DE3300360C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Kontakt­ vorrichtung ist bekannt aus der DE-OS 31 05 105.

Ein Anwendungsbeispiel für Kontaktvorrichtungen dieser Art ist eine Punktschweißanlage, bei der der Strom von einem Schweiß­ transformator auf eine rotierende Einheit übertragen wer­ den muß, welche die Schweißzange trägt. Eine solche Pro­ blemstellung tritt bei einem zum Punktschweißen einge­ setzten Manipulator (Roboter) auf.

Es sind bereits Kontaktvorrichtung bekannt, die zwei zusammenwirkende Paare von Kontaktscheiben enthalten, die bei einer Einstellbewegung der Schweißzange in einer von­ einander getrennten Lage gehalten werden und vor der Schweißung von einer Betätigungsvorrichtung zusammenge­ führt und während des Schweißvorgangs gegeneinander ge­ preßt werden. Diese Kontaktvorrichtungen können zwei rela­ tiv zueinander axial fixierte Scheiben und zwei zwischen diesen Scheiben axial verschiebbare Kontaktscheiben ent­ halten, die durch Federn gegeneinander gedrückt werden und unter der Wirkung von mehreren Betätigungsvorrichtungen gegen die ihnen jeweils zugeordnete axial fixierte Kon­ taktscheibe gedrückt werden können. Diese bekannten Kon­ taktvorrichtungen sind schwer und sperrig, was insbeson­ dere dann nachteilig ist, wenn sie zur Stromübertragung in einer Roboter-Schweißvorrichtung verwendet werden. Außer­ dem sind sie schwer zu warten. So ist bei Beschädigung (Abbrand) die Auseinandernahme der Kontaktvorrichtung er­ forderlich, um die Kontaktelemente austauschen zu können.

Bei der aus der DE-OS 31 05 105 bekannten Kontaktvorrichtung sind die achsial verschiebbaren Kontaktscheiben auf ihrem gesamten Innenumfang auf Führungshülsen geführt. Zur Her­ stellung der den Kontaktschluß bewirkenden achsialen Ver­ schiebung ist als Betätigungsvorrichtung ein in einen ver­ schiebbaren Kontaktring eingelassener Druckkolben vorhanden, der bei Druckbeaufschlagung die beiden verschiebbaren Kon­ taktringe auseinander und gegen die festen Kontaktringe drückt. Die Kontaktöffnung erfolgt durch Wegnahme der Druck­ beaufschlagung und durch das Zurückziehen des Kolbens in die ringförmige Ausnehmung im Kontaktring mittels mechanischer Federn. Das bedeutet, daß beim Öffnen des Kontaktes auf die verschiebbaren Kontaktringe keine diese von den festen Kon­ taktringen abhebenden Kräfte ausgeübt werden, so daß eine reibende Abnutzung zwischen den elektrischen Kontaktflächen unvermeidbar ist.

