DE4315622C2 - Kohlebürste sowie Verfahren zum Anordnen und Befestigen einer Meldelitze in einer solchen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürste mit einer Meldelitze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Anordnen und Befestigen eines Abschnitts einer Meldelitze in einer Kohlebürste.

Bei insbesondere für gewerbliche Zwecke bestimmten Maschinen ist es erforderlich, daß angezeigt wird, wenn die Kohlebürste in einem Umfang abgenutzt ist, daß in Kürze ein Abheben von einem Kommutator oder Schleifring eines Motors mittels eines in der Kohlebürste eingelassenen Abschaltnippels erfolgt. Die Anzeige erfolgt über eine Meldelitze, die in leitenden Kontakt mit dem Kommutator oder Schleifring gelangt.

Um zu versuchen, erst bei einem bestimmten Verschleiß ein Signal auftreten zu lassen, ist eine Vielzahl von Maßnahmen bekannt, die jedoch grundsätzlich nicht sicherstellen, daß erst bei Erreichen eines zuvor festgelegten Verschleißes über die Meldelitze ein Signal ausgelöst wird.

So ist nach der FR-A 2223 858 vorgesehen, eine Meldelitze in einer aus Isolierma­ terial bestehenden Hülse anzuordnen, die sich zumindest bereichsweise innerhalb einer entsprechend angepaßten Ausnehmung der Kohlebürste erstreckt. Da die Meldelitze selbst von einem Isoliermaterial umgeben ist, kann es zu Problemen führen, diese eindeutig in der Hülse anzuordnen.

Nach der EP 0 232 209 A1 werden zur Feststellung einer Kohlebürstenabnutzung optische Leiter verwendet, über die Lichtsignale gesendet bzw. empfangen werden.

Aus der DE 28 04 547 A1 ist eine Kohlebürste für Kollektormotoren bekannt, bei der eine von einem Isoliermantel umgebene Meldelitze in einer Längsbohrung angeordnet ist. Um die Meldelitze eindeutig zu positionieren, müssen geeignete Klebermaterialien verwendet werden, wobei jedoch insbesondere bei ruckartigen Stößen nicht sichergestellt ist, daß die Meldelitze nicht verschoben wird.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist nach dem G 84 33 023 U1 eine vorgefertigte Kunststoffhülse vorgesehen, die in eine Bohrung einer Kohlebürste einsteckbar ist. In das Kunststoffteil selbst wird sodann die Meldelitze eingebracht. Damit die Meldelitze in der Hülse verbleibt, ist diese verschlitzt, so daß beim Einbringen in die Kohlebürste die Meldelitze zwischen den zueinander bewegbaren Längshälften der Hülse festgeklemmt wird. Hohe Paßgenauigkeiten sind erforderlich, um sicherzustellen, daß die Hülse die Meldelitze klemmend aufnimmt. Ungeachtet dessen kann bei den in Kohlebürsten auftretenden hohen Temperaturen die Hülse schmelzen, so daß ein unkontrolliertes Verschieben der Meldelitze erfolgt.

Um die zuvor beschriebenen Nachteile zu umgehen, ist nach der EP 0 512 234 A2 vorgesehen, daß die Meldelitze von einer aus Metall bestehenden Hülse aufgenommen und mit dieser verquetscht wird. Hierdurch erfolgt eine eindeutige Lagefixierung der Meldelitze in der Hülse, die ihrerseits mit einem umlaufenden flanschartigen Rand in einer entsprechend angepaßten Bohrung der Kohlebürste eindeutig lagefixierbar ist. Das freie Ende der Meldelitze steht über die Hülse vor. Das freie Ende der Meldelitze ist zum Boden der die Hülse aufnehmenden Bohrung in der Kohlebürste beabstandet. Hierdurch bedingt kann jedoch dann vorzeitig ein Signal ausgelöst werden, wenn beim Abreiben des Bodens Kohlenstaub zur Meldelitze gelangt.

Kohlebürsten der eingangs genannten Art sind z. B. der DE 41 11 206 A1 oder DE-OS 21 32 053 zu entnehmen. Um die Meldelitzen gegenüber der Kohlebürste elektrisch zu trennen, werden erstere zumindest innen- bzw. außenseitig von aus isolierendem Material bestehenden Hülsen umgeben.

