DE19833010A1 - Kunststoff-Schleifleitung mit einextrudierten vorprofilierten Stromschienen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schleifleitung für die Stromversorgung von beweglichen Stromverbrauchern, mit einem im Querschnitt offenen Gehäuse aus einem Isoliermaterial, wobei in dem Gehäuse mindestens eine Stromschiene angeordnet ist, wobei ein Teil der Stromschiene (13) verankernd im Material des Gehäuses (12) einliegt und zwischen der Stromschiene (13) und dem Gehäusematerial ein Hohlraum (19) ist, welcher sich über die gesamte Länge der Schleifleitung (11) erstreckt und zur Aufnahme eines Verbindungselementes zwischen zwei aneinander grenzender Schleifleitungen (11) dient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifleitung für die Stromversorgung von beweglichen Stromverbrauchern, mit einem im Querschnitt offenen Gehäuse aus einem Isoliermaterial, wobei in dem Gehäuse mindestens eine Stromschiene angeordnet ist.

Eine gattungsgemäße Schleifleitung zeigt die Fig. 1. Die Schleifleitung 1 hat ein Kunststoffgehäuse 2, in dem Stromschienen 3 angeordnet sind. Das Gehäuse hat eine untere Öffnung 7, welche sich über die gesamte Länge der Schleifleitung 1 erstreckt und durch die die Stromabnahme zu dem beweglichen Stromverbraucher erfolgt. Die Strom­ schienen sind über an der Gehäusewand 5 angeformte Schwalbenschwanzführungen 4 geschoben und werden von diesen in Position gehalten. An den Endbereichen der Schleifleitung 1 sind seitlich in den Bereichen der Stromschienen 3 Aussparungen 6. Die Länge der Strom­ schienen 3 entspricht der Gesamtlänge der Schleifleitung 2, so daß die Stromschienen 3 in die Aussparungen 6 hineinreichen und somit dort nicht von der Schwalben­ schwanzführung gehalten sind. Die Aussparungen 6 sind erforderlich, damit Verbindungselemente, welche in Fig. 1 nicht dargestellt sind, in die Stromschienen 3 einge­ schoben werden können. Wären die Aussparungen 6 nicht vorhanden, wären die Stromschienen 3 bis zu ihren Enden vollständig durch die Schwalbenschwanzführungen 4 aus­ gefüllt und könnten keine Verbindungselemente aufnehmen. Aus technischen Gründen ist es nicht möglich, die Verbindungselemente über die Enden der Stromschienen zu schieben, da sonst unerwünschte Absätze auf den Schleif­ flächen 3s entstehen, die zu einem schnellen Verschleiß der Kohleschleifer führen würden.

Die in Fig. 1 gezeigte Schleifleitung ist in ihrer Herstellung bedingt durch die benötigte große Anzahl von manuellen Prozeßschritten sehr aufwendig. In einem ersten Prozeßschritt wird das Profilgehäuse mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellt. Anschließend werden die Aussparungen 6 ausgestanzt oder -geschnitten. An­ schließend werden die benötigten Stromschienen über die Schwalbenschwanzführungen per Hand geschoben. Bedingt durch die Querschnittsform der Stromschienen können diese nach dem Aufschieben stets noch leicht hin und her in dem Schleifleitungsgehäuse verschoben werden, wodurch die Gefahr des Herausfallens besteht. Deshalb werden die Stromschienen in einem zusätzlichen Arbeitsgang durch Verformung des Stromschienenprofils auf dem Schwalben­ schwanz befestigt. Ebenfalls nachteilig bei dieser Schleifleitung ist, daß die Schleifleitung nur schwer an eine geforderte Länge angepaßt werden kann, da es stets notwendig ist die Aussparungen 6 nachträglich einzu­ arbeiten.