Aus der DE-OS 22 15 957 ist eine einpolige Kontaktvorrich­ tung bekannt, die zwischen einen festen Transformatoran­ schluß und ein abgehendes Kabel einfügbar ist, das Drehbewe­ gungen ausgesetzt ist. Das Kabel ist dabei an einen bei ge­ öffnetem Kontakt drehbaren und achsial verschieblichen Zy­ linderkolben angeschlossen. Der Kontakt wird durch ein Druckmittel hergestellt, das auf den achsial verschiebbaren Kolben, der zugleich Kontaktscheibe ist, wirkt, der gegen eine ortsfeste Kontaktscheibe gedrückt wird. Bei geöffnetem Kontakt wird der Kontaktkolben durch eine Tellerfeder auf Abstand vom festen Kontakt gehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweipolige elektrische Kontaktvorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die bei niedrigem Gewicht und geringen Abmessun­ gen hohe Ströme zu übertragen vermag und eine lange Lebens­ dauer hat, wobei insbesondere die elektrischen Kontakte der beweglichen und fixierten Kontaktscheiben keinen Abrieb durch gegenseitige Friktion im geöffneten Zustand der Vor­ richtung erfahren. Außerdem soll die Kontaktvorrichtung leicht wartbar sein, und der Austausch der Kontaktelemente ohne Demontage der Kontaktvorrichtung möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine elektrische Kontakt­ vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorge­ schlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Kontaktvorrichtung gemäß der Erfindung enthält zwei relativ zueinander axial verschiebbare Kontaktscheiben auf der Seite der einen Einheit, die mit einer anderen Ein­ heit zu verbinden ist. Diese Kontaktscheiben sind zwischen zwei Kontaktscheiben angeordnet, die im Verhältnis zuein­ ander axial fest angeordnet sind und auf Seiten der ande­ ren Einheit liegen. Zur Verschiebung der verschiebbaren Kontaktscheiben voneinander weg und gegen die axial fixier­ ten Kontaktscheiben ist eine ringförmige Betätigungsvor­ richtung vorhanden. Die axial verschiebbaren Kontaktschei­ ben stehen ferner unter der Wirkung von Rückstellfedern, welche diese beiden Kontaktscheiben in Richtung auf ein­ ander und gegen eine Zentrieranordnung zu drücken versu­ chen, wobei die Zentrieranordnung so angeordnet ist, daß bei Anlage der Kontaktscheiben an der Zentrieranordnung zwischen jeder verschiebbaren Kontaktscheibe und der ihr zugeordneten fixierten Kontaktscheibe ein Luftspalt vor­ handen ist. Die axial fixierten oder die axial verschieb­ baren Scheiben sind ringförmig, doch zweckmäßig sind sowohl die verschiebbaren wie auch die axial fixierten Kontakt­ scheiben ringförmig. Ein Distanzelement zwischen den im Verhältnis zueinander axial fixierten Kontaktscheiben kann die genannte Zentrieranordnung für die axial verschiebbaren Kontaktscheiben tragen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in einer der axi­ al verschiebbaren Kontaktscheiben ein ringförmiger Zylin­ der vorhanden, in dem ein Ringkolben läuft, der gegen die andere axial verschiebbare Kontaktscheibe zu drücken ver­ mag. Bei einer anderen Ausführungsform ist die eine axial verschiebbare Kontaktscheibe mit einer ringförmigen Membran versehen, die unter dem Einfluß eines Druckmediums direkt oder über ein kraftübertragendes Element auf die andere axial verschiebbare Kontaktscheibe einwirkt. Die Kontakt­ scheiben können aus einem Trägerteil aus einem ersten Ma­ terial, z. B. Aluminium, und aus einem Kontaktteil aus einem zweiten Material, z. B. einer Kupfer- oder Silberlegierung, bestehen. Bei den zusammenwirkenden Kontaktscheiben können verschiedene Kontaktmaterialien zur Anwendung kommen. Eine von zwei zusammenwirkenden Kontaktscheiben kann vorzugs­ weise mit austauschbaren Kontaktelementen versehen sein, die mit Befestigungsvorrichtungen befestigt sind, die so angeordnet sind, daß die Kontaktelemente gelöst und gegen neue ausgetauscht werden können, ohne daß die Kontaktvor­ richtung demontiert werden muß.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen radial verlaufenden Schnitt durch eine Kontaktvorrichtung längs der Linie A-A in Fig. 3,

Fig. 2 einen Teil eines radial verlaufenden Schnittes längs der Linie B-B in Fig. 3,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 1,

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Kontakt­ vorrichtung gemäß der Erfindung in einer der Fig. 2 entsprechenden Schnittdarstellung.

In den Figuren bezeichnen 1 und 2 relativ zueinander axial fixierte ringförmige Kontaktscheiben mit ringförmigen elektrischen Kontaktflächen 3 bzw. 4. Die Scheiben 1 und 2 können aus einer Kupferlegierung mit guten Kontakteigen­ schaften bestehen. Sie können jedoch auch aus einem Träger­ teil aus einem ersten Material und einem Kontaktteil aus einem zweiten Material, das sehr gute Kontakteigenschaften hat, bestehen. Das Trägerteil kann aus Aluminium bestehen und das Kontaktteil kann aus einer Kupfer- oder Silberle­ gierung bestehen. Die Scheiben 1 und 2 werden von mehreren Bolzen 5 zusammengehalten und gegen ein ringförmiges Dis­ tanzelement 6 gepreßt, das zur gegenseitigen elektrischen Isolierung der Scheiben 1 und 2 aus Isoliermaterial be­ steht. Zwischen den Bolzen 5 und der Scheibe 2 sind Hülsen 7 und Unterlegscheiben 8 aus Isolationsmaterial vorgesehen. Die Scheiben 1 und 2 sind mit rohrförmigen Leitern 11 bzw. 12 verbunden. Zwischen den Scheiben 1 und 2 sind zusammen­ wirkende, axial verschiebbare Kontaktscheiben 13 und 14 angeordnet, die aus einem Trägerteil 15 bzw. 16 und einem rechteckigen, scheibenförmigen Kontaktblech 17 bzw. 18 aus beispielsweise einer Silberlegierung bestehen. Die Kontakt­ bleche sind an den Trägerteilen 15 bzw. 16 mit Schrauben 19 bzw. 20 befestigt, die so angebracht sind, daß sie leicht zugänglich sind, damit sie gelöst und die Kontaktbleche 17 und 18 herausgezogen und ausgetauscht werden können, ohne daß die gesamte Kontaktvorrichtung demontiert zu werden braucht. Wie Fig. 2 zeigt, werden die Kontaktscheiben durch Bolzen 21 und Federn 22 zusammengehalten, welche die Schei­ ben 13 und 14 in Richtung aufeinander und gegen einen Zen­ trierflansch 23 am Distanzelement 6 drücken. Durch diesen Flansch 23 werden Luftspalte 24 und 25 zwischen den Kon­ taktblechen 17 und 18 und der jeweils benachbarten Kontakt­ scheibe 1 bzw. 2 garantiert. In dem Trägerteil 16 der Kon­ taktscheibe 14 ist ein ringförmiger Zylinder 26 vorgesehen, der über einen Kanal 27 an eine nicht dargestellte Druck­ mittelquelle anschließbar ist. In diesem Zylinder 26 ist ein axial verschiebbarer ringförmiger Kolben 28 mit Dich­ tungsringen 30 und 31 angeordnet. Zwischen dem Kolben 28 und dem Trägerteil 15 der Kontaktscheibe 13 ist ein Ring 32 aus Isoliermaterial angeordnet. In den Trägerteilen 15 und 16 sind Nuten 33 bzw. 34 vorhanden, in welche Kühl­ rohre 35 bzw. 36 aus Kupfer eingelegt sind. Diese sind an Anschlußvorrichtungen 37 angeschlossen, die mit Bolzen 38 an den Trägerteilen 15 bzw. 16 befestigt sind. Durch Lei­ tungen 40 und 41 wird Kühlwasser zu- und abgeführt. Die Kontaktscheiben 13 und 14 sind mittels Blattleiter 42 und 43, mit Bolzen 44 und 45 und einem Distanzelement 46 an eine Stromquelle angeschlossen.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Kontakt­ scheibe 14. In einer ringförmigen Nut 50 im Trägerteil 16 ist eine ringförmige Membran 51 angebracht, die in der Nut 50 mit Hilfe eines Membranschlosses 52 und mehrerer Schrau­ ben 53 festgehalten wird. In dem Membranschloß 52 sind mehrere Löcher 54 vorhanden, über die ein Druckmedium das Membranschloß passieren und derart auf die Membran einwir­ ken kann, daß diese gegen die Kontaktscheibe 13 drückt. Dadurch werden die Kontaktscheiben 13 und 16 gegen die ihnen benachbarte Kontaktscheibe 1 bzw. 2 gedrückt.

