DE102012008908A1

DE102012008908A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schleifkontaktats mit mehreren Kontakten

Info

Publication number: DE102012008908A1
Application number: DE102012008908A
Authority: DE
Inventors: Christopher Hammerich; Ingo Prunzel
Original assignee: Heraeus Materials Technology GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: WO2013167481A1; DE102012008908B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schleifkontakts umfassend einen Kontaktträger und zumindest zwei Kontakte aus einem Edelmetall oder einer Legierung umfassend zumindest ein Edelmetall, mit den folgenden Schritten A) ein Metallband und zumindest ein Edelmetallband werden bereitgestellt; B) aus dem Metallband wird ein Kontaktträger oder ein Kontaktträgerband mit mehreren zusammenhängenden und gleichartigen Kontaktträgerteilen ausgeformt, insbesondere ausgestanzt, wobei die Kontaktträgerteile oder der Kontaktträger jeweils eine Aufnahmefläche zum leitfähigen Befestigen mehrerer Kontakte umfassen oder umfasst; C) aus dem Edelmetallband oder den Edelmetallbändern werden mehrere, vorzugsweise gleich lange Streifen hergestellt, insbesondere gestanzt oder geschnitten; D) auf die Aufnahmeflächen der Kontaktträgerteile oder auf die Aufnahmefläche des Kontaktträgers werden mehrere Streifen des Edelmetalls oder das Edelmetallband bevor der Streifen hergestellt wurde oder die Edelmetallbänder bevor die Streifen hergestellt wurden parallel zueinander oder parallel zu benachbarten Streifen mit der flachen Seite auf die Aufnahmefläche aufgelegt und in dieser Position leitfähig befestigt, insbesondere aufgeschweißt oder aufgelötet, so dass die Streifen die Kontakte des Schleifkontakts bilden. Die Erfindung betrifft auch einen Schleifkontakt umfassend einen flachen metallischen Kontaktträger und eine Vielzahl von Kontakten, die an einer Aufnahmefläche des Kontaktträgers befestigt sind, wobei die Kontakte flache, vorzugsweise gleich lange Streifen aus Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung sind, die parallel zueinander auf der Aufnahmefläche befestigt sind und einen potentiometrischen Sensor, ein Potentiometer, ein Schieberegler, ein Positionssensor, einen Drehschalter, einen Elektromotor, einen Generator, eine Windturbine, ein Schleifringsystem, einen Stellantrieb oder einen Stromabnehmer mit einem solchen Schleifkontakt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schleifkontakts umfassend einen Kontaktträger und zumindest zwei Kontakte aus einem Edelmetall oder einer Legierung umfassend zumindest ein Edelmetall.
Die Erfindung betrifft auch einen Schleifkontakt umfassend einen flachen metallischen Kontaktträger und eine Vielzahl von Kontakten, die an einer Aufnahmefläche des Kontaktträgers befestigt sind sowie einen potentiometrischen Sensor, ein Potentiometer, ein Schieberegler, ein Positionssensor, einen Drehschalter, einen Elektromotor, einen Generator, eine Windturbine, ein Schleifringsystem, einen Stellantrieb oder einen Stromabnehmer mit einem solchen Schleifkontakt.
Schleifkontakte finden vielfältige Anwendungen, wenn Strom auf bewegliche Teile übertragen werden soll. Derartige Schleifkontakte sind beispielsweise aus der DE 40 20 700 A1 bekannt.
Edelmetallhaltige Schleifer beziehungsweise Schleifkontakte werden beispielsweise in Potentiometern zur Signalübertragung von beziehungsweise an bewegliche Bauteile verwendet. Ähnlich aufgebaute Schleifer bestehen meist aus Silber-Palladium-Legierungen. Diese Schleifer sollen hohe Kontaktsicherheit und Lebensdauer gewährleisten. Die Geräte arbeiten auch unter extremen Bedingungen wie Temperatur- oder Feuchtigkeitsschwankungen, Salznebel, Staub oder mechanischen Stößen. Neben dem Einsatz im Kraftfahrzeugbau finden die Schleifer im Bereich der Steuerungs- und Regeltechnik Anwendung. Die Schleifkontakte werden mit speziell entwickelten Präzisions-Stanzschweiß- und Präge-Automaten hergestellt.
Aus der US 5,315,758 A und der US 5,416,969 A sind aus Blechstreifen gebildete Schleifkontakte bekannt, die an ihren Enden Kontakte tragen. Derartige Schleifkontakte werden beispielsweise in Potentiometern, in Positionssensoren oder in Drehschaltern gemeinsam mit einem metallischen Gegenkontakt eingesetzt.
Aus der DE 10 2004 028 838 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Schleifkontakt aus einem Draht als Kontaktträger hergestellt wird, wobei an einem Ende des zylindrischen Drahts mantelseitig oder stirnseitig ein Schleifkontakt angeschweißt wird. Auf diese Weise ist es möglich, für den Grundkörper des Kontakts ein preiswertes, federndes Material zu wählen, während das die Energie übertragende Teil als Schleifkontaktkörper aus einem anderen, zur Energieübertragung optimierten Material bestehen kann. Der Schleifkontakt kann dabei aus einem Edelmetall bestehen. Vorteilhaft ist dabei, dass teures Edelmetall gespart werden kann, da nicht der ganze Federkontakt aus einem Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung gefertigt werden muss.
