EP0159372B1 - Tap or collector brush for potentiometers, path-length meters and similar devices - Google Patents
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- EP0159372B1 EP0159372B1 EP84104530A EP84104530A EP0159372B1 EP 0159372 B1 EP0159372 B1 EP 0159372B1 EP 84104530 A EP84104530 A EP 84104530A EP 84104530 A EP84104530 A EP 84104530A EP 0159372 B1 EP0159372 B1 EP 0159372B1
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- wiper
- path
- tap
- fingers
- tapped
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C1/00—Details
- H01C1/12—Arrangements of current collectors
Definitions
- the invention is based on a tap or pantograph according to the preamble of claim 1.
- a known sliding resistor with a tap of this type (DE-U-7 540 374) is in a rectangular, elongated housing as the bottom a plastic support plate for the parallel lying Resistance and collector track, while the slide forming the tap is guided by profile rails extending along the housing in such a way that parts of the slide are encompassed by the profile rails without play and a braking effect in the slide direction can be exerted.
- a sliding contact spring is mounted on or inserted into the slide, which has the shape of a rectangular frame in which the resilient track and the collector track make contacting spring arms project inwards out of the frame level.
- variable resistor in which two wiper elements slide on a common resistance track in the opposite direction to one another, which slide with further wiper elements on mutually insulated collector tracks.
- the whole in a simplified form, represents a kind of double potentiometer, the resistance path being common to both potentiometers, since the same potential relationships are permitted.
- Each of the wiper elements opens into a plurality of mutually separate elastic wiper fingers that slide on the associated path.
- FIG. 1 shows the state of the art in detail and with the aid of this illustration, the problems arising with such taps or current collectors are discussed in more detail below.
- the following explanations relate in particular to the design of a tap for a so-called displacement sensor, which is usually a linear potentiometer, which may also be very long (up to 2 m), which is used as an actual value transmitter on moving machine parts.
- the tap is designated as a whole by 10 - it consists of one here representative of all possible conceivable storage and assembly forms standing blocks 11, which can be driven by any machine part, the actual value adjustment must be represented by a highly accurate voltage signal, and from the actual grinder element, here consisting of a large number of juxtaposed, from one suitable precious metal alloy existing grinder fingers 12, which are attached at 13 to the bearing block 11.
- the resistance path the potential of which is picked up by the tap during its movement and is usually to be transmitted to a parallel collector or return path, is designated by 14.
- the tap or pantograph according to the invention solves this problem with the characterizing features of the main claim and has the advantage that a perfectly lifelike image of the actual movement of the respective machine element can be achieved in the form of a voltage, in particular also in the particularly trouble-prone reversal points of the potentiometer or displacement transducer on which a number of dynamic effects take effect due to the extremely high accelerations acting on them.
- the invention succeeds in mastering these dynamic effects on the one hand or eliminating them by mechanical measures, and on the other hand ensures that the actual movement of the machine element is properly mapped even if dynamic residual influences remain.
- the opposing arrangement of at least two grinder elements ensures that at each possible point on the path at least one of the grinder elements is always pulled, the other is pushed, whereby in the respective end regions or reversal points, although both grinders seem to be practically stationary for a short moment , act on both completely different dynamic effects, but in such a way that one of the wiper elements is always able to offer the desired actual value voltage without any problems or errors.
- the novel shape and design of the tap or pantograph permits working cycles of several hundred or thousands of millions, that is to say in a number which was previously thought to be completely unthinkable.
- the tap according to the invention withstands speeds and accelerations that would have led to complete destruction in a few hours in the case of earlier taps.
- each grinder element in the idle state is particularly advantageous if it is not placed on the web to be contacted.
- the basic idea of the present invention is to design the tap in such a way that, regardless of the direction in which it is moved over the assigned path to be contacted, a grinder element is always pulled at the same time and at the same time a grinder element is always pushed out of its clamping, making it a full one constant balancing of the above-mentioned dynamic effects.
- FIGS. 2-4 subcomponents and elements that are identical to FIG. 1 are provided with the same reference numerals, supplemented by a comma at the top.
- the block storing the tap or grinder components is designated 11' - it has a greater length here, which extends in the longitudinal direction of the tap movement, and can consist of a lower base part 11a 'and a mounting leg 11 b running at right angles thereto' be provided with holes 20 for attachment.
- the entire movable element is referred to as tap, including the bearing block, which is moved along the resistance path or the element to be contacted.
- the bearing block 11 'then carries individual grinder elements 12a' and 12b ', which in turn are again formed from individual grinder fingers which are usually connected in one piece to one end region.
- the wiper fingers are collectively designated 21 (see FIG. 3).
- the tap according to the invention is designed in such a way that two grinder elements 12a ', 12b' mounted against one another or arranged in opposite directions are at least provided if one initially only focuses on the means for scanning an assumed resistance spell.
- a concrete exemplary embodiment will be discussed with reference to FIG. 3.
- the exact assembly of these two grinder elements 12a ', 12b' takes place in such a way that they contact a common transverse line to the usual direction of movement in the installed state on the resistance track or other slope or collector, which is already necessary so that of both grinder sub-elements 12a ', 12b' same potential is detected. Therefore, in the exemplary embodiment shown in FIG.
- FIG. 2 shows a tap or pantograph in the idle state, that is to say in the unmounted position, in which at the same time another essential inventive feature is implemented, which is followed immediately is received.
- the two mutually facing grinder elements 12a ', 12b' are in any case so mounted on the carrier block 11 ', which is preferably common here, that no matter in which direction of the double arrow AB the tap is moved, always one of the grinder elements 12a', 12b 'from its clamping point seen, pulled and always pushed one.
