DE19718912A1 - Schleifringübertrager - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Schleifringübertrager mit einer Schleif- oder Kontaktringe tragenden Trommel gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Schleifringübertrager für die Übertragung von Signalen und Spannungen von drehenden auf stillstehende Teile oder umgekehrt sind in vielen Ausführungen bekannt. Die bekannteste Anwendung ist die Spannungsübertragung an Elektromotoren oder Generatoren und erfolgt dort meistens über Schleifkohlen. Bei geringer Umfangsgeschwindigkeit des drehenden Teiles lassen sich auch Meßwerte und Signale ohne Probleme, d. h. mit geringem Übergangs­ widerstand, übertragen.

Für die Signal- und Meßwertübertragung werden durch die Firma RIE-TECH, Heidrun Riegger, Schleifringübertrager angeboten, welche Schleif- oder Kontaktringe umfassen, die eine Beschichtung aus Hartgold aufweisen. Auf der stillstehenden Seite erfolgt die Kontaktabnahme mit einem federnden Schleifkontakt, an dessen Ende eine Goldniet befestigt ist. Bei anspruchsvolleren Signalübertragungs-Vor­ richtungen werden meist zwei oder mehr Schleifkontakte auf jeden einzelnen Schleifring aufgesetzt.

Mit zunehmender Drehzahl und folglich höherer Umfangsgeschwindigkeit der Schleifringe erhöht sich der Übertragungswiderstand an der oder den Kontaktstellen, was vermutlich auf einen naturgemäß nicht absolut hundertprozentig erreichbaren Rundlauf der Kontaktbahnen an den Kontaktringen sowie auf im Übertragungssystem wachsende Schwingungen zurückzuführen ist. Der Einsatz von zwei oder allenfalls mehreren einzelnen gefederten Schleifkontakten erhöht wohl die Übergangssicherheit der Signale; der Widerstandserhöhung hingegen kann nicht befriedigend entgegengewirkt werden. Dies ist ein wesentlicher Nachteil.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schleifringübertragers für Maschinen und Vorrichtungen mit sehr hohen Drehzahlen, bei dem der Übergangswiderstand im wesentlichen unabhängig von der Drehzahl konstant und niedrig gehalten werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Schleifringübertrager mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Es gelingt, mit einem flexiblen schwingungsfähigen, zwischen zwei Befestigungsstellen gespanntgehaltenen, als Feder ausgestalteten, aus Gold oder einer Goldlegierung bestehenden Übertragungskörper bei jeder Drehzahl eine genügend große Kontaktfläche zwischen dem stehenden und dem drehenden Teil aufrechtzuerhalten und damit den Übertragungswiderstand niedrigzuhalten. Die federelastische Aufhängung des Übertragungskörpers ermöglicht, absolut gleichartige Verhältnisse zu erhalten, unabhängig von der Drehrichtung des drehenden Teiles. Die beiden Befestigungsstellen des Übertragungskörpers sind vorzugsweise an den Enden zweier Tragelemente oder Federelemente befestigt und erlauben so eine teilweise Umschlingung der Kontaktbahn. Der federnd ausgebildete Übertragungskörper kann in einfacher Weise an die Kontaktbahn herangeführt und die notwendige Auflagekraft eingestellt werden. Im System auftretende Schwingungen ergeben eine Vielzahl von Auflage- bzw. Kontaktflächen mit erhöhter Auflagekraft und dadurch eine einwandfreie Signalübertragung, wie sie bei schlaffen Systemen nicht erreicht werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung besteht der Übertragungskörper aus einer Hartgoldfolie oder einer hartgoldbeschichteten Metallfolie, an welcher eine Mehrzahl von Goldnieten befestigt sind. Die Goldnieten können auf einer Linie oder zur Längsausdehnung seitlich versetzt angeordnet sein, und es liegen unter allen Umständen stets mehrere Nieten an der Kontaktbahn an.

