DE102018120326B3

DE102018120326B3 - Schleifringübertrager

Info

Publication number: DE102018120326B3
Application number: DE102018120326.8A
Authority: DE
Inventors: Frank Dropmann; René Kristen; Dirk Lötgering
Original assignee: Stemmann Technik GmbH
Current assignee: Stemmann Technik GmbH
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2038-08-22
Also published as: ES2924627T3; US11611184B2; WO2020038530A1; EP3841641A1; CN112534658B; US20210242646A1; EP3841641B1; CN112534658A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schleifringübertrager, welcher einen Schleifringträger 4 und zumindest einen darauf angeordneten Schleifring 5 sowie ein Kontaktmodul 7 mit Kontaktelementen, insbesondere Kontaktfedern 8, aufweist. Die Kontaktelemente kontaktieren eine Schleifbahn 9 des Schleifrings 5. Zur Reinigung der Schleifbahn 9 ist eine Reinigungsvorrichtung 10 vorgesehen. Erfindungsgemäß weist die Reinigungsvorrichtung 10 eine Reinigungsbürste 15 mit einem die Schleifbahn 9 kontaktierenden Bürstenbesatz 16 auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schleifringübertrager gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
Schleifringübertrager sind elektromechanische Bauteile mit deren Hilfe Energie, Daten und/oder Steuersignale von einem rotierenden auf ein feststehendes Bauteil oder umgekehrt übertragen werden. Sie werden bei Anwendungen eingesetzt, die aufgrund ihrer Drehbewegung keine Energie- und Datenversorgung über eine ortsfest verlegte Leitung zulassen.
Ein Schleifringübertrager der üblichen Bauart weist einen Schleifringträger und zumindest einen auf dem Schleifringträger angeordneten Schleifring sowie ein Kontaktmodul mit Kontaktelementen, insbesondere Kontaktfedern auf. Ein Kontaktmodul wird fachterminologisch auch als Bürstenblock bezeichnet. Die Schleifringe und Kontaktelemente sind wesentlicher Bestandteil der Konstruktionen.
Die Kontaktelemente kontaktieren eine Schleifbahn des Schleifrings und bilden zusammen mit dieser einen Schleifkontakt. Aufgrund der Relativbewegung zwischen den Bauteilen kommt es im Betrieb kontinuierlich zu einem geringfügigen Abrieb. Um den Abrieb so gering wie möglich zu behalten, werden die Laufpartner mit Öl benetzt. Trotz dieser Schmierung lässt sich der Abrieb nicht vermeiden. Der Abrieb verbindet sich mit dem Öl und haftet auf den Bauteilen, insbesondere der Schleifbahn. Diese Verschmutzung ist nicht nur nachteilig für die Energie- und Datenübertragung, sondern kann auch zu einer Störung der Isolation führen, mit der Folge von Betriebsunterbrechungen.
Zur Behebung dieses Problems schlägt die DE 298 07 515 U1 eine rotierende Reinigungsvorrichtung vor zur kontinuierlichen Reinigung bzw. Reinhaltung von kontaktabgreifenden Schleifeinrichtungen. Die Vorrichtung weist eine aus Reinigungsringen gebildete Reinigungsrolle auf, welche gegen die Schleifbahn gedrückt wird. Die Reinigungsrolle bewegt sich mit geringer Drehzahl mit, wobei vorhandener Schmutz in die Zwischenräume der Reinigungsrinne eingebettet werden soll.
Bei dem aus der EP 1 105 041 B1 bekannten Vorschlag kommt ein mit einer Flüssigkeit befeuchteter Belag zur Anwendung, welcher gegen die Schleifbahn gedrückt wird, um Verschmutzungen und Abrieb zu entfernen.
