EP2856579B1 - Kohlebürste mit isolierendem stampfpulver - Google Patents
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- EP2856579B1 EP2856579B1 EP13730140.4A EP13730140A EP2856579B1 EP 2856579 B1 EP2856579 B1 EP 2856579B1 EP 13730140 A EP13730140 A EP 13730140A EP 2856579 B1 EP2856579 B1 EP 2856579B1
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Classifications
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- H01R39/58—Means structurally associated with the current collector for indicating condition thereof, e.g. for indicating brush wear
Definitions
- the invention relates to a carbon brush with a wear limit detection function, with a current-carrying strand arranged in a brush body and with a detent strand, which is arranged with a Litzenendabrough in a recess formed in the brush body.
- the EP 0512 234 A2 proposes a secure positional fixation by the Meldelitze is performed with its sheathed portion through a metal sleeve open on both sides, squeezed with the sleeve and the sleeve is then glued in the recess of the carbon brush.
- the stripped wire at its end can also be inserted into a cup-shaped sleeve of insulating material closed on one side and glued to the exposed individual wires at the bottom of the sleeve. Subsequently, this prefabricated arrangement is introduced into the receptacle of the carbon brush and fixed by means of an adhesive material.
- the sleeve can be fixed in position by a pin arranged in a second recess or bore.
- the message wire is tamped in a (Teflon) coated area with a metal powder, such as iron or copper powder or carbon in the recess of the carbon brush.
- a metal powder such as iron or copper powder or carbon in the recess of the carbon brush.
- the underlying object of the invention is to provide a connection technique for fixing the message cord in a carbon brush, which with little design effort, a mechanically robust attachment of the signaling cord connected to a reliable wear limit message guaranteed.
- the basic idea of the present invention is thus based on the use of an insulating ramming powder, with the exposed individual wires of the message strand are tamped in a recess of the carbon brush.
- the insulating ramming powder fulfills the task of fixing the message strand and the role of an insulating layer between the message cord and carbon brush body in a dual function.
- the stripped Meldelitze in the recess is completely surrounded by the insulating ramming powder, in particular as a final insulation on the conductor cross-section at the bottom of the recess.
- the ramming powder acts simultaneously as an insulating material, can be dispensed with an insulating sheathing of the message strand, for example made of Teflon.
- this has the advantage that a recess with a small bore diameter can be provided for the message strand, which exhibits at least in the strand end section exposed in the recess, without sheathing. This in turn leads to a stability-promoting thicker residual wall thickness of the carbon brush body.
- the exposed individual wires are at least partially enclosed by a sleeve with an insertion opening.
- a sleeve with an insertion opening For carbon brushes with larger dimensions (cross-sectional area preferably greater than 10x8 mm 2 ) can be a more reliable mechanical connection can be achieved by the use of a sleeve in which the stripped Meldelitze is attached, for example by crimping. The Litzenendabêt with preassembled sleeve is then fixed in the recess with the insulating ramming powder.
- the insulating ramming powder does not have to enclose the entire arrangement in the recess.
- the tamping above the sleeve insertion since the exposed individual wires of the message strand within the sleeve, in particular at its end by the electrically non-conductive cup ground as the final insulation isolated.
- the insulating ramming powder surrounds the sleeve and the individual wires exposed in the recess completely to ensure reliable insulation.
- the sleeve is designed as a centering sleeve.
- a sleeve designed as a centering sleeve has at its strand insertion opening a conical taper in the insertion direction, so that the strand during insertion can slide without resistance into the interior of the centering.
- An eversion of individual stranded wires and thus the risk of unreliable connection are excluded in contrast to a sleeve with a flat end face at the insertion.
- the centering sleeve is designed as a closed sleeve on one side.
- This cup-shaped centering sleeve surrounds the Litzenendabrough as an electrically insulating socket within the carbon brush body - optionally in conjunction with an applied on the outer wall of the strand adhesive insulating layer - and prevents in normal operation electrical contact with the carbon brush.
- An electrically conductive connection with the carbon brush body or the slip ring comes off only when due to the carbon brush wear and abrasion of the (cup) bottom is done.
