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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Bürstenanordnung
mit einer Bürste
und einem Bürstenhalter.
Die Bürstenanordnung
wird für
eine dynamo-elektrische Maschine, beispielsweise für einen Elektromotor
mit einem Kommutator, eingesetzt.
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Bürsten, üblicherweise
aus Kohle bestehend, dienen in dynamo-elektrischen Maschinen der Herstellung
eines elektrischen Kontaktes zwischen einem in der Regel feststehenden
Teil, dem Ständer und
einem beweglichen Teil, dem Läufer.
Bei Elektromotoren stellt die Bürste
einen Kontakt zwischen einer Stromversorgung bzw. Außenanschlüssen und Wicklungen
des Läufers
her. Hierbei steht die Bürste in
schleifendem Kontakt mit einem Stromabnehmer, dem Kommutator am
Läufer.
Der Kommutator weist Lamellen auf, auf denen die Bürste zur
Herstellung des elektrischen Kontaktes entlang gleitet.
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Es sind unterschiedliche Bauformen
von Bürsten
bekannt. Eine dieser Bauformen sieht vor, dass die Bürste in
einem räumlich
feststehenden Bürstenhalter,
der auch als Bürstenköcher oder
Bürstenhülse bezeichnet
wird, gleitend geführt
wird. Die Bürste
ist in Richtung auf den Kommutator hin mit einer Feder belastet.
Dadurch wird eine im wesentlichen gleichbleibende Andrückkraft
der Bürste
auf den Kommutator sicher gestellt und die Bürste zum Ausgleich ihres auftretenden
Verschleißes
innerhalb des Bürstenköchers nachgeführt. Aus
bisherigen Herstellverfahren resultieren jedoch oftmals Bürsten, bei
denen zwischen dem Köcher
und der Kohlebürste ein
relativ großes
seitliches Spiel besteht. Dies hat zur Folge, dass während des
Betriebs des Elektromotors ein nachteiliges Geräusch entsteht und zwar dadurch,
dass die Bürste
an den Innenwänden
des Köchers
anschlägt,
sobald die Bürste
auf ein Lamellenende auf dem Kommutator auftrifft. Hierbei schlägt die Bürste pro
Lamelle jeweils zweimal im Köcher
an. Eine bisherige Problemlösung
sieht vor, die mit Lamellen versehene Kommutatoroberfläche nach
dem Drehen zusätzlich
zu bearbeiten, wie durch Bimsen oder Schleifen.
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Andererseits wird im Stand der Technik,
siehe
DE 100 58 742
A1 vorgeschlagen, zwischen der Bürste und der Köcherwandung
Reibungsflächen vorzusehen,
wodurch eine schwingende Bewegung der Bürste bedämpft werden soll. Gleiches
wird auch in der
DE
100 58 743 A1 , der
DE 100 58 873 A1 und der
DE 100 58 872 A1 vorgeschlagen.
Die
US 2,430,279 sieht
eine Kugel-Feder-Anordnung vor, um die Bürste seitlich gegen die Bürstenköcherwandung vorzuspannen.
Nachteilig an diesen Ausführungen ist
jedoch, dass die darüber
hinaus in den Druckschriften vorgesehene Feder zum Nachführen der Bürste innerhalb
des Köchers
eine höhere
Federkraft aufweisen muss, als es bei Ausführungsformen der Fall ist,
die ein Spiel zwischen der Bürste
und dem Bürstenköcher vorsehen.
Denn die Reibung zwischen der Bürste
und der Bürstenköcherinnenwand muss überwunden
werden. Die benötigte
höhere
Federkraft kann jedoch zu einem höheren Verschleiß der Bürste an
dem Kommutator führen.
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Denkbar wäre auch ein Verfahren zur Herstellung
einer Bürstenanordnung,
bei welchem der Bürstenhalter
zunächst
an einem Eichstück,
das in den Bürstenhalter
eingeschoben wird, ausgerichtet wird, beziehungsweise zumindest
teilweise an die Form des Eichstückes
angepasst wird. Nachfolgend würde
das Eichstück
entnommen werden, um die Bürstenkohle
in dem Bürstenhalter
zu montieren. Um jedoch die Bürstenkohle
in dem Bürstenhalter
montieren zu können,
müssten
die relevanten Außenmaße der Bürstenkohle
um einiges kleiner sein als die relevanten Innenmaße des Bürstenhalters.
