WO2023186306A1 - Kontaktstück und verfahren zur herstellung - Google Patents

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WO2023186306A1
WO2023186306A1 PCT/EP2022/058580 EP2022058580W WO2023186306A1 WO 2023186306 A1 WO2023186306 A1 WO 2023186306A1 EP 2022058580 W EP2022058580 W EP 2022058580W WO 2023186306 A1 WO2023186306 A1 WO 2023186306A1
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Sven Bornbaum
Martin Schwarzer
Christian Hauke
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Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a contact piece for contact with an electrically conductive conductor rail, guideway or the like, as well as a method for producing a contact piece, wherein the contact piece has a sliding contact part which forms a sliding contact surface which can be placed on a conductor rail, and a contact plug which is used for Connection of an electrical conductor is used, includes.
  • Such contact pieces are well known from the prior art and are used to form an electrically conductive sliding contact between a movable consumer and a power supply or conductor rail that is regularly installed in a fixed location independent of the consumer.
  • the conductor rail is designed in the form of a web in such a way that the contact piece with a sliding contact surface rests essentially flat on the conductor rail and can be moved along the conductor rail.
  • a plug connector is regularly formed or attached to the contact piece, or a stranded wire or the like is attached to the contact piece with a plug connector.
  • Such contact pieces are produced with a molded body in a first step, with a recess for, for example, a stranded wire with the contact plug being formed in a machining or abrasive machining process. Since contact pieces are manufactured industrially in large numbers, a reduction in manufacturing and processing steps is essential for cost-effective production of contact pieces. It is therefore also known to form contact pieces completely as a molded body in a single manufacturing step. When the material of the contact piece is pressed into the molded body, the contact plug is already formed.
  • this type of production is cost-effective, but requires precise coordination of a pressing process, especially since a connector molded onto the contact piece, which forms the contact plug, is comparatively thin compared to a sliding contact part of the contact piece. This can easily result in the production of rejects as a result of material discontinuities or the connector on the sliding contact part breaking during later use.
  • the present invention is therefore based on the object of proposing a contact piece and a method for its production that enables cost-effective production with high quality.
  • the contact piece according to the invention is used to rest against an electrically conductive conductor rail, guideway or the like, the contact piece comprising a sliding contact part which forms a sliding contact surface which can be placed on a conductor rail and a contact plug which is used to connect an electrical conductor, wherein the sliding contact part is designed as a molded body, the contact plug being formed from a metal sheet and forming a plug connector, a connection zone being formed on a surface of the sliding contact part, the contact plug being cohesively connected to the sliding contact part at the connection zone.
  • the contact plug is made of sheet metal and can therefore be produced particularly easily and cost-effectively.
  • the sliding contact part can be produced easily and cost-effectively by pressing material into the molded body. A possibly significantly thinner material section of the connector then no longer needs to be taken into account when producing the molded body using pressing.
  • the molded body can then also be manufactured within significantly wider tolerance ranges, which means that the start-up of the production of sliding contact parts can be significantly shortened and rejects can be reduced.
  • the sliding contact parts can be designed independently of a shape of the plug connector, so that different contact pieces, with different plug connectors, can be produced from matching sliding contact parts.
  • connection zone is formed on an outer surface of the sliding contact part, with the contact plug now being materially connected to the sliding contact part in an additional step on the connection zone.
  • the formation of the connection zone on the outer surface of the sliding contact part no longer necessarily requires mechanical processing of the sliding contact part.
  • the cohesive connection of the contact plug to the sliding contact part in the connection zone can also produce a particularly intimate connection, which prevents the contact plug from being easily detached from the sliding contact part.
  • breakage of the contact plug itself is rather unlikely, since the contact plug is made of sheet metal, which is much more stable compared to a contact plug molded onto the sliding contact part. is lighter, more flexible and less brittle.
  • the metal sheet can initially bend without the contact plug breaking, as would be the case with a connector formed from the molded body. Overall, it is possible to reduce the manufacturing costs of the contact piece with improved quality, despite a further work step by materially connecting the contact plug to the sliding contact part.
  • the molded body can be formed from a mixture of carbon particles and copper particles. Furthermore, this mixture can include other conductive materials as well as binders and additives for shaping and thermal treatment.
  • a material composition within the molded body can vary in such a way that the respective material composition can be selected depending on the functionality of the different subregions of the molded body.
  • the material composition can be coordinated in such a way that the sliding contact part corresponds in a particular way to its mechanical load-bearing function and the associated strength requirements. The fact that the connector or the contact plug is no longer part of the molded body results in even greater variability in the selection of the material mixture.
  • An extension with the connecting zone can be formed on the molded body.
  • the extension can be formed transversely to the sliding contact surface of the sliding contact part or can extend in this direction.
  • the extension is then designed with the connection zone leading away from the sliding contact surface, so that the connection zone does not have a disruptive effect on a function of the sliding contact part or the sliding contact surface.
  • the extension does not differ significantly from the rest of the sliding contact part in terms of its material thickness. This makes the sliding contact part even easier to produce using pressing.
  • the connector can be designed as a circular connector or flat connector.
  • the metal sheet can be bent or compressed in the area of the connector. In a particularly simple embodiment, the metal sheet can be completely flat and thus form the flat connector.
  • all known plug connectors that correspond to a standard, for example, can be formed on the contact plug.
  • connection zone can advantageously be flat.