Nachteilig ist hieran, dass das Herstellungsverfahren nur schwer für eine Serienproduktion umsetzbar ist. Zudem besteht bei der Verwendung von nur einem Kontakt die Gefahr, dass der elektrische Kontakt unterbrochen wird, wenn der Kontakt über eine unebene Fläche gleitet und dabei zu schwingen oder springen beginnt.
Die DE 199 13 246 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Vieldrahtschleifers, bei dem eine Vielzahl von Drähten als Kontakte auf einem Kontaktträger angeschweißt wird. Die Vielzahl der Kontakte soll dabei einen durchgehenden elektrischen Kontakt sicherstellen.
Nachteilig ist hieran, dass die Drähte durch die mechanische Belastung beim Schleifen über den Gegenkontakt verbogen werden können und auch abbrechen können, insbesondere an den Schweißpunkten, mit denen die Drähte mit dem Kontaktträger verbunden sind. Dadurch können sich die Kontakteigenschaften des Schleifkontakts verschlechtern beziehungsweise verändern. Zudem ist es Nachteilig, wenn in den Kontakten lose Drähte und Drahtstücke unkontrolliert herumfallen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Insbesondere soll ein stabiler Schleifkontakt und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitgestellt werden, so dass der Schleifkontakt zuverlässig arbeitet und im Verlauf seiner Lebenszeit seinen Kontaktwiderstand möglichst wenig ändert. Zudem soll der Schleifkontakt die gewünschten elastischen Eigenschaften haben und gleichzeitig eine zuverlässige Schleifkontaktoberfläche bieten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Herstellungsverfahren möglichst für eine Massenproduktion geeignet sein soll. Des Weiteren wäre auch ein variables Herstellungsverfahren wünschenswert, bei dem eine Vielzahl verschiedener Schleifkontakte, insbesondere mit verschiedenen Kontaktbreiten und verschiedener Anzahl von Kontakten mit möglichst geringer Änderung des Aufbaus zur Serienfertigung möglich ist, beziehungsweise bei dem nur möglichst wenig Verfahrensschritte geändert werden müssen, um die verschiedenen Schleifkontakte herzustellen. Hierbei sollen möglichst immer die gleichen Werkzeuge verwendbar sein.
Die Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Schleifkontakts umfassend einen Kontaktträger und zumindest zwei Kontakte aus einem Edelmetall oder einer Legierung umfassend zumindest ein Edelmetall, umfassend die folgenden Schritte

A) ein Metallband und zumindest ein Edelmetallband werden bereitgestellt;
B) aus dem Metallband wird ein Kontaktträgerband mit mehreren zusammenhängenden und gleichartigen Kontaktträgerteilen ausgeformt, insbesondere ausgestanzt, wobei die Kontaktträgerteile jeweils eine Aufnahmefläche zum leitfähigen Befestigen mehrerer Kontakte umfassen;
C) aus dem Edelmetallband oder den Edelmetallbändern werden mehrere, vorzugsweise gleich lange Streifen hergestellt, insbesondere gestanzt oder geschnitten;
D) auf die Aufnahmeflächen der Kontaktträgerteile werden mehrere Streifen des Edelmetalls oder das Edelmetallband bevor der Streifen hergestellt wurde oder die Edelmetallbänder bevor die Streifen hergestellt wurden parallel zueinander oder parallel zu benachbarten Streifen mit der flachen Seite auf die Aufnahmefläche aufgelegt und in dieser Position leitfähig befestigt, insbesondere aufgeschweißt oder aufgelötet, so dass die Streifen die Kontakte des Schleifkontakts bilden.

Unter einem Edelmetallband werden dabei und auch im Folgenden Bänder verstanden, deren Breite größer als deren Dicke ist und die im Vergleich zur Dicke sehr lang sind, wobei das Band ein Edelmetall enthalten muss. Es werden unter einem Edelmetallband also auch solche Bänder verstanden, die aus einer Legierung zumindest eines Edelmetalls mit einem oder mehreren anderen Metallen (auch Unedelmetallen) besteht.
Dabei kann vorgesehen sein, dass nach Schritt D) mehrere Kontaktträgerteile durch Freistanzen oder Freischneiden in Gruppen getrennt werden oder die Kontaktträgerteile als Kontaktträger durch Freistanzen oder Freischneiden vereinzelt werden.