- the clamping can be designed as shown in Fig. 2, i.e. support plates 22 are provided for each grinder element, which are fastened to the base plate 11 a 'of the support block 11' by means of two screws 23 (see also FIG. 3) and to which in turn the punched-out final shape of each grinder element is there, where this is still continuous is integral, such as by spot welding, as shown at 24.
- each wiper element 12a ', 12b' to an additional carrier plate lies mainly in the fact that the material of the wiper elements forming the individual wiper fingers 21 is an expensive precious metal alloy, the main components of which are palladium, platinum, silver and gold (technical name Paliney no 6 or 7).
- the individual wiper elements 12a ', 12b' are punched out of narrow alloy strips in such a way that the cuts forming the recesses between the wiper fingers 21 are made up to relatively close to the fastening region 24 on the support plate 22, so that each wiper finger is largely self-supporting and can react elastically compliant.
- a preferred embodiment of the present invention therefore consists in the fact that, according to the striking and possibly exaggerated representation of FIG. 2, the individual wiper fingers and thus all parallel wiper fingers follow this shape in their entirety in the rest state, are bent in a pre-curved curve shape, in such a way that that they are concave with respect to the resistance path on which they later slide, ie are bulged upwards.
- the procedure is otherwise such that, before installation, a device having a transparent surface is pressed onto the grinder elements from below until the distance that the tap is to take up to the resistance track is reached and then carry out the axial adjustment on one of the wiper parts 27a or 27b by means of the fastening screws 23 until all the wiper part elements are matched in the aligned position of the bent end hooks 16 '.
- a further advantageous embodiment of the present invention consists in that the individual wiper fingers resiliently resting on the web with pressure bear a common layer or covering of an elastomer or a silicone rubber, in any case a rubber-like material with internal friction, in common covering on at least one side, so that the individual free spring movement of each grinder finger is still possible, but is damped by the other fingers and by the action of the elastomer itself, so that resonances or jumping or rattling of the grinder fingers do not occur.
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Abgriff oder Stromabnehmer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einem bekannten Schiebewiderstand mit Abgriff dieser Art (DE-U-7 540 374) befindet sich in einem rechteckförmigen, länglichen Gehäuse als Boden eine Kunststoffträgerplatte für die zueinander parallel liegende Widerstands- und Kollektorbahn, während der den Abgriff bildende Schieber von sich längs des Gehäuses erstreckenden Profilschienen so geführt ist, daß Teile des Schiebers von den Profilschienen spielfrei umgriffen sind und eine Bremswirkung in Schieberichtung ausgeübt werden kann. Am Schieber ist eine Schleifkontaktfeder gelagert oder in diesen eingelegt, die die Form eines rechteckförmigen Rahmens hat, bei dem Widerstandsbahn und Kollektorbahn kontaktierende Federarme nach innen aus der Rahmenebene heraussagen. Um eine bessere Kontaktierung mit der Widerstands- und der Kollektorbahn zu erzielen, sind je zwei Federarme für Widerstandsbahn und Kollektorbahn vorgesehen, die offensichtlich aus Kontaktgründen an dem Rahmen an gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, so daß in jeder Bewegungsrichtung des Schiebers immer einer der die zugeordnete Bahn kontaktierenden Schleiferarme gezogen und der andere geschoben ist. Diese der Zeichnung der Fig. 2 entnehmbaren Angaben lassen ferner erkennen, daß sich die jeder abzugreifenden Bahn zugeordneten, gegenüberliegenden Federarme in der Mitte überlappen, also eine Kurzschlußzone bilden müssen, wobei über die genaue Ausbildung, Anlenkung und Art der Kontaktierung keine weiteren Angaben gemacht sind.The invention is based on a tap or pantograph according to the preamble of
Bekannt ist ferner aus der DE-A-3 132 415 ein veränderbarer Widerstand, bei dem auf einer gemeinsamen Widerstandsbahn in Gegenrichtung zueinander zwei Schleiferelemente gleiten, die mit weiteren Schleiferelementen auf zueinander isolierten Kollektorbahnen gleiten. Das Ganze stellt in vereinfachter Ausbildung eine Art Doppelpotentiometer dar, wobei die Widerstandsbahn, da gleiche Potentialverhältnisse zugelassen sind, beiden Potentiometern gemeinsam ist. Jeder der Schleiferelemente mündet in eine Vielzahl zueinander getrennter elastischer Schleiferfinger, die auf der zugeordneten Bahn gleiten.Also known from DE-A-3 132 415 is a variable resistor, in which two wiper elements slide on a common resistance track in the opposite direction to one another, which slide with further wiper elements on mutually insulated collector tracks. The whole, in a simplified form, represents a kind of double potentiometer, the resistance path being common to both potentiometers, since the same potential relationships are permitted. Each of the wiper elements opens into a plurality of mutually separate elastic wiper fingers that slide on the associated path.