  • the formation of a flat connection zone enables the metal sheet of the contact plug to be securely attached to the connection zone.
  • the molded body can be designed with a recess which can form a receiving pocket of the sliding contact part with the connection zone, the delimiting contour of which can be formed at least in sections in accordance with an outer contour of the contact plug.
  • the receiving pocket can, for example, be rectangular or square in such a way that a strip-shaped metal sheet of the contact plug can be inserted with its outer contour into the receiving pocket or the recess.
  • the inner contour of the receiving pocket can then advantageously prevent the contact plug from slipping at the connection zone.
  • the contact plug can therefore be positioned very precisely in the connection zone.
  • the recess or the contour of the receiving pocket also serves to prevent the contact plug from shearing off at the connection zone.
  • the recess can be formed by pressing the molded body in one work step. It is then no longer necessary to machine the sliding contact part mechanically or in any other way. The recess can then be formed cost-effectively during the pressing of the molded body without further work steps.
  • the contact plug can be formed from a stamped metal sheet made of copper or aluminum or another alloy of one of these materials. The fact that sheet metal, such as copper or aluminum sheet, is used to form the connector results in a particularly low electrical resistance for the connector, which means that heat development on the connector is low.
  • the contact plug can also be provided with a galvanic coating. It is also possible to make the contact plug from a different metal and, for example, to provide it with a copper coating.
  • a connecting end of the contact plug can be connected to the sliding contact part at the connection zone by means of welding.
  • the connection end of the contact plug can then essentially at least partially cover the connection zone.
  • the connecting end can be connected to the sliding contact part by means of spot welding, for example.
  • the connection end can be pressed against the connection zone with a defined force using an electrode of a welding machine and welded there. Such a work step can be automated particularly easily with a welding machine.
  • At least one, two or more welding bosses each with a congruent welding bead, can be formed at a connecting end, wherein the welding boss can be arranged with the respective welding bead in the connecting zone.
  • the welding projection can therefore be designed in such a way that the welding bead is formed on an opposite side of the metal sheet.
  • the welding boss can preferably be round and shaped like a lens head. The welding hump and the welding bead can be formed when the metal sheet is punched.
  • several welding bosses can be formed in the area of the connection zone, preferably two welding bosses.
  • the contact plug is then particularly securely attached to the sliding contact part.
  • the material of the molded body can then be plasticized using resistance welding and displaced by the weld boss.
  • a current can be selected so that the welding boss is not deformed, but a temperature is created that is sufficient to plasticize the material of the molded body at least in the area of the connection zone, such that the material is displaced by the welding boss.
  • a partially positive connection can also be formed. This type of positive connection can significantly improve the peel strength of the connection.
  • resistance welding can optionally also be carried out without a welding projection or with a deformation of the welding projection.
  • what is important in resistance welding unlike the connection of two metal sheets using resistance welding, is that the metal sheet is materially connected to the sliding contact part or molded body, and therefore the resistance welding must be carried out with different welding parameters than the usual welding parameters. Nevertheless, it is still possible to produce a sufficiently strong welded connection.
  • a connecting end of the contact plug can be connected to the sliding contact part at the connection zone by means of soldering, preferably foil soldering. It can then be provided that a film with a solder and a flux material is placed in the connection zone, on which the connection end is arranged. By melting the solder, the connection end can also be materially connected to the sliding contact part.
  • the solder can be melted, for example, using a welding machine.
  • the connection end is pressed onto the connection zone by means of an electrode of the welding machine and that a temperature is generated in the connection zone by means of a low current, unlike what is usual when forming a welded connection, which leads to the melting of the solder.
  • a connecting end of the contact plug at the connection zone can be connected to the sliding contact part by gluing with a conductive adhesive material.
  • the adhesive material can have an additive that creates conductivity. While the adhesive material is hardening, the connecting end can also be pressed against the connecting zone.
  • the conductor rail arrangement according to the invention comprises at least one electrically conductive conductor rail and at least one contact piece according to the invention. Further advantageous embodiments of a conductor rail arrangement result from the feature descriptions of the subclaims relating to the device claim 1.
  • the contact piece is equipped with a sliding contact part that forms a sliding contact surface that can be placed on a conductor rail, and with a contact plug that is used to connect an electrical Conductor is used, wherein the sliding contact part is formed from a molded body, the contact plug being formed from a metal sheet and forming a plug connector, a connection zone being formed on a surface of the sliding contact part, the contact plug being connected to the sliding contact part in a materially bonded manner at the connection zone .
  • Fig. 1 shows a contact piece in a side view
  • Fig. 2 is a contact plug in a side view
  • Fig. 3 is a partial view of a sliding contact part
  • FIG. 4 shows a bottom view of a contact piece in a second embodiment
  • Fig. 5 is a bottom view of a contact piece in a third embodiment.
  • Fig. 1 shows a contact piece 10, which is used to rest against an electrically conductive conductor line, guideway or the like.
  • the contact piece 10 has a sliding contact part 11, which forms a sliding contact surface 12, which can be applied to the conductor rail, not shown here, so that between the conductor rail and the contact piece 10 an electrical current can flow.
  • the contact piece 10 has a contact plug 13, which is used for connection to an electrical conductor or a clamping shoe, not shown here.
  • the sliding contact part 11 is designed as a molded body 14 made of a mixture of carbon particles and copper particles as well as other materials, such as binders and additives.