Aus der EP 0543039 B1 ist eine gattungsgemäße Schleif­ leitung bekannt, bei der eine vorprofilierte Stromschiene bei der Herstellung des Schleifleitungsgehäuses mit einextrudiert wird. Zum Ausgleich der Toleranzen der Stromschienendicke wird die Stromschiene beim Extru­ sionsvorgang beidseitig mit einem zusätzlichen Kunststoff abgedeckt. Der zusätzliche Kunststoff verbindet sich bei dem Extrusionsvorgang nicht mit dem Kunststoff des Gehäuses, wodurch dieser Kunststoff nach dem Abkühlen und Erhärten leicht von der Einextrudierten Stromschiene entfernt werden kann, und deren Schleifflächen somit frei von Kunststoff sind. Bei der Schleifleitung gemäß der EP 0543039 besteht jedoch ebenso wie bei der Schleifleitung gemäß Fig. 1 das Problem des Verbindens der Strom­ schienen zweier aneinandergrenzender Schleifleitungen. Die EP 0543039 B1 sagt nichts darüber aus, wie die Stromschienen zweier aneinandergrenzender Schleiflei­ tungen miteinander verbunden werden sollen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schleif­ leitung bereit zustellen, welche problemlos an bestimmte geforderte Längen anpaßbar ist und bei der ein Verbinden der einzelnen Stromschienen der aneinandergrenzenden Schleifleitungen problemlos möglich ist.

Erfinderisch wird diese Aufgabe sowohl durch eine Schleifleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 als auch durch eine Schleifleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.

Der wesentliche Erfindungsgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Stromschienen der Schleifleitung entweder durch ein Hohlprofil gebildet sind und somit einen sich über die gesamte Länge der Schleifleitung erstreckenden Hohlraum bilden oder aber die Stromschienen zusammen mit dem Gehäuse einen derartigen Hohlraum bilden. Wird die Schleifleitung auf eine beliebige Länge gekürzt, so sind an der Trennstelle automatisch Öffnungen im Bereich der Stromschiene vor­ handen, in welche Verbindungselemente zum Verbinden zweier benachbarter Schleifleitungen problemlos ein­ schiebbar sind. Bei den erfindungsgemäßen Schleiflei­ tungen werden diese Öffnungen entweder durch die hohl­ profilierten Stromschienen selbst gebildet oder durch einen Hohlraum, der von der Stromschiene und dem Gehäuse der Schleifleitung während des Extrusionsvorgangs ge­ bildet wird.

Je nach Einsatzgebiet und benötigten Stromstärkebelegen ist das Profil der Stromleitung entsprechend stark bzw. dickwandig auszubilden. Vorteilhaft sind die Strom­ leitungen von der Profilform her so zu gestalten, daß sie sich problemlos auf Coils bzw. Wickeltrommeln aufwickeln lassen. Eine möglichst große Wickellänge erweist sich dabei als vorteilhaft für das spätere Einextrudieren, da hierdurch die Trommeln seltener ausgewechselt werden müssen und der Fertigungsprozeß der Schleifleitungen weniger Unterbrechungen unterliegt.

Die vorprofilierten Stromschienen sind zudem vorteilhaft derart im Querschnitt ausgeformt, daß sie problemlos ohne sich nennenswert zu verformen auf die Trommeln auf­ gewickelt werden können. Ein Verkanten oder Verhaken würde zu einer Störung des Herstellungsprozesses führen. Hierbei erweist sich eine Querschnittsform als vorteilhaft, bei der die Stromschiene im Querschnitt an mindestens zwei Stellen die gleiche maximale Breite aufweist, d. h. insbesondere im Querschnitt oben wie unten ein gleiches Breitenmaß aufweist.

Die als Schleiffläche ausgebildete Fläche einer Stromschiene stößt vorteilhaft mit ihren Längsseiten unmittelbar an das Material des Gehäuses. Hierdurch ist gewährleistet, daß sich kein Schmutz oder Abriebmaterial, welches von darüberliegenden Stromschienen und den daran entlanggleitenden Stromabnehmern herabfällt, an der Stromschiene selbst ansammeln kann, wodurch es zu einer Verschmutzung der zur Stromabnahme ausgebildeten Fläche der Stromschiene kommen könnte und hierdurch die Funk­ tionsfähigkeit der Schleifleitung beeinträchtigt würde.