Hieraus würde
ein großes
Spiel zwischen der Bürste
und dem Bürstenhalter
resultieren, was zu dem eingangs erwähnten nachteiligen Schlaggeräusch im
Betrieb des Elektromotors führen
würde.
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Der vorliegenden Erfindung lag daher
die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
einer Bürstenanordnung
bereitzustellen, wobei eine Bürstenanordung
resultiert, die geräuscharm
arbeitet.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch
15.
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Demnach wird ein Verfahren bereitgestellt zur
Herstellung einer Bürstenanordnung
mit einer Bürste
und einem Bürstenhalter
für eine
dynamo-elektrische Maschine, insbesondere für einen Elektromotor mit einem
Kommutator, wobei (i) die Bürste
und der Bürstenhalter
so zusammengefügt werden,
dass in wenigstens einer Raumrichtung ein Spiel zwischen beiden
besteht und (ii) der Bürstenhalter
in der Raumrichtung verformt wird, bis das Spiel verschwindet.
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Hierdurch wird eine Bürstenanordung
erhalten, bei welcher das Spiel zwischen der Bürste und dem Bürstenhalter
auf ein minimales Maß reduziert werden
kann. In Folge des verringerten Spiels ist die Geschwindigkeit verringert,
mit der die Bürste
im Betrieb des Elektromotors beim Auftreffen auf ein Lamellenende
an die Innenwand des Bürstenhalters anschlagen
kann. Es wird somit eine Bürstenanordnung
erhalten, die im Betrieb des Elektromotors geräuscharm arbeitet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht darüber hinaus
eine individuelle Anpassung der Konturen des Bürstenhalters an die Konturen
der Bürste.
Indem die form des Bürstenköchers nicht
an ein Eichstück,
sondern an genau diejenige Bürstenkohle
angepasst wird, die in dem Köcher
gehalten werden soll, können
bestehende, hohe Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Bürstenkohle
ausgeglichen werden. Üblicherweise
wird die Bürstenkohle
hergestellt, indem aus einem großen quaderförmigen Kohlestück die Bürstenkohlen
abgetrennt werden. Hohe Fertigungstoleranzen müssen hierbei geduldet werden.
Wird nun, wie es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fall ist,
der Bürstenhalter
individuell an die Bürste
angepasst, spielen diese hohen Fertigungstoleranzen bei der Herstellung
der Bürstenkohle
keine Rolle mehr. Der Bürstenhalter
kann optimal an die Bürstenkohle
angepasst werden, und es kann ein minimales Spiel zwischen der Bürste und
dem Bürstenhalter
erreicht werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat zudem den
Vorteil, dass durch das minimale, aber vorhandene Spiel zwischen
der Bürste
und dem Bürstenhalter
kaum Reibung zwischen beiden entsteht. Dadurch ist es möglich, eine
Feder mit relativ geringer Federkraft zur Nachführung der Bürste in dem Bürstenhalter
zu verwenden, was wiederum den Vorteil hat, dass die Bürste auf
den Lamellen des Kommutators nur einem relativ geringen Verschleiß ausgesetzt
ist.
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Die im Verfahrensschritt (ii) vorzunehmende Verformung
des Bürstenhalters
erfolgt vorzugsweise teilweise plastisch und teilweise elastisch.
Die plastische Komponente der Verformung ermöglicht eine exakte Anpassung
unabhängig
von den genauen Maßen
der einzelnen Bürste.
Die elastische Komponente führt
in vorteilhafter Weise nach Zurücknahme der
Verformungskraft zu einer Rückfederung
des Bürstenhalters
in Richtung seiner ursprünglichen
Gestalt, d.h. er nimmt nicht gänzlich
die relevanten Abmessungen der Bürste
an, wodurch ein minimales Spiel zwischen der Bürste und dem Bürstenhalter verbleibt.
Eine teilweise plastische und teilweise elastische Verformung kann
beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Bürstenhalter
aus einem Metallblech gefertigt wird. Durch eine geeignete Wahl von
Werkstoff, Wandstärke
und Querschnitt des Bürstenhalters
kann das Verhältnis
von elastischer zu plastischer Verformung eingestellt werden. Somit ist
durch die Wahl des Werkstoffes, der Wandstärke und des Querschnitts das
nach Rücknahme
der Verformungskraft und erfolgter Rückfederung verbleibende Spiel
zwischen dem Bürstenhalter
und der Bürste
einstellbar. Vorzugsweise erfolgt die Verformung des Bürstenhalters
in Verfahrensschritt (ii) lokal an einem Teil zumindest einer Seitenwand
des Bürstenhalters.
