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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen bzw. zum Abnehmen
von Strom auf wenigstens einen bzw. von wenigstens einem Schleifring
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (
DE 198 17 796 A1 ).
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Bei
Vorrichtungen dieser Gattung werden drahtförmige Kontaktelemente aus Metall
an rotierende, vorzugsweise radialsymmetrische Schleifringe angelegt,
um einen elektrischen Leitungsweg auszubilden. Das drahtförmige Kontaktelement
wird mit zum Beispiel zwei Abschnitten seiner Längserstreckung an den Schleifring
angelegt, um durch ein Aneinanderliegen von metallischen Flächen den
Leitungsweg auszubilden.
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Es
können
mehrere Schleifringe und mehrere drahtförmige Kontaktelemente beispielsweise
nebeneinander angeordnet werden, wobei die Schleifringe vorzugsweise
auf ein und derselben Welle angeordnet sind.
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Ein
radialsymmetrischer Schleifring weist einen Umfang über 360° auf. Bei
bekannten Vorrichtungen wird derart vorgegangen, daß an einander
gegenüberliegende
Abschnitte des Schleifringes zwei Anlageabschnitte eines Kontaktelementes
angelegt werden. Der Schleifring wird von den Anlageabschnitten des
Kontaktelementes eingefaßt,
um auf diese Weise einen sicheren elektrischen Kontaktschluß zu gewährleisten.
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Zwar
wird durch diese konstruktive Maßnahme der sichere Kontaktschluß erreicht,
jedoch ist aufgrund der seitlichen Zuordnung jedes Anlageabschnittes
an den Schleifring nur ein Kontaktelement mit dem Schleifring in
elektrisch leitende Wirkverbindung bringbar. Für eine entsprechende Anzahl
von Leitungswegen ist daher jeweils ein Schleifring und ein Kontaktelement
vorzusehen. Bei einer Vielzahl von Leitungswegen kann daraus eine
umfangreiche Baugröße einer
gattungsgemäßen Vorrichtung
entstehen.
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In
der
DE 198 17 796
A1 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung
offenbart. Dort stehen zueinander in einem Winkel ausgerichtete
Anlageabschnitte bereitstellende Drähte von einem Drahthalter frei
vor. Die Drähte
legen sich aufgrund einer Eigenspannung an den Schleifring an. Nachteilig
ist, daß die
Eigenspannung nachlassen kann und insbesondere bei längerem Gebrauch
die Elastizität des
Drahtmaterials sich verringern kann. Dadurch tritt die Gefahr ein,
daß die
Anlageabschnitte der Drähte
nicht mehr an dem Schleifring bzw. an mehreren Schleifringen anliegen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Gattung aufzuzeigen, die eine hohe Kontaktsicherheit insbesondere
auch bei auf die Vorrichtung einwirkenden mechanischen Stößen gewährleistet.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die freien
Enden der Drähte
jeweils in einer Halteeinrichtung aufgenommen sind.
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Es
ist jeweils ein Kontaktelement mit zwei Anlageabschnitten vorgesehen.
Die beiden Anlageabschnitte sind jeweils als gestreckte Abschnitte
des drahtförmigen
Kontaktelementes ausgebildet, zwischen denen in einer Ebene ein
definierter Winkel ausgebildet ist. Durch die Winkelgestaltung wird
zwischen den Anlageabschnitten des drahtförmigen Kontaktelementes ein
räumlicher
Bereich aufgefächert,
in dem der Schleifring angeordnet ist. Das Kontaktelement wird mit
den „Innenflanken" des aufgefächerten
Winkelbereiches an den Schleifring angelegt.
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Es
ist vorgesehen, daß die
freien Enden der Anlageabschnitte nicht über die Mittelpunktsebene des
Schleifringes, d. h. die Ebene, in der die Drehachse des Schleifringes
liegt, hinaus vorstehen. Aufgrund dieser Maßnahme beansprucht ein Kontaktelement
maximal einen Umfangsabschnitt von 180° des Schleifringes. Dadurch
ist sichergestellt, daß ein zweiter
180°-Abschnitt
durch das Kontaktelement nicht in Anspruch genommen wird, so daß an diesen Abschnitt
vorteilhaft ein weiteres Kontaktelement mit zwei Anlageabschnitten
angelegt werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind somit
an ein und denselben Schleifring zwei drahtförmige Kontaktelemente mit jeweils
zwei Anlageabschnitten anlegbar.