  • the contact plug 13 is made from a metal sheet punched from copper and here forms a flat connector 16 and a connecting end 17.
  • connection zone 19 is formed on an outer surface 18 of the sliding contact part 11, on which the contact plug 13 is connected with its connecting end 17 in a materially bonded manner to the sliding contact part 11.
  • the connection zone 19 is completely flat and is formed in the area of an extension 20 of the molded body 14.
  • the extension 20 extends in a direction facing away from the sliding contact surface 12, so that a clamping shoe can easily be attached to the contact piece 11.
  • FIG. 2 shows the contact plug 13 from FIG. 1, whereby it can be seen here that the contact plug 13 made of the metal sheet 15 is also essentially flat.
  • welding bosses 21 and congruent welding beads 22 are formed opposite each other.
  • a through opening 23 is formed in the flat connector 16.
  • the connecting end 17 is applied to the latter and contacted by means of a resistance welding machine (not shown here), in particular with an electrode on the welding beads 22, and is pressed onto the connecting zone 19 with an underside 24 of the connecting end 17.
  • a welding current flows briefly via the welding bosses 21 into the connecting zone 19
  • material of the sliding contact part 11 of the connecting zone 19 is plasticized and is displaced by the respective welding boss 21. In this way, a particularly intimate, cohesive and form-fitting connection can be achieved. Bond between the contact plug 13 and the sliding contact part 1 1 are formed.
  • FIG. 3 shows sections of a sliding contact part 25 in which, in contrast to the contact piece from FIG. 1, an extension 26 with a recess 27 is formed.
  • the recess 27 forms a receiving pocket 28 with a connection zone 29.
  • a contour 30 delimiting the receiving pocket 28 corresponds to an outer contour of a contact plug (not shown here) to such an extent that a relevant contact plug can be inserted with its connecting end into the receiving pocket 28 with some play. In this way, a contact plug can always be positioned in the correct position on the sliding contact part 25 as part of a manufacturing process without the contact plug slipping.
  • connection piece 31 shows a contact piece 31 with the sliding contact part 25 from FIG. 3 and the contact plug 13 from FIG. 1.
  • the contact plug 13 is inserted into the receiving pocket 28 and connected to the connection zone 29 by resistance welding.
  • the welding bosses 21 are molded into the material of the sliding contact part 25, which was plasticized and displaced during resistance welding.
  • the underside 24 of the connection end 17 is therefore essentially flat against the connection zone 29.
  • FIG. 5 shows a contact piece 32, in which, in contrast to the contact piece from FIG. 4, a contact plug 33 is inserted into the receiving pocket 28 with the interposition of a film 34 made of a solder material.
  • the contact plug 33 in the connection zone 29 can be pressed against it with an electrode and the foil 34 can be melted by flowing a current that is reduced compared to a welding process, so that soldering or foil soldering is easily possible.
  • the contour 30 limits any possible movement of the contact plug 33 when the film 34 melts and thus prevents the contact plug 33 from slipping.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kontaktstück (10), zur Anlage gegen eine elektrisch leitende Schleifleitung, Führungsbahn oder dergleichen, sowie Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstücks, wobei das Kontaktstück einen Schleifkontaktteil (11), der eine Schleifkontaktfläche (12) ausbildet, die an einer Schleifleitung anlegbar ist, und einen Kontaktstecker (13), der zum Anschluss eines elektrischen Leiters dient, umfasst, wobei das Schleifkontaktteil als ein Pressformkörper (14) ausgebildet ist, wobei der Kontaktstecker aus einem Metallblech (15) ausgebildet ist und einen Steckverbinder ausbildet, wobei an einer Oberfläche (18) des Schleifkontaktteils eine Verbindungszone (19) ausgebildet ist, wobei der Kontaktstecker an der Verbindungszone stoffschlüssig mit dem Schleifkontaktteil verbunden ist.

Description

Kontaktstück und Verfahren zur Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Kontaktstück zur Anlage gegen eine elektri sch leitende Schleifleitung, Führungsbahn oder dergleichen, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstücks, wobei das Kontaktstück einen Schleifkontaktteil, der eine Schleifkontaktfläche ausbildet, die an einer Schleifleitung anlegbar ist, und einen Kontaktstecker, der zum Anschluss eines elektrischen Leiters dient, umfasst.
