Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SLIP RING CONNECTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/017436
Kind Code:
A1
Abstract:
Slip ring connector with machine parts which may rotate relative to each other and slip rings and corresponding contact elements, whereby the contact elements are arranged in a brush module, which may be applied in the corresponding machine part, as a result of a combined introduction and positioning movement which is executed in various directions.

Inventors:
BUELTER OLAF (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/008602
Publication Date:
February 27, 2003
Filing Date:
August 02, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
WALTER KRAUS GMBH (DE)
BUELTER OLAF (DE)
International Classes:
H01R39/64; (IPC1-7): H01R39/64
Foreign References:
US4673228A1987-06-16
EP0917256A21999-05-19
Attorney, Agent or Firm:
Ernicke H. D. (Augsburg, DE)
Download PDF:
Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Schleifringübertrager mit mindestens zwei als Stator und Rotor ausgebildeten relativ zueinander drehbaren Maschinenteilen (1,2) und mit ein oder mehreren Schleifringen (3) sowie ein oder mehreren elektrischen Kontaktelementen, insbesondere Bürsten (16), dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bürste (n) (16) in mindestens einem Bürstenmodul (19) angeordnet ist/sind, welches mittels einer kombinierten und in unterschiedlichen Richtungen ausgeführten Einführund Positionierbewegung im zugehörigen Maschinenteil (1,2) einsetzbar ist.
2. Schleifringübertrager nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Bürstenmodul (19) ein mit der Außenseite (9) des zugehörigen Maschinenteils (1,2) verbindbares Trägerteil (8) mit einer die Bürsten (16) tragenden Platine (10) aufweist, wobei am anderen Maschinenteil (2,1) in der Maschinenteilwand (6) eine Aussparung (5) mit mindestens einer seitlichen Führung (11) vorgesehen ist, die das Einschieben der Bürsten (16) in Distanz vom Schleifring (3) und das Annähern der Bürsten (16) an die Schleifbahnen (4) erst in der Anschlagstellung des Bürstenmoduls (19) sicherstellt.
3. Schleifringübertrager nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass in der die Aussparung (5) seitlich begrenzenden Wand (6) gegenüberliegende Schlitze (11) zur Führung der Platine (10) angeordnet sind.
4. Schleifringübertrager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Trägerplatte (8) zwei Ansätze (12) zum Befestigen der Platine (10) in einer zur Trägerplatte (8) senkrechten Stellung aufweist.
5. Schleifringübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Platine (10) an ihren Rändern (17) nahe der Trägerplatte (8) seitliche Aussparungen (13) aufweist, welche das Absenken oder Anheben des Bürstenmoduls (19) in die Betriebsund Raststellung erlauben. <BR> <BR> <P>6. ) Schleifringübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Trägerplatte (8) in dem außerhalb der Wandung (6) befindlichen Bereich einen von außen zugänglichen Hohlraum (14) zur Aufnahme des einen Teiles einer elektrischen Steckverbindung (15) aufweist.
Description:
Schleifringübertrager Die Erfindung bezieht sich auf einen Schleifringübertrager mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die DE-200 04 763 U1 und die EP-0 744 794 A2 zeigen einen solchen Schleifringübertrager. Er wird benötigt, wenn eine Stromzufuhr zwischen einem relativ ortsfesten und einem um eine Achse rotierenden Maschinenteil sichergestellt werden soll. Bei bekannten Anordnungen dieser Art ist der Bürstenblock im Inneren eines Maschinenteiles an dessen Innenwand befestigt, wobei zur Montage besondere Genauigkeit erforderlich ist, um die Bürsten ohne Beschädigung gegen die Schleifbahnen anzustellen. Das Problem dieser Anordnung besteht darin, dass bei der immer wieder erforderlichen Reinigung des Antriebes die Maschinenteile komplett auseinander gebaut werden müssen, um freien Zugang zum Schleifring und dessen Schleifbahnen zwecks Säuberung zu schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besseren Schleifringübertrager aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.