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Durch
die Zuordnung von zwei Kontaktelementen an ein und denselben Schleifring
ist eine Minimierung der Baugröße der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erreichbar. Unter Umständen
kann die Anzahl der Schleifringe auf die Hälfte reduziert werden. Zudem
ist durch die Anlage von vier Anlageabschnitten an ein und denselben
Schleifring ermöglicht, über diesen
Schleifring einen Strom mit einer höheren Stromstärke zu übertragen.
Dadurch ist vorteilhaft die Übertragung
von höheren
Strömen
im Leistungsbereich gewährleistet.
Die Anlage von vier Anlageabschnitten an einen Schleifring erhöht darüber hinaus
auf vorteilhafte Weise die Kontaktsicherheit, da selbst bei Auftreten
von mechanischen Stößen (Prellungen)
ein Aufheben der elektrischen Verbindung aller vier Anlageabschnitte
vom Schleifring nicht auftritt.
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Die
Anlageabschnitte eines Kontaktelementes sind vorzugsweise in einem
Winkel von ca. 75° bis
89° zueinander
ausgerichtet. Der Winkel zwischen den Anlageabschnitten ist somit
relativ nahezu rechtwinkelig ausgebildet, so daß das Kontaktelement in platzsparender
Weise eng an den Schleifring herangeführt werden kann. Es kann auch
ein stumpfer Winkel vorgesehen sein. Das Kontaktelement ist dabei
vorzugsweise als einstückiger
Draht ausgebildet. Möglich
ist aber auch eine mehrstückige
Ausbildung jedes Kontaktelementes.
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Zur
konstruktiven Zuordnung des Kontaktelementes zu dem Schleifring
ist der das Kontaktelement ausbildende Draht in einem mittleren
Abschnitt seiner Längserstreckung
an einem Drahthalter aufgenommen. Der Drahthalter dient zur Aufnahme
und Fixierung des Drahtes. Mit dem Drahthalter ist der Draht in
definierter Weise an den Schleifring heranführbar und in einer definierten
Lage zu dem Schleifring anordbar.
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Dabei
kann vorgesehen sein, daß der Drahthalter
als Körper
ausgebildet ist und daß in
dem Körper
Aufnahmenuten für
die Aufnahme des Drahtes eingelassen sind, wobei die Aufnahmenuten
jeweils eine Längserstreckung
aufweisen und zueinander in einem Winkel angeordnet sind. Der als
Körper ausgebildete
Drahthalter stellt Nuten zur Verfügung, in welche der Draht eingelegt
werden kann. Die Nuten sind dabei beispielsweise als gerade Schlitze ausgebildet,
die in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet
sind. Wird der Draht in diese Nuten eingelegt, so gibt der Winkel
des Drahthalters vorzugsweise den Winkel vor, in dem die Anlageabschnitte des
Drahtes zueinander ausgerichtet sind. Die Anlageabschnitte sind
dann die aus dem Körper
vorstehenden freien Enden des Drahtes. Die Länge der vorstehenden Anlageabschnitte
ist dabei vorzugsweise relativ kurz, um die elektrische Verlustleistung
zu minimieren.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Drahthalter
wenigstens ein Befestigungsmittel zu seinem Befestigen in einer Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung
aufweist. Es ist somit eine Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung vorgesehen,
in welcher der Drahthalter mit dem aufgenommenen Draht anordbar
ist.
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Vorzugsweise
sind in der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung eine Mehrzahl von Drahthaltern
in definierter Ausrichtung zueinander und zu dem Schleifring, an
den die Anlageabschnitte der Drähte angelegt
werden sollen, angeordnet.
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Das
Befestigungsmittel des Drahthalters ist vorzugsweise als Rastnase
ausgebildet, die mit einem zugeordneten Abschnitt der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung
in eine verrastende Wirkverbindung tritt. Der Drahthalter kann durch
die verrastende Befestigung in einfacher Weise und vorzugsweise
lösbar
in der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung angeordnet sein. Eine lösbare Anordnung
des Drahthalters hat den Vorteil, daß ein Drahthalter und der an
ihm befestigte Draht in einfacher Weise wieder aus der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung
herausgelöst
werden kann, beispielsweise für
Wartungszwecke bzw. für
Reparaturzwecke.