Die Aufgaben der Erfindung werden auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Schleifkontakts umfassend einen Kontaktträger und zumindest einen Kontakt aus einem Edelmetall oder einer Legierung umfassend zumindest ein Edelmetall, umfassend die folgenden Schritte

A) ein Metallband und zumindest ein Edelmetallband werden bereitgestellt;
B) aus dem Metallband wird ein Kontaktträger ausgeformt, insbesondere ausgestanzt, wobei der Kontaktträger eine Aufnahmefläche zum leitfähigen Befestigen mehrerer Kontakte umfasst;
C) aus dem Edelmetallband oder den Edelmetallbändern werden mehrere, vorzugsweise gleich lange Streifen erzeugt, insbesondere gestanzt oder geschnitten; und
D) auf die Aufnahmefläche des Kontaktträgers werden mehrere der Streifen des Edelmetalls oder das Edelmetallband bevor der Streifen hergestellt wurde oder die Edelmetallbänder bevor die Streifen hergestellt wurden parallel zueinander oder parallel zu benachbarten Streifen mit der flachen Seite aufgelegt und in dieser Position leitfähig befestigt, insbesondere aufgeschweißt oder aufgelötet, wobei die Streifen die Kontakte bilden.

Für beide erfindungsgemäßen Verfahren gilt: Verfahrensschritt B) folgt Verfahrensschritt A) und die Verfahrensschritte C) und D) folgen Verfahrensschritt B). Die Verfahrensschritte C) und D) sind austauschbar beziehungsweise können abwechselnd durchgeführt werden. Bevorzugt wird jedoch Verfahrensschritt D) vor dem Verfahrensschritt C) ausgeführt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Streifen oder das Edelmetallband oder die Edelmetallbänder durch Widerstandsschweißen, Punktschweißen und/oder Laserschweißen an dem Kontaktträger befestigt.
Diese Befestigungsmethoden sind besonders stabil und stellen eine besonders stabile elektrisch leitende Verbindung zur Verfügung, bei der eine Verschlechterung der elektrischen Verbindung nur bei starker Belastung zu befürchten ist. Insbesondere die lasergeschweißte Verbindung bietet die Möglichkeit den oder die Streifen über eine größere Fläche mit der oder den Aufnahmeflächen zu verbinden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Metallband und/oder das Edelmetallband oder die Edelmetallbänder durch Walzen aus Drähten erzeugt werden, wobei vorzugsweise das Band oder die Bänder nach dem Walzen als Bandrolle aufgerollt wird oder als Bandrollen aufgerollt werden.
Auf diese Weise kann ein Draht oder mehrere Drähte als Ausgangswerkstoff verwendet werden, der beziehungsweise die kostengünstiger zu erhalten ist beziehungsweise sind als Bänder.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Metallband und/oder das Edelmetallband oder die Edelmetallbänder als aufgerollte Bandrollen zur Verfügung gestellt werden, das oder die während der Herstellung des Schleifkontakts abgerollt wird oder werden.
Aufgerollte Metallbänder lassen sich besonders leicht prozessieren, so dass eine Automatisierung besonders einfach umzusetzen ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Edelmetallband oder die Edelmetallbänder zuerst an der Aufnahmefläche leitfähig befestigt werden und anschließend die Streifen erzeugt werden, vorzugsweise ein Streifen von zumindest einem an der Aufnahmefläche befestigten Edelmetallband abgetrennt wird, besonders bevorzugt abgeschnitten oder abgestanzt wird, wobei der abgetrennte Streifen die Befestigung an der Aufnahmefläche umfasst.
Bei dieser Variante können alle Streifen mit einem gleichartigen Schnitt oder einer gleichartigen Stanzung an der gleichen Stelle auf die gleiche Länge gebracht werden. Durch die Umformung des Edelmetallbands in einem Arbeitsschritt nach der Befestigung, wird zudem Zeit gespart.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorsehen, dass mehrere Edelmetallbänder parallel zueinander verarbeitet werden, wobei vorzugsweise so viele Edelmetallbänder parallel zueinander verarbeitet werden, wie Kontakte auf einer Aufnahmefläche leitfähig befestigt werden.
Auch diese Parallelverarbeitung führt zu einer größeren Qualität der hergestellten Schleifkontakte und dazu, dass eine schnellere Herstellung der Schleifkontakte möglich ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Streifen gebogen oder verformt werden, vorzugsweise nachdem die Streifen an den Aufnahmeflächen befestigt und vom Edelmetallband abgetrennt wurden.
Durch das Biegen der Kontakte beziehungsweise der Streifen kann ein besserer Kontakt zu dem Gegenkontakt erreicht werden, mit dem die Schleifkontakte verbunden werden sollen. Es kann beispielsweise die Geometrie der Streifen an die des Gegenkontakts angepasst werden.
Auch kann vorgesehen sein, dass an der Aufnahmefläche eine Sicke oder eine Prägung geformt wird, die als Schweißwarze zum Befestigen der Streifen dient.
Hierdurch wird zum einen eine definierte Verbindung vorgegeben und zum anderen eine Vereinfachung bei der Herstellung der Verbindung zwischen den Streifen und der Aufnahmefläche erzeugt.
Erfindungsgemäße Verfahren können sich auch dadurch auszeichnen, dass die Streifen zueinander beabstandet und parallel zueinander auf der Aufnahmefläche befestigt werden.
Die Vereinzelung spart kostbares Edelmetall, so dass die Schleifkontakte kostengünstiger hergestellt werden können.
