DE19913246A1 - Schleifer zur Übertragung elektrischer Signale - Google Patents

Abstract

Ein Schleifer zur Übertragung elektrischer Signale mit durch Lücken getrennten Gruppen von Schleiferdrähten ist dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Gruppe von kurzen Schleiferdrähten auf einem fingerförmigen Federelement angeordnet und elektronisch leitend mit diesem verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schleifer zur Übertragung elektrischer Signale mit durch Lücken getrennten Grup­ pen von Schleiferdrähten.

Derartige Schleifer werden beispielsweise in Potentio­ metern zur Signalübertragung von/an bewegliche Bauteile verwendet.

Bekannt sind Stanzschleifer aus Bandmaterial. Für diese Schleifer muß aufgrund der geforderten Elastizitäts- und Kontakteigenschaften der Schleifer sehr hochwerti­ ges und daher auch kostspieliges Bandmaterial verwendet werden.

Ferner sind Stanzschleifer aus Verbundmaterial bekannt, welche für den Kontaktträger einen ersten Werkstoff und für die Schleifkontakte einen weiteren, zweiten Werk­ stoff umfassen. Als Werkstoff für den Kontaktträger kann dabei ein preiswerter Federwerkstoff eingesetzt werden, wohingegen für die Schleifkontakte wiederum ein hochwertiges und kostspieliges Bandmaterial verwendet werden muß.

Darüber hinaus sind Vieldrahtschleifer bekannt, umfas­ send einen Zwischenträger mit aufgeschweißten Kontakt­ drähten. Bei diesen Vieldrahtschleifern besteht der Träger aus einem preiswerten Federwerkstoff, wohingegen die aufgeschweißten Kontaktdrähte aus einem hochwerti­ gen Drahtmaterial hergestellt sind.

Ein solcher Vieldrahtschleifer geht beispielsweise aus der EP 0 543 213 A1 hervor.

Der Vorteil derartiger Vieldrahtschleifer liegt in der hohen Kontaktsicherheit, die bedingt ist durch die gro­ ße Anzahl der die Schleiferfinger bildenden Einzeldräh­ te und damit die große Anzahl der Kontaktpunkte. Derar­ tige Vieldrahtschleifer können aus fertigungstechni­ schen Gründen nur mittels eines geschlossenen Federträ­ gers, der eine durchgehende Sicke aufweist, gefertigt werden. Die Sicke erfüllt dabei die Funktion einer Schweißwarze, sie ist breiter ausgelegt als der benö­ tigte Schweißbereich. Aufgrund der Anordnung sämtlicher Einzeldrähte auf einem gemeinsamen Trägerblech dürfen die aus teurem Material bestehenden Kontaktträger eines vorgegebene Mindestlänge nicht unterschreiten, um die Funktion der Kontaktsicherheit und der geforderten Fe­ dereigenschaften zu erfüllen.

Problematisch bei derartigen Vieldrahtschleifern ist es jedoch, daß sie zu Schwingungen neigen, die im Bereich ihrer Eigenresonanzen zu erheblichen Signalverfälschun­ gen führen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schleifer der gat­ tungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß er einer­ seits gegenüber Schwingungen und Resonanzen auch bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten unempfindlich ist und daß er andererseits die Vorteile von Vieldrahtschlei­ fern, nämlich eine hohe Kontaktsicherheit aufgrund vie­ ler Auflagepunkte bei einem möglichst minimalen Mate­ rialeinsatz des hochwertigen Kontaktwerkstoffes ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird bei einem Schleifer der eingangs be­ schriebenen Art dadurch gelöst, daß jeweils eine Gruppe von kurzen Schleiferfingern auf einem Federelement an­ geordnet und elektrisch leitend mit diesen verbunden ist.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Gruppe von Schleiferdrähten jeweils auf die Spitze der fingerför­ mig ausgebildeten Federelemente geschweißt sind.