Der Schleifringübertrager hat den Vorteil, dass durch die einfachere Anordnung von Schleifring und einem modularen Bürstenblock mit Bürsten im Wartungs-und Reparaturfall eine komplizierte Demontage der Maschinenteile entbehrlich gemacht und dennoch eine betriebssichere und genaue Zuordnung der Bürsten zu den Schleifbahnen beim Einbau sichergestellt wird. Zudem werden die Montage und Demontage vereinfacht sowie Beschädigungen und Fehlbehandlungen vermieden. Besondere Justierarbeiten sind nicht erforderlich. In der Betriebsstellung kann das

Bürstenmodul verrastet werden und nimmt dadurch zielsicher und automatisch die richtige und passgenaue Position ein.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Führung für die Bürsten aus einander gegenüberliegenden Schlitzen in den die Aussparung begrenzenden Wänden, durch welche die Platine eingeschoben werden kann. Diese Führungen befinden sich in Distanz zur Ebene des Schleifringes und verhindern dadurch beim Einführen der Platine eine Berührung der Bürsten mit den Schleifbahnen.

Erst wenn die Trägerplatte des Bürstenblockes in der Anschlagstellung an der Außenwand des zweiten Maschinenteils angelangt ist, soll eine Annäherungsbewegung der Bürsten an die Schleifbahnen stattfinden können. Dies wird dadurch erreicht, dass die Platine an ihren der Trägerplatte zugekehrten Rändern seitliche Aussparungen aufweist, welche das Absenken des Bürstenblockes in der erwähnten Anschlag-und Befestigungsstellung erlauben.

Zur Verbindung der Platine mit der Trägerplatte empfiehlt es sich, an der Trägerplatte an der den Innenraum des zweiten Maschinenteils zugeordneten Seite zwei Ansätze zum Befestigen der Platine in einer zur Trägerplatte senkrechten Stellung vorzusehen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die Trägerplatte in dem außerhalb der Wandung des zweiten Maschinenteils befindlichen Bereich einen von außen zugänglichen Hohlraum zur Aufnahme des einen Teils einer elektrischen Steckverbindung für den Anschluss eines mit dem zweiten Maschinenteil verbindbaren dritten Maschinenteils aufweist. Durch diese Anordnung kann das dritte Maschinenteil, welches beispielsweise ein Werkzeug, insbesondere eine robotergeführte Schweißzange sein kann, unabhängig von der Drehstellung des zweiten Maschinenteils mit Strom versorgt werden.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass zum Reinigen des Schleifringes und der Schleifbahn der Bürstenblock lediglich aus seiner Verbindungsstellung mit dem zweiten Maschinenteil gelöst zu werden braucht, woraufhin der Bürstenblock geringfügig angehoben wird, bis die Platine wieder in Eingriff mit den Schlitzen der Führung gelangt.

Nun ist der Bürstenblock frei herausschiebbar. Durch die nun freigelegte Aussparung kann dann ein Reinigungsgerät in den Innenraum des Maschinenteils eingeführt werden, um den Schleifring bzw. die Schleifbahnen zu säubern.

Der Gegenstand der Erfindung lässt sich überall im Maschinenbau und in der Gerätetechnik anwenden, vorteilhafterweise auch bei Industrierobotern, wo es darauf ankommt, eine Stromverbindung über ineinander gelagerte und relativ zueinander drehbare Maschinenteile herbeizuführen.

In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen : Figur 1 : einen Schleifringübertrager in Draufsicht mit ineinander gelagerten Maschinenteilen mit Schleifringen und Bürstenmodulen, Figur 2 : eine Seitenansicht des Schleifringübertragers in Richtung von Pfeil II von Figur 1, Figur 3 : einen abgebrochenen vertikalen Querschnitt durch das zweite Maschinenteil gemäß Schnittlinie III-III in Figur 1, Figur 4 : einen vertikalen Querschnitt durch den Schleifringübertrager mit Schleifring und Bürstenmodul gemäß Schnittlinie IV-IV in Figur 1, Figur 5 und 6 : ein Bürstenmodul in Seitenansicht und geklappter Draufsicht.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 zeigt eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf einen Schleifringübertrager, der mindestens zwei relativ zueinander drehbar gelagerte Maschinenteile (1,2) aufweist, von denen ein erstes Maschinenteil (1) beispielsweise als Stator und ein zweites Maschinenteil (2) als Rotor dient. Die Maschinenteile (1,2) können ineinander oder aneinander, alternativ aber auch jeweils eigenständig extern gelagert sein. Mit (18) ist die Drehachse des Rotors (2) bezeichnet. Die Anordnung ist auch kinematisch umkehrbar, wonach das Maschinenteil (2) relativ ortsfest und das Maschinenteil (1) hierzu drehbar gelagert sein kann.

