DE2846082C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bürsten­ verschleißanzeige gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Elektrische Maschinen, wie beispielsweise Gleichstrommotoren, verschwenden Bürsten, um die Leistung zwischen einer elektrischen Schaltung und einem Kommutator zu übertragen. Die Bürsten stehen dabei mit dem sich drehenden Kommutator in Berührung, werden aber durch diese Berührung während des Gebrauchs abge­ nutzt. Wenn die Bürsten hinreichend stark abgenutzt sind, so müssen sie ersetzt werden, um eine Beschädigung des Kommuta­ tors zu vermeiden und um eine effiziente Leistungsübertragung sicherzustellen. Auf einen Stromfluß ansprechende Vorrichtun­ gen können dabei signalisieren, wann die Bürsten soweit abge­ nutzt sind, daß sie ersetzt werden müssen. Diese Vorrichtungen sollen natürlich normalerweise die Bewegung und die Brauchbar­ keit der Bürsten nicht stören.

Aus der US-PS 36 09 429 ist ein Abriebschalter bekannt, der an einem Bürstenträger angeordnet ist. Dieser Abriebschalter arbeitet als ein normalerweise offener Schalter, der sich bei fast verbrauchter Bürste schließt. Im einzelnen befindet sich die Bürste in einem zum Bürstenträger gehörenden Metallrohr und wird durch eine Feder gegen den Kommutator gedrückt. Der Anzeigeschalter weist einen am Bürstenträger angeordneten elastischen Arm auf. Der Arm ist durch einen Festlegstreifen befestigt und ragt mit seinem anderen Ende zum Ende des Rohrs. Dabei bildet der Arm einen Finger, der eine hinreichende Länge besitzt, um mit dem Rohr Kontakt herstellen zu können. Dabei ist ferner in einem Kopf am Rohr ein Stift angeordnet. Norma­ lerweise wird durch diesen Stift der Finger des Arms außer Kontakt mit dem Rohr gehalten. Wenn allerdings die Bürste nahe­ zu verbraucht ist, dann kann der erwähnte Stift in eine Bohrung der Bürste fallen und der Finger kontaktiert dann das Metallrohr, um eine entsprechende Anzeige zu bewirken.

Aus der US-PS 40 24 525 sind Bürstenmittel bekannt, die in einem Bürstenhalter gehalten werden. In einem elektrisch nicht leitenden Joch, welches einen Kommutator umgibt, ist dabei eine Sonde mit einem Endteil angeordnet. Der Endteil erstreckt sich in eine Nut und ist normalerweise außer Eingriff mit den Seitenwänden der Nut. Wenn Kontaktflächen der Bürsten sich langsam verbrauchen, so führen Federn die Bürsten immer nach, so daß der Kontakt mit dem Kommutator beibehalten wird. Wenn schließlich das Ende der Nut mit dem Endteil in Berührung kommt, so wird hier ein elektrischer Kontakt hergestellt, was eine weitere Bewegung der Bürste im Bürstenhalter bewirkt. Bei einer besonderen Ausführung ist am Endteil der Sonde eine langgestreckte, elastische und seitlich auslenkbare Klinge befestigt. Wenn die Bürste somit zum Kommutator hinbewegt wird, so kommt auch hier schließlich das Ende der Nut in Eingriff mit dem Endteil der Sonde und stellt einen elektri­ schen Kontakt her. Solange die zum Auslenken des elastischen Endteils erforderliche Kraft, verglichen mit der durch die Feder ausgeübten Kraft, hinreichend klein ist, wird sich der Endteil auslenken und die Bürste wird weiterhin zum Kommutator hin ohne irgendeine signifikante Beeinträchtigung transpor­ tiert. Schließlich wird der elastische Endteil soweit ausgelenkt, daß er die Wand eines Loches berührt. Zu diesem Zeitpunkt dann hört die Auslenkung des Endteils auf und eine weitere Bewegung der Bürste zum Kommutator hin ist nicht mög­ lich, so daß der Anschlußdraht an einer Berührung und Beschä­ digung des Kommutators gehindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bürstenverschleißanzeige gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, daß eine möglichst vollständige Ausnutzung de Bürste erreicht und somit übermäßiger Abfall vermieden wird. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt der erfindungs­ gemäßen Bürstenvorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht ähnlich Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilvorderansicht der Fig. 1;