Die Aufgaben der Erfindung werden auch gelöst durch einen Schleifkontakt, insbesondere einen derart hergestellten Schleifkontakt, umfassend einen flachen metallischen Kontaktträger und eine Vielzahl von Kontakten, die an einer Aufnahmefläche des Kontaktträgers befestigt sind, wobei die Kontakte flache, vorzugsweise gleich lange Streifen aus Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung sind, die parallel zueinander auf der Aufnahmefläche befestigt sind, vorzugsweise aufgeschweißt oder aufgelötet sind.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Streifen voneinander beabstandet sind und bevorzugt jeder Streifen einzeln auf der Aufnahmefläche befestigt ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Kontaktträger als vorgeformtes zusammenhängendes Metallband mehrere Kontaktträgerteile mit jeweils einer Aufnahmefläche und einer Gruppe von parallelen Streifen als Kontakte pro Kontaktträgerteil aufgebaut ist.
Hierdurch ist eine Massenfertigung besonders einfach realisierbar und es wird eine größere Variabilität hinsichtlich der Breite der Schleifkontakte und der Anzahl der Kontakte des Schleifkontakts möglich.
Es kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass der oder die Kontaktträger aus einem Federwerkstoff besteht, bevorzugt aus einem Unedelmetall oder einer Unedelmetalllegierung besteht, besonders bevorzugt aus Stahl, Eisen, Zinn, Kupfer, Nickel oder Beryllium oder einer Legierung daraus oder damit, besonders bevorzugt aus eine Kupfer-Beryllium-Legierung, und/oder der Streifen aus Gold, Platin, Palladium, Silber oder einer Legierung daraus oder damit besteht, vorzugsweise aus einer Gold-Basis-Legierung, einer Palladium-Legierung, besonders bevorzugt aus AuAgCu, AuAgPt, PdAgAuPt oder PdAgCu.
Diese Materialien sind zur Umsetzung der erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut geeignet. Zudem eignen sich die für den Kontaktträger genannten Materialien aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften besonders gut als Kontaktträger beziehungsweise Federträger und die genannten Edelmetalle beziehungsweise Edelmetalllegierung sind unempfindlich gegen eine Verschlechterung der Oberfläche hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit, so dass sich der Übergangswiderstand nur wenig ändert. Gleichzeitig sind die genannten Edelmetalle und insbesondere die Edelmetalllegierungen besonders unempfindlich gegen Abrieb und Verschleiß.
Die Kontaktträger beziehungsweise die Federelemente bestehen aus einem Material mit sehr guten Federeigenschaften. Die Streifen bestehen hingegen aus einem hinsichtlich der elektrischen Kontakteigenschaften optimierten Werkstoff. Für die Kontaktträger, bei denen es wesentlich auf die Federeigenschaften ankommt, kann daher der Werkstoff hinsichtlich der Federeigenschaften optimiert werden, wohingegen für die Schleiferstreifen (Kontakte), bei denen es wesentlich auf die Kontakteigenschaften ankommt, ein hinsichtlich der Kontakteigenschaften optimierter Werkstoff eingesetzt werden kann.
Bei einem besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Schleifkontakt kann vorgesehen sein, dass ein Gegenkontakt vorgesehen ist, auf dessen leitender Oberfläche der Kontakt anliegt, wobei der Kontakt durch die Federkraft des Kontaktträgers auf die leitende Oberfläche des Gegenkontakts drückt und der Gegenkontakt gegen den Kontakt beweglich ist, so dass der Kontakt bei einer Bewegung des Gegenkontakts über den Gegenkontakt schleift, wobei vorzugsweise der Gegenkontakt drehbar gelagert und die Oberfläche rotationssymmetrisch ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch einen potentiometrischen Sensor, ein Potentiometer, einen Schieberegler, einen Positionssensor, einen Drehschalter, einen Elektromotor, einen Generator, eine Windturbine, ein Schleifringsystem, einen Stellantrieb oder einen Stromabnehmer mit einem solchen Schleifkontakt.
Bei solchen Bauteilen sind die erfindungsgemäßen Schleifkontakte beziehungsweise erfindungsgemäß hergestellte Schleifkontakte besonders effektiv und gut einsetzbar. Zudem ergibt sich auch bei diesen ein Kostenvorteil durch die kostengünstiger hergestellten Schleifkontakte.
Die Dicke der Bänder beziehungsweise der Streifen liegt bevorzugt zwischen 0,02 mm und 0,2 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,05 mm und 1,5 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 0,6 mm und 1,0 mm. Die Breite der Streifen beziehungsweise der Kontakte liegt bevorzugt zwischen 0,1 mm und 1 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,2 mm und 0,6 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 0,3 mm und 0,5 mm. Die Länge der Streifen beziehungsweise der Kontakte liegt bevorzugt zwischen 1 mm und 10 mm, besonders bevorzugt zwischen 1,5 mm und 5 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 2 mm und 3 mm. Die Länge der Kontaktträger beziehungsweise die Breite des Kontaktträgerbands beziehungsweise des Metallbands, aus der die Kontaktträger gefertigt werden, liegt bevorzugt zwischen 2 mm und 30 mm, besonders bevorzugt zwischen 3 mm und 15 mm.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, Edelmetallstreifen beziehungsweise Edelmetallbändchen positionsgenau auf einen Federwerkstoff als Kontaktträger aufzuschweißen. Der Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass sehr variable Designs (Breite, Länge und Anzahl der aufzuschweißenden Streifen) ohne großen Aufwand oder Kosten mit dem gleichen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren herstellbar sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei besonders gut automatisiert oder sogar vollautomatisiert umzusetzen, ohne dass bei der Herstellung Edelmetallabfälle entstehen, indem beispielsweise Teile des Edelmetallbands ausgestanzt werden müssen.