Über die relativ zueinander drehbaren Maschinenteile (1,2) kann ein elektrischer Strom geleitet werden, der auch z. B. zu einem dritten Maschinenteil (nicht dargestellt) geführt werden, ohne dass die Stromzufuhr von der relativen Drehstellung der Maschinenteile (1,2) abhängig ist.

Die Stromübertragung erfolgt mittels ein oder mehreren Schleifringen (3) und ein oder mehreren elektrischen schleifenden Kontaktelementen, vorzugsweise Bürsten (16).

Die Bürsten (16) sind vorzugsweise gruppenförmig in Bürstenblocks (7) zusammengefasst und bilden zusammen mit anderen Teilen Bürstenmodule (19).

Im gezeigten Ausführungsbeispiel trägt das erste Maschinenteil (1) mindestens einen flachen Schleifring (3), auf dessen Oberfläche ein oder mehrere konzentrisch zur Achse (18) angeordnete und mit entsprechenden Zuleitungen versehene Schleifbahnen (4) als Stromführung angeordnet sind. In den Maschinenteilen (1,2) können auch mehrere Schleifringe (3) mit Abstand übereinander angeordnet sein und unterschiedlich ausgebildete Schleifbahnen (4), z. B. für Leistungs-und Signalströme aufweisen.

Am zweiten Maschinenteil (2) werden das oder die Bürstenmodul (e) (19) lösbar angeordnet. Das Einsetzen und Entnehmen des Bürstenmoduls (19) erfolgt mittels einer kombinierten und in unterschiedlichen Richtungen ausgeführten Einführ-und Positionierbewegung im zugehörigen Maschinenteil (1,2).

Das Bürstenmodul (19) besitzt mindestens einen Bürstenblock (7) mit mehreren Bürsten (16), welche mit den zugeordneten Schleifbahnen (4) in stromübertragenden Schleifkontakt gebracht werden sollen. Der Bürstenblock (7) ist auf der Ober-oder Unterseite einer Platine (10)

angeordnet, welche ihrerseits mit einem vorzugsweise plattenförmigen Trägerteil (8) verbunden ist und von diesem quer absteht.

Zum Zwecke der Befestigung und Führung der Bürstenmodule (19) befindet sich in der Wandung (6) des zweiten Maschinenteils (2) mindestens eine in Figur 2 näher dargestellte und quer zur Drehachse (18) ausgerichtete Aussparung (5) durch welche die Platine (10) des Bürstenmoduls (19) in den Innenraum des zweiten Maschinenteils (2) eingeführt und anschließend zur Positionierung in der Betriebsstellung in einer quer verlaufenden Bewegung formschlüssig verrastet werden kann.

Figur 4 zeigt die Anordnung im Querschnitt.

Die Aussparung (5) besitzt an den seitlich begrenzenden Wandungen (6) seitliche Führungen in Form von auf gleicher Höhe einander gegenüberliegenden, quer verlaufenden Schlitzen (11), deren Höhe etwa der Dicke der freien Längsränder (17) einer einzelnen Platine (10) entspricht.

Figur 2 zeigt in der linken Bildhälfte die Platine (10) in Einführstellung im Schlitz (11). In der rechten Bildhälfte ist die abgesenkte Raststellung dargestellt.

Aus Figur 3 geht ein Vertikalschnitt längs der Linie III-III in Figur 1 hervor, in dem die Aussparung (5) sowie der Schlitz (11) in der die Aussparung (5) begrenzenden Wandung (6) dargestellt sind. Die Aussparung (5) geht außenseitig nach unten in eine Ausnehmung (24) über, die in Betriebsstellung des Bürstenmoduls (19) von der Platine (10) rückseitig nach unten austretende und in das Trägerteil (8) weitergeführte Kabel auf.