Anhand illustrierter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen zwischen zwei Flachfedern eingespannten, aus einer Folie bestehenden Übertragungskörper,

Fig. 2 der in Fig. 1 dargestellte Übertragungskörper mit einer Mehrzahl aufgesetzter Nieten,

Fig. 3 einen zwischen zwei Federn gehaltenen, aus einem Goldfederdraht bestehenden Übertragungskörper,

Fig. 4-6 drei verschiedene Befestigungsarten des Übertragungskörpers.

In den schematischen Figuren ist mit Bezugszeichen 1 ein Schleif- oder Kontaktring bezeichnet, der auf einer Welle 3 aufgesetzt und um die Achse A drehbar ist. Die Oberfläche des Schleifringes 1 weist vorzugsweise eine Kontaktbahn 5 mit Hartgoldbeschichtung auf. Der Schleifring 1 kann direkt auf der Welle 3 einer Maschine aufgesetzt sein, von der Signale oder eine Spannung übertragen werden muß. Die Welle 3 kann aber auch in einem staub- und/oder wassergeschützten Gehäuse eingesetzt sein, welches als Ganzes auf das Ende einer Welle einer Maschine 7 aufsetzbar ist.

An einem feststehenden Teil einer Maschine 7, von der einzig ein kleiner Abschnitt sichtbar ist, ist ein Träger 9 zweier Haltefedern 11 und 13 sichtbar. Die Haltefedern 11, 13 sind mit Befestigungsmitteln 15 am Träger 9 befestigt. Letzterer ist vorzugsweise aus elektrisch isolierendem Material hergestellt. Die übertragenen Signale können an der Stelle B abgenommen und einer Signalverarbeitung zugeführt werden. Zwischen den beiden Enden der Haltefedern 11 und 13 ist ein federelastische Eigenschaften aufweisender Übertragungskörper 17 eingespannt. Die Dicke des Übertragungskörpers 17 liegt bei ca. 0,05 mm. In Arbeitsstellung umschlingt dieser den Schleifring 1, beispielsweise in einem Bereich von ca. 90°. Je nach Länge der beiden Haltefedern 11, 13 bzw. Durchmesser des Schleifringes 1 ist der Umschlingungs­ winkel größer oder kleiner als 90°.

Der Übertragungskörper 17 in Fig. 1 besteht aus einer Hartgoldfolie oder einer Folie aus einem anderen Metall, welches mit Hartgold beschichtet und federnd ist. Die Beschichtung bzw. das Material des Übertragungskörpers 17 entspricht folglich derjenigen auf der Kontaktbahn 5. Es ergibt sich zwischen dem Übertragungskörper 17 und der Kontaktbahn 5 eine einzige oder aus mehreren Abschnitten zusammengesetzte gegenseitige Kontaktierung entlang der Mantelfläche im Bereich des Umschlingungswinkels alpha.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Fig. 2, deren Aufbau derjenigen in Fig. 1 entspricht, sind auf dem Übertragungskörper 17 gegen die Kontaktbahn 5 gerichtete Goldnieten 19 aufgesetzt. Ein direkter Kontakt zwischen dem Kontaktkörper 17 und der Kontaktbahn 5 liegt daher nicht mehr vor, weshalb die Oberfläche des Übertragungs­ körpers 17 nicht unbedingt eine Goldbeschichtung aufzuweisen hat. Die Nieten 19, welche im wesentlichen punktförmig auf der Kontaktbahn 5 aufliegen, können in regelmäßigen Abständen zueinander und auf einer Linie angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, die Nieten 19 seitlich versetzt, d. h. in einer Zick-Zack-Linie anzuordnen.

Alternativ zu Goldnieten 19 könnten selbstverständlich auch auf den Übertragungskörper 17 aufgeschweißte Kugelabschnitte oder aus dem Folienmaterial des Übertragungskörpers 17 durch Drücken geformte Nocken oder Noppen ausgebildet sein. Selbstverständlich ist die Auflage der Nieten 19 nicht in geometrischem Sinne punktförmig, sondern die Auflagefläche kann infolge Abriebs eine im wesentlichen kreisring- oder vieleckförmige sein.