Fig. 4 eine isometrische Ansicht eines weiteren Ausführungs­ beispiels der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Erfindung;

Fig. 6 eine vereinfachte Draufsicht längs der Linie VI-VI der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine elektrische Maschine, wie beispielsweise ei­ nen Gleichstrommotor 10 mit einem drehbaren Kommutator 12 und einer Bürste 14. Die Bürste 14 überträgt Leistung zwischen dem Kommutator 12 und der Leistungsquelle oder der elektrischen Schaltung 16.

Die Bürste 14 besitzt ein erstes Ende 20 benachbart zur Lei­ stungsquelle 16 und ein zweites Ende 18 benachbart zum Kom­ mutator 12. Das erste Ende 20 ist infolge von Abrieb der Bürste aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar, wobei in der ersten Position die ersten und zwei­ ten Enden 18, 20 mit einem vorgewählten Abstand voneinander angeordnet sind, während in der zweiten Position das erste Ende 20 zum zweiten Ende 18 hin versetzt ist. Die Bürste 14 ist vorzugsweise durchgehend von gleichförmiger Zusammen­ setzung und besteht beispielsweise aus Graphit. Die Enden 18, 20 fallen vorzugsweise im wesentlichen in der zweiten Position zusammen und sind in ihrer Bewegung zwischen den ersten und zweiten Positionen begrenzt nur durch die Verbin­ dung des ersten Endes 20 mit der Leistungsquelle 16.

Die Bürste 14 steht mit den ersten und zweiten Kontaktelemen­ ten 22, 24 in Wechselwirkung, die relativ zueinander zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweg­ bar sind. Die Kontaktelemente 22, 24 bewegen sich in kontrol­ lierter Weise aus der offenen oder geschlossenen Position heraus zur anderen offenen oder geschlossenen Position, und zwar infolge des Abriebs und der sich daraus ergebenden Bewe­ gung des ersten Endes 20 der Bürste 14.

Die ersten und zweiten Kontaktelemente 22, 24 bilden einen Strompfad, der dann unterbrochen wird, wenn sich die Kon­ taktelemente 22, 24 zur Öffnungsposition hin bewegen.

In Fig. 5 ist eine Anzeigevorrichtung 28, wie beispielsweise eine Lampe, mit den ersten und zweiten Kontaktelementen 22, 24 verbunden und bildet einen elektrischen Kreis 30. Die Lampe 28 leuchtet vorzugsweise dann auf, wenn die Kontaktelemente 22, 24 sich in ihrer Schließposition befinden, um eine vorbe­ stimmte Abriebgröße der Bürste 14 anzuzeigen. Ein Thyristor 31 oder eine ähnliche Vorrichtung kann mit der Lampe 28 und den Kontaktelementen 22, 24 verbunden sein, um eine größere Steuerung der Schaltung 30 zu erreichen.