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Jeder
als Körper
ausgebildeter Drahthalter weist vorzugsweise eine flache Bauform
auf. Der Körper
ist beispielsweise scheibenartig ausgebildet. Scheibenartige Körper können in
einer Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung unmittelbar nebeneinander liegend
angeordnet sein, wobei die in ihnen gehaltenen Drähte in kompakter
Weise nebeneinander angeordnet sind. Die scheibenartigen Körper weisen vorzugsweise
geeignete Führungsvorsprünge, Rastnasen
bzw. Hinterschneidungen auf, die mit korrespondierenden Vorsprüngen, Rastnasen
bzw. Hinterschneidungen der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung in verrastende
Wirkverbindung treten und eine definierte Nebeneinanderanordnung
der einzelnen Drahthalter ermöglichen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß in
der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung jeweils ein oder zwei Drahthalter
separat aufgenommen sind. Jeder Drahthalter bzw. jeweils ein Paar
aus zwei Drahthaltern wird somit in der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung
für sich
aufgenommen. Diese Aufnahme ermöglicht
vorteilhaft eine Positionierung dieses Drahthalters bzw. dieses
Drahthalterpaares unabhängig
von anderen Drahthaltern bzw. Drahthalterpaaren. Insbesondere ist
verhindert, daß eine
große
Zahl von Drahthaltern durch eine Aneinanderlage aufgestapelt werden.
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Dadurch
können
sich Fehler in der Ausführung
der Drahthalter, insbesondere voneinander abweichende räumliche
Abmessungen der Drahthalter, nicht zu einem Gesamtfehler summieren.
Die Drahthalter weisen beispielsweise Dickentoleranzen auf, die
jedoch aufgrund der jeweils separaten Aufnahme eines Drahthalters
bzw. eines Drahthalterpaares für
jeden einzelnen Drahthalter vernachlässigbar sind. Dadurch ist vorteilhaft
eine exakte Ausrichtung des Drahthalters und des in ihm gehaltenen Drahtes
zu einem Schleifring bzw. einem Schleifringabschnitt ermöglicht.
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Konstruktiv
ist die separate Aufnahme der Drahthalter in der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung dadurch
umgesetzt, daß der
Drahthalter wenigstens einen Vorsprung aufweist, der während seiner
Aufnahme in der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung
in eine in dieser angeordnete korrespondierende Vertiefung einrastend
vorsteht. Der Vorsprung am Drahthalter und die Vertiefung in der
Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung können in eine korrespondierende Verrastung
gebracht werden. Bei dieser korrespondierenden Verrastung ist der
Drahthalter in eine definierte Zuordnung zu der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung
zu bringen, was zu seiner exakten Ausrichtung in Bezug auf die Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung
und damit mittelbar in Bezug auf den Schleifring führt.
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Die
freien Enden der Drähte
stehen jeweils aus den Drahthaltern vor. Ein Drahtabschnitt zwischen
dem Drahthalter und dem freien Ende des Drahtes liegt an dem Schleifring
an und stellt die elektrische Verbindung her.
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Die
freien Enden der Drähte
liegen nicht an dem Schleifring an, sondern stehen frei vor. Diese
frei vorstehenden Enden der Drähte
werden durch eine Halteeinrichtung erfaßt. Dieses Erfassen hat den Vorteil,
daß mit
der Halteeinrichtung die freien Enden der Drähte dem Schleifring definiert
zugeordnet werden können.
Beispielsweise ist es möglich,
die freien Enden der Drähte
etwas näher
an die Oberfläche
des Schleifrings heranzuführen,
um eine Anlagekraft für jeden
Drahtabschnitt bei seiner Anlage an den Schleifring zu erzeugen.
Neben diesem möglichen Einleiten
einer Anlagekraft dient das Aufnehmen der freien Enden der Drähte auch
ihrer Festlegung bei der definierten Zuordnung der Drähte an die
Schleifringe. Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine exakte Führung der
Anlageabschnitte jedes Drahtes. Dabei ist insbesondere vorgesehen,
daß in
jeder Halteeinrichtung die freien Enden mehrerer Drähte aufgenommen
sind.