Derartige Kontaktstücke sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und dienen zur Ausbildung eines elektri sch leitenden Schleifkontakts zwischen einem bewegbaren Verbraucher und einer unabhängig vom Verbraucher, regelmäßig raumfest installierten Stromzuführung bzw. Schleifleitung. Die Schleifleitung ist bahnförmig ausgebildet derart, dass das Kontaktstück mit einer Schleifkontaktfläche an der Schleifleitung im Wesentlichen plan anliegt und entlang der Schleifleitung bewegbar ist. Zur Verbindung des Kontaktstücks mit einer elektrischen Anschlussleitung ist an dem Kontaktstück regelmäßig ein Steckverbinder ausgebildet bzw. befestigt oder an dem Kontaktstück ist eine Litze oder dergleichen mit einem Steckverbinder befestigt. Derartige Kontaktstücke werden mit einem Pressformkörper in einem ersten Arbeitsschritt hergestellt, wobei anschließend in einem spanenden oder abrasiven Bearbeitungsverfahren eine Ausnehmung für beispielsweise eine Litze mit dem Kontaktstecker ausgebildet wird. Da Kontaktstücke in großer Stückzahl industriell hergestellt werden, ist eine Reduktion von Herstellungs- bzw. Bearbeitungsschritten wesentlich für eine kostengünstige Produktion von Kontaktstücken. Es ist daher auch bekannt, Kontaktstücke vollständig in einem einzigen Herstellungsschritt als ein Pressformkörper auszubilden. Dabei wird bei einem Pressen des Materials des Kontaktstücks zu dem Pressformkörper auch bereits der Kontaktstecker ausgebildet. Durch den Verzicht auf weitere Arbeitsschritte ist diese Art der Herstellung kostengünstig, erfordert j edoch eine genaue Abstimmung eines Pressvorgangs, insbesondere da ein an dem Kontaktstück angeformter Steckverbinder, der den Kontaktstecker ausbildet, vergleichsweise dünn gegenüber einem Schleifkontaktteil des Kontaktstücks ist. Hier kann es leicht zur Produktion von Ausschuss in Folge von Diskontinuitäten von Material oder zu einem Bruch des Steckverbinders am Schleifkontaktteil bei einer späteren Verwendung kommen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Kontaktstück und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen, dass eine kostengünstige Herstellung mit hoher Qualität ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Kontaktstück mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , eine Schleifleitungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
Das erfindungsgemäße Kontaktstück dient zur Anlage gegen eine elektrisch leitende Schleifleitung, Führungsbahn oder dergleichen, wobei das Kontaktstück einen Schleifkontaktteil, der eine Schleifkontaktfläche ausbildet, die an einer Schleifleitung anlegbar ist und einen Kontaktstecker, der zum Anschluss eines elektrischen Leiters dient, umfasst, wobei der Schleifkontaktteil als ein Pressformkörper ausgebildet ist, wobei der Kontaktstecker aus einem Metallblech ausgebildet ist und einen Steckverbinder ausbildet, wobei an einer Oberfläche des Schleifkontaktteils eine Verbindungszone ausgebildet ist, wobei der Kontaktstecker an der Verbindungszone stoffschlüssig mit dem Schleifkontaktteil verbunden ist.
Demnach ist der Kontaktstecker aus dem Metallblech ausgebildet und ist damit besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Gleichzeitig kann das Schleifkontaktteil durch Pressen von Material zu dem Pressformkörper einfach und kostengünstig hergestellt werden. Ein eventuell wesentlich dünnerer Materialabschnitt des Steckverbinders muss dann bei der Herstellung des Pressformkörpers mittels Pressen nicht mehr berücksichtigt werden. Der Pressformkörper kann dann auch innerhalb wesentlich breiterer Toleranzbereiche hergestellt werden, wodurch ein Anlaufen einer Fertigung von Schleifkontaktteilen wesentlich verkürzt und ein Ausschuss verringert werden kann. Darüber hinaus können die Schleifkontaktteile unabhängig von einer Form des Steckverbinders ausgebildet werden, sodass sich verschiedene Kontaktstücke, mit unterschiedlichen Steckverbindern, aus übereinstimmenden Schleifkontaktteilen herstellen lassen. Weiter ist an einer äußeren Oberfläche des Schleifkontaktteils eine Verbindungzone ausgebildet, wobei der Kontaktstecker nun in einem zusätzlichen Arbeitsschritt an der Verbindungszone stoffschlüssig mit dem Schleifkontaktteil verbunden wird. Die Ausbildung der Verbindungszone an der äußeren Oberfläche des Schleifkontaktteils erfordert nicht mehr zwingend eine mechanische Bearbeitung des Schleifkontaktteils. Auch kann durch die stoffschlüssige Verbindung des Kontaktsteckers mit dem Schleifkontaktteil in der Verbindungszone eine besonders innige Verbindung hergestellt werden, die ein einfaches Ablösen des Kontaktsteckers von dem Schleifkontaktteil verhindert. Gleichzeitig ist ein Bruch des Kontaktsteckers selbst eher unwahrscheinlich, da der Kontaktstecker aus Metallblech besteht, welches im Vergleich zu einem an dem Schleifkontaktteil angeformten Kontaktstecker wesentlich stabi- ler, biegbarer und weniger spröde ist. Im Falle einer Beschädigung kann sich das Metallblech zunächst verbiegen, ohne das es zum Bruch des Kontaktsteckers kommt, wie dies bei einem aus dem Pressformkörper gebildeten Steckverbinder der Fall wäre. Insgesamt wird es so womöglich, trotz eines weiteren Arbeitsschritts durch das stoffschlüssige Verbinden des Kontaktsteckers mit dem Schleifkontaktteil, die Herstellungskosten des Kontaktstücks bei verbesserter Qualität zu senken.
Der Pressformkörper kann aus einer Mi schung aus Kohlenstoffpartikeln und Kupferpartikeln ausgebildet sein. Weiter kann diese Mischung andere leitfähige Stoffe sowie Bindemittel und Additive für eine Formgebung und eine thermische Behandlung umfassen. Eine Materialzusammensetzung innerhalb des Pressformkörpers kann dabei so variieren, dass die j eweilige Materialzusammensetzung in Abhängigkeit von der Funktionalität der unterschiedlichen Teilbereiche des Pressformkörpers wählbar ist. Die Materialzusammensetzung kann so abgestimmt sein, dass der Schleifkontaktteil seiner mechanischen Tragfunktion mit den daran geknüpften Festigkeitsanforderungen in besonderer Wei se entspricht. Dadurch, dass der Steckverbinder bzw. der Kontaktstecker nicht mehr Teil des Pressformkörpers ist, ergibt sich eine noch größere Variabilität bei der Auswahl der Materialmischung.
