätzlich kann ein Imprägnieren erfolgen, um entsprechend den Einsatzgebieten gewünschte Eigenschaften zu erzielen.
Somit ist es erforderlich, dass nach der Bearbeitung des Gleitkontaktes Strukturen eingebracht werden müssen wie zum Beispiel Riefen in der Lauffläche oder Aufnahmen für Halterungen in den Seitenflächen. Die entsprechenden Strukturen werden grundsätzlich durch Schleifen, Bohren oder Fräsen der entsprechenden Flächen hergestellt. Auch besteht die Möglichkeit, während der Formgebung, also des Pressens, entsprechende Strukturen auszubilden.
Um Kohlebürsten zum Beispiel mit Blattfedern zu verbinden, ist es bekannt, die der Lauffläche gegenüberliegende Rückseite zu metallisieren und sodann stoffschlüssig mit einem Abschnitt der Blattfeder zu verbinden. Hierzu ist nach der DE-A-103 95 896 vorgesehen, die Verbindung mittels Ultraschallschweißens oder Laserschweißens herzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Gleitkontakt sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen so weiterzubilden, dass eine hochpräzise Bearbeitung mit einfachen Maßnahmen erfolgen kann.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass der Grundkörper des elektrischen Gleitkontaktes mittels Laser bearbeitet wie strukturiert ist.
Eine Laserbearbeitung zeigt den Vorteil, dass gezielt in gewünschten Bereichen des Grundkörpers Geometrieveränderungen vorgenommen werden können, ohne dass die angrenzenden Bereiche in Mitleidenschaft gezogen werden. Insbesondere besteht hierdurch die Möglichkeit, bei Kohlebürsten das Kontaktverhalten positiv zu beeinflussen.
Beispielhaft kann zumindest eine Fläche des Kohlenköpers durch Laserbearbeitung geglättet oder aufgeraut werden. Auch die Ausbildung von Vertiefungen wie Taschen oder Aufnahmen in insbesondere Seitenflächen ist möglich. Somit können gezielt in gewünschten Bereichen Strukturen ausgebildet werden, die zum Beispiel zum Einbringen von Litzen oder zur Befestigung von Halterungen erforderlich sind, über die der Gleitkontakt fixiert wird.
Durch die Strukturgebung kann auch ein gezieltes Lauf- bzw. Einlaufverhalten insbesondere von Kohlebürsten erzielt werden, ohne dass es aufwendiger mechanischer Bearbeitungen bedarf.
Um eine gute elektromotorische Verträglichkeit und ein leises und gleichmäßiges Einlaufverhalten zu erzielen und gleichzeitig eine hohe Energiedichte zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Anlauffläche einer Kohlebürste mit durch Laserbearbeitung hergestellten Löcher versehen wird. Diese bieten die Möglichkeit eines vereinfachten und gleichmäßigen Ein bringens eines Imprägniermittels wie Schmier- oder Abrasivstoffes. Dabei können die Löcher gleichmäßig auf der Anlauffläche verteilt ausgebildet werden, so dass das Imprägniermittel gleichmäßig über die Anlauffläche verteilt ist, ohne dass es aufwändiger Maßnahmen bedarf.
Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass bei Ausbildung des Grundkörpers als Kohlebürste diese parallel zu Lamellen verlaufende und von der Gleitfläche ausgehende Nuten aufweist, auf die sich die Kohlebürste abstützt. Hierdurch wird die Kommutierung verbessert, da der Querwiderstand durch die Nuten erhöht wird.
Des Weiteren kann ein hochpräzises Abtragen von bei der Herstellung insbesondere kleiner Kohlebürsten sich ausbildender Presshäute erfolgen, so dass die Nutzlänge der Kohlebürste im Vergleich zu sonstigen mechanischen Bearbeitungen nicht merklich beeinflusst wird.
Als bevorzugte Werkstoffe für Gleitkontakte, die durch eine Laserbearbeitung strukturiert werden, sind Kohlenstoff- und/oder Naturgraphit, die als Binder Kunstharz enthalten, zu nennen.
Bevorzugterweise erfolgt das Bearbeiten mittels eines Gaslasers wie CO₂-Lasers oder durch einen Festkörperlaser. Dabei sind Rubinlaser oder YAG-Laser besonders bevorzugt. Aber auch Halbleiterlaser sind geeignet, um im gewünschten Umfang den Grundkörper des Gleitkontaktes zu bearbeiten.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass der Grundkörper mittels Laser bearbeitet wird. Dabei kann die Bearbeitung des Grundkörpers mittels Laser nach einer Vorbearbeitung wie Schleifen oder Sägen erfolgen.