Ein Reinigungssystem zum Reinigen eines Schleifrings geht aus der gattungsgemäßen US 2017 / 0 093 109 A1 hervor. Das Reinigungssystem umfasst eine Reinigungsbaugruppe die so konfiguriert ist, dass sie im Kontakt mit dem Schleifring positioniert werden kann. Die Reinigungsbaugruppe kann sich zum Reinigen entlang des Schleifrings bewegen. Eine dem Reinigungssystem zugeordnete Steuereinheit ist dazu ausgelegt, um die Funktion der Reinigungsbaugruppe basierend auf Benutzereingaben zu steuern.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, einen Schleifringübertrager mit einer funktional und betriebstechnisch verbesserten Reinigungsvorrichtung zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Schleifringübertrager gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schleifringübertragers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 7.
Ein Schleifringübertrager weist einen Schleifringträger und zumindest einen auf dem Schleifringträger angeordneten Schleifring sowie ein Kontaktmodul mit Kontaktelementen auf. Bei den Kontaktelementen handelt es sich insbesondere um Kontaktfedern. Es können aber auch andere Kontaktelemente, beispielsweise Schleifkohlen, als Kontaktelemente zur Anwendung gelangen. Die Kontaktelemente kontaktieren eine Schleifbahn des Schleifrings.
Zur Reinigung der Schleifbahn ist eine Reinigungsvorrichtung vorgesehen. Die Reinigungsvorrichtung weist eine Reinigungsbürste mit einem die Schleifbahn kontaktierenden Bürstenbesatz auf.
Die Reinigungsbürste nimmt den Abrieb auf und sorgt für einen dünnen gleichmäßigen Ölfilm auf der Schleifbahn. Hierdurch können Beeinträchtigungen durch Abrieb bzw. Verschmutzungen vermieden werden. Insbesondere ist eine sehr gute Energie- und/oder Datenübertragung zwischen Schleifring bzw. Schleifbahn und den Kontaktelementen sichergestellt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Reinigungsbürste einen Grundkörper besitzt, welcher einen Rückensteg und einen Bürstenträger aufweist. Die Reinigungsbürste ist über dem Rücksteg und Verbindungselemente an einer Trägerplatte des Kontaktmoduls festgelegt.
Auf diese Weise ist eine stabile Montage innerhalb des Schleifringübertragersystems möglich unter Nutzung des vorhandenen Bauraums. Montage und Demontage der Reinigungsbürste sind einfach. Ein gegebenenfalls erforderlicher Austausch der Reinigungsbürste ist problemlos möglich. Auch eine Nachrüstung vorhandener Schleifringübertrager mit einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung ist möglich.
Vorzugsweise erstreckt sich die Reinigungsbürste quer über die Breite der Trägerplatine.
Ferner ist von Vorteil, wenn der Bürstenträger quer zum Rückensteg, insbesondere rechtwinklig in Richtung zur Schleifbahn vorsteht. Hierdurch ist eine kompakte Bauform der Reinigungsbürste möglich mit einer effizienten Reinigung der Schleifbahn über den Bürstenbesatz.
Der Bürstenbesatz ist vorzugsweise aus Fasern, Borsten oder Drähten aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff gebildet.
Grundsätzlich kann der Bürstensatz aus verschiedenartigen Werkstoffen bestehen. Als besonders vorteilhaft wird ein Bürstenbesatz mit Fasern aus Polyamid angesehen.
Die Montage der Reinigungsbürste erfolgt über Verbindungsmittel. Hierbei kann es sich um form- und/oder kraftschlüssige Verbindungsmittel handeln. Eine Art von Verbindungsmitteln können Clips sein, welche in konform gestaltete Öffnungen oder Gegenhalter eingerastet werden können. Auch eine schraubtechnische Festlegung der Reinigungsbürste im System ist möglich, insbesondere an der Trägerplatine des Kontaktmoduls.
In diesem Zusammenhang wird eine Ausgestaltung als vorteilhaft angesehen, bei der ein jochartiges Widerlagerstück zur Anwendung gelangt, welches zur Festlegung der Reinigungsbürste mit Verbindungsmitteln zusammenwirkt. Verbindungsmittel können Schraubverbindungselemente sein, beispielsweise Schrauben und Gewindebohrungen oder Muttern. Auch rastende Verbindungsmittel, welche die Reinigungsbürste mit der Trägerplatine über das Widerlagerstück verbinden, sind vorteilhaft möglich.