An dem Pressformkörper kann ein Fortsatz mit der Verbindungszone ausgebildet sein. Der Fortsatz kann quer zu der Schleifkontaktfläche des Schleifkontaktteils ausgebildet sein bzw. sich in diese Richtung erstrecken. Der Fortsatz ist dann von der Schleifkontaktfläche wegführend mit der Verbindungszone ausgebildet, sodass sich die Verbindungszone nicht störend auf eine Funktion des Schleifkontaktteils oder der Schleifkontaktfläche auswirkt. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass sich der Fortsatz nicht wesentlich hinsichtlich seiner Materialdicke von dem übrigen Schleifkontaktteil unterscheidet. Das Schleifkontaktteil wird dadurch noch einfacher mittels Pressen herstellbar. Der Steckverbinder kann als ein Rundsteckverbinder oder Flachsteckverbinder ausgebildet sein. Das Metallblech kann dabei im Bereich des Steckverbinders gebogen oder gestaucht sein. In einer besonders einfachen Ausführungsform kann das Metallblech vollständig flach sein und so den Flachsteckverbinder ausbilden. Insgesamt können so sämtliche bekannte Steckverbinder, die beispielsweise einer Norm entsprechen, an dem Kontaktstecker ausgebildet sein.
Vorteilhaft kann die Verbindungszone eben ausgebildet sein. Durch die Ausbildung einer ebenen Verbindungszone wird eine sichere Befestigung des Metallblechs des Kontaktsteckers an der Verbindungszone ermöglicht.
Der Pressformkörper kann mit einer Eintiefung ausgebildet sein, die eine Aufnahmetasche des Schleifkontaktteils mit der Verbindungszone ausbilden kann, deren begrenzende Kontur zumindest abschnittsweise in Übereinstimmung mit einer Außenkontur des Kontaktsteckers ausgebildet sein kann. Die Aufnahmetasche kann so beispielsweise rechteckig oder quadratisch ausgebildet sein derart, dass ein streifenförmiges Metallblech des Kontaktsteckers mit seiner Außenkontur in die Aufnahmetasche bzw. die Eintiefung eingelegt werden kann. Die innere Kontur der Aufnahmetasche kann dann ein Verrutschen des Kontaktsteckers an der Verbindungszone vorteilhaft verhindern. Bei einer Herstellung des Kontaktstücks kann folglich der Kontaktstecker sehr genau in der Verbindungszone positioniert werden. Gleichzeitig dient die Eintiefung bzw. die Kontur der Aufnahmetasche auch dazu, ein Abscheren des Kontaktsteckers an der Verbindungszone zu verhindern.
Die Eintiefung kann durch ein Pressen des Pressformkörpers in einem Arbeitsschritt ausgebildet sein. Es ist dann nicht mehr erforderlich, dass Schleifkontaktteil spanend oder in einer anderen Art und Weise mechanisch zu bearbeiten. Die Eintiefung kann dann während des Pressen des Pressformkörpers ohne weitere Arbeitsschritte kostengünstig ausgebildet werden. Der Kontaktstecker kann aus einem gestanzten Metallblech aus Kupfer oder Aluminium oder einer anderen Legierung einer dieser Stoffe ausgebildet sein. Dadurch, dass zur Ausbildung des Steckverbinders Metallblech, wie beispielsweise Kupfer- oder Aluminiumblech verwendet wird, ergibt sich ein besonders geringer elektri scher Widerstand für den Steckverbinder, wodurch eine Wärmeentwicklung am Steckverbinder gering ist. Der Kontaktstecker kann auch mit einer galvanischen Beschichtung versehen sein. So ist es auch möglich den Kontaktstecker aus einem anderen Metall herzustellen und dieses beispiel sweise mit einer Kupferbeschichtung zu versehen.
Ein Verbindungsende des Kontaktsteckers kann an der Verbindungszone mittels Schweißen mit dem Schleifkontaktteil verbunden sein. Das Verbindungsende des Kontaktsteckers kann dann im Wesentlichen die Verbindungszone zumindest teilweise überdecken. Das Verbindungsende kann beispielsweise mittel s Punktschweißen mit dem Schleifkontaktteil verbunden sein. Dabei kann das Verbindungsende mittels einer Elektrode einer Schweißmaschine mit einer definierten Kraft gegen die Verbindungszone gedrückt und dort verschweißt werden. Ein derartiger Arbeitsschritt ist besonders einfach mit einer Schweißmaschine automatisierbar.