Allgemein ist es bekannt, Abgriffe oder Stromabnehmer für rotatorische oder lineare Potentiometer bzw. Wegaufnehmer hoher Präzision so auszubilden, daß die einzelnen, über die zugeordnete Bahn oder Piste gleitenden Schleiferfinger aus einem geeigneten elastischen Material, üblicherweise einer edlen Metallegierung bestehen, jeweils für sich bewegbar sind und am rückwärtigen Ende in einer gemeinsamen Einspannung, zum Abgriff weiterführend, gelagert und gehalten sind. Es ist auch möglich, die einzelnen Schleiferfinger durch Ausstanzen aus einem entsprechenden flachen Blechteil herzustellen. Dabei ist der unter Federdruck auf der Bahn oder Piste aufliegende unmittelbare Schleifkontaktbereich durch eine geeignete Abbiegung des Endes jedes Schleiferfingers gebildet, wobei diese Abbiegung auch in etwa rechtwinklig unter Bildung eines Endhakens oder einer Art Kralle erfolgen kann.It is generally known to design taps or current collectors for rotary or linear potentiometers or high-precision displacement transducers in such a way that the individual wiper fingers sliding over the associated path or track are made of a suitable elastic material, usually a noble metal alloy, and can be moved individually and at the rear end in a common clamping, leading to the tap, stored and held. It is also possible to produce the individual grinder fingers by punching them out of a corresponding flat sheet metal part. The direct sliding contact area lying under spring pressure on the track or runway is formed by a suitable bending of the end of each grinder finger, which bending can also take place approximately at right angles with the formation of an end hook or a type of claw.
Die Darstellung der Fig. 1 zeigt den Stand der Technik im einzelnen und anhand dieser Darstellung wird im folgenden genauer auf die sich bei solchen Abgriffen oder Stromabnemern ergebenden Probleme eingegangen. Die folgenden Erläuterungen beziehen sich insbesondere auf die Ausbildung eines Abgriffs für einen sogenannten Wegaufnehmer, das ist üblicherweise ein, unter Umständen auch sehr langes (bis zu 2 m) lineares Potentiometer, welches als Istwertgeber an sich bewegenden Maschinenteilen eingesetzt wird. Besonders bei schnellaufenden Maschinen, etwa auf dem Gebiet der Kunststoffspritztechnik, werden an solche lineare Wegaufnehmer extreme Auforderungen gestellt, die darin bestehen, daß der Schleifer mit sehr hohen Geschwindigkeit über die Pistenmittenbereiche geführt wird (als numerische Geschwindigkeitsangabe sei hier ein mittlerer Wert von beispielsweise 10 km/Stunde genannt), wobei an den jeweiligen Endpunkten unter Einwirkung erheblicher Beschleunigungswerte der Schleifer zurückgerissen und in die Gegenrichtung geführt wird. Unter allem Bedingungen und auch bei Einsätzen, bei denen mehrere hundert oder tausend Millionen Zyklen durchfahren werden müssen, muß dabei die Abgabe eines vollkommen einwandfreien Spannungssignals durch den Wegaufnehmer sichergestellt sein. In diesem Zusammenhang sei zunächst darauf hingewiesen, daß die nachfolgende Erläuterung dieses speziellen Stands der Technik auf ein bevorzugtes Anwendungsgebiet solcher Hochpräzisions-Potentiometer oder Wegaufnehmer als Istwertgeber für lineare Verschiebungen gerichtet ist; die Erfindung ist auf ein solches Anwendungsgebiet natürlich nicht eingeschränkt und kann mit Vorzug überall dort eingesetzt werden, wo sich ähnliche Probleme an Stellen ergeben, wo Ströme oder Spannungen von stationären Teilen auf sich drehende oder bewegende Elemente zu übertragen sind.The illustration in FIG. 1 shows the state of the art in detail and with the aid of this illustration, the problems arising with such taps or current collectors are discussed in more detail below. The following explanations relate in particular to the design of a tap for a so-called displacement sensor, which is usually a linear potentiometer, which may also be very long (up to 2 m), which is used as an actual value transmitter on moving machine parts. Particularly in the case of high-speed machines, for example in the field of plastic injection molding, extreme demands are placed on such linear displacement transducers, which consist in the grinder being guided over the middle of the runway at very high speed (as a numerical speed specification, here is an average value of, for example, 10 km / Hour), whereby the grinder is pulled back at the respective end points under the influence of considerable acceleration values and guided in the opposite direction. Under all conditions and also in operations in which several hundred or thousand million cycles have to be carried out, the transmission of a completely faultless voltage signal by the displacement sensor must be ensured. In this context, it should first be pointed out that the following explanation of this special prior art is directed to a preferred field of application of such high-precision potentiometers or displacement transducers as actual value transmitters for linear displacements; the invention is of course not restricted to such an area of application and can preferably be used wherever similar problems arise in places where currents or voltages from stationary parts are to be transmitted to rotating or moving elements.
