EP1317030B1 - Schleifringübertrager - Google Patents

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EP1317030B1
EP1317030B1 EP20020026294 EP02026294A EP1317030B1 EP 1317030 B1 EP1317030 B1 EP 1317030B1 EP 20020026294 EP20020026294 EP 20020026294 EP 02026294 A EP02026294 A EP 02026294A EP 1317030 B1 EP1317030 B1 EP 1317030B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slip ring
board
conductor track
transmission means
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP20020026294
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1317030A2 (de
EP1317030A3 (de
Inventor
Hans-Joachim Korth
Klaus Barthelt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stemmann Technik GmbH
Original Assignee
Stemmann Technik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stemmann Technik GmbH filed Critical Stemmann Technik GmbH
Publication of EP1317030A2 publication Critical patent/EP1317030A2/de
Publication of EP1317030A3 publication Critical patent/EP1317030A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1317030B1 publication Critical patent/EP1317030B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/64—Devices for uninterrupted current collection

Definitions

  • the invention relates to a slip ring transmitter for the transmission of electrical currents and / or data between a stator part and one Rotor part according to the features in the preamble of claim 1.
  • Such a slip ring transmitter is part of US Pat. No. 5,865,629 State of the art.
  • the stator part has one PCB that does not extend electrically tangentially to the rotor part conductive material.
  • the board has at least one flat side at least one conductor track made of an electrically conductive material.
  • the Conductor extends in the central longitudinal plane at least one on the rotor part provided slip ring made of an electrically conductive material.
  • the length of the conductor track is at least one of the conductor track and the circuit board penetrating, coated with the material of the conductor track solder Connection of a power or data line provided.
  • the circuit board with the conductor tracks must be complete prefabricated and then as a whole parallel to the axis in the stator part be inserted. It cannot be prevented that the individual Grind the conductor tracks past the various slip rings and if necessary to be damaged. It can therefore not be guaranteed that after the Assemble the individual conductor tracks tangentially to the desired extent a slip ring. Also, no single trace can be done by itself be replaced. Rather, it is always necessary to cover the entire board pull out of the stator part with all conductor tracks, i.e. under contact the various slip rings, in order to then possibly damage the conductor tracks replace the pulled out circuit board. If the repaired board reinstalled, the same adverse properties occur as with First installation on.
  • the stator part comprises a plate which extends tangentially to the rotor part, in which wire springs made of an electrically conductive material are fixed in position.
  • wire springs made of an electrically conductive material are fixed in position.
  • the wire springs become a so-called brush per slip ring summarized.
  • the wire springs have protruding parts above the plate Legs that extend from the plate in opposite directions extend and are resiliently pressed on the slip rings.
  • each Wire spring is bent approximately U-shaped, with the web on the bottom of the The bag comes to lie across the length of the plate and the two Drill through the holes adjacent to the web. Furthermore, an eyelet is bent into the bridge of each wire spring, which extends over the top of the Board protrudes and for soldering a wire to the power or Data transmission serves. The position of the wire springs in the pocket ultimately by filling the bag with a potting compound.
  • the object of the invention is based on the prior art based on producing a slip ring transmitter, in which the production of wire springs and their assembly in a tangential rotor part associated holder as part of a stator part significantly simplified can be.
  • At least one pad extends through the conductor track and the circuit board for connecting a power or data line.
  • the solder pad is with the trace contacted electrically conductive.
  • At each end of a trace is at least one hole penetrating the conductor track and the circuit board provided with the diameter of a wire spring.
  • At a distance from everyone The hole is on the face of the conductor track in the board opposite the Larger recess in cross-section provided.
  • the hole that The cutout and the thickness of the board have a special design a wire spring together to keep them in their operating position properly releasably to lock. This locking is done by Clamping without additional fixing of the wire spring, e.g. by means of a casting compound, would be required.
  • Each wire spring can be mass-produced, that is, prefabricated by machine and independent of that Use case to be provided from the warehouse.
  • Who deal with their Contact shafts extending past the slip rings tangentially and wire springs coming into contact with the slip rings under radial pressure are only inserted through the holes with the contact shafts and through their recesses facing away from the contact shafts penetrating areas locked on the circuit board. It is about a pure plug-in assembly.
  • the detachable lock also allows defective To be able to easily replace wire springs.
  • the invention is particularly noticeable when after Claim 2 the wire springs are made of gold. Need excess lengths no longer to be manufactured, so that there is no expensive scrap.
  • the cost factor gold can advantageously be reduced according to claim 3 that the wire springs are made from a less noble one than gold Material such as Copper beryllium or stainless steel, exist and only the free ends of the contact shafts each with a thin-walled sleeve are made of gold, which then comes into contact with a slip ring.