Die Trägerplatte (8) erstreckt sich längs der Drehachse (18) und wird von außen her gegen die abgeflachte Außenseite (9) der ansonsten zylindrischen Wandung (6) angestellt und an dieser in geeigneter Weise, z. B. mittels

mehrerer Schraubverbindungen (20) lösbar befestigt. An der Innenseite der Trägerplatte (8) befinden sich zwei Ansätze (12) auf denen die Platine (10) gelagert und verschraubt ist. Diese Ansätze (12) ragen beim Einführen des Bürstenmoduls (19) mit Spiel nach unten durch den unteren Teil der Aussparung (5) und liegen erst in der in Figur 4 dargestellten Raststellung auf dem unteren Rand (23) der Ausnehmung (5) bzw. dem dort von der Wandung (6) gebildeten Sockel auf.

Wie die Figuren 4,5 und 6 zeigen, sind an der Platine (10) die einzelnen Bürsten (16) befestigt, die durch eine entsprechende Verkabelung mit einer elektrischen Steckverbindung (15), vorzugsweise in Form einer Pinleiste (21), verbunden sind, die sich in einem Hohlraum (14) der Trägerplatte (8) befinden und von außen für eine aufzusetzende elektrische Steckbuchse (22) zugänglich sind. Die Zuordnung von Steckbuchse und Pins kann auch umgedreht sein.

Beim Einsetzen kann das Bürstenmodule (19) mit der Platine (10) so durch die Aussparung (5) in den Innenraum des zweiten Maschinenteiles (2) quer zur Drehachse (18) bewegt und eingeführt werden, dass bei dieser Verschiebebewegung die Bürsten (16) nicht mit den Schleifbahnen (4) in Berührung kommen und dadurch vor Beschädigungen geschützt sind. Hierfür sind die Höhe der Aussparung (5) und Lage der Schlitze (11) in Achsrichtung (18) gegenüber dem zugehörigen Schleifring (3) so gewählt, dass die Platine (10) mit ihren Bürsten (16) beim Hindurchführen durch die Schlitze (11) einen genügend großen Abstand zum unteren Ausnehmungsrand (23) und zu den Schleifbahnen (4) besitzt.

Erst wenn das Bürstenmodul (19) mit seiner Trägerplatte (8) sich in der Anschlagstellung befindet, bei der die Trägerplatte (8) fest an der Außenseite (9) der Wandung (6) des Maschinenteils (2) anliegt und die Bürsten (16)

die richtige Schwebe-Position über den zugehörigen Schleifbahnen (4) haben, soll und kann die Platine (10) in die Betriebsstellung gesenkt und eingerastet werden. Dies wird durch ein oder zwei seitliche Aussparungen (13) an den Längsrändern (17) der Platine (10) erreicht, die sich in dem Bereich befinden, der der Trägerplatte (8) am nächsten liegt. Die Tiefe und Länge der Aussparungen (13) ist an die Weite der Ausnehmung (5) und an die Dicke der seitlichen Wandung (6) angepasst, so dass in der abgesenkten Raststellung die Aussparungen (13) und die Trägerplatte (8) die Wandungen (6) an drei Seiten formschlüssig umgreifen. Die Ansätze (12) sind gegenüber den Aussparungen (13) zurückversetzt angeordnet. In der Betriebs-und Raststellung kann die Trägerplatte (8) mit der Wandung (6) verschraubt und fixiert werden.

Wenn die Trägerplatte (8) am Ende der Einführbewegung an der Außenseite (9) der Wandung (6) plan anliegt, kann der Bürstenblock (7) mit der Trägerplatte (8) so weit gesenkt werden, dass die Bürsten (16) Kontakt mit den Schleifbahnen (4) erhalten. Die seitlichen Aussparungen (13) sind nämlich nicht mehr in den Schlitzen (11) geführt, wodurch die Absenkung des Bürstenmoduls (19) und seiner Platine (10) ermöglicht wird. Hierbei ist die Innenkontur der Aussparung (5) in Verbindung mit der Außenkontur des Bürstenmoduls (19) mit der Trägerplatte (8) und den Ansätzen (12) so beschaffen, dass eine Führung der Trägerplatte (8) an der Wandung (6) bzw. in der Aussparung (5) zum Zwecke der Annäherungsbewegung von Bürsten (16) und Schleifbahnen (4) ohne seitliches Ausweichen gewährleistet ist.