Die lokale Verformung hat den Vorteil, dass sie fertigungstechnisch
einfach zu realisieren ist und daher auch kostengünstig ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Bürstenhalter
einander zugewandte Schienen mit Führungsflächen, die das in wenigstens
einer Raumrichtung bestehende Spiel zwischen der Bürste und
dem Bürstenhalter
und die Verschiebungsrichtung der Bürste innerhalb des Bürstenhalters
definieren. Bei dieser Gestaltung des Bürstenhalters dienen die Führungsflächen der
Schienen zur Führung
der Bürste
in dem Bürstenhalter.
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Vorzugsweise sind in dem Bürstenhalter
die Führungsflächen verschiedener
Schienen durch wenigstens einen Wandabschnitt und Flanken miteinander
verbunden, so dass zwischen den Führungsflächen verschiedener Schienen
eine Rinne gebildet wird. Die Wandabschnitte des Bürstenhalters
sind von der Bürste
in der Raumrichtung, in der das Spiel zwischen der Bürste und
dem Bürstenhalter
besteht, jeweils weiter beabstandet als die Führungsflächen der Schienen von der Bürste. Diese
Gestalt des Bürstenhalters
besitzt den Vorteil, dass lediglich im Bereich der Führungsflächen der
Schienen Fertigungstoleranzen eine gewisse Rolle spielen. Bei den Wandabschnitten
kann mit relativ hohen Fertigungstoleranzen gearbeitet werden. Durch
die beabstandeten Wandabschnitte besteht zudem der Vorteil, dass
Schmutzpartikel, die beispielsweise durch Abrieb der Bürste entstehen
und zwischen Bürste
und Bürstenhalter
gelangen, nicht zum Steckenbleiben der Bürste in dem Bürstenhalter
führen. Über die
jeweils von einem Wandabschnitt und den Flanken begrenzten Rinnen
können
die Schmutzpartikel zudem entweichen.
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Vorzugsweise werden die Schienen
im Querschnitt U-förmig
mit jeweils einer Basis und die zwei Führungsflächen bildenden Schenkeln gestaltet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die Führungsflächen der Schienen und der wenigstens
eine Wandabschnitt des Bürstenhalters
vorzugsweise streifenförmig
gestaltet. Dies lässt
sich fertigungstechnisch einfach realisieren.
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Vorzugsweise ist der Bürstenhalter
als Bürstenhülse ausgestaltet.
Dies bedeutet, dass der Bürstenhalter
eine umfänglich
geschlossen Gestalt aufweist. Diese lässt sich einfach fertigen.
Außerdem
ermöglicht
die Hülsenform
eine optimale Haltung und Führung
der Bürste
innerhalb des Bürstenhalters. Außerdem wird
die Bürste
durch die Bürstenhülse im Betrieb
des Elektromotors vor äußeren, z.B.
mechanischen Einflüssen
geschützt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Bürstenhalter
derart ausgebildet, dass eine erste Seitenwand und eine dritte Seitenwand
des Bürstenhalters
jeweils durch eine der Basen der Schienen gebildet werden. Eine
zweite Seitenwand und eine vierte Seitenwand des Bürstenhalters
werden vorzugsweise jeweils durch zwei Führungsflächen verschiedener Schienen
und durch die sich zwischen den beiden Führungsflächen befindende Rinne gebildet.
Dabei weisen die erste und die dritte Seitenwand des Bürstenhalters
bevorzugt eine kleinere Fläche
als die zweite und die vierte Seitenwand des Bürstenhalters auf.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung
erfolgt die Verformung des Bürstenhalters
vorzugsweise mit einem Werkzeug, das eine im wesentlichen linienförmige Anpresskontur
aufweist. Im wesentlichen linienförmig ist eine Kontur dann,
wenn sie eine prägnante
Längsausstreckung
im Vergleich zu ihrer Querausstreckung aufweist. Eine linienförmige Anpresskontur
besitzt den Vorteil, dass ein Verformen des Bürstenhalters fertigungstechnisch
mit dieser einfacher zu realisieren ist, als beispielsweise mit
einer im wesentlichen flächigen
Anpresskontur, bei welcher Verzug und daraus resultierende Spannungen
eine große
Rolle spielen. Vorzugsweise erstreckt sich die Anpresskontur des
Werkzeuges in die Verschiebungsrichtung der Bürste innerhalb des Bürstenhalters.