Selbst wenn solche Edelmetallabfälle wieder verwendet werden, also wieder eingeschmolzen werden, so müssen sie dennoch gesammelt und mit viel Energie aufgeschmolzen und recycelt werden, was letzten Endes nie ohne Verlust durchzuführen ist.
Der Vorteil die Schleifkontakte mit Bändern beziehungsweise Streifen anstatt Drähten aufzubauen liegt darin, dass die Anfälligkeit erfindungsgemäßer Schleifkontakte bei einigen Anwendungen insbesondere bezüglich Querbelastungen reduziert ist. Aber auch bei einer Belastung in der normalen Federrichtung ist die Stabilität der Schleifkontakte aufgrund der breiteren Verbindung der Streifen mit dem Kontaktträger verbessert. Die breitere Verbindung bewirkt aufgrund der größeren Fläche der leitfähigen Befestigung, insbesondere der Schweiß- beziehungsweise Lötverbindung, eine stabilere Verbindung der Streifen zu dem Kontaktträger. Dadurch wird der Schleifkontakt als Ganzes stabiler, als bei einem Aufbau mit Drähten.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in seiner Variabilität zu sehen. Es können mit dem Verfahren verschiedene Schleifkontakte mit unterschiedlicher Anzahl von Enden der Kontaktträgerteile und mit unterschiedlicher Anzahl von Streifen als Kontakte, die an diesen Enden leitfähig befestigt sind, hergestellt werden, ohne dass hierfür andere Werkzeuge oder Werkzeugteile benötigt werden und ohne dass das Herstellungsverfahren wesentlich abgeändert werden muss.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von vier schematisch dargestellten Figuren erläutert, ohne jedoch dabei die Erfindung zu beschränken. Dabei zeigt:
1: eine schematische Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schleifkontakt;
2: eine schematische Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Schleifkontakts;
3: eine schematische Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schleifkontakt mit einem Kontaktträgerband; und
4: eine schematische Querschnittansicht des Schleifkontakts nach 3.
1 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schleifkontakt 1, der mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Der Schleifkontakt 1 umfasst einen Kontaktträger 2 dessen eines Ende (in 1 oben) eine Aufnahmefläche bereitstellt. In der Aufnahmefläche ist eine Sicke 3 eingeprägt, die als Schweißwarze dient. Auf der Sicke 3 sind fünf Streifen 4 aus einem Edelmetall angeschweißt.
Der Kontaktträger 2 ist aus einem Chrom-Nickel-Edelstahl gefertigt, der geeignete elastische Eigenschaften für einen Federkontakt aufweist. Die Streifen 4 bestehen vorzugsweise aus einer Gold-Basis-Legierung oder bevorzugt aus einer Palladium-Basis-Legierung mit beispielsweise 44 Atom% Palladium, 38 Atom% Silber, 15 Atom% Kupfer und die 3 Atom% Additiven die Platin, Gold und Zink beinhaltet. Auf der Sicke 3 kann eine Schweißhilfsschicht (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die vorzugsweise aus Nickel besteht oder Nickel beinhaltet und die gut mit dem Cr-Ni-Edelstahl verbindbar ist beziehungsweise verbunden ist. Eine solche Schweißhilfsschicht dient dazu, die Verbindung des Kontaktträgers 2 mit den Edelmetallstreifen 4 zu verbessern und so den Chrom-Nickel-Stahl überhaupt mit dem Edelmetallstreifen 4 stabil verschweißen zu können.
Alternativ zum Aufschweißen der Edelmetallstreifen 4 können diese auch aufgelötet werden. Ebenso kann auch jedes andere Verfahren verwendet werden, bei dem die Edelmetallstreifen 4 stabil mit dem Kontaktträger 2 verbunden werden und diese Verbindung eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines solchen Schleifkontakts 1 wird zunächst ein aufgerolltes Band aus Chrom-Nickel-Edelstahl mit 0,08 mm Dicke und 6,15 mm Breite bereitgestellt. Zudem werden fünf Drähte aus einer Gold-Basis-Legierung bereitgestellt und durch Walzen in ein flaches Band von 0,08 mm Dicke und 0,3 mm Breite umgeformt und anschließend aufgewickelt.
Das Edelstahlband wird abgerollt und durch Ausstanzen in eine nicht gezeigte Zwischenform gebracht, bei der die kontaktseitigen Enden des Kontaktträgers 2 (in 1 oben) vorstrukturiert werden. Dabei wird durch eine Prägung auch bereits die Sicke 3 eingeprägt. Die Vorstrukturierung und die Prägung können auch in einem einzigen Schritt durch eine Stanz-Prägung durchgeführt werden. Die Sicken 3 oder die gesamten kontaktseitigen Enden des Kontaktträgers 2 können mit einer Schweißhilfsschicht beschichtet werden.