An einem Verbindungsende kann zumindest ein, zwei oder mehr Schweißbuckel, j eweils mit einer kongruent ausgebildeten Schweißsicke, ausgebildet sein, wobei der Schweißbuckel mit der j eweiligen Schweißsicke in der Verbindungszone angeordnet sein kann. Der Schweißbuckel kann folglich so ausgebildet sein, dass auf einer gegenüberliegenden Seite des Metallblechs die Schweißsicke ausgebildet ist. Der Schweißbuckel kann dabei vorzugsweise rund und in Art eines Linsenkopfes ausgebildet sein. Die Ausbildung des Schweißbuckels und der Schweißsicke kann bei einem Stanzen des Metallblechs erfolgt sein. Weiter können mehrere Schweißbuckel im Bereich der Verbindungszone, vorzugsweise zwei Schweißbuckel, ausgebildet sein. Der Kontaktstecker ist dann besonders sicher an dem Schleifkontaktteil befestigt. Das Material des Pressformkörpers kann dann mittels Widerstandsschweißen plastifiziert und durch den Schweißbuckel verdrängt sein. Ein Strom kann bei dem Widerstandsschweißen so gewählt werden, dass der Schweißbuckel nicht deformiert wird, j edoch eine Temperatur entsteht, die ausreichend ist das Material des Pressformkörpers zumindest im Bereich der Verbindungszone zu plastifizieren, derart, dass das Material durch den Schweißbuckel verdrängt wird. Neben der stoffschlüssigen Verbindung kann so auch eine in Teilen formschlüssige Verbindung ausgebildet werden. Durch diese Art des Formschlusses kann eine Schälfestigkeit der Verbindung wesentlich verbessert werden. Optional kann das Widerstandsschweißen j edoch auch ohne Schweißbuckel oder mit einer Deformation des Schweißbuckels ausgeführt werden. Wesentlich bei dem Widerstandsschweißen ist j edoch, abweichend von dem Verbinden von zwei Metallblechen mittels Widerstandsschweißen, dass hier das Metallblech mit dem Schleifkontaktteil bzw. Pressformkörper stoffschlüssig verbunden wird, und daher das Widerstandsschweißen mit anderen, als den sonst üblichen Schweißparametern erfolgen muss. Gleichwohl ist es dennoch möglich eine ausreichend feste Schweißverbindung herzustellen.
Alternativ kann ein Verbindungsende des Kontaktsteckers an der Verbindungszone mittels Löten, bevorzugt Folienlöten, mit dem Schleifkontaktteil verbunden sein. So kann dann vorgesehen sein, dass in der Verbindungszone eine Folie mit einem Lot und einem Flussmaterial platziert wird, auf der das Verbindungsende angeordnet wird. Durch ein Aufschmelzen des Lots kann das Verbindungsende ebenfalls stoffschlüssig mit dem Schleifkontaktteil verbunden werden. Das Aufschmelzen des Lotes kann beispielsweise mit einer Schweißmaschine erfolgen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels einer Elektrode der Schweißmaschine das Verbindungsende auf die Verbindungszone gedrückt und durch einen niedrigen Strom, anders als bei einer Ausbildung einer Schweißverbindung üblich, eine Temperatur in der Verbindungszone erzeugt wird, die zum Aufschmelzen des Lots führt. Gemäß einer weiteren Alternative kann ein Verbindungsende des Kontaktsteckers an der Verbindungszone mittels Kleben mit einem leitfähigen Klebermaterial mit dem Schleifkontaktteil verbunden sein. Insbesondere kann das Klebermaterial einen Zusatzstoff aufweisen, der die Leitfähigkeit herstellt. Während eines Aushärtens des Klebermaterials kann das Verbindungsende auch hier gegen die Verbindungszone gedrückt werden.
Die erfindungsgemäße Schleifleitungsanordnung umfasst zumindest eine elektrisch leitende Schleifleitung und zumindest ein erfindungsgemäßes Kontaktstück. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen einer Schleifleitungsanordnung ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen, der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kontaktsstücks, zur Anlage gegen eine elektrisch leitenden Schleifleitung, Führungsbahn oder dergleichen, wird das Kontaktstück mit einem Schleifkontaktteil, der eine Schleifkontaktfläche ausbildet, die an einer Schleifleitung anlegbar ist, und mit einem Kontaktstecker, der zum Anschluss eines elektrischen Leiters dient, ausgebildet, wobei das Schleifkontaktteil aus einem Pressformkörper ausgebildet wird, wobei der Kontaktstecker aus einem Metallblech ausgebildet wird und einen Steckverbinder ausbildet, wobei an einer Oberfläche des Schleifkontaktteils eine Verbindungszone ausgebildet wird, wobei der Kontaktstecker an der Verbindungszone stoffschlüssig mit dem Schleifkontaktteil verbunden wird.
Zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Kontaktstücks verwiesen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, eine Toleranzbreite des Pressformkörpers wesentlich zu erweitern, da der Steckverbinder nicht mehr Teil des Pressformkörpers ist. Insbesondere ist es dann auch möglich Pressformen mit Mehrfachkavitäten für Pressformkörper zu verwenden, was sonst aufgrund der erforderlichen Fertigungstoleranzen nicht möglich wäre. Das Schleifkontaktteil kann so in großer Stückzahl wesentlich kostengünstiger hergestellt werden. Auch ergibt sich insgesamt ein wesentlich stabilerer und effizienterer Prozess zur Herstellung des Schleifkontaktteils, da an das Schleifkontaktteil auch nicht mehr besondere Festigkeitsanforderungen gestellt werden müssen, wie es sonst bei dem mit dem Pressformkörper ausgebildeten Steckverbinder der Fall ist. So können Verdichtungssprünge minimiert werden, die einen Pressprozess sonst instabil gestalten würden.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Kontaktstück in einer Seitenansicht;
Fig. 2 ein Kontaktstecker in einer Seitenansicht;
Fig. 3 eine Teilansicht eines Schleifkontaktteils;
Fig. 4 eine Unteransicht eines Kontaktstücks in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 5 eine Unteransicht eines Kontaktstücks in einer dritten Ausführungsform.