  • a less noble one than gold Material such as Copper beryllium or stainless steel
  • the sleeves are fixed on the free ends of the contact shafts according to claim 4 in particular by crimping.
  • crimping from the radially outer peripheral sides, indentations in the Pressed sleeves, the displaced material in the surfaces of the Contact shafts clawed.
  • each wire spring penetrates with one Longitudinal section of their contact shaft a hole and goes on the Flat side of the board facing away from the contact shaft in at least one helical spring turn over. It is preferably 1.5 spring turns. The spring turn is then on the flat side. At the spring turn a straight line closes, running parallel to the contact shaft Section of wire that passes through the recess adjacent to the bore and has an S-shaped curved clamping section at the end.
  • This clamping section engages under the circuit board on the side facing the contact shaft Flat side so that the wire spring through the location in the hole, by the spring turn on the contact shaft facing away Flat side of the board and through the end S-shaped clamping section is securely locked in place on the circuit board.
  • each wire spring is done in the simplest way that you Contact shaft is inserted through the hole until the S-shaped clamping section on the flat side of the board facing away from the contact shaft Plant arrives. When the contact shaft is inserted further, it becomes S-shaped Clamping section and the straight following the spring turn Wire section under V-shaped spreading through the recess in the circuit board. If the S-shaped clamping section has passed the recess, the spring muzzle lies on the board. The S-shaped clamping section can now deflect in the direction of the contact shaft and reaches under the flat side of the circuit board adjacent to the contact shaft. The wire spring is then locked securely, but still releasably on the circuit board.
  • a wire spring to further improve the safe operating position of a wire spring is according to claim 6 provided that in the side wall the recess which is adjacent to the bore for the contact shaft, there is a groove.
  • the position of the wire spring in the transverse direction is also perfect guaranteed.
  • the cross section of the groove is at the cross section of the Adjusted wire spring. If there are several holes, there are a corresponding number Grooves provided.
  • both flat sides of the board electrically interconnected interconnects provided from an electrically conductive material. These traces are except for the contact areas with the wire springs and the pads for connecting power or data lines with an electrically not conductive protective layer. This increases security against false transmissions, especially for data transfers.
  • Each conductor track and each coating of the conductor tracks is advantageous electrically connected grooves and pads according to claim 10 three layers.
  • the bottom layer is made of copper
  • the intermediate layer made of nickel
  • the contact layer with the wire springs is made of gold.
  • FIG. 1 shows a partial view of a slip ring transmitter 1 for transmission of electrical currents and data between each one only indicated stator part 2 and a rotor part 3.
  • the rotor part 3 has several axially spaced apart Slip rings 4 made of an electrically conductive material. Of these Slip rings 4 is only indicated.
  • a circuit board 5 made of a hard glass fabric extends tantential to the rotor part 3.
  • the board 5 (see also Figures 2 and 3) is screwed 6 and oval recesses 7 on the stator part 2.
  • a plurality of conductor tracks extend on both flat sides 8, 9 of the circuit board 5 10 made of an electrically conductive material by electroplating is applied.
  • the across Longitudinal paths of the circuit board 5 extending conductor tracks 10 are three layers built up, the bottom layer of a 240 ⁇ m thick copper layer, the intermediate layer of a 10 ⁇ m thick nickel layer and the outer layer consist of a 1.5 ⁇ m thick gold layer.
  • Each conductor track 10 on the circuit board 5 extends in the central longitudinal plane MLE of a slip ring 4 of the rotor part 3. (In FIG. 2 in dash-dotted lines Lines in the area of the second conductor 10 are indicated from the right.)
  • each conductor track 10 is one with the material of the conductor track 10 coated pad 11 is provided, which means that on both flat sides 8, 9 of the circuit board 5 arranged conductor tracks 10 each electrically be conductively connected to each other (through-plating).
  • the solder eyes 11 are used to connect current or not illustrated Data lines.
  • solder pads 11 are adjacent conductor tracks 10 arranged offset to one another in the longitudinal direction of the conductor tracks 10, so that there are no assembly problems when soldering the power or data lines occur.
  • At least one bore 12 is provided at each end of the conductor tracks 10, which also penetrates the board 5 ( Figures 1 to 4). Adjacent to the bores 12 and the end face of the conductor tracks 10 are the circuit board 5 penetrating recesses 13 are provided. The width B of the Recesses 13 depends on how many holes 12 are next to each other pass through the conductor tracks 10 and the circuit board 5 (FIG. 4). In every an adjacent bore 12 adjacent side wall 14 of a recess 13 is a groove 15 over the entire thickness D of the board 5 parallel to Hole 12 is provided running ( Figures 4 and 5). Like the figure 4 can be seen more precisely, there is also a corresponding one in the case of several bores 12 Number of grooves 15 incorporated into the side wall 14. The Side wall 14 and the grooves 15 are also made of a material Printed conductor 10 coated.