Dadurch wird erreicht, dass sich das mit dem Verfahren erreichbare,
minimale Spiel zwischen der Bürste
und dem Bürstenhalter
in die Verschiebungsrichtung der Bürste innerhalb des Bürstenhalters
erstreckt. Die Bürste
lässt sich
innerhalb des Bürstenhalters
dadurch leicht nachführen.
Eingedrungene Schmutzpartikel können
aus dem Zwischenraum von Bürste
und Bürstenhalter
wieder entweichen. Dies wäre
beispielsweise nicht möglich, wenn
sich die Anpresskontur des Werkzeuges zum Verformen des Bürstenhalters
quer zur Verschiebungsrichtung erstrecken würde. Zudem entsteht durch die
sich in Verschiebungsrichtung erstreckende Anpresskontur der Vorteil,
dass das Spiel der Bürste
innerhalb des Bürstenhalters
bei fortschreitendem Verschleiß gleich
bleibt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
des vorliegenden Verfahrens handelt es sich bei dem Werkzeug um
einen Stempel und eine Matrize, die einander gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei der Stempel und/oder die Matrize die Anpresskontur aufweisen.
Vorzugsweise wird die Anpresskontur durch zwei gerade Stege gebildet.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung
wird des weiteren eine Vorrichtung zur Herstellung einer Bürstenanordnung
mit einer Bürste
und einem Bürstenhalter
bereitgestellt. Die Bürstenanordung
ist für eine
dynamo-elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor mit
einem Kommutator gedacht. Die Vorrichtung weist einen Stempel und
eine Matrize zum Verformen des Bürstenhalters
auf, wobei der Stempel und die Matrize zueinander schwenkbar angeordnet
sind. Dabei besteht die Möglichkeit,
dass entweder der Stempel oder die Matrize schwenkbar an der Vorrichtung
gelagert sind. Vorzugsweise ist es der Stempel, der schwenkbar an
der Vorrichtung gelagert ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt den
Vorteil, dass eine möglicherweise
sich aus der Herstellung des Bürstenhalters
ergebende Variation der relevanten Maße des Bürstenhalters ausgeglichen werden
kann. Dies erfolgt, indem sich der schwenkbare Stempel an die Kontur
des Bürstenhalters
herantastet und dieser folgt. Der Bürstenhalter kann somit gleichmäßig verformt
werden. Hierdurch können
auch Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Bürste ausgeglichen
werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Stempel über
ein Kugelgelenk an der Vorrichtung gelagert. Zudem kann die Vorrichtung
eine Führungseinrichtung
aufweisen, die bewirkt, dass sich die Matrize und der Stempel im
unbelasteten Zustand parallel gegenüberliegen. Bei der Führungseinrichtung
handelt es sich vorzugsweise um eine Feder.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
Dabei zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1;
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2 eine
Querschnittsdarstellung der Vorrichtung 1 nach 1;
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3 eine
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
unter _ Darstellung des Verfahrensablaufs in den Schritten a) bis
d) unter Verwendung der in 1 dargestellten
Vorrichtung 1; dabei zeigt:
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3a in
einer perspektivischen Ansicht das Zusammenfügen des Bürstenhalters 10 und
der Bürste 20;
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3b in
einer perspektivischen Ansicht den in die Vorrichtung 1 nach 1 eingelegten Bürstenhalter 10 mit
der Bürste 20;
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3c in
einer Querschnittsdarstellung das Verformen des Bürstenhalters 10
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3d in
einer Querschnittsdarstellung den Bürstenhalter 10 mit
der Bürste 20 nach
Wegnahme der Verformungskraft
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4 eine
perspektivische Ansicht der gefertigten Bürstenanordnung 30
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1 und 2 zeigen eine mögliche Ausführungsform
einer Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 1 ist
die Vorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt,
wohingegen die 2 einen
Querschnitt durch die Vorrichtung 1 zeigt. Die Vorrichtung 1 weist
einen Stempel 2 und eine Matrize 3 auf. Die Matrize 3 ist
räumlich
feststehend an der Vorrichtung 1 gelagert, wohingegen der Stempel 2 entsprechend
der dargestellten Pfeilrichtungen vertikal, d.h. in y-Raumrichtung
nach oben und unten bewegt werden kann, wobei eine Kraft auf ein
zu bearbeitendes Werkstück
zwischen dem Stempel 2 und der Matrize 3 aufgebracht
werden kann. Der Stempel 2 und die Matrize 3 sind
zueinander schwenkbar angeordnet. Dies ist realisiert, indem der
Stempel 2 über
ein Kugelgelenk 4 an der Vorrichtung 1 gelagert
ist. Genauer gesagt, ist der Stempel 2 über das Kugelgelenk 4 an
einem Backen 5 der Vorrichtung 1 gelagert. Dadurch
ist der Stempel 2 um die x-Achse und z-Achse schwenkbar,
was durch die Pfeildarstellungen an dem Stempel 2 dargestellt
werden soll. Des weiteren weist die Vorrichtung 1 eine Führungseinrichtung 6 in
Form einer Feder 6 auf, die bewirkt, das sich die Matrize 3 und
der Stempel 2 im unbelasteten Zustand parallel gegenüber liegen.