Die Fig. 1 zeigt ein Kontaktstück 10, welches zur Anlage gegen eine elektrisch leitende Schleifleitung, Führungsbahn oder dergleichen dient. Das Kontaktstück 10 weist einen Schleifkontaktteil 1 1 auf, der eine Schleifkontaktfläche 12 ausbildet, die an der hier nicht gezeigten Schleifleitung so angelegt werden kann, dass zwischen der Schleifleitung und dem Kontaktstück 10 ein elektrischer Strom fließen kann. Weiter weist das Kontaktstück 10 einen Kontaktstecker 13 auf, der zum Anschluss an einen hier nicht dargestellten elektrischen Leiter bzw. einen Klemmschuh dient. Das Schleifkontaktteil 1 1 ist al s ein Pressformkörper 14 aus einer Mischung aus Kohlenstoffpartikeln und Kupferpartikeln sowie weiteren Materialien, wie Bindemitteln und Additiven, ausgebildet. Der Kontaktstecker 13 ist aus einem aus Kupfer gestanzten Metallblech ausgebildet und bildet hier einen Flachsteckverbinder 16 und ein Verbindungsende 17 aus. An einer äußeren Oberfläche 18 des Schleifkontaktteils 1 1 i st eine Verbindungszone 19 ausgebildet an der der Kontaktstecker 13 mit seinem Verbindungsende 17 stoffschlüssig mit dem Schleifkontaktteil 1 1 verbunden ist. Die Verbindungszone 19 ist vollständig eben und im Bereich eines Fortsatzes 20 des Pressformkörpers 14 ausgebildet. Der Fortsatz 20 erstreckt sich in eine von der Schleifkontaktfläche 12 abgewandte Richtung, sodass an dem Kontaktstück 1 1 einfach ein Klemmschuh befestigt werden kann.
Die Fig. 2 zeigt den Kontaktstecker 13 aus der Fig. 1, wobei hier ersichtlich ist, dass der Kontaktstecker 13 aus dem Metallblech 15 ebenfalls im Wesentlichen eben ausgebildet ist. Im Bereich des Verbindungsendes 17 sind Schweißbuckel 21 und j eweils gegenüberliegend kongruent Scheißsicken 22 ausgebildet. Weiter ist eine Durchgangsöffnung 23 in dem Flachsteckverbinder 16 ausgebildet. Das Verbindungsende 17 wird zur Verbindung des Kontaktsteckers 13 mit der Verbindungszone 19 an diese angelegt und mittels einer hier nicht dargestellten Widerstandsschweißmaschine, insbesondere mit einer Elektrode an den Schweißsicken 22 kontaktiert und mit einer Unterseite 24 des Verbindungsendes 17 auf die Verbindungszone 19 gedrückt. Bei einem kurzzeitigen fließen eines Schweißstroms über die Schweißbuckel 21 in die Verbindungszone 19 wird Material des Schleifkontaktteils 1 1 der Verbindungszone 19 plastifiziert und wird von dem j eweiligen Schweißbuckel 21 verdrängt. So kann eine besonders innige stoffschlüssige und formschlüssige Ver- bindung zwischen dem Kontaktstecker 13 und dem Schleifkontaktteil 1 1 ausgebildet werden.
Die Fig. 3 zeigt abschnittsweise ein Schleifkontaktteil 25 bei dem im Unterschied zum Kontaktstück aus Fig. 1 ein Fortsatz 26 mit einer Eintiefung 27 ausgebildet ist. Die Eintiefung 27 bildet eine Aufnahmetasche 28 mit einer Verbindungszone 29 aus. Eine die Aufnahmetasche 28 begrenzende Kontur 30 stimmt mit einer hier nicht dargestellten Außenkontur eines Kontaktsteckers soweit überein, dass ein betreffender Kontaktstecker mit seinem Verbindungsende in die Aufnahmetasche 28 mit etwas Spiel eingelegt werden kann. So kann ein Kontaktstecker stets lagerichtig im Rahmen eines Fertigungsverfahrens an dem Schleifkontaktteil 25 positioniert werden, ohne dass der Kontaktstecker verrutscht.
Die Fig. 4 zeigt ein Kontaktstück 3 1 mit dem Schleifkontaktteil 25 aus Fig. 3 und dem Kontaktstecker 13 aus Fig. 1. Wie hier ersichtlich i st, ist der Kontaktstecker 13 in die Aufnahmetasche 28 eingelegt und mit der Verbindungszone 29 durch Widerstandsschweißen verbunden. Die Schweißbuckel 21 sind in das Material des Schleifkontaktteils 25, welches bei Widerstandsschweißen plastifiziert und verdrängt wurde, eingeformt. Die Unterseite 24 des Verbindungsendes 17 liegt somit im Wesentlichen plan an der Verbindungszone 29 an.