In den Zeichnungen ist der Übersicht wegen nur ein einzelner Schleifring' (3) dargestellt. In der Praxis können jedoch mehrere Schleifringe (3) konzentrisch am Mantel des ringförmigen Maschinenteils (1) mit Abstand übereinander angeordnet sein. Die zugehörigen

Bürstenmodule sind dann an verschiedenen Umfangsstellen des Schleifringübertragers verteilt angeordnet. Figur 1 zeigt dies andeutungsweise mit zwei Bürstenmodulen (19).

Entsprechend der Höhenlage der zugehörigen Schleifringe (3) befinden sich dann auch die Ausnehmungen (5) und die Schlitze (11) in den hierzu passenden unterschiedlichen Höhen. Auch die Höhenlage der Platinen (10) an den Trägerteilen (8) ist entsprechend angepasst. In. der gezeigten Ausführungsform besitzt jedes Bürstenmodul (19) hierbei jeweils nur eine Platine (10) mit einem je nach Schleifringlage an der Ober-oder Unterseite angeordneten Bürstenblock (7). Bei oben liegenden Schleifringen (3), deren Schleifbahnen (4) an der Ringunterseite angeordnet sind, wird das Bürstenmodul (19) beim Einsetzen in kinematische Umkehr zur vorbeschriebenen Ausführungsform nach oben in die Raststellung angehoben.

Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Dies betrifft zum einen die eingangs erwähnte kinematische Umkehr der Maschinenteile (1, 2). Ferner kann ein Bürstenmodul (19) mehrere parallel und mit Abstand übereinander angeordnete Platinen (10) mit Bürstenblöcken (6) tragen, die mit einer entsprechenden Zahl von Schleifringen (3) mittels einer gemeinsamen Einrastbewegung in Kontakt treten. Hierfür können entsprechend mehrere Aussparungen (5) mit seitlichen Schlitzen (11) vorhanden sein. In weiterer Abwandlung kann auf die Einrast-und Führungsfunktion der Aussparungen (13) an der Wandung (6) verzichtet werden. Die Aussparungen (13) können hierzu entsprechend größer gewählt werden. Ferner sind beliebige konstruktive Abwandlungen in der Form und Anordnung der Bürstenmodulteile, z. B. der Trägerplatte (8) mit ihrer Steckverbindung (15), der Ausbildung und Anordnung der Platine (n) (10) und der Bürstenblöcke (7) möglich. Das Montageprinzip des Einführens und des Positionierens der Bürstenmodule (19) in zwei getrennten und zueinander

vorzugsweise senkrechten Bewegungen kann auch bei anderen Formen von Schleifringübertragern angewendet werden, bei denen z. B. die Schleifringbahnen (4) auf dem Außenmantel zylindrischer Trägerteile angeordnet sind. Die Einführbewegung der Bürstenmodule (19) erfolgt dann längs der Drehachse (18) und die anschließende Positionierbewegung in radialer Richtung. Die Platinen (10) bzw. Bürstenblöcke (7) sind dann entsprechend der Schleifbahnkrümmung gebogen. Variabel sind sie in der Zahl, Größe und Anordnung der Bürsten (16) an der Platine (10). Statt eines mehrteiligen Bürstenblocks (7) kann auch eine einzelne Bürste (16) oder ein sonstiges geeignetes elektrisches Kontaktelement an der Platine (10) befestigt sein. Grundsätzlich können statt Bürsten auch andere geeignete Kontaktelemente verwendet werden.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 erstes Maschinenteil (Stator) 2 zweites Maschinenteil (Rotor) 3 Schleifringträger 4 Schleifring 5 Aussparung 6 Aussparung begrenzende Wandung 7 Bürstenblock 8 Trägerteil, Trägerplatte 9 abgeflachte Außenseite der Wandung 10 Platine 11 Führung (Schlitz) 12 Ansatz 13 seitliche Aussparung 14 Hohlraum 15 elektrische Steckverbindung 16 Bürste 17 Rand der Platine 18 Drehachse 19 Bürstenmodul 20 Befestigung, Schraubverbindung 21 Pinleiste 22 Steckbuchse 23 unter Rand der Ausnehmung 24 Ausnehmung