Um eine Meldelitze gegenüber einer Kohlebürste zu isolieren, wird nach der US-PS 4 536 670 vorgeschlagen, daß als Meldelitze eine mit Teflonummantelung benutzt wird. Da sich Teflon schlecht verkleben läßt, muß die Meldelitze verdrillt in das Sackloch eingebracht werden.

Um eine Meldelitze in einer Kohlebürste zu fixieren, wird nach der US-PS 4 636 778 vorgeschlagen, daß ein Ende der Meldelitze in eine Mini-Kohlebürste eingebracht wird, die ihrerseits zusammen mit der Meldelitze von einer Isolierhülle umgeben werden, die in ein Sackloch einer Kohlebürste verklebt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kohlebürste der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß über die Meldelitze dann ein Signal ausgelöst wird, wenn tatsächlich ein in unzulässigem Umfang erfolgter Verschleiß aufgetreten ist, also eine vorzeitige Meldung nicht erfolgen kann. Ferner sollen herstellungstechnische Vereinfachungen gegeben sein, die jedoch gleichzeitig eine Überprüfung ermöglichen, ob die Meldelitze ordnungsgemäß in der Kohlebürste angeordnet ist.

Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem Isolier­ material der Isolierplatte bzw. Isolierplättchen kann es sich um Fibermaterial oder Hartpapier handeln, wie es z. B. aus der Transformatortechnik bekannt ist und unter der Bezeichnung Pertinax® vertrieben wird.

Um eine eindeutige Positionierung der Meldelitze innerhalb der Ausnehmung sicherzu­ stellen, sollte das freie Ende der Meldelitze die Isolierplatte berühren, das heißt vorzugs­ weise auf dieser aufstehen.

Um auch sicherzustellen, daß eine leitenden Verbindung zwischen der Meldelitze und von der Seitenwandung der Ausnehmung stammendem Kohlebürstenstaub nicht zu einer vorzeitigen Signalauslösung fährt, ist nach einer weiteren Ausgestal­ tung der Erfindung vorgesehen, daß die Meldelitze seitlich mit Isoliermaterial als Stampfpulver eingestampft ist. Hierbei kann es sich um Duroplast oder Mischungen von Duroplasten handeln, die z. B. unter der Bezeichnung Minolite® vertrieben werden.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Meldelitze, und zwar deren Seele innerhalb der Ausnehmung derart angeordnet, daß allumfanglich ein gleicher Abstand zwischen der Seele und der Seitenwandung bzw. dem Boden der Aus­ nehmung besteht.

Um definierte Bedingungen sicherzustellen, sollte der Boden der Ausnehmung senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu dessen Innenwandung verlaufen. Mit anderen Worten sollte die Ausnehmung ein Sackloch mit planer Bodenfläche sein.

Bei Kohlebürsten mit größeren Abmessungen (Querschnittsfläche vorzugsweise größer als 10×8 mm²) sollten Meldelitzen von z. B. aus Metall bestehenden Hülsen wie Crimphülsen umschlossen sein. Diese können an Montageautomaten an den Melde­ litzen vormontiert werden, so daß sich produktionstechnisch keine Nachteile erge­ ben.

Durch die Hülsen ergibt sich zum einen ein guter Sitz der Meldelitze in der Boh­ rung und zum anderen wird eine höhere mechanische Festigkeit erreicht (Erhö­ hung der Auszugsfestigkeit).

Allerdings sollte die Hülse beabstandet zum freien Ende der Meldelitze enden. Vorteilhafterweise sollte das obere Ende unterhalb der von der Oberfläche der Kohlebürste aufgespannten Ebene verlaufen. Dies ist jedoch kein zwingendes Merkmal.

Um einen zusätzlichen Schutz gegen ein unkontrolliertes Lösen der Meldelitze in der Ausnehmung zu bieten, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung zwischen der Meldelitze und Kohlebürstenoberfläche eine das Einstampfpulver abdeckende Ablackung vorhanden.