In der den Stand der Technik darstellenden Figur 1 ist der Abgriff insgesamt mit 10 bezeichnet - er besteht aus einem hier stellvertretend für alle möglichen denkbaren Lager- und Montage formen stehenden Klötzchen 11, welches von einem beliebigen Maschinenteil angetrieben sein kann, dessen Istwertverstellung durch ein hochgenaues Spannungssignal abgebildet werden muß, sowie aus dem eigentlichen Schleiferelement, hier bestehend aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten, aus einer geeigneten Edelmetallegierung bestehenden Schleiferfingern 12, die bei 13 am Lagerklötzchen 11 befestigt sind. Die Widerstandsbahn, deren Potential vom Abgriff während seines Bewegungsablaufs erfaßt und üblicherweise auf eine parallele Kollektor- oder Rückführbahn übertragen werden soll, ist mit 14 bezeichnet. Die einzelnen Schleiferfinger 12, die nebeneinander angeordnet etwa so ausgebildet und mit gegenseitigem Abstand angeordnet sein können, wie in der Ansicht von unten in Fig. 3 gezeigt, sind bei 15 abgekantet und bilden eine hakenförmige Auflage bzw. den eigentlichen Schleiferkontaktbereich, der mit 16 bezeichnet ist und dessen untere Fläche auf der Widerstandsbahn gleitet. Nimmt man an, daß sich der Abgriff 10 zunächst mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils A bewegt und nach Erreichen eines vorgegebenen Umkehrpunktes, der beispielsweise durch die in Fig. 1 dargestellte Position des Abgriffs gebildet sein kann, sofort mit extremer Beschleunigung in der Gegenrichtung des Pfeils B herumgerissen und bewegt wird, dann hat in diesem Moment des Einwirkens der sehr hohen Beschleunigungen das Schleiferelement die Tendenz, versucht es jedenfalls, sich gegen seinen eigenen elastischen Federdruck in Richtung des Pfeils C von der Piste oder Bahn abzuheben, allein schon durch die auf das Schleiferelement einwirkenden Massen- und Trägheitswirkungen. Dieser Vorgang läuft dynamisch natürlich sehr schnell ab, bekommt aber durch die notwendigerweise unsymmetrische Lagerung des Schleiferelements mit Bezug auf die beiden Bewegungsrichtungen A und B noch einen zusätzlichen Nachteil aufgebürdet, der sich dann ergibt, wenn am anderen Umkehrpunkt der Abgriff mit höchster Beschleunigung aus der Bewegungsrichtung B in die Bewegungsrichtung A umgesteuert wird. Ebenfalls wieder aufgrund der Massen- oder Trägheitsmomente und hier noch unterstützt durch die Federwirkung des Schleiferelements versucht dieses dann nämlich an dem anderen Umkehrpunkt, sich sozusagen entsprechend der Richtung des gestrichelten Pfeils D in die Bahn "einzugraben", so daß sich gerade an den Umkehrpunkten der Abgriffbewegung Probleme in der einwandfreien und sauberen Abbildung und Wiedergabe der abgegriffenen Spannungen ergeben können.In FIG. 1, which represents the state of the art, the tap is designated as a whole by 10 - it consists of one here representative of all possible conceivable storage and assembly
Nun sind es aber gerade die Umkehrpunkte, an denen eine besonders getreue Wiedergabe des abgegriffenen Signals unbedingt erforderlich ist, wenn man beispielsweise nur an den Einsatz solcher Weggeber für Maschinen der Kunststoffverarbeitung, also Spritzgußmaschinen o. dgl. denkt. Solche Kunststoffspritzgußmaschinen verfügen über Maschinenteile bzw. Werkzeuge, die mit erheblicher Geschwindigkeit aufeinander zufahren und deren einwandfreie Istwertwiedergabe unbedingte Voraussetzung für ein beschädigungsfreies und sauberes Arbeiten der Maschinen ist. Bei aufeinander zufahrenden Formköpfen oder Formhälften bei Kunststoffspritzmaschinen wird das Material erst im letzten Augenblick eingespritzt, unmittelbar vor den Umkehrpunkten, wo extrem hohe Drücke auftreten und die Werkzeuge praktisch Berührungskontakt haben und genau in diesen Momenten muß die einwandfreie Istwertposition der Werkzeuge mit höchster Genauigkeit bestimmt werden können.Now it is precisely the turning points at which a particularly faithful reproduction of the tapped signal is absolutely necessary, for example if one only thinks of the use of such displacement sensors for machines for plastics processing, that is to say injection molding machines or the like. Such plastic injection molding machines have machine parts or tools that approach each other at considerable speed and whose flawless reproduction of the actual value is an essential prerequisite for damage-free and clean working of the machines. In the case of mold heads or mold halves approaching one another in plastic injection molding machines, the material is only injected at the last moment, immediately before the reversal points, where extremely high pressures occur and the tools are practically in contact, and it is precisely at these moments that the correct actual value position of the tools must be able to be determined with the greatest accuracy .
Weitere periphere Probleme bei den bekannten Abgriffen ergaben sich beispielsweise dadurch, daß, um die notwendige Federspannung des Schleiferelements auf zubringen, dieses in der nach unten konkaven Form wie in Fig. 1 gezeigt, einen abgebogenen Kurvenverlauf bildet, der sich, wie man sich leicht vorstellen kann, dadurch ergibt, wenn man den Schleiter mit dem gewünschten Druck auf die Piste aufsetzt und das lagernde Klötzchen 11 waagerecht hält. Aufgrund dieser durch die Federvorspannung in der Arbeitsposition sich ergebenden Ausbauchung des Schleiferelements muß aber das lagernde Klötzchen 11 einen bestimmten Mindestabstand, der in Fig. 1 mit E bezeichnet ist, zur Oberfläche der Bahn einhalten, damit nicht die Abbauchung, insbesondere wenn sich der Endhaken 16 langsam abarbeitet, in zu gefährliche Nähe zur Oberfläche der Widerstandsbahn gelangt. Erwünscht ist jedoch ein möglichst geringer Abstand E, damit das vergleichsweise hohe Moment, welches aufgrund dieses Abstandes sonst um den Auflagepunkt auf der Widerstandsbahn entwickelt wird, kleinzuhalten. Dieses relativ hohe Moment in Verbindung mit dem Umstand, daß das Schleiferelement in der einen Bewegungsrichtung geschoben, in der anderen aber gezogen wird, trägt ergänzend zu einem asymmetrischen Arbeiten und gegebenenfalls zu einem Abheben, zu einem Rattern auf der Piste, zu Ungleichmäßigkeiten in der wiedergegebenen Spannung u. dgl. bei.Further peripheral problems with the known taps resulted, for example, from the fact that, in order to apply the necessary spring tension to the grinder element, it forms a curved curve shape in the downwardly concave shape as shown in FIG. 1, which, as is easy to imagine can, this results if you put the ladder on the slope with the desired pressure and keep the
Es ist daher die Aufgabe vorliegenden Erfindung, bei einem Abgriff oder Stromabnehmer der eingangs genannten Art dafür zu sorgen, daß auch bei Einwirken höchster Beschleunigungen die Wiedergabe des abgegriffnen Potentials einwandfrei und ohne Störungen erfolgt und das Gleitverhalten des Abgriffs auf der Bahn, der Piste, dem Kollektor o. dgl. einwandfrei ist, keine Rattermarken gesetzt werden und möglichst wenig Kippmomente entwickelt werden.It is therefore the object of the present invention to ensure, in the case of a tap or pantograph of the type mentioned at the outset, that even under the action of the highest accelerations, the tapped potential is reproduced flawlessly and without interference and the sliding behavior of the tap on the track, the slope, the Collector or the like is flawless, no chatter marks are set and as few tilting moments as possible are developed.