Die Federelemente bestehen aus einem Material mit sehr guten Federeigenschaften, vorzugsweise aus einem Me­ tall. Die Schleiferdrähte bestehen hingegen aus einem hinsichtlich der elektrischen Kontakteigenschaften op­ timierten Werkstoff. Für die Federelemente, bei denen es wesentlich auf die Federeigenschaften ankommt, kann daher der Werkstoff hinsichtlich der Federeigenschaften optimiert werden, wohingegen für die Schleiferdrähte, bei denen es wesentlich auf die Kontakteigenschaften ankommt, ein hinsichtlich der Kontakteigenschaften op­ timierter Werkstoff eingesetzt werden kann. Es müssen daher keinerlei Kompromisse zwischen den Federeigen­ schaften und den Kontakteigenschaften eingegangen wer­ den, wie dies bei aus dem Stand der Technik bekannten Schleifern der Fall ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Her­ stellung eines derartigen Schleifers zur Übertragung elektrischer Signale.

Diesbezüglich liegt ihr das Problem zugrunde, ein Ver­ fahren zur Herstellung von Vieldrahtschleifern, bei de­ nen jeweils eine Gruppe von kurzen Schleiferdrähten auf fingerförmigen Federelementen angeordnet und elektrisch leitend mit diesen verbunden sind, wobei die fingerför­ migen Federelemente durch Lücken voneinander getrennt sind, zu vermitteln, das eine einfache, schnelle und daher kostengünstige Herstellung ermöglicht.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren gelöst, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

• - Ausbildung eines Halteelements, vorzugsweise einer Sicke im Randbereich eines Blechs;
• - Befestigung, vorzugsweise durch Aufschweißen, von Gruppen von Vieldrahtschleifern im Bereich des Halteelements;
• - Ausbildung von fingerförmigen Federelementen in dem Blech durch Einbringung einer Anzahl von vor­ zugsweise in gleichem Abstand angeordneten und vom Rand des Blechs und dem Halteelement beabstandeten Öffnungen in das Blech;
• - Separierung der fingerförmigen Federelemente und der Gruppen durch Einbringung von mit den Öffnun­ gen verbundenen, im Bereich der Schleiferdrähte zum Rand des Blechs hin durchgängigen Ausnehmun­ gen.

Dieses Problem wird darüber hinaus auch durch ein Ver­ fahren gelöst, welches durch folgende Schritte gekenn­ zeichnet ist:

• - Ausbildung eines Halteelements, vorzugsweise einer Sicke im Randbereich eines Blechs;
• - Befestigung, vorzusweise Aufschweißen von Gruppen von Vieldrahtschleifern im Bereich des Halteelements;
• - Separierung der mit den Gruppen von Schlei­ ferdrähten versehenen Federelemente (Schlei­ ferfinger) durch Einbringen, vorzugsweise La­ serschneiden, von bis zum Rand des Blechs hin durchgängigen Ausnehmungen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegen­ stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne­ rischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen aus dem Stand der Technik bekannten Stanzschleifer;

Fig. 2 einen aus dem Stand der Technik bekannten Vieldrahtschleifer und

Fig. 3 schematisch mehrere Ausführungsformen eines von der Erfindung Gebrauch machenden Schlei­ fers zur Übertragung elektrischer Signale.

Aus dem Stand der Technik sind im wesentlichen zwei Ty­ pen von Schleifern bekannt. Ein in Fig. 1 dargestellter Stanzschleifer weist ein im Randbereich abgewinkeltes Blech 10 auf, in dem durch Ausstanzen, Ausschneiden oder dergleichen fingerförmige Schleifkontakte 12 aus­ gebildet sind.

Ein derartiger Stanzschleifer weist eine recht hohe Steifigkeit und damit eine Unempfindlichkeit gegenüber Resonanzen und Schwingungen bei hohen Verfahrgeschwin­ digkeiten auf. Die Kontaktsicherheit ist jedoch bei ei­ nem solchen Schleifer nicht sehr groß.

Der in Fig. 2 dargestellte, aus dem Stand der Technik bekannte Vieldrahtschleifer weist einen Träger 20 auf, auf dem Gruppen 22 von jeweils eng benachbart angeord­ neten Schleiferdrähten 23 angeordnet sind, die jeweils durch Lücken 24 voneinander beabstandet sind.