Ein Verfahren zum Anordnen und Befestigen eines Abschnitts einer Meldelitze in einer Kohlebürste ist durch die Verfahrensschritte gekennzeichnet:

• - Bohren eines Sackloches mit planem oder im wesentlichen planem Boden,
• - Einbringen einer den Boden des Sacklochs abdeckenden Isolier­ platte,
• - ggfls. Vormontage einer die Meldelitze umgebenden Hülse,
• - Einführen des Abschnitts der Meldelitze in das Sackloch bis deren Ende die Isolierplatte berührt,
• - Einstampfen der Meldelitze mit Isoliermaterial und gegebenenfalls
• - Ablacken von Stampfpulver.

Um auf einfache Weise die Isolierplatte bzw. das Isolierplättchen auf den Quer­ schnitt der Sackbohrung abzustimmen und auf dem Boden abzulegen, ist vor­ gesehen, daß über die Bohrung ein von einer Rolle abzuwickelndes flächiges Isoliermaterial geführt und mit einem Stanzwerkzeug aus diesen Isolierplatten ausgestanzt wird, wobei mittels des Stanzwerkzeuges bzw. einem Stempel von diesem die Isolierplatte bzw. das Isolierplättchen in das Sackloch eingebracht wird. Zusätzlich kann gegebenenfalls zwischen Kohlebürste und dem Isoliermaterialband eine Matrize vorhanden sein, um das Ausstanzen der Isolierplatte bzw. des Isolier­ plättchens zu erleichtern.

Nach einem eigenerfinderischen Gehalt aufweisenden Vorschlag ist ferner vor­ gesehen, daß die Meldelitze mittels eines Schneidwerkzeuges wie Kabelschere abgelängt wird, wobei zwischen dem Schneidwerkzeug und der Kohlebürste eine Spannung zur Überprüfung der isolierten Anordnung des Meldelitzenabschnitts in dem Sackloch angelegt wird.

Durch diese Maßnahmen kann während des Ablängens der Meldelitze festgestellt werden, ob diese gegenüber der Kohlebürste elektrisch isoliert ist oder z. B. durch Material- oder Montagefehler eine elektrisch leitende Verbindung besteht, die zu einer Unbrauchbarkeit der entsprechenden Kohlebürste führt.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Kohlebürste im Schnitt und im Ausschnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Kohlebürste nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines Verfahrensschritts zum Anordnen einer Isolierplatte in einem Sackloch und

Fig. 4 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungs­ gemäß ausgebildeten Kohlebürste.

In den Fig., in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist ein Ausschnitt einer Kohlebürste (10) dargestellt, in der zum eine eine strom­ führende Litze (12) und zum anderen ein Abschaltnippel (14) angeordnet ist. Der Abschaltnippel (14) besteht dabei aus isolierendem Material und ist in Richtung der Längsachse (16) der Kohlebürste (12) vorzugsweise mittels einer Schraubenfe­ der (18) federvorgespannt.

Sowohl die Litze (12) als auch der Abschaltnippel (14) sind in Einstampf- wie Metallpulver (20) bzw. (22) eingestampft. Zwischen dem den Abschaltnippel (14) abdeckenden Einstampfpulver (22) und der diesem zugewandten Stirnseite kann zusätzlich ein Isolierplättchen (24) angeordnet sein, an dem sich die Schraubenfe­ der (18) abstützt.

Innerhalb der Kohlebürste (10) verläuft des weiteren ein Abschnitt (26) einer Meldelitze (28) über die dann ein Signal ausgelöst wird, wenn die mit einem nicht dargestellten Kommutator oder Schleifring wechselwirkende Kohlebürste (10) in einem Umfang abgenutzt ist, daß ein Erneuern erforderlich ist, also bevor die Kohlebürste (10) in einem Umfang verbraucht ist, daß der Abschaltnippel (14) die Kohlebürste (10) von dem Schleifring bzw. dem Kommutator abhebt.

Die Meldelitze (28) ist in einem im wesentlichen parallel zur Längsachse (16) ver­ laufenden Sackloch (30) angeordnet, dessen Bodenfläche (32) plan ausgebildet ist, also senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zur Innenwandung (34) des Sack­ lochs (30) verläuft.

Um einerseits eine eindeutige Lagefixierung des Abschnitts (26) der Meldelitze (28) sicherzustellen und andererseits auszuschließen, daß dann, wenn der Kom­ mutator bzw. Schleifring den Boden (32) abreibt, Kohlenstaub eine leitende Verbindung zwischen der Kohlebürste (10) und der Meldelitze (28), d. h. zu deren leitender Seele (36), die von einem Isolationsmantel (38) umgeben ist, herstellt, ist die Bodenfläche (32) mit einer Isolierplatte bzw. Isolierplättchen (40) abgedeckt, die z. B. aus Fibermaterial oder Hartpapier bestehen kann. Das freie Ende (42) der Seele (36) steht dabei auf der Isolierplatte (40) auf.