Ein solches Widerlagerstück weist vorteilhafter Weise eine auf die Breite und die Dicke der Trägerplatine angepasste Aufnahme auf. Das Widerlagerstück kann auf der der Reinigungbürste gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte aufgelegt werden und umschließt hierbei die Trägerplatine mit der Aufnahme. Jeweils in den Endbereichen des Widerlagerstücks sind Verbindungsmittel, beispielsweise Gewindebohrungen oder Montageöffnungen, zur Durchführung bzw. Aufnahme von Schraubverbindungsmitteln vorgesehen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 einen erfindungsgemäßen Schleifringübertrager in einer perspektivischen Darstellungsweise;
2 ebenfalls in perspektivischer Darstellungsweise ein Kontaktmodul mit montierter Reinigungsvorrichtung;
3 eine erste Ausgestaltung einer Reinigungsbürste und
4 eine zweite Ausführungsform einer Reinigungsbürste.

1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Anlage mit einem dort installierten Schleifringübertrager 1.
Der Schleifringübertrager 1 umfasst einen stationären Maschinenteil (Stator) 2 und eine rotierende Welle (Rotor) 3 auf welcher ein Schleifringträger 4 und Schleifringe 5 angeordnet sind. An Tragarmen 6 des Stators 2 sind Kontaktmodule 7 montiert. Die Kontaktmodule 7 weisen Kontaktelemente in Form von Kontaktfedern 8 auf. Die Kontaktelemente stehen mit Schleifbahnen 9 der Schleifringe 5 in Schleifkontakt. Je nach Anwendungsfall werden elektrische Ströme bzw. Energie und Daten von dem stationären Maschinenteil 2 auf die Welle 3 oder in umgekehrter Richtung übertragen.
Zur Reinigung der Schleifbahnen 9 ist eine Reinigungsvorrichtung 10 vorgesehen. In der 1 ist nur eine Reinigungsvorrichtung 10 dargestellt. Es versteht sich, dass jedes Kontaktmodul 7 mit einer Reinigungsvorrichtung 10 ausgerüstet sein kann.
Ein Kontaktmodul 7 mit montierter Reinigungsvorrichtung 10 ist in der 2 näher zu erkennen. Die Reinigungsvorrichtung 10 ist zwischen den Kontaktfedern 8 eingegliedert.
Das Kontaktmodul 7 besitzt eine Trägerplatine 11 und ist mit Leiterbahnen 12 bestückt, welche mit den an der Trägerplatine 11 montierten Kontaktfedern 8 elektrisch leitend verbunden sind. Die Leiterbahnen 12 führen zu einem Steckkontakt 13, über welchen eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann. An den freien Enden der Kontaktfedern 8 sind verstärkte Kontaktbereiche 14 ausgebildet, mit welchen die Kontaktfedern 8 die Schleifbahnen 9 der Schleifringe 5 kontaktieren.
Eine Reinigungsvorrichtung 10 weist eine Reinigungsbürste 15 mit einem Bürstenbesatz 16 auf. Mit dem Bürstenbesatz 16 kontaktiert die Reinigungsbürste 15 eine oder mehrere Schleifbahnen 6. Der Bürstenbesatz 16 besteht aus Fasern 17 aus Polyamid.
Zwei Ausgestaltungen einer Reinigungsbürste 15 sind in den 3 und 4 dargestellt. Jede Reinigungsbürste 15 besitzt einen Grundkörper 18, der einen Rückensteg 19 und einen Bürstenträger 20 aufweist. Über den Rückensteg 19 und Verbindungselemente 21 ist die Reinigungsbürste 15 unter der Trägerplatine 11 eines Kontaktmoduls 7 an der Trägerplatine 11 festgelegt. Die Reinigungsbürsten 15 in den Darstellungen der 3 und 4 unterscheiden sich durch die Art der Festlegung. Bei der Reinigungsbürste 15, wie in 3 zu erkennen, sind im Rückensteg 19 Montageöffnungen 22 zur Durchführung von Schraubverbindungsmitteln vorgesehen.