Senkrecht zur Förderrichtung des vorstrukturierten Edelstahlbands werden die Bänder aus dem Edelmetall (der Gold-Basis-Legierung) abgerollt und jeweils nebeneinander in gleichen Abständen und völlig parallel zueinander auf eine Sicke 3 aufgelegt und dort angeschweißt. Anschließend werden die angeschweißten Bänder abgeschnitten oder abgestanzt, so dass die gezeigten, gleich langen Streifen 4 an den Sicken 3 des Kontaktträgers 2 befestigt sind.
Danach wird das vorstrukturierte Edelstahlband weiter gefördert, um die nächsten Edelmetallstreifen 4 an den nächsten vorstrukturierten Kontaktträgern 2 zu befestigen. Nach dem die Edelmetallstreifen 4 an den vorstrukturierten Enden (den Aufnahmeflächen) des Edelstahlbands angeschweißt wurden, wird das Edelstahlband in die in 1 gezeigten Teile (Schleifkontakte 1) geschnitten oder gestanzt. Beim Ausstanzen entstehen keine Edelmetallreste, so dass das erfindungsgemäße Verfahren kostenschonend ist.
Die fertigen Schleifkontakte 1 können dann in Schleifringübertrager, Potentiometer, Stromabnehmer oder andere gegeneinander bewegliche, stromführende Bauteile eingebaut werden. Dabei wird die elastische Federkraft der Kontaktträger 2 verwendet, um die Edelmetallstreifen 4 auf einen Gegenkontakt zu drücken und so einen stabilen elektrischen Kontakt zwischen dem Schleifkontakt 1 und den gegen ihn beweglichen Gegenkontakt (nicht gezeigt) zu gewährleisten.
Es ist ohne weiteres möglich, nur vier oder drei oder zwei Streifen 4 aufzuschweißen und so Schleifkontakte mir einer anderen Anzahl von Kontakten 4/Streifen 4 zu erzeugen, ohne dass das Herstellungsverfahren dadurch umgestellt werden muss und vor allem ohne dass hierzu andere Werkzeuge notwendig wären. Ebenso können auch mehrere vorstrukturierte Schleifkontaktträgerteile als ein gemeinsamer Schleifkontaktträger mit zwei oder mehr Enden beziehungsweise Aufnahmeflächen produziert werden, wobei an jedem der Enden im Bereich der Sicken 3 zumindest zwei Edelmetallstreifen 4 angeordnet sind. Ein solcher Fall ist schematisch für das linke Kontaktträgerteil in 3 durch die gestrichelten Linien angedeutet.
2 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines zusammengebauten Schleifkontakts 1, der aus dem Kontaktträger 2 (Federträger 2) und einem Edelmetallstreifen 4, wie nach 1 zusammengeschweißt ist. Der Kontaktträger 2 und der Edelmetallstreifen 4 sind an einer Aufnahmefläche des Kontaktträgers 2 im Bereich einer eingeprägten Sicke 3 miteinander verschweißt, so dass der Kontaktträger 2 und der Edelmetallstreifen 4 eine durchgehende und elektrisch leitende Verbindung im Bereich der Sicke 3 aufweisen. Der Schleifkontakt 1 kann also auch als Einteilig betrachtet werden, auch wenn er aus zwei unterschiedlichen Materialien gefertigt wird. Vor und/oder hinter dem Edelmetallstreifen 4 ist zumindest ein gleicher Edelmetallstreifen (nicht zu sehen) angeordnet, der gleich geformt ist und parallel zum Edelmetallstreifen 4 in gleicher Art und Weise auf dem Kontaktträger 2 befestigt ist.
Der Streifen 4 kann mit zwei Elektroden (nicht gezeigt), die auf der Oberseite des Streifens 4 und auf der Unterseite des Kontaktträgers 2 im Bereich der Sicke 3 anliegen, an zumindest zwei Punkten auf den Kontaktträger 2 geschweißt werden. Dabei wird der Kontaktträger 2 und gegebenenfalls eine darauf angeordnete Schweißhilfsschicht (nicht gezeigt) teilweise aufgeschmolzen und verbindet sich mit den Edelmetallstreifen 4. Alternativ kann auch ein anderes Schweißverfahren eingesetzt werden, um die Edelmetallstreifen 4 mit dem Kontaktträger 2 zu verbinden.
Vorzugsweise wird beim Punktschweißen jeder der Edelmetallstreifen 4 an mindestens zwei Punkten mit dem Kontaktträger 2 verschweißt. Mit einem Laserschweißverfahren kann jeder Edelmetallstreifen 4 entlang einer Linie mit der Sicke 3 des Kontaktträgers 2 verschweißt werden, was zu einer stabileren Verbindung führt und daher erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist.