Ein derartiger Vieldrahtschleifer weist eine sehr hohe Kontaktsicherheit bedingt durch die große Anzahl der Einzeldrähte 23 und in Folge davon der großen Anzahl der Kontaktpunkte auf. Diese Kontaktsicherheit ist ge­ genüber dem in Fig. 1 dargestellten Stanzschleifer we­ sentlich verbessert. Problematisch bei diesen Viel­ drahtschleifern ist es jedoch, daß die Kontaktdrähte 23 leicht zu Schwingungen neigen, die im Falle ihrer Ei­ genresonanz zu Kontaktproblemen führen können.

Um einerseits eine gute Kontaktsicherheit zu ermögli­ chen und andererseits Kontaktabbrüche durch Schwin­ gungserscheinungen zu vermeiden, ist ein in Fig. 3 dar­ gestellter Multikontakt-Stanzschleifer vorgesehen, der nachfolgend anhand des Verfahrens zu seiner Herstellung näher beschrieben wird.

Der in Fig. 3 dargestellte Multikontakt-Stanzschleifer umfaßt ein Blech 30, das an seinem Randbereich ein Hal­ teelement in Form einer Sicke 31 aufweist. In dieses Blech 30 werden bei einer ersten links dargestellten Ausführungsform zunächst Öffnungen 32 eingebracht, bei­ spielsweise durch Stanzen oder Schneiden. Diese Öffnun­ gen 32 sind vorzugsweise in gleichem Abstand zueinander angeordnet. Durch die Öffnungen 32 werden in dem Blech fingerförmige Federelemente 34 ausgebildet. Die Öffnun­ gen 32 können, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, unterschiedlich gestaltet sein. Abhängig von den ge­ wünschten Federeigenschaften der Federelemente 34 kön­ nen sie beispielsweise schlitzförmig (rechts darge­ stellt) oder in Form eines großen Langlochs (links dar­ gestellt) ausgebildet sein. Es ist hervorzuheben, daß die Öffnungen 32 nicht zum Rand des Blechs 30 hin durchgängig sind, sondern vom mit der Sicke 31 versehe­ nen Rand des Blechs beabstandet angeordnet sind, so daß das Blech 30 am Rand, im Bereich der Sicke 31 durchgän­ gig ist.

Sodann werden Gruppen 40 von Schleiferdrähten 41 im Be­ reich der Sicke 31 auf das Blech aufgeschweißt oder auf andere Weise elektrisch leitend auf dem Blech 30 befe­ stigt. Die Sicke 31 erfüllt dabei die Funktion einer Schweißwarze, sie muß breiter ausgelegt sein als der benötigte Schweißbereich. Sodann erfolgt eine Separie­ rung der Federelemente 34 auch im Bereich der Gruppen 40 von Schleiferdrähten 41 durch Einbringung von mit den Öffnungen 32 verbundenen, im Bereich der Schleifer­ drähte 41 zum Rand des Blechs 30 durchgängigen Ausneh­ mungen 37. Diese Ausnehmungen 37 erfolgen durch ein Trennverfahren, wie z. B. Laserschneiden oder auch Sägen oder dergleichen.

Bei einem anderen in Fig. 3 auf der rechten Seite dar­ gestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Separierung der mit den Gruppen 40 von Schleiferdrähten 41 versehe­ nen Federelementen 34, welche die Schleiferfinger bil­ den, mittels durchgängiger Ausnehmungen 37, ohne daß zunächst Öffnungen 32 beispielsweise durch Stanzen ein­ gebracht werden.

Bei dieser Ausführungsform erfolgt demnach das Einbrin­ gen der Ausnehmungen 37 beispielsweise durch Laser­ schneiden erst nachdem die Schleiferdrähte 41 aufge­ schweißt worden sind.