  • the Wire spring 16 is preferably made of gold and has a bore 12 penetrating contact shaft 17, which is tangential to one Slip ring 4 extends and radially resilient in the direction of arrow 18 is pressed onto the slip ring 4.
  • This spring turn 19 includes a recess 13, parallel to the Contact shaft 17 extending straight wire section 20 with a Underlap board 5 on the flat side 9 facing the contact shaft 17 S-shaped bent clamping section 21.
  • the straight wire section 20 is laterally fixed in a groove 15 of the recess 13.
  • the conductor tracks 10 on both flat sides 8, 9 of the board 5 are except for the in Figures 2 and 4 marked with cross hatching contact areas 22 with the wire springs 16 and on the circumferential side of the solder eyes 11 provided ring areas 23 with one only indicated in FIG Protective layer 24 made of an electrically conductive material.
  • FIG. 6 shows an embodiment of a wire spring 16a, which consists of a material less noble than gold, e.g. made of a copper-beryllium alloy, consists.
  • the free end 27 of the Contact shaft 17a for the purpose of contact with a slip ring 4, a sleeve 28 made of gold and fixed at the free end 27 by crimping.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Schleifringübertrager zur Übertragung von elektrischen Strömen und/oder Daten zwischen einem Statorteil und einem Rotorteil gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Schleifringübertrager zählt durch die US-PS 5,865,629 zum Stand der Technik. Bei diesem Schleifringübertrager weist der Statorteil eine sich tangential zum Rotorteil erstreckende Platine aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff auf. Die Platine besitzt auf mindestens einer Flachseite wenigstens eine Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Material. Die Leiterbahn erstreckt sich in der Mittellängsebene zumindest eines am Rotorteil vorgesehenen Schleifrings aus einem elektrisch leitenden Werkstoff. Im Längenverlauf der Leiterbahn ist mindestens ein die Leiterbahn und die Platine durchsetzendes, mit dem Material der Leiterbahn beschichtetes Lötauge zum Anschluss einer Strom- oder Datenleitung vorgesehen.
Bei diesem Vorschlag muss die Platine mit den Leiterbahnen komplett vorgefertigt und dann als Ganzes parallel zur Achse in den Statorteil eingeschoben werden. Dabei ist nicht zu verhindern, dass die einzelnen Leiterbahnen an den diversen Schleifringen vorbei schleifen und ggf. beschädigt werden. Somit kann nicht sichergestellt werden, dass nach der Montage die einzelnen Leiterbahnen in dem gewünschten Umfang tangential an einem Schleifring anliegen. Auch kann keine einzelne Leiterbahn für sich ausgetauscht werden. Vielmehr ist es immer erforderlich, die gesamte Platine mit allen Leiterbahnen aus dem Statorteil herauszuziehen, d.h. unter Kontakt an den diversen Schleifringen, um dann eventuell beschädigte Leitungsbahnen an der herausgezogenen Platine auszutauschen. Wenn die reparierte Platine wieder eingebaut wird, treten dieselben nachteiligen Eigenschaften wie beim Ersteinbau auf.
Auch der Rotorteil des Schleifringsübertragers gemäß dem Prospekt "Schleifringübertrager-Systeme" der Stemmann-Technik GmbH, 48465 Schüttorf, Seite 4, mittlere Abbildung weist mehrere parallel im Abstand nebeneinander verlaufende Schleifringe aus einem elektrisch leitenden Werkstoff auf.
Der Statorteil umfasst eine sich tangential zum Rotorteil erstreckende Platte, in welcher Drahtfedern aus einem elektrisch leitenden Material lagefixiert sind. Mehrere Drahtfedern werden pro Schleifring zu einer sogenannten Bürste zusammengefasst. Die Drahtfedern besitzen über die Platte vorstehende Schenkel, die sich von der Platte aus in entgegengesetzte Richtungen erstrecken und federnd an die Schleifringe gedrückt sind.
Zur Fixierung der Drahtfedern an der Platte ist diese taschenartig ausgenommen. In den Boden der Tasche sind entlang der sich quer zu den Schleifringen erstreckenden Längsseiten Bohrungen eingebracht, deren Durchmesser an den Durchmesser der Drahtfedern angepasst ist. Jede Drahtfeder wird etwa U-förmig gebogen, wobei der Steg auf dem Boden der Tasche quer zur Längserstreckung der Platte zu liegen kommt und die beiden an den Steg angrenzenden Schenkel die Bohrungen durchsetzen. Ferner wird in den Steg jeder Drahtfeder eine Öse eingebogen, die über die Oberseite der Platte vorsteht und zum Anlöten einer Leitung zur Strom- oder Datenübertragung dient. Die Lagefixierung der Drahtfedern in der Tasche wird letztlich dadurch bewirkt, dass die Tasche mit einer Vergussmasse verfüllt wird.