Ein Verfahren zum Bearbeiten einer eine Gleitfläche aufweisenden Kohlebürste, die auf Lamellen eines Kommutators abstützbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Gleitfläche mittels Laser strukturiert wird. Dabei können in der Gleitfläche gleichmäßig verteilt Lö cher ausgebildet werden, in die ein Imprägniermittel wie Schmier- und/oder Abrasivstoff eingebracht wird.
Des Weiteren können mittels Lasers in der Gleitfläche parallel zu den Lamellen verlaufende Nuten ausgebildet werden, um die Kommutierung zu verbessern.
Insbesondere ist vorgesehen, dass in zumindest einer Seitenfläche des Grundkörpers eine Vertiefung wie Tasche ausgebildet wird, die insbesondere quer zur Pressrichtung verläuft. Entsprechende Vertiefungen wie Taschen können nach dem Stand der Technik nur mit aufwändigen Maßnahmen wie Bohren und Schleifen und wenig präzise hergestellt werden.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass eine durch Pressen des Grundkörpers bedingt sich ausbildende Presshaut zumindest bereichsweise mittels Laser abgetragen wird.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Kohlebürste,
2 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Kohlebürste,
3 eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform einer Kohlebürste,
4 eine Prinzipdarstellung einer vierten Ausführungsform einer Kohlebürste,
5 eine Kohlebürste mit Rückhaltevorrichtung und
6 eine Kohlebürste mit Markierung.
In den Fig. sind Prinzipdarstellungen von Kohlebürsten dargestellt, die aus üblichen Materialien wie Kohlenstoff- und/oder Naturgraphit mit Kunstharz als Binder bestehen. Die entsprechenden Kohlebürsten werden gepresst und ggf. durch Schleifen oder Sägen vorbearbeitet. Um gewünschte Eigenschaften der Kohlebürste insbesondere hinsichtlich des Einlaufens zu erzielen, erfolgt eine Laserbearbeitung. So wird anhand der der 1 zu entnehmenden Kohlebürste 10 verdeutlicht, dass deren Lauffläche 12 mit Löchern 14, 16 versehen sind, die durch Laserbearbeitung ausgebildet worden sind. Dabei erfolgt aufgrund der Löcher 14, 16 ein schnellerer Verschleiß der Anlauffläche 12 mit der Folge, dass sich ein leises Einlaufverhalten ergibt, da die Anlauffläche 14 schneller verschlissen wird.
Die Löcher 14, 16 können jedoch auch zur Aufnahme von Imprägniermittel dienen, das somit gleichmäßig über die Anlauffläche 12 verteilt werden kann. Als Imprägniermittel kommen Schmier- und/oder Abrasivstoffe in Frage.
Eine der 2 zu entnehmende Kohlebürste 18 weist eine Gleitfläche 20 auf, die eine kalottenförmige Geometrie aufweist, die gleichfalls durch Laserbearbeitung hergestellt wird.
Die Kohlebürste 18 ist in der Längsrichtung gepresst, so dass beim Pressen mit üblichen Maßnahmen in den Seitenflächen wie der Seitenfläche 22 Aussparungen nicht einbringbar sind. Diese müssen nach dem Stand der Technik nachträglich durch Schleifen oder Bohren ausgebildet werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der Seitenfläche 22 eine Vertiefung 24 wie Tasche durch Laserbearbeitung eingebracht wird, wobei eine überaus präzise Geometrie erzielbar ist. Entsprechende Vertiefungen oder Taschen 24 dienen z. B. bei der Montage zum Zurückhalten der Kohlebürste oder als Sortierhilfe. Dies ist prinzipiell aus den 5 und 6 ersichtlich. So weist eine Kohlebürste 38 eine vorzugsweise parallel zur Lauffläche verlaufende nutartige Vertiefung 40 auf. In diese kann z. B. eine Arretierung einer Kohlebürstenführung während der Montage der Kohlebürste eingreifen. Auch kann die Vertiefung 40 als Rückhaltevorrichtung für eine Feder dienen.
Eine Sortierhilfe kann z. B. durch Markieren einer Kohlebürste erfolgen, wobei die Markierung durch Laserbearbeitung hergestellt wird. Eine diesbezügliche Markierung 42 ist in 6 prinzipiell dargestellt.