Der Stempel 2 und die Matrize 3 weisen eine im
wesentlichen linienförmige
Anpresskontur 7 in Form von jeweils zwei geraden Stegen 7 auf,
die sich entlang der gesamten in z-Raumrichtung erstreckenden Länge des
Stempels 2 und der Matrize 3 erstrecken und sich
jeweils an den seitlichen Enden des Stempels 2 und der
Matrize 3 befinden. Dadurch erhalten der Stempel 2 und
die Matrize 3, im Querschnitt betrachtet, eine U-förmige Gestalt.
Die Stege 7 sind einstückig
mit dem Stempel 2 und der Matrize 3 ausgebildet.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 1 wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf die 3 näher erläutert.
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Die 3a bis 3d zeigen eine mögliche Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Insbesondere
ist der Verfahrensablauf dargestellt. Das Verfahren wird mit der
Vorrichtung gemäß der 1 und 2 durchgeführt.
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Die 3a zeigt
in der oberen Zeichnung einen Bürstenhalter 10.
Der Bürstenhalter 10 besitzt eine
in etwa quaderförmige
Gestalt. Er umfasst zwei Schienen 11, die einander zugewandt
sind. Die Schienen 11 sind im Querschnitt U-förmig ausgebildet.
Sie umfassen jeweils eine Basis 13 bzw. 15 und zwei
Führungsflächen 18.
Die Führungsflächen 18 jeweils
einer Schiene 11 sind einander zugewandt und liegen sich
parallel gegenüber.
Die Basen 13 und 15 der beiden Schienen 11 sind
ebenfalls parallel zueinander angeordnet. Die Führungsflächen 18 verschiedener
Schienen 11 sind durch jeweils einen Wandabschnitt 12 und
zwei Flanken 17 miteinander verbunden und zwar in einer
Weise, dass zwischen diesen Führungsflächen 11 jeweils
eine Rinne 19 gebildet wird, die den Wandabschnitt 12 und
die zwei Flanken 17 umfasst. Hierbei sind die Wandabschnitte 12 weiter
außen
positioniert als die Führungsflächen 18.
Dies bedeutet, dass die Rinne 19 zum Inneren des Bürstenhalters 10 geöffnet ist.
Die Führungsflächen 18 und
die Wandabschnitte 12 sind streifenförmig ausgebildet und zwar in
z-Raumrichtung. Der Bürstenhalter 10 umfasst
vier Seitenwände.
Eine erste Seitenwand 13 und eine dritte Seitenwand 15,
die sich gegenüberliegen,
werden durch die Basen 13 bzw. 15 der Schienen 11 gebildet.
Eine zweite Seitenwand 14 und eine vierte Seitenwand 16 des
Bürstenhalters 10 werden
jeweils durch zwei Führungsflächen 18 der
Schienen 11 und durch die die beiden Führungsflächen 18 verbindende
Rinne 19 gebildet. Die zweite Seitenwand 14 und
die vierte Seitenwand 16 des Bürstenhalters 10 liegen
sich gegenüber.
Die erste Seitenwand 13 und die dritte Seitenwand 15 weisen
eine kleinere Fläche
auf als die zweite Seitenwand 14 und die vierte Seitenwand 16.