- the centering sleeve can be designed as a sleeve open on both sides.
- the strand end portion protrudes with its exposed individual wires beyond the lower end of the sleeve and is enclosed by an additional insulating adhesive layer or the insulating ramming powder.
- the exposed individual wires are pressed by crimping with the centering sleeve or glued into it.
- These joining techniques are easy to perform production technology before inserting the assembly in the carbon brush body and ensure a sufficiently high-tensile strength connection.
- the insulating ramming powder is a thermoset or it contains Duroplast fortunemaschinener. Due to its high thermo-mechanical strength, this plastic is preferably suitable as ramming powder material.
- Fig. 1 shows a carbon brush 2 with a carbon brush body 4, which has a bore formed as a recess 6, in which a Litzenendabites 12 a Meldelitze 10 is introduced.
- the carbon brush body 4 still another, not shown recess for receiving a current-carrying wire, via which the operating current is supplied and transmitted via a contact surface at the lower end of the carbon brush 2 on a slip ring.
- the signaling strand 10 is not provided with an insulating sheath, so that a bundle 14 of individual wires 13 exposed, ie not enclosed by an insulating protective sheath, projects into the recess 6.
- the necessary insulation layer with respect to the carbon brush body 4 forms the insulating ramming powder 15, with which the bundle 14 is fixed from the exposed individual wires 13 in the recess 6.
- the insulating ramming powder 15 surrounds the exposed individual wires 13 completely, ie circumferentially along the bore wall and in particular at the end of the strand opposite the recess base. With progressive wear of the carbon brush body 4, the insulating ramming powder 15 is removed at the recess bottom from below, so that the strand end comes into contact with the slip ring and due to the electrical connection is an alarm.
- Fig. 2 shows a carbon brush 2 with a carbon brush body 4, in the recess 6 a centering sleeve 8 is inserted.
- the centering sleeve 8 is designed as a sleeve closed on one side of insulating material and receives the Litzenendabêt 12 of the uncoated Meldelitze 10.
- the bundle 14 protrudes from exposed individual wires 13 into the interior of the centering sleeve 8 and is glued there with an adhesive layer 17.
- the centering sleeve 8 thus forms a cup-shaped insulating socket for the bundle 14 from the uncovered individual wires 13.
- the arrangement of detector cord 10 and centering sleeve 8 is fixed above the insertion opening of the centering sleeve 8 with the insulating ramming powder 15.
- the contact surface of the carbon brush body 4 moves with the slip ring in the direction of the lower end of the centering 8, so that the tip of an insulating bottom 16 of the centering 8 is affected by the abrasion and at further wear the individual wires 13, 14 come into contact with the brush body 4 via the slip ring, whereby a warning signal is triggered.
Landscapes
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
- Installation Of Indoor Wiring (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kohlebürste mit einer Verschleißgrenzenmeldefunktion, mit einer in einem Bürstenkörper angeordneten stromführenden Litze und mit einer Meldelitze, die mit einem Litzenendabschnitt in einer im Bürstenkörper ausgebildeten Ausnehmung angeordnet ist.
- Bei elektrisch angetriebenen Handarbeitsgeräten, wie beispielsweise Bohrmaschinen, die im gewerblichen Einsatz betrieben werden, kommt es zur möglichst effektiven Nutzung der Arbeitszeit darauf an, Wartungsmaßnahmen an den Handarbeitsgeräten, die insbesondere den Austausch der Kohlebürsten betreffen, hinreichend genau einplanen zu können. Damit ist sichergestellt, dass rechtzeitig zum vorausgesehenen Wartungstermin die erforderlichen Verschleißteile bereitstehen und Arbeitszeitausfälle auf Grund ungeplanter Wartungsarbeiten weitestgehend vermieden werden können.