Der erfindungsgemäße Abgriff oder Stromabnehmer löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Vollkommen naturgetreues Abbild der tatsächlichen Bewegung des jeweiligen Maschinenelements in Form einer Spannung erzielt werden kann, und zwar insbesondere auch in den besonders störungsanfälligen Umkehrpunkten des Potentiometers oder Wegaufnehmers, an welchen aufgrund der extrem hohen, einwirkenden Beschleunigungen eine Vielzahl dynamischer Effekte wirksam werden. Durch die Erfindung gelingt einerseits eine Beherrschung dieser dynamischen Effekte bzw. deren Beseitigung durch mechanische Maßnahmen und andererseits die Gewährleistung der einwandfreien elektrischen Abbildung der Istbewegung des Maschinenelements auch dann, wenn dynamische Resteinflüsse verbleiben.The tap or pantograph according to the invention solves this problem with the characterizing features of the main claim and has the advantage that a perfectly lifelike image of the actual movement of the respective machine element can be achieved in the form of a voltage, in particular also in the particularly trouble-prone reversal points of the potentiometer or displacement transducer on which a number of dynamic effects take effect due to the extremely high accelerations acting on them. The invention succeeds in mastering these dynamic effects on the one hand or eliminating them by mechanical measures, and on the other hand ensures that the actual movement of the machine element is properly mapped even if dynamic residual influences remain.
Durch die gegenläufige Anordnung von mindestens zwei Schleiferelementen ist sichergestellt, daß an jedem möglichen Punkt der Bahn mindestens eines der Schleiferelemente immer gezogen, das andere geschoben ist, wobei in den jeweiligen Endbereichen bzw. Umkehrpunkten, obwohl beide Schleifer für einen kurzen Moment praktisch still zustehen scheinen, auf beide völlig unterschiedliche dynamische Effekte einwirken, jedoch derart, daß immer eines der Schleiferelemente in der Lage ist, die gewünschte Istwertspannung völlig störungs- und fehlerfrei anzubieten.The opposing arrangement of at least two grinder elements ensures that at each possible point on the path at least one of the grinder elements is always pulled, the other is pushed, whereby in the respective end regions or reversal points, although both grinders seem to be practically stationary for a short moment , act on both completely different dynamic effects, but in such a way that one of the wiper elements is always able to offer the desired actual value voltage without any problems or errors.
Besonders vorteilhaft ist bei vorliegender Erfindung noch, daß die neuartige Form und Ausbildung von Abgriff oder Stromabnehmer Arbeitszyklen von mehreren hundert oder tausend Millionen zuläßt, in einer Zahl also, die bisher für völlig undenkbar gehalten worden ist. In gleicher Weise hält der erfindungsgemäße Abgriff Geschwindigkeiten und Beschleunigungen aus, die bei früheren Abgriffen in wenigen Stunden zur völligen Zerstörung geführt hätten.It is also particularly advantageous in the present invention that the novel shape and design of the tap or pantograph permits working cycles of several hundred or thousands of millions, that is to say in a number which was previously thought to be completely unthinkable. In the same way, the tap according to the invention withstands speeds and accelerations that would have led to complete destruction in a few hours in the case of earlier taps.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Angriffs oder Stromabnehmers möglich. Besonders vorteilhaft ist die vorspannungsfreie, abgebogene Form jedes Schleiferlelements im Ruhezustand, wenn dieses also nicht auf der zu kontaktierenden Bahn aufgesetzt ist. Durch die charakteristische Biegekrümmung im Ruhestand ergibt sich dann bei Einwirken der beibehaltenen elastischen Aufsetzkraft auf jedes Längsteilelement δl des Schleifers eine Kraft, die insgesamt dazu führt, daß im eingebauten Zustand des Abgriffs die Schleiferelemente von ihrer Einspannstelle bis zu dem abgebogenen Endhaken praktisch vollkommen geradlinig verlaufen, so daß es geling, mit dem Abgriff wesentlich näher an die Widerstandsbahn heranzukommen, den zu Kippmomenten, zu Schwingungen, einem Eingraben oder Bremsen oder zu erhöhten Reibverlusten führenden Abstand der Einspannung drastisch zu verringern und die auf den Abgriff einwirkenden Verschiebekräfte, die letztlich in der Berührungszone zwischen dem Endhaken und der Widerstandsbahn zum Ausdruck kommen, so nahe wie möglich an diese heranzuführen. Dauerversuche haben gezeigt, daß sich hierdurch eine Vielzahl von Schwingungproblemen und dynamischen Effekten beherrschen lassen, die früher zu ernstzunehmenden Schädigungen geführt haben.Advantageous further developments and improvements of the attack or pantograph specified in the main claim are possible through the measures listed in the subclaims. The pre-tensioned, bent shape of each grinder element in the idle state is particularly advantageous if it is not placed on the web to be contacted. Due to the characteristic bending curvature in retirement, when the elastic contact force is maintained on each longitudinal part element δl of the grinder, a force results which overall means that in the installed state of the tap, the grinder elements run practically completely straight from their clamping point to the bent end hook, So that it is possible to get significantly closer to the resistance path with the tap, to drastically reduce the distance of the clamping leading to tilting moments, vibrations, digging in or braking or to increased friction losses, and the displacement forces acting on the tap, which are ultimately in the contact zone between the end hook and the resistance track, as close as possible to them. Long-term tests have shown that this can be used to control a large number of vibration problems and dynamic effects that previously led to serious damage.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Abgriffs oder Stromabnehmers in einer schematischen Teilschnittdarstellung, die den Stand der Technik wiedergibt,
- Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung in einer Seitenansicht,
- Fig. 3 das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 in einer Ansicht von unten, in beiden Fällen im nichteingebauten Ruhezustand der Schleiferelemente, und
- Fig. 4 den erfindungsgemäßen Abgriff mit seinen Schleiferelementen im eingebauten Zustand, in welchem die Endhaken der Schleifer auf der Piste unter Druck aufliegen.