Die Herstellung der bekannten Platten und Drahtfedern ist folglich mit einer Vielzahl von aufeinander folgenden Arbeitsschritten, insbesondere manueller Art, verbunden, die einen hohen Zeit- und Personalaufwand erfordern.
Wenn man bedenkt, dass die in Rede stehenden Drahtfedern in der Regel aus Gold gefertigt werden, ist auch der Materialaufwand hoch, zumal nach dem Fixieren der Drahtfedern durch die Vergussmasse in der Platte die über die Platte frei vorstehenden Längenabschnitte der Schenkel exakt bestimmt werden mussten. Auch war es in der Regel erforderlich, die Drahtfedern gezielt auf den jeweiligen Anwendungsfall bezogen zu biegen.
Bei nur einer defekten Drahtfeder musste bislang die gesamte Platte aus dem Schleifübertrager demontiert und durch eine neue Platte ersetzt werden.
Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, einen Schleifringübertrager herzustellen, bei welchem die Fertigung von Drahtfedern und ihre Montage in eine einem Rotorteil tangential zugeordnete Halterung als Bestandteil eines Statorteils wesentlich vereinfacht werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
einer flachen Platine vorgesehen. Die insbesondere durch Galvanisierung auf die Platine gebrachte Leiterbahn verläuft in der Mittellängsebene des Schleifrings.
Durch die Leiterbahn und die Platine erstreckt sich mindestens ein Lötauge zum Anschluss einer Strom- oder Datenleitung. Das Lötauge ist mit der Leiterbahn elektrisch leitend kontaktiert. An den Enden einer Leiterbahn ist jeweils mindestens eine die Leiterbahn und die Platine durchsetzende Bohrung mit dem Durchmesser einer Drahtfeder vorgesehen. Im Abstand zu jeder Bohrung ist stirnseitig der Leiterbahn in der Platine eine gegenüber der Bohrung im Querschnitt größere Aussparung vorgesehen. Die Bohrung, die Aussparung und die Platine in ihrer Dicke wirken mit einer speziellen Gestaltung einer Drahtfeder zusammen, um diese in ihrer Betriebsposition ordnungsgemäß lösbar zu arretieren. Diese Arretierung erfolgt alleine durch Klemmung, ohne dass eine zusätzliche Festlegung der Drahtfeder, z.B. mittels einer Vergussmasse, erforderlich wäre. Jede Drahtfeder kann massenartikelgerecht, das heißt maschinell vorgefertigt und unabhängig von dem Anwendungsfall vom Lager her bereit gestellt werden. Die sich mit ihren Kontaktschäften an den Schleifringen tangential vorbei erstreckenden und unter radialem Druck an den Schleifringen zur Anlage gelangenden Drahtfedern werden mit den Kontaktschäften lediglich durch die Bohrungen gesteckt und über ihre den Kontaktschäften abgewandten sowie die Aussparungen durchsetzenden Bereiche an der Platine klemmend arretiert. Es handelt sich um eine reine Steckmontage. Die lösbare Arretierung erlaubt es ferner, defekte Drahtfedern problemlos austauschen zu können.
Je nachdem, ob Strom oder Daten übertragen werden, können bei Bedarf mehrere Bohrungen nebeneinander an den Enden einer Leiterbahn vorgesehen werden, in welche Drahtfedern eingesteckt und gewissermaßen zu einer Schleifbürste zusammengefasst werden. Solchen Bohrungen ist nur eine gemeinsame Aussparung in der Platine stirnseitig einer Leiterbahn zugeordnet.
Die Erfindung macht sich mit besonderem Vorteil bemerkbar, wenn nach Patentanspruch 2 die Drahtfedern aus Gold bestehen. Überlängen brauchen nicht mehr gefertigt zu werden, so dass auch kein teurer Ausschuss anfällt.
Der Kostenfaktor Gold kann nach Patentanspruch 3 dadurch vorteilhaft reduziert werden, dass die Drahtfedern aus einem im Vergleich zu Gold unedleren Material, wie z.B. Kupfer-Beryllium oder Edelstahl, bestehen und nur die freien Enden der Kontaktschäfte jeweils mit einer dünnwandigen Hülse aus Gold versehen sind, welche dann in Kontakt mit einem Schleifring tritt.