- Zur rechtzeitigen Information über den Zustand der Kohlebürsten und als Warnhinweis über das bevorstehende Erreichen der Verschleißgrenze der Kohlebürsten ist es daher üblich, Kohlebürsten mit einer sogenannten Meldelitze zu versehen, die so ausgebildet bzw. im Bürstenkörper der Kohlebürste angeordnet ist, dass sich zur Ankündigung des bevorstehenden Erreichens der Verschleißgrenze ein elektrisch leitender Kontakt zwischen der Meldelitze und dem Schleifring des Antriebsmotors des Handarbeitsgeräts einstellt. Dabei sind aus dem Stand der Technik verschiedenen Anordnungen bekannt, die darauf beruhen, dass eine mit einer umfangsseitigen isolierenden Ummantelung und einer stirnseitigen Isolationsschicht - beispielsweise einer isolierende Klebeschicht - versehene Litze in eine Ausnehmung in Form einer Sacklochbohrung eingeführt und fixiert wird. Bei fortschreitendem Verschleiß der Kohlebürste findet auch ein Abrieb der stirnseitigen Isolationsschicht (Endisolierung) statt, so dass sich eine signalgebende elektrisch leitende Verbindung zwischen den freigeschliffenen Einzeldrähten der Meldelitze und dem Schleifring einstellt. Als schwierig erweist sich bei diesen Anordnungen die sichere Fixierung der Meldelitze in der Ausnehmung.
- So ist auf Grund der meist aus Teflon bestehenden Ummantelung der Meldelitze und der daraus resultierenden verminderten Klebewirkung eine sichere Befestigung durch Verklebung der Meldelitze nur in Verbindung mit weiteren aufwändigen Maßnahmen zu erreichen.
- Die
EP 0512 234 A2 schlägt eine sichere Lagefixierung vor, indem die Meldelitze mit ihrem ummantelten Abschnitt durch eine beidseitig offene Metallhülse geführt wird, mit der Hülse verquetscht und die Hülse anschließend in der Ausnehmung der Kohlebürste verklebt wird. Alternativ dazu kann die an ihrem Ende abisolierte Meldelitze auch in eine einseitig geschlossene, becherförmigen Hülse aus Isoliermaterial eingeführt und an den freiliegenden Einzeldrähten an dem Boden der Hülse verklebt werden. Anschließend wird diese vorgefertigte Anordnung in die Aufnahme der Kohlebürste eingebracht und mittels eines Klebematerials fixiert. - Um ein unkontrolliertes axiales Verschieben der beidseitig offenen Hülse zu verhindern, ist aus der
EP 0 585 591 A1 eine eingeklebte Hülse mit einem umlaufenden flanschartigen Rand bekannt, der auf einem Absatz der Ausnehmung anliegt. Zur zusätzlichen Sicherung der Klebeverbindung kann die Hülse durch einen in einer zweiten Ausnehmung bzw. Bohrung angeordneten Stift lagefixiert werden. - Aus der
EP 0 723 318 A2 ist ebenfalls eine von einer Seitenfläche der Kohlebürste ausgehende Bohrung zur Lagefixierung der von einer Hülse umgebenen Meldelitze ist bekannt. Dabei kann in der Querbohrung ein Befestigungselement wie ein Stift oder eine Schraube eingeführt sein. - Als Alternative zu Klebeverbindungen ist aus der
DE 42 01 701 A1 das Feststampfen der Meldelitze mit einem Stampfpulver bekannt. Dabei wird die Meldelitze in einem (mit Teflon) ummantelten Bereich mit einem Metallpulver, beispielsweise Eisen- oder Kupferpulver oder Kohlenstoff, in der Ausnehmung der Kohlebürste festgestampft. Um insbesondere bei kleinen Kohlebürsten den Bohrungsdurchmesser der Ausnehmung gering halten zu können und damit die Gefahr eines Bruchs der Kohlebürstenwandung zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die isolierte Meldelitze durch eine mit Metallpulver gefüllte Querbohrung seitlich festzustampfen und somit in ihrer Lage zu fixieren. - Um die Meldefunktion zuverlässiger zu gestalten und eine vorzeitige Signalauslösung zu vermeiden, ist in der
EP 0 624 937 B1 vorgeschlagen worden, an dem abisolierten Ende der Meldelitze zwischen dem Boden der Ausnehmung und den freiliegenden Einzeldrähten stirnseitig eine Isolierschicht in Form einer Isolierplättchens einzubringen. Zur weiteren Verbesserung der Isolation ist die Meldelitze direkt oder mit einer zusätzlichen Hülse umfangsseitig in isolierendem Stampfpulver festgestampft. - Vor dem Hintergrund des Standes der Technik besteht die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe darin, eine Verbindungstechnik zur Fixierung der Meldelitze in einer Kohlebürste zu schaffen, die bei geringem konstruktivem Aufwand eine mechanisch robuste Befestigung der Meldelitze verbunden mit einer zuverlässigen Verschleißgrenzenmeldung gewährleistet.
- Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Litzenendabschnitt über die gesamte Tiefe der Ausnehmung freiliegende Einzeldrähte aufweist, die zur Fixierung in der Ausnehmung von einem isolierenden Stampfpulver umgeben sind.
- Die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung beruht somit auf der Verwendung eines isolierenden Stampfpulvers, mit dem freiliegende Einzeldrähte der Meldelitze in einer Ausnehmung der Kohlebürste festgestampft sind. Das isolierende Stampfpulver erfüllt dabei in Doppelfunktion die Aufgabe der Fixierung der Meldelitze und die Aufgabe einer Isolationsschicht zwischen Meldelitze und Kohlebürstenkörper. Dabei ist die abisolierte Meldelitze in der Ausnehmung vollständig von dem isolierenden Stampfpulver umgeben, insbesondere auch als Endisolierung an dem Leiterquerschnitt auf dem Grund der Ausnehmung. Indem das Stampfpulver gleichzeitig als Isolationsmaterial wirkt, kann auf eine isolierende Ummantelung der Meldelitze, beispielsweise aus Teflon verzichtet werden. Neben dem Kostenaspekt hat dies den Vorteil, dass für die Meldelitze, die zumindest in dem in die Ausnehmung eingeführten Litzenendabschnitt freiliegende Einzeldrähte ohne Ummantelung aufweist, eine Ausnehmung mit geringem Bohrungsdurchmesser vorgesehen werden kann. Dies wiederum führt zu einer die Stabilität fördernden dickeren Restwandstärke des Kohlebürstenkörpers.
- Das Zusammenwirken von isolierendem Stampfpulver und freiliegenden Einzeldrähten führt somit zu einer mechanisch robusten Fixierung der Meldelitze verbunden mit einer zuverlässigen Signalauslösung. Zudem ist diese Verbindung einfach montiert und kostengünstig aufgebaut.
- In einer weiteren Ausgestaltung sind die freiliegenden Einzeldrähte zumindest bereichsweise von einer Hülse mit einer Einführöffnung umschlossen. Bei Kohlebürsten mit größeren Abmessungen (Querschnittsfläche vorzugsweise größer als 10x8 mm2) kann eine zuverlässigere mechanische Verbindung durch die Verwendung einer Hülse erzielt werden, in der die abisolierte Meldelitze beispielsweise durch Crimpen befestigt wird. Der Litzenendabschnitt mit vormontierter Hülse wird anschließend in der Ausnehmung mit dem isolierenden Stampfpulver fixiert.
- Je nach Ausführung der Hülse - Metallhülse oder isolierende Hülse, einseitig geschlossene oder beidseitig offene Hülse - muss dabei das isolierende Stampfpulver nicht die gesamte Anordnung in der Ausnehmung umschließen. So genügt bei einer einseitig geschlossenen (becherförmigen) Kunststoffhülse das Feststampfen oberhalb der Hülseneinführöffnung, da die freiliegenden Einzeldrähte der Meldelitze innerhalb der Hülse, insbesondere an ihrem Ende durch den elektrisch nicht leitfähigen Becherboden als Endisolierung, isoliert sind. Bei Verwendung einer Hülse aus elektrisch leitfähigem Material umgibt das isolierende Stampfpulver die Hülse und die in der Ausnehmung freiliegenden Einzeldrähte vollständig, um eine zuverlässige Isolierung zu gewährleisten.