Die Fig. 5 zeigt ein Kontaktstück 32, bei dem im Unterschied zum Kontaktstück aus Fig. 4 ein Kontaktstecker 33 unter Zwischenlage einer Folie 34 aus einem Lotmaterial in die Aufnahmetasche 28 eingesetzt ist. Mittels einer Maschine zum Widerstandsschweißen kann hier mit einer Elektrode der Kontaktstecker 33 in der Verbindungszone 29 an diese gedrückt und durch Fließen eines gegenüber einem Schweißvorgang reduzierten Stroms die Folie 34 aufgeschmolzen werden, sodass ein Löten bzw. Folienlöten einfach möglich wird. Insbesondere ist es hier von Vorteil, dass die Kontur 30 eine mögliche Bewegung des Kontaktsteckers 33 beim Aufschmelzen der Folie 34 begrenzt und so ein eventuelles Verrutschen des Kontaktsteckers 33 verhindert.

Claims

Patentansprüche Kontaktstück (10, 31, 32), zur Anlage gegen eine elektrisch leitende Schleifleitung, Führungsbahn oder dergleichen, wobei das Kontaktstück einen Schleifkontaktteil (11, 25), der eine Schleifkontaktfläche (12) ausbildet, die an einer Schleifleitung anlegbar ist, und einen Kontaktstecker (13, 33), der zum Anschluss eines elektrischen Leiters dient, umfasst, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schleifkontaktteil als ein Pressformkörper (14) ausgebildet ist, wobei der Kontaktstecker aus einem Metallblech (15) ausgebildet ist und einen Steckverbinder ausbildet, wobei an einer Oberfläche (18) des Schleifkontaktteils eine Verbindungszone (19, 29) ausgebildet ist, wobei der Kontaktstecker an der Verbindungszone stoffschlüssig mit dem Schleifkontaktteil verbunden ist. Kontaktstück nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Pressformkörper (14) aus einer Mischung aus Kohlenstoffpartikeln und Kupferpartikeln ausgebildet ist. Kontaktstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass an dem Pressformkörper (14) ein Fortsatz (20, 26) mit der Verbindungszone (19, 29) ausgebildet ist. Kontaktstück nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Steckverbinder als ein Rundsteckverbinder oder Flachsteckverbinder (16) ausgebildet ist. Kontaktstück nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Verbindungszone (19, 29) eben ausgebildet ist. Kontaktstück nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Pressformkörper (14) mit einer Eintiefung (27) ausgebildet ist, die eine Aufnahmetasche (28) des Schleifkontaktteils (25) mit der Verbindungszone (29) ausbildet, deren Kontur (30) zumindest abschnittsweise in Übereinstimmung mit einer Außenkontur des Kontaktsteckers (13, 33) ausgebildet ist. Kontaktstück nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Eintiefung (27) durch ein Pressen des Pressformkörpers (14) in einem Arbeitsschritt ausgebildet ist. Kontaktstück nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kontaktstecker (13, 33) aus einem gestanzten Metallblech (15) aus Kupfer oder Aluminium oder einer Legierung einer dieser Stoffe ausgebildet ist. Kontaktstück nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Verbindungsende (17) des Kontaktsteckers (13, 33) an der Verbindungszone (19, 29) mittels Schweißen mit dem Schleifkontaktteil (11, 25) verbunden ist. Kontaktstück nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass an dem Verbindungsende (17) zumindest ein, zwei oder mehr Schweißbuckel (21), jeweils mit einer kongruent ausgebildeten Schweißsicke (22), ausgebildet sind, wobei der Schweißbuckel mit der jeweiligen Schweißsicke in der Verbindungszone (19, 29) angeordnet ist. Kontaktstück nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Material des Pressformkörpers (14) mittels Widerstandschweißen plastifiziert und durch den Schweißbuckel (21) verdrängt ist. Kontaktstück nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Verbindungsende (17) des Kontaktsteckers (13, 33) an der Verbindungszone (10, 29) mittels Löten, bevorzugt Folienlöten, mit dem Schleifkontaktteil verbunden ist. Kontaktstück nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Verbindungsende (17) des Kontaktsteckers (13, 33) an der Verbindungszone (19, 29) mittels Kleben mit einem leitfähigen Klebermaterial mit dem Schleifkontaktteil (11, 25) verbunden ist. Schleifleitungsanordnung mit zumindest einer elektrisch leitenden Schleifleitung und zumindest einem Kontaktstück (10, 31, 32) nach einem der vorangehenden Ansprüche. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstücks (10, 31, 32), zur Anlage gegen eine elektrisch leitende Schleifleitung, Führungsbahn oder dergleichen, wobei das Kontaktstück mit einen Schleifkontaktteil (11, 25), der eine Schleifkontaktfläche (12) ausbildet, die an einer Schleifleitung anlegbar ist, und mit einem Kontaktstecker (13, 33), der zum Anschluss eines elektrischen Leiters dient, ausgebildet wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schleifkontaktteil aus einem Pressformkörper (14) ausgebildet wird, wobei der Kontaktstecker aus einem Metallblech (15) ausgebildet wird und einen Steckverbinder ausbildet, wobei an einer Oberfläche (18) des Schleifkontaktteils eine Verbindungszone (19, 29) ausgebildet wird, wobei der Kontaktstecker an der Verbindungszone stoffschlüssig mit dem Schleifkontaktteil verbunden wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0107386A1 (de) * 1982-09-30 1984-05-02 Morganite Electrical Carbon Limited Das Herstellen von Verbindungen mit elektrischen Kohlebürsten
EP1118495A1 (de) * 2000-01-21 2001-07-25 Sgl Carbon Ag Schleifelemente für Stromabnehmer
DE202007003159U1 (de) * 2007-03-01 2007-05-10 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Kontaktstück

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