Die Festlegung der Hülsen auf den freien Enden der Kontaktschäfte erfolgt nach Patentanspruch 4 insbesondere durch Crimpen. Beim Crimpen werden von den radial äußeren Umfangsseiten her punktuell Vertiefungen in die Hülsen gedrückt, wobei das verdrängte Material sich in den Oberflächen der Kontaktschäfte verkrallt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 5 erblickt. Danach durchsetzt jede Drahtfeder mit einem Längenabschnitt ihres Kontaktschafts eine Bohrung und geht auf der dem Kontaktschaft abgewandten Flachseite der Platine in mindestens eine schraubenlinienförmige Federwindung über. Vorzugsweise sind es 1,5 Federwindungen. Die Federwindung liegt dann auf der Flachseite. An die Federwindung schließt sich ein gerader, parallel zum Kontaktschaft verlaufender Drahtabschnitt an, der die der Bohrung benachbarte Aussparung durchfasst und endseitig einen S-förmig gebogenen Klemmabschnitt aufweist. Dieser Klemmabschnitt untergreift die Platine auf der dem Kontaktschaft zugewandten Flachseite, so dass die Drahtfeder durch die Lage in der Bohrung, durch die Federwindung auf der dem Kontaktschaft abgewandten Flachseite der Platine und durch den endseitigen S-förmigen Klemmabschnitt sicher an der Platine lagearretiert ist.
Die Montage jeder Drahtfeder erfolgt in einfachster Weise dadurch, dass ihr Kontaktschaft durch die Bohrung gesteckt wird, bis der S-förmige Klemmabschnitt auf der dem Kontaktschaft abgewandten Flachseite der Platine zur Anlage gelangt. Beim weiteren Einführen des Kontaktschafts wird der S-förmige Klemmabschnitt und der sich an die Federwindung anschließende gerade Drahtabschnitt unter V-förmigem Aufspreizen durch die Aussparung in der Platine geführt. Hat der S-förmige Klemmabschnitt die Aussparung passiert, liegt die Federmündung auf der Platine. Der S-förmige Klemmabschnitt kann nun in Richtung auf den Kontaktschaft einfedern und fasst unter die dem Kontaktschaft benachbarte Flachseite der Platine. Die Drahtfeder ist anschließend sicher, aber dennoch lösbar an der Platine arretiert.
Für eine Demontage der Drahtfeder braucht nur der Klemmabschnitt in den Bereich der Aussparung verschwenkt zu werden. Anschließend kann die Drahtfeder von der Platine abgezogen werden.
Zur weiteren Verbesserung der sicheren Betriebsposition einer Drahtfeder ist entsprechend Patentanspruch 6 vorgesehen, dass sich in der Seitenwand der Aussparung, welche der Bohrung für den Kontaktschaft benachbart ist, eine Nute befindet. In diese Nute fasst mithin der gerade Drahtabschnitt der Drahtfeder zwischen der Federwindung und dem S-förmigen Klemmabschnitt ein. Damit ist auch die Lage der Drahtfeder in Querrichtung einwandfrei gewährleistet. Der Querschnitt der Nute ist an den Querschnitt der Drahtfeder angepasst. Bei mehreren Bohrungen sind entsprechend viele Nuten vorgesehen.
Zur Sicherstellung eines einwandfreien elektrischen Kontakts ist nach Patentanspruch 7 jede Nute in einer Aussparung mindestens in den Kontaktbereichen mit einer Drahtfeder mit einer mit der Leiterbahn verbundenen elektrisch leitenden Beschichtung versehen.
Bevorzugt sind entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 8 auf beiden Flachseiten der Platine elektrisch miteinander gekoppelte Leiterbahnen aus einem elektrisch leitenden Material vorgesehen. Diese Leiterbahnen sind bis auf die Kontaktbereiche mit den Drahtfedern sowie die Lötaugen zum Anschluss von Strom- oder Datenleitungen mit einer elektrisch nicht leitenden Schutzschicht versehen. Dies erhöht die Sicherheit gegen Fehlübertragungen, insbesondere bei Datenübertragungen.
Die Merkmale des Patentanspruchs 9 machen sich besonders dann mit Vorteil bemerkbar, wenn mehrere Leiterbahnen mit nur einer Bohrung an jedem Ende nebeneinander auf einer Platine angeordnet sind. Es bestehen dann keine Schwierigkeiten beim Festlegen der Strom- oder Datenleitungen an den Lötaugen.
Vorteilhaft ist jede Leiterbahn sowie jede Beschichtung der mit den Leiterbahnen elektrisch verbundenen Nuten und Lötaugen nach Patentanspruch 10 dreischichtig aufgebaut. Die unterste Schicht besteht aus Kupfer, die Zwischenschicht aus Nickel, während die Kontaktschicht mit den Drahtfedern aus Gold besteht.