Claims (9)

1. Zweipolige elektrische Kontaktvorrichtung zur intermit­ tierenden Übertragung von großen Strömen zwischen zwei rela­ tiv zueinander drehbaren Einheiten, insbesondere zwischen einem Schweißtransformator und einer an einem Punkt­ schweißroboter montierten Schweißzange, mit relativ zueinan­ der axial fixierten Kontaktscheiben (1, 2) an der einen Ein­ heit und axial verschiebbaren Kontaktscheiben (13, 14) an der anderen Einheit, wobei die axial verschiebbaren Kontakt­ scheiben (13, 14) zwischen den axial fixierten Kontaktschei­ ben (1, 2) angeordnet sind, mit einer ringförmigen Betäti­ gungsvorrichtung (28, 51) zum Verschieben der axial ver­ schiebbaren Kontaktscheibe (13, 14) voneinander weg und gegen die axial fixierten Kontaktscheiben (1, 2) und mit Federn (22), die bei offener Kontaktvorrichtung eine die Betäti­ gungsvorrichtung rückstellende Kraft ausüben, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (22) derart an­ geordnet sind, daß sie auf die axial verschiebbaren Kontakt­ scheiben (13, 14) eine Kraft ausüben, die diese aufeinander zu und in Richtung auf eine Zentriervorrichtung (23) schie­ ben und von den fixierten Kontaktscheiben (1, 2) fortziehen.

2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die axial fixierten und/oder die axial beweg­ lichen Kontaktscheiben (1, 2 bzw. 13, 14) ringförmig ausgebildet sind.

3. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Distanzelement (6) zwischen den axial fixierten Kontaktscheiben vorhanden ist, an der die Zentriervorrichtung (23) für die axial verschieb­ baren Kontaktscheiben (13, 14) angebracht ist.

4. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der einen axial verschieblichen Kon­ taktscheibe (14) ein ringförmiger Zylinder (26) vorhan­ den ist, in dem ein Ringkolben (28) axial verschieblich angeordnet ist, der gegen die andere axial verschieb­ bare Kontaktscheibe (13) preßbar ist.

5. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine axial verschieb­ liche Kontaktscheibe (16) mit einer ringförmigen Mem­ bran (51) verbunden ist, die unter dem Einfluß eines Druckmediums gegen die andere axial verschiebbare Kon­ taktscheibe (13) preßbar ist.

6. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine von zwei zusammenwirkenden Kontaktscheiben (1, 2, 13, 14) aus einem Trägerteil (15, 16) aus einem ersten Material und aus einem Kontaktteil (17, 18) aus einem besonders guten elektrischen Kontaktmaterial besteht.

7. Kontaktvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die eine von zwei zusammenwirkenden Kontaktscheiben (1, 2, 13, 14) mit austauschbaren Kontaktelementen (18) versehen ist.

8. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kontaktelemente (17, 18) radial einschieb­ bar zwischen den Kontaktscheiben (1, 15 bzw. 2, 16) an­ geordnet sind und daß die Befestigungsvorrichtungen (19, 20) für die Kontaktelemente (17, 18) ohne Zerlegung der Kontaktvorrichtung betätigbar sind.

9. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kontaktteil (17, 18) aus einer Sil­ berlegierung besteht.