- 1 shows an embodiment of a tap or pantograph in a schematic partial sectional view, which represents the prior art,
- 2 shows an embodiment of the present invention in a side view,
- Fig. 3 shows the embodiment of FIG. 2 in a view from below, in both cases in the non-installed idle state of the grinder elements, and
- Fig. 4 the tap according to the invention with its grinder elements in the installed state, in which the end hooks of the grinder lie on the slope under pressure.
Der Grundgedanke vorliegenden Erfindung besteht darin, den Abgriff so auszubilden, daß, gleichgültig in welcher Richtung dieser über der zugeordneten, zu kontaktierenden Bahn verfahren wird, gleichzeitig immer ein Schleiferelement gezogen und gleichzeitig immer ein Schleiferelement von seiner Einspannung geschoben wird, wodurch es zu einem voll ständigen Ausgleich der erwähnten, einwirkenden dynamischen Effekte kommt.The basic idea of the present invention is to design the tap in such a way that, regardless of the direction in which it is moved over the assigned path to be contacted, a grinder element is always pulled at the same time and at the same time a grinder element is always pushed out of its clamping, making it a full one constant balancing of the above-mentioned dynamic effects.
In den Figuren 2 - 4 sind mit der Fig. 1 identische Teilkomponenten und Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, ergänzt durch einen Beistrich oben.In FIGS. 2-4, subcomponents and elements that are identical to FIG. 1 are provided with the same reference numerals, supplemented by a comma at the top.
Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Abgriffs 10' ist das die Abgriff bzw. Schleiferkomponenten lagernde Klötzchen mit 11' bezeichnet - es verfügt hier über eine größere, sich in Längsrichtung der Abgriffbewegung erstreckende Länge und kann aus einem unteren Basisteit 11a' und einem hierzu rechtwinklig verlaufenden Montageschenkel 11 b' mit Bohrungen 20 zur Befestigung versehen sein. Zur Begriffsklärung sei darauf hingewiesen, daß im folgenden mit Abgriff das gesamte bewegliche Element bezeichnet wird, einschließlich des Lagerklötzchens, welches längs der Widerstandsbahn bzw. des zu kontaktierenden Elements verschoben wird das Lagerklötzchen 11' trägt dann einzelne Schleiferelemente 12a' und 12b', die ihrerseits wieder aus üblicherweise einstückig an ihrem einen Endbereich miteinander verbundenen einzelnen Schleiferfingern gebildet sind. Die Schleiferfinger sind (s. Fig. 3) zusammenfassend mit 21 bezeichnet.In the exemplary embodiment of a tap 10 'shown in FIGS. 2 and 3, the block storing the tap or grinder components is designated 11' - it has a greater length here, which extends in the longitudinal direction of the tap movement, and can consist of a
Wie die Darstellung der Fig. 2 zeigt, ist der erfindungsgemäße Abgriff so ausgebildet, daß zwei gegeneiander montierte oder gegenläufig angeordnete Schleiferelemente 12a', 12b' mindestens vorgesehen sind, wenn man zunächst nur auf die Mittel zur Abtastung einer angenommenen Widerstandsbann abstellt. Auf ein konkretes Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 3 noch eingegangen. Die genaue Montage dieser beiden Schleiferelemente 12a', 12b' erfolgt so, daß sie im eingebauten Zustand auf der Widerstandsbahn oder sonstigen Piste oder Kollektor eine gemeinsame Querlinie zurüblichen Bewegungsrichtung kontaktieren, was schon deshalb erforderlich ist, damit von beiden Schleiferteilelementen 12a', 12b' das gleiche Potential erfaßt wird. Daher sind bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die jeweiligen Einspannpunkte der Schleiferelemente voneinander abgewandt und weisen einen vorgegebenen Abstand in Verschieberichtung auf, wobei die Schleifflächen der Endhaken auf einer gemeinsamen Linie liegen. Daß dies bei der Darstellung der Fig. 2 nicht so ist, liegt daran, daß die Fig. 2 einen Abgriff oder Stromabnehmer im Ruhezustand, also in der nichtmontierten Position zeigt, in welcher gleichzeitig noch ein weiteres wesentliches erfinderisches Merkmal verwirklicht ist, worauf gleich noch eingegangen wird.As the illustration in FIG. 2 shows, the tap according to the invention is designed in such a way that two