Der fertige Schleifkontakt 1 kann dann zur Abnahme und/oder dem Übertragen von Strom von einem und/oder auf einen Gegenkontakt (nicht gezeigt) verwendet werden. Dazu wird der Schleifkontakt 1 mit der Federkraft des Kontaktträgers 2 auf den Gegenkontakt gepresst. Somit ist der Schleifkontakt 1 in potentiometrischen Sensoren, Potentiometern, Schiebereglern, Positionssensoren, Drehschaltern, Elektromotoren, Generatoren, Windturbinen, Schleifringsystemen, Stellantrieben, Stromabnehmern und anderen Geräten einsetzbar.
3 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen alternativen erfindungsgemäßen Schleifkontakt 10 beziehungsweise auf ein Zwischenprodukt, nämlich einem Schleifkontaktband 10, bei dem mehrere Schleifkontaktträgerteile 12 beziehungsweise Schleifkontakte miteinander verbunden sind. Die Schleifkontaktträgerteile 12 können entlang der gestrichelten Linie zu vereinzelten Schleifkontakten getrennt werden. Das gezeigte Schleifkontaktband 10 kann also zur Herstellung einer Vielzahl verschieden breiter Schleifkontakte verwendet werden.
Jeder der Schleifkontaktträgerteile 12 umfasst eine Aufnahmefläche zum Befestigen von Edelmetallstreifen 14. Im Bereich von Aufnahmeflächen (in 3 die oberen Enden der Schleifkontaktträgerteile 12) ist wenigstens eine Prägung 13 vorgesehen, auf der jeweils vier Streifen 14 aus einer Edelmetall-Basis-Legierung angeordnet sind. In den Schleifkontaktträgerteilen 12 sind an dem, der Aufnahmefläche gegenüberliegenden Ende der Schleifkontaktträgerteile 12 kreisrunde Ausnehmungen 15 vorgesehen. Diese dienen als Positionsmarkierungen und erlauben eine einfache automatische maschinelle Verarbeitung des Schleifkontaktbands 10.
4 zeigt eine schematische Querschnittansicht durch den Schleifkontakt 10 nach 3. Die Streifen 14 sind hier anders gekrümmt als die nach 2. Vorzugsweise liegen die Streifen 14 flächig auf den Schleifkontaktträgerteilen 12 beziehungsweise auf den Aufnahmeflächen der Schleifkontaktträgerteile 12 im Bereich der Prägungen 13 auf, um eine stabile Verbindung zwischen den Schleifkontaktträgerteilen 12 und den Streifen 14 bereitzustellen.
Die in der voranstehenden Beschreibung sowie den Ansprüchen, Figuren und Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Schleifkontakt
2: Kontaktträger/Federträger
3: Sicke
4: Streifen/Kontakt
11: Schleifkontakt/Schleifkontaktband
12: Kontaktträgerteil/Federträger
13: Prägung
14: Streifen/Kontakt
15: Ausnehmung

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 4020700 A1 [0003]
US 5315758 A [0005]
US 5416969 A [0005]
DE 102004028838 A1 [0006]
DE 19913246 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Schleifkontakts (1, 11) umfassend einen Kontaktträger (2, 10) und zumindest zwei Kontakte (4, 14) aus einem Edelmetall oder einer Legierung umfassend zumindest ein Edelmetall, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte A) ein Metallband und zumindest ein Edelmetallband werden bereitgestellt; B) aus dem Metallband wird ein Kontaktträgerband (10) mit mehreren zusammenhängenden und gleichartigen Kontaktträgerteilen (12) ausgeformt, insbesondere ausgestanzt, wobei die Kontaktträgerteile (12) jeweils eine Aufnahmefläche zum leitfähigen Befestigen mehrerer Kontakte (4, 14) umfassen; C) aus dem Edelmetallband oder den Edelmetallbändern werden mehrere, vorzugsweise gleich lange Streifen (4, 14) hergestellt, insbesondere gestanzt oder geschnitten; D) auf die Aufnahmeflächen der Kontaktträgerteile (12) werden mehrere Streifen (4, 14) des Edelmetalls oder das Edelmetallband bevor der Streifen (4, 14) hergestellt wurde oder die Edelmetallbänder bevor die Streifen (4, 14) hergestellt wurden parallel zueinander oder parallel zu benachbarten Streifen (4, 14) mit der flachen Seite auf die Aufnahmefläche aufgelegt und in dieser Position leitfähig befestigt, insbesondere aufgeschweißt oder aufgelötet, so dass die Streifen (4, 14) die Kontakte (4, 14) des Schleifkontakts (1, 11) bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt D) mehrere Kontaktträgerteile (12) durch Freistanzen oder Freischneiden in Gruppen getrennt werden oder die Kontaktträgerteile (12) als Kontaktträger (2, 10) durch Freistanzen oder Freischneiden vereinzelt werden.