Zur Verankerung der Stromschiene in dem Material des Gehäuses weist diese abgewinkelte Längsränder auf, welche möglichst vollständig im Material des Gehäuses einliegen. Eine besonders einfache Profilform für eine Stromschiene ist die U- oder O-Form, wobei an den beiden Schenkeln des U's bzw. des O's jeweils mindestens ein Längsrand angeformt ist. Hierdurch ist eine sichere Verankerung gewährleistet. Die Längsränder wirken im Querschnitt bzw. in Richtung der Flächennormalen der jeweiligen Gehäuse­ wand als Widerhaken und gewährleisten einen festen Sitz im Kunststoffgehäuse. Zusätzlich können die Außenflächen des Stromschienenprofils mit eingewalzten Querrillen oder anderen Vorsprüngen oder Hinterschneidungen versehen sein, welche ein Längsverschieben der Stromschiene in der Schleifleitung verhindern. Durch den sich beim Abkühlen zusammenziehenden Kunststoff werden die Längsränder vorteilhaft fest umschlossen.

Durch die konisch zueinanderlaufenden Schenkel der U- oder O-Profile der Stromschienen wird erreicht, daß während des Extrusionsvorgangs der Innenraum des Profils frei von Kunststoff bleibt, wodurch der erfindungsgemäße Hohlraum über die gesamte Länge der Schleifleitung vorhanden ist. Ein weiterer Vorteil der konisch nach innen zeigenden Schenkel des Profils ist, daß sie einen festen Sitz für das Verbindungselement zweier aneinandergrenzender Schleifleitungen gewährleisten, ohne daß sich das Verbindungselement am Kunststoff abstützt.

Dadurch bedingt, daß die Stromschiene im wesentlichen mit ihrem gesamten Profil außer der zur Stromabnahme ausgebildeten Fläche im Material des Gehäuses einliegt, kann sich die Stromschiene nicht beim Hereinschieben des Verbindungselements verformen. Daher muß gewährleistet sein, daß das in den Hohlraum einsteckbare Verbindungs­ element selbst elastisch bzw. federnd ausgebildet ist, da es selbst den Anpreßdruck gegen die Innenwandung der Stromschiene erzeugen muß. Derartig federnd ausgebildete Steckverbinder sind hinlänglich bekannt und weisen eine Querschnittsform ähnlich der der Stromschiene auf, wobei deren Außenabmessungen ungefähr gleich den Innen­ abmessungen des durch die Stromschiene gebildeten Hohl­ raumes entsprechen.

Sofern die Stromschiene als U-Profil mit konisch nach innen weisenden Schenkeln ausgebildet ist, sollte der Steckverbinder ebenfalls als U-Profil mit nach innen weisenden Schenkeln ausgebildet sein. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, daß die Profilbreite des Steck­ verbinders an seinen beiden Enden kleiner als die Öffnungsbreite des Hohlprofils bzw. des Hohlraums ist, damit der Steckverbinder problemlos in das Profil einschiebbar ist. Im Mittelbereich müssen die Schenkel des Steckverbinders weiter auseinandergebogen sein als die im Gehäusematerial einliegenden Schenkel des Strom­ schienenprofils, wodurch beim Einschieben die Schenkel des Steckverbinders im mittleren Bereich zusammengedrückt werden und somit den notwendigen Anpreßdruck erzeugen.

Da der Hohlraum sich über die gesamte Länge der Schleif­ leitung erstreckt, ist es möglich, den Steckverbinder vollständig in den Hohlraum einzuschieben. Um ein vollständiges Eindringen des Verbindungselements zu verhindern, weist der Steckverbinder vorteilhaft einen Mittenanschlag auf, so daß er hälftig in den aneinander­ grenzenden Stromschienen zweier benachbarter Schleif­ leitungen nach der Montage einliegt.

Die erfindungsgemäße Schleifleitung wird vorteilhaft mittels eines Herstellungsverfahrens hergestellt, bei dem je nach Polzahl der Schleifleitung eine entsprechend gleich große Zahl von Trommeln mit darauf aufgewickelten, profilierten Stromschienen dem Extruderwerkzeug vorge­ schaltet sind und die Stromschienen bei der Extrusion des Schleifleitungsgehäuses mit einextrudiert werden. Erst nach erfolgter Extrusion und nachfolgender Abkühlung wird die Schleifleitung mit den Stromschienen auf Länge gesägt, wodurch ein nachträgliches Einfügen von Strom­ schienen nicht mehr erforderlich ist.