Eine zweckmäßige Materialwahl für die Platine besteht nach Patentanspruch 11 darin, dass diese aus einem Glashartgewebe gebildet ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
im Querschnitt eine ausschnittsweise Teilansicht eines Schleifringübertragers;
Figur 2
eine Draufsicht auf eine mit Leiterbahnen versehene Platine des Schleifringübertragers der Figur 1;
Figur 3
einen vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der Figur 2 entlang der Linie III-III in Richtung der Pfeile IIIa gesehen;
Figur 4
in vergrößertem Maßstab den Ausschnitt IV der Figur 2;
Figur 5
den Ausschnitt V der Figur 1 in vergrößertem Maßstab zu Beginn der Montage einer Drahtfeder und
Figur 6
ebenfalls in vergrößertem Maßstab eine weitere Ausführungsform einer Drahtfeder im Bereich des Kontaktschafts.
Die Figur 1 zeigt in einer Teilansicht einen Schleifringübertrager 1 zur Übertragung von elektrischen Strömen und Daten zwischen einem jeweils nur angedeuteten Statorteil 2 und einem Rotorteil 3.
Der Rotorteil 3 weist mehrere im axialen Abstand nebeneinander angeordnete Schleifringe 4 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff auf. Von diesen Schleifringen 4 ist nur einer angedeutet.
Tantential zum Rotorteil 3 erstreckt sich eine Platine 5 aus einem Glashartgewebe. Die Platine 5 (siehe auch Figuren 2 und 3) wird über Schraubbolzen 6 und randseitige ovale Aussparungen 7 am Statorteil 2 festgelegt.
Auf beiden Flachseiten 8, 9 der Platine 5 erstrecken sich mehrere Leiterbahnen 10 aus einem elektrisch leitenden Material, das durch Galvanisieren aufgebracht ist. Es sind verschieden breite Leiterbahnen 10 vorgesehen, je nachdem, ob Strom in verschiedener Stromstärke oder Daten zwischen dem Statorteil 3 und dem Rotorteil 2 übertragen werden sollen. Die quer zur Längsrichtung der Platine 5 verlaufenden Leiterbahnen 10 sind dreischichtig aufgebaut, wobei die unterste Schicht aus einer 240 µm dicken Kupferschicht, die Zwischenschicht aus einer 10 µm dicken Nickelschicht und die äußere Schicht aus einer 1,5 µm dicken Goldschicht bestehen.
Jede Leiterbahn 10 auf der Platine 5 erstreckt sich in der Mittellängsebene MLE eines Schleifrings 4 des Rotorteils 3. (In der Figur 2 in strichpunktierter Linienführung im Bereich der zweiten Leiterbahn 10 von rechts angedeutet.)
Im Längenverlauf jeder Leiterbahn 10 ist ein mit dem Material der Leiterbahn 10 beschichtetes Lötauge 11 vorgesehen, wodurch die auf beiden Flachseiten 8, 9 der Platine 5 angeordneten Leiterbahnen 10 jeweils elektrisch leitend miteinander verbunden werden (Durchkontaktierung). Die Lötaugen 11 dienen dem Anschluss von nicht näher veranschaulichten Strom- oder Datenleitungen.
Wie die Figur 2 erkennen lässt, sind die Lötaugen 11 benachbarter Leiterbahnen 10 in Längsrichtung der Leiterbahnen 10 zueinander versetzt angeordnet, so dass beim Anlöten der Strom- oder Datenleitungen keine Montageprobleme auftreten.
Endseitig der Leiterbahnen 10 ist jeweils mindestens eine Bohrung 12 vorgesehen, welche auch die Platine 5 durchsetzt (Figuren 1 bis 4). Angrenzend an die Bohrungen 12 sowie stirnseitig der Leiterbahnen 10 sind die Platine 5 durchsetzende Aussparungen 13 vorgesehen. Die Breite B der Aussparungen 13 ist davon abhängig, wie viele Bohrungen 12 nebeneinander die Leiterbahnen 10 und die Platine 5 durchsetzen (Figur 4). In jeder einer angrenzenden Bohrung 12 benachbarten Seitenwand 14 einer Aussparung 13 ist eine Nute 15 über die gesamte Dicke D der Platine 5 parallel zur Bohrung 12 verlaufend vorgesehen (Figuren 4 und 5). Wie dabei die Figur 4 genauer erkennen lässt, ist bei mehreren Bohrungen 12 dann auch eine entsprechende Anzahl von Nuten 15 in die Seitenwand 14 eingearbeitet. Die Seitenwand 14 sowie die Nuten 15 sind ebenfalls mit dem Material einer Leiterbahn 10 beschichtet.