Der Bürstenhalter
besitzt in y-Raumrichtung eine Innenbreite b. Diese entspricht dem
Abstand der Führungsflächen 18 innerhalb
der Schienen 11.
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Der Bürstenhalter 10 wird
aus einem rechteckigen Blechstreifen gefertigt, indem darin mehrere Knicke
gebildet werden, die jeweils die Seitenwände 13, 15,
Führungsflächen 18,
Flanken 17 und Wandabschnitte 12 voneinander abgrenzen,
und dann die zwei kurzen Ränder
des Blechstreifens z.B. durch Bördeln
oder Löten
verbunden werden, um den Streifen zu einer Hülse zu schließen. Der
Bürstenhalter 10 wird
daher auch als Bürstenhülse 10 oder Bürstenköcher 10 bezeichnet.
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In der 3a ist
in der mittigen Zeichnung eine Bürste 20 dargestellt.
Sie besitzt eine quaderförmige
Gestalt und besteht aus Kohle. Sie wird gefertigt, indem aus einem
großen
Kohlequader einzelne Bürstenkohlen 20 in
gewünschter
Größe abgetrennt werden.
Die Bürste 20 besitzt
eine Breite a.
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Nachdem der Bürstenhalter 10 und
die Bürste 20 getrennt
voneinander gefertigt wurden, wird die Bürste 20 in z-Raumrichtung
in den Bürstenhalter 10 eingeschoben.
Die untere Zeichnung der 3a zeigt
den Bürstenhalter 10 und
die Bürste 20 in
diesem zusammengefügtem
Zustand. Dabei besteht in der y-Raumrichtung zwischen dem Bürstenhalter 10 und
der Bürste 20 ein
Spiel S. Dieses ergibt sich dadurch, dass die Breite a der Bürste 20 kleiner
ist, als der Abstand b der Führungsflächen 18.
Die Führungsflächen 18 der
Schienen 11 des Bürstenhalters 10 definieren
somit das in y-Raumrichtung
bestehende Spiel S zwischen der Bürste 20 und dem Bürstenhalter 10.
Die Schienen 11 definieren außerdem die Verschiebungsrichtung
(z-Richtung) der Bürste 20 innerhalb
des Bürstenhalters 10.
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Zur Vereinfachung der Darstellung
sind in den 3b bis 3d, auf die im folgenden
Bezug genommen wird, von der Vorrichtung 1 lediglich der Stempel 2 und
die Matrize 3 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst
jedoch alle in den 1 und 2 dargestellten . Einrichtungen.
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Die 3b zeigt
in perspektivischer Ansicht den in die Vorrichtung 1 eingelegten
Bürstenhalter 10 mit
der Bürste 20.
Das Einlegen des Bürstenhalters 10 in
die Matrize 3 erfolgt derart, dass die Stege 7 der Matrize 3 an
den Führungsflächen 18 des
Bürstenhalters 10 unmittelbar
rechts und links der Flanken 17 angreifen. Es wird angemerkt,
dass es auch möglich ist,
zuerst den Bürstenhalter 20 in
die Vorrichtung 1 einzulegen und nachfolgend die Bürste 20 in
dem Bürstenhalter 10 zu
montieren. Der bewegliche Stempel 2 und die feststehende
Matrize 3 dienen als Werkzeuge zur Verformung des Bürstenhalters 10. Der
Stempel 2 und die Matrize 3 sind gegenüberliegend
angeordnet und in dem dargestellten, unbelasteten Zustand liegen
sie sich parallel gegenüber.
Der Stempel 2 und die Matrize 3 weisen, wie bereits
vorstehend zu den 1 und 2 erläutert, eine linienförmige Anpresskontur 7 in
Form der Stege 7 auf. Hierbei sind die Stege 7 des
Stempels 2 und der Matrize 3 in ihrer Form und
ihren Abmessungen an die Form und die Abmessungen des Bürstenhalters 20 angepasst.