Die in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen Ausführungs­ formen des Schleifers ermöglichen den Einsatz sehr kur­ zer Schleiferdrähte, die aus kostspieligen Silber- und/oder Gold- und/oder Platin- und/oder Paladiumlegie­ rungen bestehen. Durch die Anordnung der kurzen Schlei­ ferdrähte 41 auf den fingerförmigen Federelementen 34 kann der Schleifer auf den jeweiligen Einzelfall opti­ miert werden. Es ist gewissermaßen eine Kombination der Eigenschaften des in Fig. 1 beschriebenen Stanzschlei­ fers mit den Eigenschaften des in Fig. 2 beschriebenen Vieldrahtschleifers möglich. Insbesondere wird die von Vieldrahtschleifern bekannte hohe Kontaktsicherheit mit der von Stanzschleifern bekannten höheren Steifigkeit und damit Unempfindlichkeit gegenüber Resonanzen und Schwingungen bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten kombi­ niert.

Durch die Ausbildung des Schleifers mit kurzen Schlei­ ferdrähten ist eine Separierung des für die Kontakt- oder Schleiferdrähte 41 verwendeten Materials und des für die Federelemente 34 verwendeten Werkstoffs mög­ lich. Für die Federelemente 34 kann ein auf die ent­ sprechenden Federeigenschaften angepaßter Werkstoff verwendet werden. Durch die Ausbildung der Öffnungen 32 sowie die Ausbildung der Gruppen 40 von Schleiferdräh­ ten 41 kann dabei eine beliebige Kombination der Fe­ dereigenschaften erzielt werden, wobei für die Schlei­ ferdrähte vorteilhafterweise ein hinsichtlich der elek­ trischen Kontakteigenschaften optimierter Werkstoff verwendet werden kann.

Claims (7)

1. Schleifer zur Übertragung elektrischer Signale mit durch Lücken getrennten Gruppen (40) von Schlei­ ferdrähten (41), dadurch gekennzeichnet, daß je­ weils eine Gruppe (40) von kurzen Schleiferdrähten (41) auf einem fingerförmigen Federelement (34) angeordnet und elektrisch leitend mit diesem ver­ bunden ist.

2. Schleifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe (40) jeweils auf die Spitze der fingerförmig ausgebildeten Federelemente (34) ge­ schweißt sind.

3. Schleifer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federelemente aus einem Materi­ al, vorzugsweise aus einem Metall mit sehr guten Federeigenschaften bestehen.

4. Schleifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schleiferdrähte (41) aus einem hinsichtlich der elektrischen Kontaktei­ genschaften optimierten Werkstoff bestehen.

5. Verfahren zur Herstellung eines Schleifers zur Übertragung elektrischer Eigenschaften nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch fol­ gende Schritte:

• - Ausbildung eines Halteelements, vorzugsweise einer Sicke (31) im Randbereich eines Blechs (30);
• - Ausbildung von fingerförmigen Federelementen (34) in dem Blech (30) durch Einbringung ei­ ner Anzahl von vorzugsweise in gleichem Ab­ stand angeordneten und vom Rand des Blechs und dem Halteelement beabstandeten Öffnungen (32) in das Blech (30);
• - Befestigung, vorzugsweise Aufschweißen, von Gruppen (40) von Vieldrahtschleifern (41) im Bereich des Halteelements (31);
• - Separierung der fingerförmigen Federelemente (34) und der Gruppen (40) durch Einbringung von mit den Öffnungen (32) verbundenen, im Bereich der Schleiferdrähte (41) zum Rand des Blechs hin durchgängigen Ausnehmungen.

6. Verfahren zur Herstellung eines Schleifers zur Übertragung elektrischer Eigenschaften nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch fol­ gende Schritte:

- Ausbildung eines Halteelements, vorzugsweise einer Sicke (31) im Randbereich eines Blechs (30);

• - Befestigung, vorzusweise Aufschweißen von Gruppen (40) von Vieldrahtschleifern (41) im Bereich des Halteelements (31);
• - Separierung der mit den Gruppen (40) von Schleiferdrähten (41) versehenen Federele­ mente (34) (Schleiferfinger) durch Einbrin­ gen, vorzugsweise Laserschneiden, von im Be­ reich der Schleiferdrähte (41) zum Rand des Blechs hindurchgängigen Ausnehmungen.