Bedingt durch die versteifende Wirkung der mit einex­ trudierten Stromschienen in das Schleifleitungsgehäuse ist es möglich, das Schleifleitungsgehäuse dünnwandiger auszugestalten. Hierdurch wird vorteilhaft Material eingespart und somit die Fertigungskosten gesenkt.

Nachfolgend werden anhand von Figuren erfindungsgemäße Ausführungsformen der Stromschienen und einer Schleif­ leitung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Schleifleitung gemäß des Standes der Technik;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße vierpolige Schleif­ leitung;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Aufwickeltrommel und darauf aufzuwickelnder Stromschiene;

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung durch eine in der Gehäusewand verankerten, vorprofilier­ ten Stromschiene; sowie

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Strom­ schiene mit in äquidistant beabstandeten, angeformten Hinterschneidungen.

Die Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Endes einer erfindungsgemäßen Schleifleitung 11, bei der vier Stromschienen 13 in dem Gehäuse 12 im Innenraum 18 angeordnet sind. Durch die Längsöffnung 17 greift der nicht dargestellte Stromabnehmer in die Schleifleitung 11 mit seinen Kontaktabnehmern ein, welche entlang der zur Stromabnahme ausgebildeten Flächen 13s entlanggleiten. Das Profil der Stromschienen 13 ist ein U-Profil, wobei die Schenkel 13a des U konisch nach innen zeigen. An den Enden der Schenkel ist jeweils ein nach außen gerichteter Längskragen 13b angeformt, welcher zur Arretierung der Stromschiene 13 in der Gehäusewand 15 dient. Die Stromschiene 13 bildet zusammen mit dem Material der Gehäusewand 15 einen sich durch die gesamte Schleifleitung erstreckenden Hohlraum 19, in den die nicht dargestellten Verbindungselemente zum Verbinden zweier aneinander angrenzender Stromschienen 13 einschiebbar sind.

Die Fig. 3 zeigt eine auf einem Coil T aufgewickelte vorprofilierte Stromschiene 13, die beim Extru­ sionsvorgang des Kunststoffgehäuses der Schleifleitung gleichzeitig mit einextrudiert wird.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Stromschiene 13', welche ein Hohlprofil mit einem Innenraum 19' ist. Die glatte, nicht im Kunststoff 15' einliegende Fläche 13s' bildet die Schleiffläche zur Stromabnahme. Das Hohlprofil ist dreieckförmig, wobei an den beiden im Gehäusematerial befindlichen Schenkeln Längsränder 15b' angeformt sind, welche Widerhaken bilden und fest vom Kunststoff des Gehäuses 15' umschlossen sind und somit ein Herausfallen der profilierten Stromschiene 13' verhindern.

Wie in Fig. 5 dargestellt, können die Hinterschneidungen 13v durch Querrillen gebildet sein, welche entlang der Längsränder 13b ausgebildet sind. An den Längsrändern 13b können jedoch auch Fahnen bzw. Hinterschneidungen angeformt sein, die ebenfalls ein Längsverschieben der Stromschiene im Schleifleitungsgehäuse verhindern.

Es versteht sich von selbst, daß die Profilform der verwendeten Stromschienen beliebig ist, sofern eine genügende Verankerung der Stromschiene im Material des Schleifleitungsgehäuses gewährleistet ist.

Es ist zudem möglich, weitere, nicht als Stromschienen funktionierende Strangpreßprofile mit in das Schleif­ leitungsgehäuse einzuextrudieren, um die Steifigkeit der Schleifleitung bei gleichzeitiger Materialersparnis zu erhöhen.

Claims (15)

1. Schleifleitung für die Stromversorgung von beweg­ lichen Stromverbrauchern, mit einem im Querschnitt offenen Gehäuse aus einem Isoliermaterial, wobei in dem Gehäuse mindestens eine Stromschiene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Stromschiene (13) verankernd im Material des Gehäuses (12) einliegt und zwischen der Stromschiene (13) und dem Gehäusematerial ein Hohlraum (19) ist, welcher sich über die gesamte Länge der Schleifleitung (11) erstreckt und zur Aufnahme eines Verbindungselementes zwischen zwei aneinander grenzender Schleifleitungen (11) dient.