Die Reinigungsbürste 15 gemäß der Darstellung von 4 weist vom Rückensteg 19 abstehende Federklippelemente 23 mit Hakenvorsprüngen 24 auf.
Der Bürstenträger 20 steht quer zum Rückensteg 19 rechtwinklig gegenüber diesem in Richtung zur Schleifbahn 9 vor. Die Fasern 17 des Bürstenbesatzes 16 sind einreihig, also in einer Reihe ausgeführt. Möglich ist es allerdings auch, mehrere Reihen von Fasern 17 im Bürstenbesatz 16 vorzusehen.
Die Reinigungsvorrichtung 10 ist in der Ausführung gemäß der Darstellung von 2 mittels eines jochartigen Widerlagerstücks 25 an der Trägerplatine 11 des Kontaktmoduls 7 festgelegt. Das Widerlagerstück 25 erstreckt sich bis über die Längsseiten 26 der Trägerplatine 11 hinaus. In den Endbereichen 27 ist das Widerlagerstück 25 über Verbindungselemente 21 in Form von Schrauben mit der Reinigungsbürste 15 über den Rückensteg 19 verspannt. Hierzu sind die Verbindungselemente 21 in Form von Schrauben durch Öffnungen im Widerlagerstück 25 in die Montageöffnung 22 im Rückensteg 19 eingeführt.
Das Widerlagerstück 25 weist eine auf die Breite und die Dicke der Trägerplatine 11 angepasste Aufnahme 28 auf. Auf diese Weise kann das Widerlagerstück 25 die Trägerplatine 11 im Bereich der Leiterbahnen 12 übergreifen und mit der Reinigungsbürste 15 verspannt werden.
Über den Bürstenbesatz 16 mit den die Schleifbahnen 9 kontaktierenden Fasern 17 nimmt die Reinigungsbürste 15 etwaigen Abrieb im Bereich der Schleifbahnen 9 auf und sorgt für eine Verteilung von aufgebrachtem Öl, so dass ein dünner, gleichmäßiger Ölfilm auf der bzw. den Schleifbahnen 9 gewährleistet ist.

Claims

Schleifringübertrager, welcher einen Schleifringträger (4) und zumindest einen darauf angeordneten Schleifring (5) sowie ein Kontaktmodul (7) mit Kontaktelementen, insbesondere Kontaktfedern (8), aufweist, wobei die Kontaktelemente (8) eine Schleifbahn (9) des Schleifrings (5) kontaktieren und wobei eine Reinigungsvorrichtung (10) zur Reinigung der Schleifbahn (9) vorgesehen ist, welche eine Reinigungsbürste (15) mit einem die Schleifbahn (9) kontaktierenden Bürstenbesatz (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsbürste (15) einen Grundkörper (18) besitzt, welcher einen Rückensteg (19) und einen Bürstenträger (20) aufweist und die Reinigungsbürste (15) über den Rückensteg (19) und Verbindungselemente (21) an einer Trägerplatine (11) des Kontaktmoduls (7) festgelegt ist.
Schleifringübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Reinigungsbürste (15) quer über die Breite der Trägerplatine (11) erstreckt.
Schleifringübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenträger (20) quer zum Rückensteg (19), insbesondere rechtwinklig, in Richtung zur Schleifbahn (9) vorsteht.
Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerlagerstück (25) vorgesehen ist, welches zur Festlegung der Reinigungsbürste (15) mit den Verbindungselementen (21) zusammenwirkt.
Schleifringübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlagerstück (25) eine auf die Breite und die Dicke der Trägerplatine (11) angepasste Aufnahme (28) aufweist.
Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenbesatz (16) aus Fasern (17), Borsten oder Draht gebildet ist.
Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenbesatz (16) aus Polyamid besteht.