In 3 ist eine Kohlebürste 26 mit von deren Gleitfläche 28 ausgehenden Längsnuten 30, 32 dargestellt, die parallel zu den Lamellen eines Kommutators verlaufen, auf dem sich die Kohlebürste 26 abstützt. Hierdurch wird erreicht, dass der Querwiderstand erhöht wird und somit die Kommutierung verbessert. Das Bearbeiten der Kohlebürste 26, also das Einbringen der Nuten 30, 32 erfolgt gleichfalls durch Laser.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre ist die Möglichkeit gegeben, eine eine Quaderform aufweisende Kohlebürste derart zu gestalten, dass gewünschte Endgeometrien erzielbar sind, die ansonsten nur durch aufwändiges Sägen und Schleifen erreichbar sind. So ist in 4 eine Kohlebürste 34 dargestellt, die laufflächenseitig eine dachförmige Geometrie aufweist, wobei die Gleitfläche 36 selbst gekrümmt ist. Eine entsprechende Kohlebürste 34 kann z. B. in Druckern eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10395896 A [0005]

Claims

Elektrischer Gleitkontakt, wie Kohlebürste, mit einem aus Kohlenstoffmaterial, wie Elektrographitmaterial, bestehenden und durch zum Beispiel Pressen und Wärmebehandeln und gegebenenfalls anschließendes Bearbeiten hergestellten Grundkörper (10, 18, 26, 34), dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10, 18, 26, 34, 38) des Gleitkontaktes mittels Laser bearbeitet ist.
Elektrischer Gleitkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10, 18, 26, 34, 38) durch Laserbearbeitung strukturiert ist.
Elektrischer Gleitkontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (18, 34) zumindest in einer Fläche (20, 36) durch Laserbearbeitung geglättet ist.
Elektrischer Gleitkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10) des Gleitkontaktes zumindest in einer Fläche (12) durch Laserbearbeitung aufgeraut ist.
Elektrischer Gleitkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer Fläche (22) des Grundkörpers (18, 38) eine Vertiefung (24, 40) wie Tasche oder Halteraufnahme durch Laserbearbeitung ausbildet ist.
Elektrischer Gleitkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (40) parallel zu einer Lauffläche des Grundkörpers (38) verläuft.
Elektrischer Gleitkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Fläche, insbesondere Gleitfläche einer Kohlebürste (10) als der Grundkörper durch die Laserbearbeitung hergestellte Vertiefungen wie Löcher (14, 16) aufweist.
Elektrischer Gleitkontakt nach zumindest Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Vertiefungen (14, 16) ein Imprägniermittel wie Schmier- und/oder Abrasivstoff eingebracht ist.
Gleitkontakt in Form einer Kohlebürste (10) mit einer Anlauffläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (12) durch Laserbearbeitung gelocht ist.
Elektrischer Gleitkontakt in Form einer Kohlebürste mit einer Presshaut, dadurch gekennzeichnet, dass die Presshaut zumindest bereichsweise durch die Laserbearbeitung entfernt ist.
Verfahren zum Bearbeiten eines elektrischen Gleitkontaktes, wie Kohlebürste, aus Kohlenstoffmaterial, wie Elektrographitmaterial, bestehend aus einem vorzugsweise durch Pressen und Wärmebehandlung hergestellten Grundkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper mittels Laser bearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung des Grundkörpers durch Laser nach einer Vorbearbeitung wie Schleifen oder Sägen erfolgt.
Verfahren zum Bearbeiten einer eine Gleitfläche aufweisende Kohlebürste, die auf Lamellen eines Kommutators abstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche mittels Laser strukturiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in die Gleitfläche mittels Laser Löcher ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass in die Löcher ein Imprägniermittel wie Schmier- und/oder Abrasivstoff eingebracht wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer Seitenfläche des Grundkörpers eine Vertiefung wie Tasche mittels Laser ausgebildet ist.
Verfahren nach zumindest Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung quer zur Pressrichtung des Grundkörpers verlaufend ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes in Form einer Kohlebürste mit einer Anlauffläche nach zumindest Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche mittels Laser strukturiert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche mittels Laser gelocht wird.
Elektrischer Gleitkontakt in Form einer Kohlebürste mit einer Presshaut nach zumindest Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Presshaut zumindest bereichsweise mittels Laser abgetragen wird.
Verfahren nach zumindest Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche parallel zu den Lamellen verlaufende Nuten mittels Laser ausgebildet werden.