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Konstruktiv
ist das Aufnehmen der freien Enden in der Halteeinrichtung beispielsweise
derart gelöst,
daß die
Halteeinrichtung Nuten zum Aufnehmen der freien Enden der Drähte aufweist.
In eine Nut kann ein freies Drahtende in einfacher Weise vorstehen.
Weitere Befestigungsmittel werden dann nicht benötigt.
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Eine
nächste
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung und
wenigstens eine Halteeinrichtung für die freien Drahtenden durch
ein gemeinsames Bauteil ausgebildet ist. Durch diese Weiterbildung
vereinfacht sich in vorteilhafter Weise der konstruktive Aufbau
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Durch die Einteiligkeit von Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung und Halteeinrichtung
bzw. zwei Halteeinrichtungen ist zudem eine definierte Zuordnung
dieser Bauteile zueinander und zum Schleifring gewährleistet.
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Das
gemeinsame Bauteil weist vorzugsweise in einer Schnittebene quer
zur Drehachse des Schleifringes eine etwa U-Form auf, wobei im Bereich
der Basis der U-Form wenigstens ein Drahthalter anordbar ist und
wobei an jedem freien Ende der Schenkel der U-Form eine Halteeinrichtung
für wenigstens
ein freies Ende eines Drahtes angeordnet ist. Diese konstruktive
Ausbildung ermöglicht
ein Anordnen der Drähte
in der Weise, daß an
ihre „Innenflanken" der Schleifring
heranführbar
ist. Der Schleifring ist vorzugsweise zwischen den U-Schenkeln des gemeinsamen
Bauteils angeordnet. Einem Schleifring bzw. einer Gruppe von auf
einer Welle angeordneten Schleifringen sind dabei zwei U-förmige Bauteile
zuordbar. Der Schleifring kann von zwei derartigen Bauteilen vollständig umschlossen
sein, wobei die Bauteile ihrerseits an einem Rahmenträger befestigbar
sind. Dazu ist vorgesehen, daß wenigstens ein
Schenkel der U-Form mit einem Verbindungsabschnitt ausgerüstet ist, über den
das gemeinsame Teil an einem Rahmenträger befestigbar ist.
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Dieser
Verbindungsabschnitt ist vorzugsweise durch eine Anlagefläche ausgebildet,
in der wenigstens ein Durchbruch angeordnet ist. Durch den Durchbruch
ist ein Befestigungsmittel, wie eine Schraube, durchführbar.
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Um
die einzelnen Drähte
voneinander elektrisch zu isolieren, ist schließlich vorgesehen, daß das gemeinsame
Bauteil aus Kunststoff gefertigt ist. Auch die Drahthalter und die
Bauelemente der Aufnahmeeinrichtung sind vorzugsweise aus nicht
elektrisch leitendem Kunststoff ausgebildet.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist
in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
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1:
eine perspektivische Schnittansicht einer Vorrichtung zum Übertragen
bzw. zum Abnehmen von Strom auf wenigstens einen bzw. von wenigstens
einem rotierenden Schleifring,
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2:
eine Ansicht der Vorrichtung gemäß 1 in
Richtung des Pfeils II in 1,
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3:
eine perspektivische Teilansicht zweier Vorrichtungen gemäß 1 und 2 während des
Ansetzens an ein weiteres Bauteil,
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4:
Teilseitenansichten zweier Vorrichtungen gemäß 1 und 2,
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5:
eine Teilseitenansicht einer Vorrichtung gemäß 1 und 2 während der
Anlage an einen Schleifring und
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6:
eine vergrößerte Darstellung
der Einzelheit VI in 5.
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Die
Vorrichtung in 1 weist ein Bauteil 1 auf,
das im Querschnitt etwa U-förmig geformt
ist. Die U-Basis wird durch eine rahmenartige Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung 2 ausgebildet.
Diese ist aus Kunststoff gefertigt. An ihrer in 1 dargestellten Unterseite
sind zwei Vorsprünge
angeordnet, welche die Schenkel der U-Form ausbilden. Der Abstand zwischen
den Innenseiten der Schenkel vergrößert sich bei zunehmendem Abstand
von der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung 2.