Die beiden gegeneinander gekehrten Schleiferelemente 12a', 12b' sind jedenfalls so an dem hier vorzugsweise gemeinsamen Trägerklötzchen 11' gelagert, daß, gleichgültig in welcher Richtung des Doppelpfeils AB der Abgriff bewegt wird, immer eines der Schleiferelemente 12a', 12b', von seinem Einspannpunkt gesehen, gezogen und immer eines geschoben wird. Die Einspannung kann dabei so ausgebildet sein, wie in Fig. 2 gezeigt, d.h. es sind für jedes Schleiferelement Trägerplättchen 22 vorgesehen, die mittels zweier Schrauben 23 (s. auch Fig. 3) an der Basisplatte 11 a' des Trägerklötzchens 11' befestigt sind und an welche dann wiederum die ausgestanzte Endform jedes Schleiferelements dort, wo dieses noch durchlaufend einstückig ist, beispielsweise mittels Punktschweißen, befestigt ist, wie bei 24 gezeigt. Der Grund für die separate Befestigung jedes Schleiferteilelements 12a', 12b' an einem zusätzlichen Trägerplättchen liegt hauptsächlich darin, daß das die einzelnen Schleiferfinger 21 bildende Material der Schleiferelemente eine teure Edelmetallegierung ist, deren Hauptbestandteile Palladium, Platin, Silber und Gold sind (Fachbezeichnung Paliney Nr. 6 oder 7).The two mutually facing
Die einzelnen Schleiferelemente 12a', 12b' sind dabei aus schmalen Legierungsstreifen in der Weise ausgestanzt, daß bis relativ nahe an den Befestigungsbereich 24 am Trägerplättchen 22 die die Ausnehmungen zwischen den Schleiferfingern 21 bildenden Einschnitte geführt sind, so daß jeder Schleiferfinger weitgehend selbständig für sich federnd und elastisch nachgiebig reagieren kann.The
Am anderen Endbereich ist ein kleiner Restabstand hakenförmig in etwa rechtwinklig und insofern eine Art Kralle bildend als Endhaken 16 abgebogen, dessen untere Fläche dann auf der zugeordneten Bahn gleitet. Da diese Gleitfläche im Querschnitt gleichmäßig ist, kann hier auch eine bestimmte Abnutzung in Kauf genommen werden, Ohne daß sich die Daten relevant ändern. Gleichzeitig ergibt sich durch die von den Ausnehmungen gebildeten Freiräume zwischen den einzelnen Schleiferfingern die Möglichkeit, daß loses Material oder Abrieb auf der Widerstandsbahn nicht zu einem Abheben der Kontaktfläche der Schleiferfinger führt, sondern zur Seite geschoben werden kann.At the other end region, a small remaining distance is hook-shaped, approximately at right angles and, in this respect, is bent to form a type of claw as
In Fig. 3 erkennt man das Nebeneinanderliegen der einzelnen Schleiferfinger 21 jedes der Schleiferteil elemente 12a', 12b', zu denen dann noch zwei weitere Schleiferteilelemente 26a, 26b kommen, die auf dem gleichen, elektrisch leitenden Trägerplättchen 22 in gleicher Weise montiert sein können und so gleichzetig die Schleifer für die bei der Ausführung der Erfindung als linearer Wegaufnehmer parallel zur Widerstandsbahn verlaufende Rückführbahn oder Kollektorbahn kontaktieren. Es ist im übrigen nicht erforderlich, daß das Lagerklötzchen 11', auf welchem die gegeneinander liegend montierten, beidseitigen Schleiferhälften 27a, 27b entsprechend Fig. 3 gelagert sind, elektrisch leitend ist, es kann daher aus einem geeigneten Kunststoff o. dgl. bestehen, denn die Rückführbahn-Schleiferelemente 26a, 26b berühren ebenfalls mit ihren Kontaktflächen der Endhaken 16' einen gemeinsamen Punkt der Rückführbahn und sorgen so dafür, daß das von beiden Widerstandsbahn-Schleiferelementen 12a', 12b' gelieferte (identische) Potential in der Parallelschaltung dieser beiden Schleiferelemente am Anschluß der Rückführbahn dann abgegriffen werden kann.In Fig. 3 you can see the juxtaposition of the
Weiter vorn ist schon erwähnt, daß die durch die erforderliche Elastizität und Federsteifigkeit jedes einzelnen Schleiferfingers und zur Gewinnung der notwendigen Anpreßkraft der Schleiferfläche am Endhaken 16 sich ergebende Durchbiegung der einzelnen Schleiferfinger nachteilig ist, sowohl bezüglich Lagerung und Abstand zur Widerstandsbahn als auch bezüglich der sich durch diese ungünstige Bogenform im montierten Arbeitszustand ergebenden dynamischen Effekte.It has already been mentioned above that the deflection of the individual wiper fingers resulting from the required elasticity and spring stiffness of each wiper finger and in order to obtain the necessary contact pressure of the wiper surface on the
Eine bevorzugte Ausgestaltung vorliegender Erfindung besteht daher darin, daß entsprechend der markanten und unter Umständen übertriebenen Darstellung der Fig. 2 im Ruhezustand die einzelnen Schleiferfinger und somit sämtliche parallelen Schleiferfinger in ihrer Gesamtheit dieser Form folgen, in einer vorgebogenen Kurvenform abgebogen sind, und zwar so, daß sie mit Bezug auf die Widerstandsbahn, auf welcher sie später gleiten, konkav verlaufen, d.h. nach oben ausgebaucht sind.A preferred embodiment of the present invention therefore consists in the fact that, according to the striking and possibly exaggerated representation of FIG. 2, the individual wiper fingers and thus all parallel wiper fingers follow this shape in their entirety in the rest state, are bent in a pre-curved curve shape, in such a way that that they are concave with respect to the resistance path on which they later slide, ie are bulged upwards.