- In vorteilhafter Weise ist die Hülse als Zentrierhülse ausgebildet. Eine als Zentrierhülse ausgebildete Hülse weist an ihrer Litzen-Einführöffnung eine in Einführrichtung konische Verjüngung auf, so dass die Litze während des Einführens ohne Widerstand in den Innenraum der Zentrierhülse gleiten kann. Ein Umstülpen einzelner Litzendrähte und damit die Gefahr einer unzuverlässigen Verbindung sind im Gegensatz zu einer Hülse mit ebener Stirnfläche an der Einführöffnung ausgeschlossen. Damit vereinfacht sich die Montage der Litze sowohl in dem Fall, dass die Litze außerhalb der Kohlebürste zunächst mit der Zentrierhülse verbunden und anschließend die Einheit aus Litzenendabschnitt und Zentrierhülse in den Kohlebürstenkörper eingebracht wird, als auch in dem Fall, dass die Litze in die bereits in dem Kohlebürstenkörper vormontierte Zentrierhülse eingeführt wird.
- In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Zentrierhülse als einseitig geschlossene Hülse ausgeführt. Diese becherförmig ausgestaltete Zentrierhülse umgibt den Litzenendabschnitt als elektrisch isolierende Fassung innerhalb des Kohlebürstenkörpers - gegebenenfalls in Verbindung mit einer an der Außenwand der Litze aufgetragenen isolierenden Klebeschicht - und verhindert im Normalbetrieb einen elektrischen Kontakt mit der Kohlebürste. Eine elektrisch leitfähige Verbindung mit dem Kohlebürstenkörper bzw. dem Schleifring kommt erst zustande, wenn infolge des Kohlebürstenverschleißes auch ein Abrieb des (Becher-) Bodens erfolgt ist.
- In alternativer Ausführung kann die Zentrierhülse als beidseitig offene Hülse ausgeführt sein. In diesem Fall ragt der Litzenendabschnitt mit seinen freiliegenden Einzeldrähten über das untere Hülsenende hinaus und wird von einer zusätzlichen Isolier-Klebeschicht oder dem isolierenden Stampfpulver umschlossen.
- Bevorzugt sind die freigelegten Einzeldrähte durch Crimpen mit der Zentrierhülse verpresst oder in diese eingeklebt. Diese Verbindungstechniken sind produktionstechnisch vor Einführen der Anordnung in den Kohlebürstenkörper einfach durchzuführen und gewährleisten eine hinreichend zugfeste Verbindung.
- Mit Vorteil ist das isolierende Stampfpulver ein Duroplast oder es enthält Duroplastbestandteile. Auf Grund seiner hohen thermomechanische Festigkeit eignet sich dieser Kunststoff bevorzugt als Stampfpulvermaterial.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand von Beispielen erläutern. Es zeigen:
- Fig. 1:
- einen Teil einer Kohlebürste mit einer festgestampften Meldelitze,
- Fig. 2:
- einen Teil einer Kohlebürste mit einer in einer Zentrierhülse angeordneten festgestampften Meldelitze.