Der die Seele (36) umgebende Isolationsmantel (38) kann dabei bis zur Isolier­ plattenoberfläche reichen oder im Abstand hierzu abisoliert sein, wie rein prinzi­ piell an Hand der Fig. 1 verdeutlicht wird.

Umfangsseitig ist der Abschnitt (26) eingestampft, und zwar von einem isolierenden Stampfpulver, das ein Duroplast ist oder enthalten kann. Vorzugsweise kann ein unter der Bezeichnung Minolite® vertriebenes Material benutzt werden.

Wie an Hand der Fig. 2 verdeutlicht werden soll, ist der Querschnitt des Sack­ loches (30) auf den Querschnitt der Seele (36) des von dem Isolationsmantel (38) umgebenden Abschnitts (26) der Meldelitze (28) derart abgestimmt und die Dicke (b) des Isolierplättchens (40) so gewählt, daß diese und der Abstand (a) zwischen der Seele (36) und der Innenfläche des Sacklochs (30) gleich sind.

Nachdem der Abschnitt (26) in dem Sackloch (30) eingestampft ist, wird das einge­ stampfte Pulver (34) außenseitig mit einer Ablackung (44) abgedeckt, die sich von der Oberfläche der Kohlebürste (10) zur Außenseite des Isolationsmantels (38) erstreckt.

Um auf einfache Weise das Isolierplättchen (40) auf den Querschnitt des Bodens (32) des Sacklochs (30) abzustimmen und auf diesen zu legen, wird - wie die Fig. 3 rein prinzipiell verdeutlichen soll - über der Sacklochöffnung ein von einer Rolle abzuwickelndes Isolationsband (46) bewegt, um mittels eines Stanzwerkzeugs (48) direkt oberhalb des Sackloches (30) ausgestanzt und mit dem Ausstanzwerkzeug (48) in das Sackloch geschoben zu werden. Zur Unterstützung kann zwischen der Kohlebürste (10) und dem Isolationsbandmaterial (46) eine Matrize (50) vorhan­ den sein.

Die Meldelitze (28) selbst wird gleichfalls von einer Rolle abgewickelt und in ge­ wünschter Länge abgelängt. Dies erfolgt, nachdem der Abschnitt (26) in dem Sackloch (30) eingestampft worden ist. Während des Ablängens wird gleichzeitig an das nicht dargestellte Schneidwerkzeug eine Spannung von z. B. 500 V gelegt, die gegenüber der Kohlebürste (10) gemessen wird. Sofern der Abschnitt (26) isoliert in dem Sackloch (30) angeordnet ist, darf keine leitende Verbindung zwischen dem Schneidwerkzeug (48) und der Kohlebürste (10) festgestellt werden. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine Qualitätskontrolle, die gleichzeitig mit dem Konfektio­ nieren der Kohlebürste (10) mit der Meldelitze (28) erfolgt.

Der Durchmesser des Sackloches (30) kann z. B. 2,5 mm bei einer Höhe von 5,3 mm betragen. Typische Abmessungen für den Querschnitt der Meldelitze (28) einschließlich Isolationsmantel (38) belaufen sich auf ca. 1,1 mm, wobei der Isolationsmantel (38) eine Stärke im Bereich zwischen 0,125 und 0,25 mm auf­ weisen kann. Die Dicke (6) des Isolationsplättchens (40) und damit der Abstand (a) zwischen der Seele (36) der Meldelitze (28) und der Innenwandung (34) des Sacklochs (30) können im Bereich von 0,7 mm liegen.

Zu dem Isolationsmantel (38) ist anzumerken, daß dieser aus z. B. einem Polyeste­ relastomer, Teflon oder einer anderen temperaturfesten Isolation bestehen sollte. Bei der Ablackung (44) sollte es sich um einen Zwei-Komponenten-Kleber auf Epoxidharzbasis handeln.