Setzt man einen solchen Abgriff mit der in Fig. 2 dargestellten Schleiferelementenkonfiguration auf die Widerstandsbahn auf, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, dann ergibt sich aufgrund des Preßdrucks einer im, wesentlichen vollständig geradlinige Ausbildung der einzelnen Schleiferelemente, so daß man auch mit dem gesamten Abgriff, also insofern mit dem Lagerklötzchen 11' sehr nahe im Abstand an die Widerstandshahn 14' oder das sonstige zu kontaktierende Teil herangehen kann, Kippmomente ausschaltet, praktisch an den Schleiferelementen an der Stelle zieht, an welcher sie dann auch durch die schleifende Berührung mit der Oberfläche der Widerstandsbahn 14' auch wieder gebremst werden, wenn man von dem nur sehr geringen und in der Zeichnung übertrieben dargestellten Abstand des Endhakens einmal absieht, so daß es insgesamt gelingt, ausgleichend und beruhigend auf den dynamischen Abgriffbetrieb einzuwirken und natürlich auch den Trägheits bzw. Masseeinfluß reduziert, der bei dem Abgriff nach dem Stand der Technik (Fig. 1) im Reversierpunkt der Bewegung jeweils auftrittIf such a tap is placed on the resistance track with the wiper element configuration shown in FIG. 2, as shown in FIG. 4, then the pressing pressure results in an essentially completely linear design of the individual wiper elements, so that one can also use the Entire tap, so that can approach the bearing block 11 'very close to the resistance valve 14' or the other part to be contacted, switches over tilting moments, pulls practically on the grinder elements at the point at which they then also with the sliding contact the surface of the resistance track 14 'are also braked again, if one disregards the very small and exaggerated distance of the end hook, so that it is possible to have a balancing and calming effect on the dynamic tap operation and of course also the inertia or Influence of mass reduced when tapping after the prior art (Fig. 1) occurs at the reversal point of the movement
Man erkennt im übrigen, daß durch das Anlegen des Abgriffs auf die Widerstandsbahn natürlich die Rückbiegung der im Ruhezustand vorgebogenen Schleiferelemente 12a', 12b' in der Weise erfolgt, daß sich, selbstverständlich nach vorausgehender Justierung der Abstände, eine vollständig deckungsgleiche Position der jeweiligen Endhaken 16' auf der Piste ergibt, wie in Fig. 4 auch dargestelltIt can also be seen that by applying the tap to the resistance track, of course, the backbend of the
Zur Justierung der beiden Schleiferteile 27a und 27b relativ zueinander in ihrem Abstand wird im übrigen so vorgegangen, daß man vor dem Einbau eine eine durchsichtige Fläche aufweisende Vorrichtung auf die Schleiferelemente von unten aufdrückt, bis der Abstand erreicht ist, den der Abgriff zur Widerstandspiste einnehmen soll und dann an einem der Schleiferteile 27a oder 27b mittels der Befestigungsschrauben 23 die Axialjustierung durchführt, bis Übereinstimmung in der ausgerichteten Position der abgebogenen Endhaken 16' sämtlicher Schleiferteilelemente erreicht ist.To adjust the distance between the two
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung besteht dann noch darin, daß die einzelnen, federelastisch mit Druck auf der Bahn aufliegenden Schleiferfinger eine gemeinsame Schicht oder Überdeckung eines Elastomers oder eines Silikonkautschuks, jedenfalls eines gummiartigen Materials mit innerer Reibung in gemeinsamer Bedeckung auf mindestens einer Seite tragen, so daß zwar die individuelle freie Federbewegung jedes einzelnen Schleiferfingers noch möglich ist, jedoch von den jeweils anderen Fingern und durch die Wirkung des Elastomers selbst eine Dämpfung erfährt, so daß jedenfalls Resonanzen bzw. ein Springen oder Rattern der Schleiferfinger nicht auftreten.A further advantageous embodiment of the present invention then consists in that the individual wiper fingers resiliently resting on the web with pressure bear a common layer or covering of an elastomer or a silicone rubber, in any case a rubber-like material with internal friction, in common covering on at least one side, so that the individual free spring movement of each grinder finger is still possible, but is damped by the other fingers and by the action of the elastomer itself, so that resonances or jumping or rattling of the grinder fingers do not occur.
Ein weiteres, der folgenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise innewohnendes Merkmal besteht darin, daß, wenn man zunächst einmal die den Stand der Technik widergebende Abbildung der Fig. 1 betrachtet, bei zunehmender Abnutzung des auf der Piste schleifenden Endbereichs des Endhakens 16 hierdurch gleichzeitig, wie bei 16' in Fig. 1 gestrichelt noch angedeutet, eine Verlagerung auch das Spannungsabgriffspunktes auf der Widerstandsbahn die Folge ist, während andererseits bei der erfindungsgemäßen Doppelschleiferausführung eine durch die Abnutzung eingeführte Verfälschung des Meßergebnisses ausgeschlossen ist. Dies liegt daran, daß zwar auch bei der Doppelschleiferausführung eine Abnutzung der Endbereiche der Haken 16' nicht ausgeschlossen werden kann, die jeweils abgenutzten Schleifer sich aber in Gegenrichtung verschieben, so daß sich im Mittel der Spannungsabgriffpunkt nicht ändert. Natürlich ist darauf hinzuweisen, daß die in Fig. 1 und Fig. 4 bei 16'a dargestellten, soeben beschriebenen Verhältnisse in der Darstellung zum besseren Verständnis übertrieben gezeigt sind.Another feature inherent in the following invention in a particularly advantageous manner is that, if one first takes a look at the state-of-the-art illustration of FIG. 1, with increasing wear of the end region of the
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