-
Fig. 1 zeigt eine Kohlebürste 2 mit einem Kohlebürstenkörper 4, der eine als Bohrung ausgebildete Ausnehmung 6 aufweist, in die ein Litzenendabschnitt 12 einer Meldelitze 10 eingebracht ist. Daneben weist der Kohlebürstenkörper 4 noch eine weitere, nicht dargestellte Ausnehmung zur Aufnahme einer stromführenden Litze auf, über die der Betriebsstrom zugeführt und über eine Kontaktfläche an dem unteren Ende der Kohlebürste 2 auf einen Schleifring übertragen wird. Die Meldelitze 10 ist zumindest in dem in die Ausnehmung 6 eingeführten Litzenendabschnitt 12 nicht mit einer isolierenden Ummantelung versehen, so dass ein Bündel 14 aus Einzeldrähten 13 freiliegend, d.h. nicht von einer isolierenden Schutzummantelung umschlossen, in die Ausnehmung 6 ragt. Die notwendige Isolationsschicht gegenüber dem Kohlebürstenkörper 4 bildet das isolierende Stampfpulver 15, mit dem das Bündel 14 aus den freiliegenden Einzeldrähten 13 in der Ausnehmung 6 fixiert ist. Das isolierende Stampfpulver 15 umgibt die freiliegenden Einzeldrähte 13 dabei vollständig, also umfangsseitig entlang der Bohrungswandung und insbesondere an dem Litzenende gegenüber dem Ausnehmungsgrund. Bei fortschreitendem Verschleiß des Kohlebürstenkörpers 4 wird das isolierende Stampfpulver 15 an dem Ausnehmungsgrund von unten her abgetragen, so dass das Litzenende mit dem Schleifring in Kontakt kommt und auf Grund der elektrischen Verbindung eine Alarmmeldung erfolgt. -
Fig. 2 zeigt eine Kohlebürste 2 mit einem Kohlebürstenkörper 4, in dessen Ausnehmung 6 eine Zentrierhülse 8 eingesetzt ist. Die Zentrierhülse 8 ist als einseitig geschlossene Hülse aus isolierendem Material ausgebildet und nimmt den Litzenendabschnitt 12 der nicht ummantelten Meldelitze 10 auf. Dabei ragt das Bündel 14 aus freiliegenden Einzeldrähten 13 in den Innenraum der Zentrierhülse 8 hinein und ist dort mit einer Klebeschicht 17 verklebt. Alternativ ist auch - abhängig von der stofflichen Beschaffenheit der Hülse 8 - ein Crimpen oder eine Verpressung möglich. Die Zentrierhülse 8 bildet somit eine becherförmige isolierende Fassung für das Bündel 14 aus den freiliegenden Einzeldrähten 13. Die Anordnung aus Meldelitze 10 und Zentrierhülse 8 ist oberhalb der Einführöffnung der Zentrierhülse 8 mit dem isolierenden Stampfpulver 15 fixiert. - Bei fortschreitendem Verschleiß des Kohlenbürstenkörpers 4 während des Betriebs der Kohlebürste 2 verlagert sich die Kontaktfläche des Kohlebürstenkörpers 4 mit dem Schleifring in Richtung des unteren Endes der Zentrierhülse 8, so dass auch die Spitze eines isolierenden Bodens 16 der Zentrierhülse 8 von dem Abrieb betroffen ist und bei weitergehendem Verschleiß die Einzeldrähte 13, 14 über den Schleifring mit dem Bürstenkörper 4 in Kontakt kommen, wodurch ein Warnsignal ausgelöst wird.
Claims (7)
- Kohlebürste (2) mit einer Verschleißgrenzenmeldefunktion, mit einer in einem Bürstenkörper (4) angeordneten stromführenden Litze und mit einer Meldelitze (10), die mit einem Litzenendabschnitt (12) in einer im Bürstenkörper (4) ausgebildeten Ausnehmung (6) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Litzenendabschnitt (12) über die gesamte Tiefe der Ausnehmung (6) freiliegende Einzeldrähte (14) aufweist, die zur Fixierung in der Ausnehmung (6) von einem isolierenden Stampfpulver (15) umgeben sind. - Kohlebürste nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die freiliegenden Einzeldrähte (14) zumindest bereichsweise von einer Hülse (8) mit einer Einführöffnung (22) umschlossen sind. - Kohlebürste nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hülse (8) als Zentrierhülse (8) ausgebildet ist. - Kohlebürste nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zentrierhülse (8) als einseitig geschlossene Hülse ausgeführt ist. - Kohlebürste nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zentrierhülse (8)als beidseitig offene Hülse ausgeführt ist. - Kohlebürste nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die freigelegten Einzeldrähte (14) durch Crimpen mit der Zentrierhülse (8) verpresst sind oder in diese eingeklebt sind. - Kohlebürste nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das isolierende Stampfpulver ein Duroplast ist oder Duroplastbestandteile enthalten kann.
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