2. Schleifleitung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschiene (13') ein Hohlprofil ist, dessen Innenraum (19') über die gesamte Länge der Schleifleitung ganz oder teilweise frei vom Material des Gehäuses (15') ist, wobei ein Teil des Hohlprofils (13') im Gehäusematerial (15') verankernd einliegt, und der Innenraum (19') des Hohlprofils zur Aufnahme eines Verbindungselementes für zwei aneinander grenzender Schleifleitungen dient.

3. Schleifleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Stromabnahme ausgebildete Fläche (13s, 13s') der Stromschiene (13, 13') mit ihren Längsseiten (13L, 13L') unmittelbar an das Material des Gehäuses (15, 15') angrenzt.

4. Schleifleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Stromabnahme ausgebildete Fläche (13s, 13s') der Stromschiene (13, 13') mit der angrenzenden Gehäuseoberfläche (15, 15') nahezu fluchtet.

5. Schleifleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschiene (13, 13') zur Verankerung abgewinkelte Hinterschneidungen oder Längsränder (13b, 13b') hat, welche insbesondere vollständig im Material der Gehäusewand (15, 15') einliegen.

6. Schleifleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Stromschiene (13, 13') im wesentlichen u­ förmig ist, wobei an den Enden der beiden Schenkel (13a, 13a') des U's jeweils mindestens ein Längsrand (13b, 13b') angeformt ist.

7. Schleifleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (13a, 13a') des U's nach innen gebogen sind und konisch zueinanderlaufen.

8. Schleifleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschiene (13, 13') im Querschnitt an mindestens zwei Stellen die gleiche maximale Breite aufweist.

9. Schleifleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschiene (13) mindestens ein Verankerungselement (13v) hat, welches ein Verschieben der Stromschiene (13) in Längsrichtung relativ zur Schleifleitung verhindert.

10. Schleifleitung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungs­ element (13v) eine Fahne, Querrille, eine Hinterschneidung, oder ein insbesondere wulst­ förmiger Vorsprung ist, wobei das Verankerungs­ element (13v) auf der Profiloberfläche oder am Längsrand (13b) angeordnet ist und im Material des Gehäuses einliegt.

11. Verbindungselement für eine Schleifleitung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Querschnitt des Verbindungselements u- oder o-förmig ist und im montierten Zustand mit seinen Außenwänden federnd gegen die Innenwand des Hohlprofils oder die den Hohlraum bildenden Wände der Stromschiene anliegt, wobei das Verbindungselement im Mittelbereich einen Anschlag hat, der gegen die Stirnseite der Stromschiene beim Einschieben anschlägt und ein voll ständiges Einschieben des Verbindungselements in die Stromschiene verhindert.

12. Verbindungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungs­ element u-förmig ist und die eine Wand in seiner Form der Form der der Schleiffläche der Stromschiene abgewandten Seite angepaßt ist, und die Schenkel im Mittelbereich weniger weit nach innen zueinander geneigt sind als die Schenkel der u-förmigen Stromschiene, wobei die Schenkel des Verbindungselements beim Einschieben in die Stromschiene von deren Schenkeln zusammengedrückt werden.

13. Verfahren zu Herstellung einer Schleifleitung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das Gehäuse der Schleifleitung (11) mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine vorprofilierte Stromschiene (13, 13') beim Extrusionsverfahren mit einextrudiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stromschiene (13, 13') auf einer Trommel (T) aufgewickelt ist und von dieser mit der Herstellungsgeschwindigkeit der Schleifleitung (11) kontinuierlich abgewickelt und durch das Extrusionswerkzeug durchgeführt und von diesem in Position gebracht wird, wonach es von der Schmelze teilweise im Querschnitt umschlossen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach Austritt der Schleifleitung (11) aus dem Extrusionswerkzeug und anschließender Erstarrung und eventueller Kalibrie­ rung die Schleifleitung (11) auf Länge geschnitten oder gesägt wird.