In der Ausgestaltung nach Fig. 3, deren Aufbau wiederum demjenigen in Fig. 1 entspricht, tritt an die Stelle eines folienförmigen Übertragungskörpers 17 ein solcher aus einem Goldfederdraht oder mehreren nebeneinander verlaufenden Goldfederdrähten. Diese sind mit ihren Enden ebenfalls an den Haltefedern 11 und 13 befestigt und umschlingen den Schleifring 1 mit einem Umschlingungs­ winkel alpha.

Anhand der Fig. 4, 5 und 6 erfolgt eine Beschreibung der Haltevorrichtung für den Übertragungskörper 17, d. h. eine Beschreibung der Haltefedern 11 und 13. In der einfachsten Ausführung sind die beiden Haltefedern 11 und 13 identisch ausgebildet und bestehen aus einer Blattfeder, die mit ihrem einen Ende am Träger 9 befestigt ist und deren zweites Ende den Übertragungskörper 17 festhält. Die Verbindung zwischen dem Übertragungskörper 17 und den Haltefedern 11 und 13 kann durch Löten, Nieten oder auf andere Weise erfolgen. Alternativ zu zwei als Blattfedern ausgebildeten Haltefedern 11 und 13 kann eine der beiden Federn durch ein starres Haltemittel ersetzt werden.

In der Ausgestaltung nach Fig. 5 ist zwischen den Enden der beiden Haltefedern 11 und 13 - es könnten hier auch im wesentlichen starre Haltemittel verwendet werden - sowie den Enden des Übertragungskörpers 17 je eine Zugfeder 21 eingesetzt.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Übertragungskörper 17 die Welle 3 um 180° oder mehr umschlingt. Der Übertragungskörper 17 kann, wie er in den Fig. 1, 2 und 3 beschrieben und gezeigt ist, aus einer Hartgoldfolie, einer Folie mit Goldnieten 19 oder einem oder mehreren Goldfederdrähte bestehen.

Claims (10)

1. Schleifringübertrager mit einer Schleif- oder Kontaktringe (1) tragenden Welle (3) und mit an den Kontaktbahnen (5) der Schleif- oder Kontaktringe (1) anzuliegen bestimmten Schleifkontakten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkontakte einen flexiblen, zwischen zwei Haltemitteln (11, 13) gespanntgehaltenen Übertragungskörper (17) umfassen, der mindestens entlang eines Abschnittes seiner Längsausdehnung in Anlage mit den Kontaktbahnen (5) gelangt.

2. Schleifringübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungskörper (17) aus federelastischem Material hergestellt ist.

3. Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungskörper (17) als bandförmige Folie ausgebildet ist, deren Enden an den Haltemitteln (11, 13) befestigt sind.

4. Schleifringübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Folie Nieten (19) oder Erhebungen aufgebracht oder ausgebildet sind.

5. Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie und die Nieten (19) oder Erhebungen aus Gold bestehen oder eine Beschichtung aus Gold aufweisen.

6. Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Übertragungskörper (17) aus einem massiven Gold- oder aus vergoldetem Federdraht besteht.

7. Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Haltemittel (11, 13) aus federndem Material besteht, einseitig fest mit einem Träger (9) verbunden ist und am freien Ende den Übertragungskörper (17) festhält.

8. Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungskörper (17) an mindestens einem Ende mit einer Zugfeder (21) am Haltemittel (11) oder (13) befestigt ist.

9. Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungskörper (17) mit einem Ende an einem Träger (9) und mit seinem zweiten Ende an einer am Träger (9) befestigten Zugfeder (23) befestigt ist.

10. Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungskörper (17) eine Dicke von ca. 0,05 mm aufweist.