Verfahren zum Herstellen eines Schleifkontakts (1, 11) umfassend einen Kontaktträger (2, 10) und zumindest einen Kontakt (4, 14) aus einem Edelmetall oder einer Legierung umfassend zumindest ein Edelmetall, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte A) ein Metallband und zumindest ein Edelmetallband werden bereitgestellt; B) aus dem Metallband wird ein Kontaktträger (2) ausgeformt, insbesondere ausgestanzt, wobei der Kontaktträger (2) eine Aufnahmefläche zum leitfähigen Befestigen mehrerer Kontakte (4, 14) umfasst; C) aus dem Edelmetallband oder den Edelmetallbändern werden mehrere, vorzugsweise gleich lange Streifen (4, 14) erzeugt, insbesondere gestanzt oder geschnitten; und D) auf die Aufnahmefläche des Kontaktträgers (2) werden mehrere der Streifen (4, 14) des Edelmetalls oder das Edelmetallband bevor der Streifen (4, 14) hergestellt wurde oder die Edelmetallbänder bevor die Streifen (4, 14) hergestellt wurden parallel zueinander oder parallel zu benachbarten Streifen (4, 14) mit der flachen Seite aufgelegt und in dieser Position leitfähig befestigt, insbesondere aufgeschweißt oder aufgelötet, wobei die Streifen (4, 14) die Kontakte (4, 14) bilden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband und/oder das Edelmetallband oder die Edelmetallbänder durch Walzen aus Drähten erzeugt werden, wobei vorzugsweise das Band oder die Bänder nach dem Walzen als Bandrolle aufgerollt wird oder als Bandrollen aufgerollt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband und/oder das Edelmetallband oder die Edelmetallbänder als aufgerollte Bandrollen zur Verfügung gestellt werden, das oder die während der Herstellung des Schleifkontakts (1, 11) abgerollt wird oder werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelmetallband oder die Edelmetallbänder zuerst an der Aufnahmefläche leitfähig befestigt werden und anschließend die Streifen (4, 14) erzeugt werden, vorzugsweise ein Streifen (4, 14) von zumindest einem an der Aufnahmefläche befestigten Edelmetallband abgetrennt wird, besonders bevorzugt abgeschnitten oder abgestanzt wird, wobei der abgetrennte Streifen (4, 14) die Befestigung an der Aufnahmefläche umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Edelmetallbänder parallel zueinander verarbeitet werden, wobei vorzugsweise so viele Edelmetallbänder parallel zueinander verarbeitet werden, wie Kontakte (4, 14) auf einer Aufnahmefläche leitfähig befestigt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (4, 14) gebogen oder verformt werden, vorzugsweise nachdem die Streifen (4, 14) an den Aufnahmeflächen befestigt und vom Edelmetallband abgetrennt wurden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aufnahmefläche eine Sicke (3) oder eine Prägung (13) geformt wird, die als Schweißwarze zum Befestigen der Streifen (4, 14) dient.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (4, 14) zueinander beabstandet und parallel zueinander auf der Aufnahmefläche befestigt werden.
Schleifkontakt, insbesondere hergestellt nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen flachen metallischen Kontaktträger (2, 10) und eine Vielzahl von Kontakten (4, 14), die an einer Aufnahmefläche des Kontaktträgers (2, 10) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (4, 14) flache, vorzugsweise gleich lange Streifen (4, 14) aus Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung sind, die parallel zueinander auf der Aufnahmefläche befestigt sind, vorzugsweise aufgeschweißt oder aufgelötet sind.
Schleifkontakt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (4, 14) voneinander beabstandet sind und bevorzugt jeder Streifen (4, 14) einzeln auf der Aufnahmefläche befestigt ist.
Schleifkontakt nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (10) als vorgeformtes zusammenhängendes Metallband (10) mehrere Kontaktträgerteile (12) mit jeweils einer Aufnahmefläche und einer Gruppe von parallelen Streifen (4, 14) als Kontakte (4, 14) pro Kontaktträgerteil (12) aufgebaut ist.
Schleifkontakt nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Kontaktträger (2, 10) aus einem Federwerkstoff besteht, bevorzugt aus einem Unedelmetall oder einer Unedelmetalllegierung besteht, besonders bevorzugt aus Stahl, Eisen, Zinn, Kupfer, Nickel oder Beryllium oder einer Legierung daraus oder damit, besonders bevorzugt aus eine Kupfer-Beryllium-Legierung, und/oder der Streifen (4, 14) aus Gold, Platin, Palladium, Silber oder einer Legierung daraus oder damit besteht, vorzugsweise aus einer Gold-Basis-Legierung, einer Palladium-Legierung, besonders bevorzugt aus AuAgCu, AuAgPt, PdAgAuPt oder PdAgCu.
Schleifkontakt nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegenkontakt vorgesehen ist, auf dessen leitender Oberfläche der Kontakt (4, 14) anliegt, wobei der Kontakt (4, 14) durch die Federkraft des Kontaktträgers (2, 12) auf die leitende Oberfläche des Gegenkontakts drückt und der Gegenkontakt gegen den Kontakt (4, 14) beweglich ist, so dass der Kontakt (4, 14) bei einer Bewegung des Gegenkontakts über den Gegenkontakt schleift, wobei vorzugsweise der Gegenkontakt drehbar gelagert und die Oberfläche rotationssymmetrisch ist.
Potentiometrischer Sensor, Potentiometer, Schieberegler, Positionssensor, Drehschalter, Elektromotor, Generator, Windturbine, Schleifringsystem, Stellantrieb oder Stromabnehmer mit einem Schleifkontakt (1, 11) nach einem der Ansprüche 11 bis 15.