In jeder Bohrung 12 und in einer zu dieser benachbarten Aussparung 13 wird eine Drahtfeder 16 durch Klemmung lösbar arretiert (Figuren 1 und 5). Die Drahtfeder 16 besteht bevorzugt aus Gold und weist einen die Bohrung 12 durchsetzenden Kontaktschaft 17 auf, der sich tangential zu einem Schleifring 4 erstreckt und in Richtung des Pfeils 18 radial federnd nachgiebig an den Schleifring 4 gedrückt ist. Auf der dem Kontaktschaft 17 abgewandten Flachseite 8 der Platine 5 geht der Kontaktschaft 17 in eine 1,5fache schraubenlinienförmige Federwindung 19 über. An diese Federwindung 19 schließt sich ein die Aussparung 13 durchfassender, parallel zum Kontaktschaft 17 verlaufender gerader Drahtabschnitt 20 mit einem die Platine 5 auf der dem Kontaktschaft 17 zugewandten Flachseite 9 untergreifenden S-förmig gebogenen Klemmabschnitt 21 an. Der gerade Drahtabschnitt 20 liegt seitlich fixiert in einer Nute 15 der Aussparung 13.
Die Leiterbahnen 10 auf beiden Flachseiten 8, 9 der Platine 5 sind bis auf die in den Figuren 2 und 4 mit einer Kreuzschraffur gekennzeichneten Kontaktbereiche 22 mit den Drahtfedern 16 sowie umfangsseitig der Lötaugen 11 vorgesehene Ringbereiche 23 mit einer lediglich in der Figur 4 angedeuteten Schutzschicht 24 aus einem elektrisch leitenden Material versehen.
Bei der Montage einer Drahtfeder 16 (Figur 5) wird zunächst der Kontaktschaft 17 von der Flachseite 8 her in eine Bohrung 12 eingeführt. Beim Kontakt des geneigten Endabschnitts 25 des S-förmigen Klemmabschnitts 21 mit der Kante 26 der Aussparung 13 an der Flachseite 8 wird der gerade Drahtabschnitt 20 aufgrund der Federwindung 19 gemäß dem Pfeil PF von der Bohrung 12 weg gebogen, so dass der gerade Drahtabschnitt 20 mit dem Klemmabschnitt 21 unter federnder Vorspannung durch die Aussparung 13 geführt wird. Liegt dann die Unterseite der Federwindung 19 auf der Flachseite 8, kann der Klemmabschnitt 21 aufgrund der federnden Vorspannung unter die Platine 5 fassen, das heißt an der unteren Flachseite 9 zur Anlage gelangen, wobei der gerade Drahtabschnitt 20 in eine Nute 15 fasst. Die Drahtfeder 16 ist fest an der Platine 5 arretiert (Figur 1).
Die Figur 6 zeigt eine Ausführungsform einer Drahtfeder 16a, welche aus einem im Vergleich zu Gold unedleren Material, wie z.B. aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung, besteht. In diesem Fall ist auf das freie Ende 27 des Kontaktschafts 17a zwecks Kontakt mit einem Schleifring 4 eine Hülse 28 aus Gold geschoben und am freien Ende 27 durch Crimpen festgelegt.
Bezugszeichenaufstellung
1 -
Schleifringübertrager
2-
Statorteil
3-
Rotorteil
4 -
Schleifringe an 3
5-
Platine
6 -
Schraubbolzen f. 5
7-
Aussparungen in 5
8 -
Flachseite v. 5
9 -
Flachseite v. 5
10 -
Leiterbahnen auf 5
11 -
Lötaugen in 5
12-
Bohrungen in 5
13 -
Aussparungen in 5
14 -
Seitenwände v. 13
15-
Nuten in 14
16 -
Drahtfeder
16a-
Drahtfeder
17 -
Kontaktschaft v. 16
17a -
Kontaktschaft v. 16a
18-
Pfeil in Figur 1
19-
Federwindung v. 16, 16a
20 -
gerader Drahtabschnitt v. 16, 16a
21-
Klemmabschnitt v. 16, 16a
22 -
Kontaktbereiche 10 mit 16
23-
Ringbereiche v. 11
24 -
Schutzschicht auf 10
25-
Endschenkel v. 21
26 -
Kante an 13
27 -
freies Ende v. 17a
28 -
Hülse auf 27
B-
Breite v. 13
D -
Dicke v. 5
MLE -
Mittellängsebene v. 4
PF -
Pfeil

Claims (11)

  1. Schleifringübertrager (1) zur Übertragung von elektrischen Strömen und/oder Daten zwischen einem Statorteil (2) und einem Rotorteil (3), bei welchem der Statorteil (2) eine sich tangential zum Rotorteil (3) erstreckende Platine (5) aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff aufweist, die auf mindestens einer Flachseite (8, 9) wenigstens eine Leiterbahn (10) aus einem elektrisch leitenden Material besitzt, die sich in der Mittellängsebene (MLE) zumindest eines am Rotorteil (3) vorgesehenen Schleifrings (4) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff erstreckt, wobei im Längenverlauf der Leiterbahn (10) mindestens ein die Leiterbahn (10) und die Platine (5) durchsetzendes, mit dem Material der Leiterbahn (10) beschichtetes Lötauge (11) zum Anschluss einer Strom- oder Datenleitung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende der Leiterbahn (10) wenigstens eine die Leiterbahn (10) sowie die Platine (5) durchsetzende, mit dem Material der Leiterbahn (10) beschichtete Bohrung (12) und im Abstand zu jeder Bohrung (12) stirnseitig der Leiterbahn (10) eine teilweise mit dem Material der Leiterbahn (10) beschichtete Aussparung (13) in der Platine (5) vorgesehen sind, und dass in den Bohrungen (12) sowie den jeweils angrenzenden Aussparungen (13) Drahtfedern (16, 16a) aus einem elektrisch leitenden Material durch Klemmung lösbar lagefixiert sind, die mit gegenüber der Platine (5) in jeweils entgegengesetzte Drehrichtungen des Rotorteils (3) frei vorkragenden Kontaktschäften (17, 17a) federnd nachgiebig an den Schleifring (4) gedrückt sind.