Die Bürste 14 ist durch Vorspannmittel 32, vorzugsweise eine Rollfeder, vorgespannt. Die Feder 32 drückt die Bürste 14 in eine vorgewählte Richtung, vorzugsweise zum Kommutator 12 hin. Die Feder 32 bewegt in gesteuerter Weise ein aus den ersten und zweiten Kontaktelementen 22, 24 ausge­ wähltes Kontaktelement, und zwar vorzugsweise das erste Kontakt­ element 22 infolge des Abriebs der Bürste 14. Die Feder 32 steht vorzugsweise mit dem ersten Kontaktele­ ment 22 und vorzugsweise nur mit dem ersten Ende 20 der Bürste 14 in Berührung. Die Bürste 14 ist im wesentlichen frei von einer einschränkenden Berührung mit der Feder 32 und den Kontakt­ elementen 22, 24 während der Bewegung der Bürste 14 zwischen den ersten und zweiten Positionen. Die Bürste 14 ist im we­ sentlichen für die Bewegung in der vorgewählten Richtung frei, und zwar unabhängig von den Kontaktelementen 22, 24 und den Vorspannmitteln 32, und zwar infolge des Abriebs.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist die Bürste 14 in einem Bürsten­ kasten oder -halter 34 positioniert, der vorzugsweise eine ein­ zige Bürste 14 enthält. Die Bürste 14 ist in dem Halter 34 gleitend bewegbar. Das zweite Kontaktelement 24 ist vorzugs­ weise mit dem Halter 34 verbunden und elektrisch gegenüber dem Halter 34 isoliert. Der Halter 34 ist derart aufgebaut, daß er die Bürste 14, die Feder 32 und das erste Kontaktelement 22 hält. Die Feder 32 und das erste Kontaktelement 22 bilden vor­ zugsweise eine Einheit 35, die in den Halter 34 einsetzbar und daraus entnehmbar ist.

Die Feder 32 und die Kontaktelemente 22, 24 können ein ein­ heitliches Gebilde 36 sein, das entfernbar an einer vorge­ wählten Stelle bezüglich der Bürste 14 positioniert ist (Fig. 4). Die Einheit 35 und das einheitliche Gebilde 36 werden im Halter 34 durch einen Vorsprung 38 gehalten, der mit dem Halter 34 in Eingriff kommt. Jeder Bürstenhalter 34 kann mehr als eine Bürste 14 oder Einheit 35 halten.

Eine Steckerverbindung 40 stellt vorzugsweise die Verbindung der Anzeigevorrichtung 28 mit einer Klemme 42 des zweiten Kontaktelements 24 (Fig. 6) her. Der Bürsten­ halter 34 und die Klemme 42 sind vorzugsweise mit einem Iso­ lator 44 verbunden. Die Einheit 35 aus Feder und erstem Kon­ taktelement ist vorzugsweise aus dem Bürstenhalter 34 ent­ fernbar, ohne die Steckverbindung 40 von der Klemme 42 zu entfernen.

Die Feder 32 spannt das erste Kontaktelement 22 in eine der Öffnungs- und Schließpositionen hin vor. Das erste Kontakt­ element 22 bewegt sich zu der anderen Position, d. h. der offe­ nen oder geschlossenen Position hin infolge einer Verminderung der Vorspannung. Die Vorspannung wird infolge des Abriebs der Bürste 14 reduziert.

Im Betrieb wird eine nicht verbrauchte Bürste 14 im Halter 34 angeordnet, und die Feder 32 hält die ersten und zweiten Kontaktelemente 22, 24 in der Öffnungsposition. Wenn die Bürste 14 verbraucht wird, so bewegen sich die Kontaktelemente 22, 24 zur Schließposition hin. Wenn die Bürste 14 einen hinreichen­ den Abrieb erfahren hat, so schließen sich die Kontaktelemente 22, 24 und erregen die Anzeigevorrichtung 28. Die Bürste 14 wird bis zu ihrem Ersatz weiterhin abgenutzt.