Der Fig. 4 ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lehre insoweit zu ent­ nehmen, als daß der Meldelitzenabschnitt (26) innerhalb des Sackloches (30) von einer vorzugsweise aus Metall bestehenden Hülse (50) wie Crimphülse umgeben ist.

Die Crimphülse (50) endet beabstandet zum freien Ende (42) des Abschnitts (26) der Meldelitze (28). Auch sollte die Hülse außenseitig vollständig von Einstampf­ pulver umgeben sein. Dies bedeutet, daß der obere Rand (52) von Einstampfpulver abgedeckt ist, also unterhalb der Ebene verläuft, die von der Oberfläche der Kohlebürste (10) aufgespannt wird.

Durch die Hülse ergibt sich zum einen ein guter Sitz der Meldelitze (28) in dem Sackloch (30) und zum anderen wird eine höhere mechanische Festigkeit erzielt, d. h. die Auszugsfestigkeit wird erhöht.

Ein Umgeben des Meldelitzenabschnitts (26) mit der Hülse (50) sollte insbesonde­ re bei Kohlebürsten größerer Abmessungen erfolgen. Hierbei handelt es sich um solche, die Querschnittsflächen von vorzugsweise 10×8 mm² oder mehr aufweisen.

Claims (14)

1. Kohlebürste (10) mit einer Meldelitze (26, 28) zur Anzeige eines bestimmten Kohlebürstenverbrauchs, wobei die Meldelitze in einer vorzugsweise in Längs­ richtung (16) der Kohlebürste verlaufenden Ausnehmung wie Sackloch (30) eingestampft und beabstandet zum Boden (32) der Ausnehmung angeordnet ist, wobei auf dem Boden Isoliermaterial ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial eine den Boden (32) der Ausnehmung (30) bedeckende Isolierplatte (40) ist.

2. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatte (40) aus Fibermaterial oder Hartpapier besteht.

3. Kohlebürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meldelitze (26, 28) mit ihrem freien Ende (42) die Isolierplatte (40) berührt bzw. auf dieser aufsteht.

4. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung ein Sackloch (30) mit planer Bodenfläche (32) ist.

5. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meldelitze (26, 28) seitlich in Isoliermaterial als Stampfpulver eingestampft ist.

6. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (b) der Isolierplatte (40) gleich dem Abstand (a) zwischen Außenseite der Seele (36) der Meldelitze (26, 28) und der Innenwandung der Ausnehmung ist.

7. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstampfpulver und das Material der Isolierplatte (40) gleiche oder nahezu gleiche spezifische Widerstände aufweisen.

8. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Meldelitze (28) und Kohlebürstenoberfläche eine das Ein­ stampfpulver abdeckende Ablackung (44) verläuft.

9. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (26) der Meldelitze (28) von einer aus Metall bestehenden Hülse (50) wie Crimphülse umgeben ist.

10. Kohlebürste nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (50) außen- und randseitig vollständig von Einstampfpulver umgeben ist.

11. Verfahren zum Anordnen und Befestigen eines Abschnitts einer Meldelitze in einer Kohlebürste umfassend die Verfahrensschritte

• - Bohren eines Sackloches mit planem oder im wesentlichen planem Boden,
• - Einbringen einer den Boden des Sacklochs abdeckenden Isolier­ platte,
• - Einführen des Abschnitts der Meldelitze in das Sackloch, bis deren Ende die Isolierplatte berührt,-
• - Einstampfen der Meldelitze mit Isoliermaterial und
• - Ablacken des Einstampfpulvers der Meldelitze.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meldelitze vor Einführen in das Sackloch zumindest bereichsweise in ihrem in das Sackloch einzubringenden Abschnitt von einer Hülse umge­ ben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß über das Sackloch ein von einer Rolle abzuwickelndes flächiges Isolier­ material geführt und unmittelbar oberhalb des Sackloches die Isolierplatte mit einem Stanzwerkzeug derart ausgestanzt wird, daß unmittelbar anschlie­ ßend die Isolierplatte mittels des Stanzwerkzeuges oder einem Teil von diesem in das Sackloch eingebracht wird.

14. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meldelitze mittels eines Schneidwerkzeugs abgelängt wird, wobei zwischen diesem und der Kohlebürste zur Überprüfung der isolierten Anordnung des Meldelitzenabschnitts in dem Sackloch eine Spannung angelegt wird.