  2. Schleifringübertrager nach Patentanspruch 1, bei welchem die Drahtfedern (16) aus Gold bestehen.
  3. Schleifringübertrager nach Patentanspruch 1, bei welchem die Drahtfedern (16a) aus einem im Vergleich zu Gold unedleren Material bestehen und die freien Enden (27) der Kontaktschäfte (17a) jeweils mit einer Hülse (28) aus Gold versehen sind.
  4. Schleifringübertrager nach Patentanspruch 3, bei welchem die Hülsen (28) durch Crimpen an den freien Enden (27) der Kontaktschäfte (17a) festgelegt sind.
  5. Schleifringübertrager nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, bei welchem jede Drahtfeder (16, 16a) mit einem Längenabschnitt ihres Kontaktschafts (17, 17a) eine Bohrung (12) durchsetzt und auf der dem Kontaktschaft (17, 17a) abgewandten Flachseite (8) der Platine (5) in mindestens eine schraubenlinienförmige Federwindung (19) übergeht, an die sich ein die der Bohrung (12) benachbarte Aussparung (13) durchfassender gerader Drahtabschnitt (20) mit einem die Platine (5) auf der dem Kontaktschaft (17, 17a) zugewandten Flachseite (9) untergreifenden, S-förmig gebogenen endseitigen Klemmabschnitt (21) anschließt.
  6. Schleifringübertrager nach Patentanspruch 5, bei welchem der eine Aussparung (13) durchfassende gerade Drahtabschnitt (20) einer Drahtfeder (16, 16a) in eine in eine der angrenzenden Bohrung (12) benachbarte Seitenwand (14) der Aussparung (13) eingearbeitete, sich parallel zur Bohrung (12) erstreckende Nute (15) formschlüssig eingebettet ist.
  7. Schleifringübertrager nach Patentanspruch 6, bei welchem jede Nute (15) in einer Aussparung (13) mindestens in den Kontaktbereichen mit der Drahtfeder (16, 16a) mit einer mit der Leiterbahn (10) verbundenen elektrisch leitenden Beschichtung versehen ist.
  8. Schleifringübertrager nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, bei welchem auf beiden Flachseiten (8, 9) der Platine (5) elektrisch miteinander gekoppelte Leiterbahnen (10) aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet und bis auf die Kontaktbereiche (22) mit den Drahtfedern (16, 16a) sowie einen ein Lötauge (11) zum Anschluss einer Strom- oder Datenleitung umgebenden Ringbereich (23) mit einer elektrisch nicht leitenden Schutzschicht (24) versehen sind.
  9. Schleifringübertrager nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, bei welchem bei mindestens zwei im Abstand auf einer Flachseite (8, 9) der Platine (5) nebeneinander verlaufenden Leiterbahnen (10) die Lötaugen (11) in Längsrichtung der Leiterbahnen (10) zueinander versetzt sind.
  10. Schleifringübertrager nach einem der Patentansprüche 6 bis 9, bei welchem jede Leiterbahn (10) sowie die Beschichtungen der Nuten (15) dreischichtig aufgebaut sind, wobei die unterste Schicht aus Kupfer, die Zwischenschicht aus Nickel und die Kontaktschicht aus Gold bestehen.
  11. Schleifringübertrager nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, bei welchem die Platine (5) aus einem Glashartgewebe gebildet ist.
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