Die Stege 7 sind parallel zueinander angeordnet und erstrecken
sich in die Verschiebungsrichtung (z-Richtung) der Bürste 20 in
dem Bürstenhalter 10. Die
Stege 7 des Stempels 2 und der Matrize 3 weisen eine
Höhe h
auf. Die Rinne 19 besitzt eine Höhe r, wobei die Höhe h der
Stege 7 stets größer ist
als die Höhe
r der Rinne 19. Dies gilt auch während des Verformens des Bürstenhalters 10,
bei welchem sich die Höhe
r der Rinne 19 verändern
kann. Hiermit wird sicher gestellt, dass auch während des Verformens des Bürstenhalters 10 der
Stempel 2 und die Matrize 3 die Wandabschnitte 12 des
Bürstenhalters 10 nicht berühren. Der
Abstand der Stege 7 in x-Raumrichtung ist derart gestaltet,
dass zwischen den Stegen 7 die Rinne 19 mitsamt
den Flanken 17 aufgenommen werden kann. Die Stege 7 erstrecken
sich in z-Raumrichtung mindestens über die gesamte Längsausdehnung
des Bürstenhalters 10 in
z-Raumrichtung.
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Nach dem Einlegen des Bürstenhalters 10 und
der Bürste 20 fährt der
Stempel 2 in y-Raumrichtung
nach unten; vergleiche 3b und 3c. Beim Herunterfahren des
Stempels 2 greifen die Stege 7 des Stempels 2 unmittelbar
rechts und links der Flanken 17 an den Führungsflächen 18 des
Bürstenhalters 10 an.
Bei der Fertigung des Bürstenhalters 10 können sich
jedoch im Rahmen üblicher
Fertigungstoleranzen Variationen der Breite b des Bürstenhalter 10 in x-
oder z-Raumrichtung ergeben. Dies stellt dennoch kein Problem dar,
da der Stempel 2 um die x- und z-Raumachse schwenkbar ist;
siehe Pfeildarstellung in 3b am
Stempel 2. Diese Schwenkbarkeit ergibt sich durch die schwenkbare
Lagerung des Stempels 2 an der Vorrichtung 1,
wie zu 1 und 2 beschrieben, worauf hier
verwiesen wird. Durch die Schwenkbarkeit des Stempels 2 kann
sich der Stempel 2 an die Konturen des Bürstenhalters 10 herantasten,
sodass der Bürstenhalter 10 auch
bei den vorgenannten Abmessungsschwankungen gleichmäßig verformt
werden kann. Mit dem Stempel 2 wird eine Kraft auf den
Bürstenhalter 10 aufgebracht,
wodurch sich der Bürstenhalter 10 verformt.
Der Bürstenhalter 10 wird
in y-Raumrichtung
solange verformt, d.h. der Stempel 2 nachgeführt, bis
das Spiel S zwischen der Bürste 20 und
dem Bürstenhalter 10 verschwindet
(S = 0), d.h. bis die Führungsflächen 18 die
Bürste 20 zumindest
entlang einer sich entlang der Stege 7 erstreckenden Linie
berühren.
Dieses Stadium ist in 3c dargestellt.
Dabei erfolgt die Verformung teilweise elastisch und teilweise plastisch
und zwar lokal auf der zweiten Seitenwand 14 und der vierten
Seitenwand 16 des Bürstenhalters 10.
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Nachdem die Verformung des Bürstenhalters 10 solange
durchgeführt
wurde, bis das Spiel S zwischen den Führungsflächen 18 des Bürstenhalter 10 und
der Bürste 20 verschwunden
ist, wird der Stempel 2 der Vorrichtung 1 wieder
in y-Raumrichtung nach oben in seine Ausgangsposition gebracht; siehe 3d. Dadurch, dass die Verformung
des Bürstenhalters 10 teilweise
elastisch erfolgte, federt der Bürstenhalter 10 ein
Stück weit
in seine ursprüngliche
Gestalt vor der Verformung zurück.
Dadurch ergibt sich zwischen der Bürste 20 und dem Bürstenhalter 10 wieder
ein Spiel M in y-Raumrichtung. Dies ist jedoch kleiner als das ursprüngliche
Spiel S vor der Verformung des Bürstenhalters 10.
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Die 4 zeigt
abschließend
eine perspektivische Ansicht einer nach 3 gefertigten Bürstenanordung 30 mit
dem Bürstenhalter 10 und
der Bürste 20,
zwischen denen in y-Raumrichtung
das Spiel M besteht. Durch die Wahl des Querschnitts, des Werkstoffes
und der Wandstärke
des Bürstenhalters 10 kann
das Verhältnis
von plastischer zu elastischer Verformung eingestellt werden. Durch
die Wahl dieser Eigenschaften und Dimensionen ist das verbleibende
Spiel M zwischen dem Bürstenhalter 10 und der
Bürste 20 einstellbar.