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In
der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung 2 sind mehrere Drahthalter 3 aufgenommen.
Jeder Drahthalter 3 ist als etwa rechteckige flache Scheibe ausgebildet,
die an ihren kürzeren
Rechteckseiten zwei Rastnasen 4 aufweist (siehe auch 4).
Mit den Rastnasen 4 ist jeder Drahthalter 3 in
der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung 2 verrastbar,
wobei die lichte Weite der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung 2 auf die
Maße der
Drahthalter 3 abgestimmt ist.
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4 zeigt,
daß in
den Drahthalter 3 zwei elektrisch leitende Bauteile eingesetzt
sind. Bei diesen Bauteilen handelt es sich zum einen um ein Kontaktelement,
das als Draht 5 ausgebildet ist. Dieser Draht 5 ist
etwa in der Mitte seiner Längserstreckung durch
den Drahthalter 3 erfaßt.
Aus dem Drahthalter 3 stehen dabei zwei Drahtabschnitte
frei vor, welche Anlageabschnitte 6 ausbilden. Die Anlageabschnitte 6 sind
an den Schleifring 7 anlegbar (siehe 5).
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In
den als scheibenartige Körper
ausgebildeten Drahthalter 3 sind Nuten eingelassen, in
welche der Draht 5 formschlüssig eingelegt ist. Die Nuten sind
als winkelig zueinander ausgerichtete Schlitze ausgebildet, wobei
der Winkel zwischen diesen Schlitzen einen Winkel vorgibt, in dem
die Anlageabschnitte 6 zueinander angeordnet sind.
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Das
weitere im Drahthalter 3 angeordnete elektrisch leitende
Bauteil ist eine metallische Kontaktzunge 8, die mit dem
Draht 5 elektrisch leitend verbunden ist.
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Die
freien Enden der Drähte 5 sind
in Halteeinrichtungen 9 aufgenommen, die an den freien
Enden der Schenkel der U-Form angeordnet sind. Jede Halteeinrichtung 9 ist
durch ein Profil 10 gebildet, das wie eine Deckleiste mit
Schrauben 11 an die Unterseite des freien Endes des U-Schenkels
geschraubt ist.
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Jeder
U-Schenkel weist an seiner Außenseite
einen stufenartigen Vorsprung 12 auf, der eine Anlagefläche 13 hat. Über die
Anlageflächen 13 sind
die Bauteile 1 an einem Rahmenträger 14 befestigbar (siehe 3).
Der maßgerechten
Befestigung dienen am Rahmenträger 14 angeordnete
Stifte 15, die in korrespondierende Durchbrüche 16 in
den Anlageflächen 13 vorstehen
können.
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2 zeigt,
daß an
der Unterseite der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung 2 Vertiefungen 17 angeordnet
sind, in die Vorsprünge 18 der
Drahthalter 3 formschlüssig
vorstehen können.
Vertiefungen 17 und Vorsprünge 18 gewährleisten
eine exakte Ausrichtung der Drahthalter 3 zueinander, so
daß ein paralleles
Ausrichten der Drähte 5 zueinander
erreicht ist. Die Vertiefungen 17 und Vorsprünge 18 dienen
insbesondere dazu, jeweils zwei Drahthalter 3 in der Drahthalter-Aufnahmeeinrichtung 2 separat
aufzunehmen. Die Vertiefungen 17 sind dabei in exakten Abständen zueinander
angeordnet. Diese exakten Abstände
werden durch das formschlüssige
Einsetzen zweier Drahthalter 3 mit den Vorsprüngen 18 in die Vertiefungen 17 auf
die Drahthalter 3 übertragen. Die
Drahthalter 3 sind damit exakt zu einem Schleifring 7 ausrichtbar.
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In 4 ist
ein Schleifring 7 schematisch durch eine strichpunktierte
Linie dargestellt. Aus dieser Figur wird deutlich, daß zwei Drähte 5 an
ein und denselben Schleifring 7 angelegt werden können.
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Die 5 und 6 zeigen
noch, daß mehrere
Drähte 5 an
ein und denselben Schleifring 7 bzw. auch an ein und denselben
Schleifringabschnitt anlegbar sind.