Zusammenfassend sieht also die Erfindung eine Bürstenvorrich­ tung mit einer Bürste 14 sowie ersten und zweiten Kontaktele­ menten 22, 24 sowie einer Vorspannvorrichtung 32 vor. Die Kon­ taktelemente 22, 24 sind zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition infolge des Abriebs der Bürste 14 beweg­ bar. Die Vorspannvorrichtung 32 spannt die Bürste 14 in eine vorgewählte Richtung vor und bewegt in steuerbarer Weise ein ausgewähltes Kontaktelement der ersten bzw. zweiten Kontakt­ elemente 22, 24 infolge des Abriebs der Bürste 14. Die Bürste 14 ist für eine Bewegung in der vorgewählten Richtung infolge des Abriebs der Bürste 14 frei.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Bürstenverschleißanzeige mit einer Bürste (14), bei der das obere Ende (20) zwischen einer ersten, die beiden Enden mit einem vorgewählten Abstand voneinander anordnenden Position und einer zweiten, auf das untere Ende (18) hin versetzten Position infolge des Abriebs bewegbar ist, mit einem ersten und einem zweiten zueinander zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition beweglichen Kontaktelement (22, 24), und mit in Berührung mit dem oberen Ende (20) der Bürste (14) stehenden Vorspannmitteln (32), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (32) sich in Berührung mit einem der beiden Kontaktelemente (22, 24) befinden und in steuerbarer Weise das ausgewählte Kontaktelement infolge Abriebs der Bürste bewegen, wobei die Bürste im wesentlichen frei für eine Bewegung in der vorgewählten Richtung ist, und zwar unabhängig von der Position der Kontaktelemente (22, 24) und der Vorspannmittel (32) infolge des Abriebs.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bürstenhalter (34) derart vorgesehen ist, daß er die Bürste (14) gleitend darin hält, und daß das zweite Kontaktelement (24) mit dem Halter (34) verbunden und elektrisch diesem gegenüber isoliert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Halter (34) kastenförmig derart aufgebaut ist, daß er die Bürste (14), die Vorspannmittel (32) und das erste Kontaktelement (22) hält, und daß die Vorspannmittel (32) und das erste Kontaktelement (22) eine Einheit (35) bilden.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Schaltung (30) mit dem zweiten Kontaktelement (24) verbunden ist, und daß die Einheit (35) aus dem Halter (34) entfernbar ist, während das zweite Kontaktelement (24) mit der elektrischen Schaltung (30) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (32) das erste Kontaktelement (22) zu einer der Öffnungs- oder Schließpositionen hin drücken, daß das erste Kontaktelement (22) zur anderen der Öffnungs- und Schließpositionen infolge einer Verminderung des Drucks hin bewegt wird, und daß der Druck infolge des Abriebs der Bürste (14) vermindert wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel durch eine Rollfeder (32) gebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (32) und die ersten und zweiten Kontaktelemente (22, 24) miteinander verbunden sind und ein einheitliches Gebilde (36) bilden, welches entfernbar an einer vorgewählten Stelle bezüglich der Bürste (14) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kontaktelemente einen Strompfad (30) bilden, wobei dieser Strompfad (30) infolge der Bewegung der Kontaktelemente (22, 24) zur Öffnungsposition hin unterbrochen werden kann.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung (28) mit dem zweiten Kontaktelement (24) verbunden ist und einen elektrischen Kreis (30) mit den ersten und zweiten Kontaktelementen (22, 24) bildet.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Enden (20, 18) in der zweiten Position im wesentlichen zusammenfallen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (35) und das einheit­ liche Gebilde (36) im Halter (34) durch einen Vorsprung (38) gehalten sind, der mit dem Halter (34) in Eingriff kommt.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kontaktelement (22) ein federartiges Element ist, welches in die Schließstellung mit dem zweiten Kontaktelement (24) vorgespannt ist und in die Öffnungsposition dann bewegt wird, wenn die Einheit (35) oder das einheitliche Gebilde (36) in den Halter (34) eingesetzt wird, und daß die Vorspannmittel (32) das erste Kontaktelement in dessen Öffnungsposition bei Vorhandensein einer nicht abgenützten Bürste (14) bewegen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (35) ein Tragelement mit dem Vorsprung (38) aufweist, wobei das Tragelement ein oberes und ein unteres Ende besitzt und das erste Kontaktelement (22) am oberen Ende befestigt ist, während die Vorspannmittel (32) am unteren Ende auf der gleichen Seite des Tragelements befestigt sind, und wobei schließlich das Kontaktende des ersten Kontaktelements (22) sich durch eine Öffnung in dem Tragelement erstreckt (Fig. 1, 2 und 3).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (32) auf einer Seite des Tragelements vorgesehen sind, während das erste Kontaktelement (22) und auch das zweite Kontaktelement (24) auf der anderen Seite des Tragelements vorgesehen sind, und wobei das erste Kontakt­ element sich mit einem Bogenteil durch ein Fenster in dem Tragelement zu den Vorspannmitteln (32) hin erstreckt (Fig. 2).