EP3076498A1 - Device and method for fabricating brush blocks for slip rings - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vollautomatischen Herstellen von Bürstenblöcken für Schleifringanordnungen. Die Herstellungsschritte beinhalten, mechanisches Umformen des Trägerdrahtes, das Einsetzen und kontaktieren eines Kontaktstück, das Ablängen der einzelnen Bürstenblöcke, eine optionale Galvanisierung der Bürstenseitigen Teilstücks, eine automatisierte Platinenmontage.The invention relates to a method for the fully automatic production of brush blocks for slip ring assemblies. The manufacturing steps include, mechanically re-forming the carrier wire, inserting and contacting a contact piece, cutting the individual brush blocks to length, optional brush side plating, automated board assembly.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Fertigung von Bürstenblöcken für Schleifringe.The invention relates to a device and a method for producing brush blocks for slip rings.

Stand der TechnikState of the art

WO 2013/030563 offenbart, ein Bürstenelement so herzustellen, indem ein an einem ersten leitfähigen Träger ein leitfähiges Kontaktstück angebracht werden soll indem in den Träger das vorgeformte Kontaktstück in Längsrichtung eingeschoben wird. WO 2013/030563 discloses to manufacture a brush element by attaching a conductive contact piece to a first conductive support by longitudinally inserting the preformed contact piece into the support.

US 5,315,758 offenbart, ein Bürstenelement so zu fertigen, dass in eine Vertiefung eines Trägermaterials oder direkt auf das Trägermaterial ein Kontaktstück aus Edelmetall aufgebracht wird. Zur Verbesserung des Anpressdrucks der Bürstenelemente an die Schleifbahnen wird vorgeschlagen die Bürstenelemente mit einem Knick zu versehen. US 5,315,758 discloses to manufacture a brush element so that in a recess of a substrate or directly on the substrate a contact piece of precious metal is applied. To improve the contact pressure of the brush elements on the sliding tracks is proposed to provide the brush elements with a kink.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren zu gestalten, welches eine mindestens teilautomatisierte und / oder bevorzugt voll automatisierte Fertigung und Montage von Bürstenblöcken ermöglicht. Dies führt zu einem effizienteren, schnelleren und genaueren Fertigungs- und Montageprozess mit einer hohen Wiederholungsrate bei gleichbleibender Qualität.The invention has for its object to design a method which allows an at least partially automated and / or preferably fully automated production and assembly of brush blocks. This leads to a more efficient, faster and more accurate manufacturing and assembly process with a high repetition rate with consistent quality.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Bürstenblöcke bestehen aus einem Träger der Vorzugsweise als Leiterplatte bzw. Platine ausgebildet ist und mindestens ein Bürstenelement nachfolgend Bürste genannt trägt und elektrisch kontaktiert. Eine Bürste kann aus einem leitfähigen Drahtstück mit einem aufgebrachten Kontaktstück bestehen. Die Bürste umfasst also mindestens einen Anschlussbereich und mindestens einen Kontaktbereich. Bei den genutzten Platinen kann es sich um einlagige, mehrlagige oder flexible Platinen handeln. Die Platine kann zudem Markierungen enthalten, die ein automatisches Erkennen der Platinenvariante und der Platinenlage ermöglichen. Weiterhin kann sich an die Herstellung des Bürstenblocks auch ein automatisiertes Anlöten, Verschrauben oder Einpressen von Kabeln anschließen. Auch der Einbau in ein Schleifringgehäuse kann automatisch erfolgen.The brush blocks consist of a carrier which is preferably designed as a printed circuit board or board and at least one brush element hereinafter called brush carries and electrically contacted. A brush can be made of a conductive Wire piece with an applied contact piece. The brush thus comprises at least one connection region and at least one contact region. The boards used can be single-layer, multi-layer or flexible boards. The board can also contain markings that allow automatic recognition of the board variant and the board position. Furthermore, the manufacture of the brush block can also be followed by automated soldering, screwing or pressing in of cables. The installation in a slip ring housing can be done automatically.

Der Herstellungsprozess lässt sich im Wesentlichen in zwei Hauptabschnitte gliedern:

• Herstellung der mindestens einen Bürste
• Montage der mindestens einen Bürste auf der Leiterplatte zur Herstellung des Bürstenblocks

The manufacturing process can essentially be divided into two main sections:

• Production of the at least one brush
• Assembly of the at least one brush on the circuit board for the production of the brush block

Bürsten ohne Kontaktstück werden aus leitfähigem Drahtmaterial hergestellt, welches im folgenden Halbzeug genannt wird. Das Halbzeug ist bevorzugt ein aus einem Nichtedelmetall bestehender Runddraht oder sonstig geformtes Material, wie zum Beispiel Vierkantmaterialien oder Blechstreifen. Das Halbzeug kann, kupferbasiert, eisenbasiert, oder zur besseren Lötbarkeit auch noch verzinnt sein. Bei Bürsten mit Kontaktstück kann das genutzte Halbzeug für die Kontaktstücke goldbasiert oder silberbasiert d.h. ein Edelmetall oder auch ein Kohlewerkstoff, jeweils in der Form eines Runddrahtes, einer Viereckstange/Draht, Niet sein. Auch sind abbrandfeste Materialien oder Legierungen durch beispielsweise die Zugabe von Wolfram als Halbzeug für die Kontaktstücke denkbar.Brushes without contact piece are made of conductive wire material, which is called semi-finished in the following. The semifinished product is preferably a non-precious metal round wire or other shaped material, such as square materials or sheet metal strips. The semi-finished product can be copper-based, iron-based, or even tinned for better solderability. For brushes with contact piece, the semi-finished product used for the contacts may be gold-based or silver-based, i. a precious metal or a carbon material, each in the form of a round wire, a square rod / wire, rivet his. Abbrandfeste materials or alloys by, for example, the addition of tungsten as a semifinished product for the contact pieces are conceivable.

Zur Automatisierung der Arbeitsschritte können Industrieroboter genutzt werden, die über ein optisches Kamerasystem zur Gegenstandserkennung sowie induktive und / oder kapazitive Näherungssensoren sowie Systeme zur elektrischen Durchgangsprüfung und der Durchführung des Schweißprozesses verfügen. Die Vorteile von Industrierobotern liegen in der hohen Wiederholgenauigkeit, der hohen Verfügbarkeit, der sehr guten Fertigungsqualität, der Mitarbeiterschonung, der hohen Fertigungsgeschwindigkeit und der günstigen Produktionskosten.To automate the steps industrial robots can be used, which have an optical camera system for object detection and inductive and / or capacitive proximity sensors and systems for electrical continuity testing and the implementation of the welding process. The advantages of industrial robots lie in the high repeatability, the high availability, the very good manufacturing quality, the employee protection, the high production speed and the favorable production costs.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung könnten auch PVD oder CVDteilbeschichtete Drähte mit der Anlage verarbeitet werden. Der vorbehandelte Draht mit beschichteten und unbeschichteten Teilbereichen, wird hierbei von einer Rolle oder bereits so vorabgelängt bereitgestellt, dass abgelängte Teile jeweils einen beschichteten und einen nichtbeschichteten Bereich aufweisen. Auch kann ein im PVD oder CVD Verfahren gänzlich beschichteter Draht oder Teilstücke davon zugeführt werden. Hierzu können optische Systeme wie Kameras, Reflexionslichtschranken oder Magnetsensoren, Wirbelstromsensoren oder kapazitive Sensoren zur Erkennung der teilbeschichteten oder gänzlich beschichteten Drahtstücke genutzt werden oder ein derart abgestimmter Maschinentakt, dass die Prägemaschine und die Stanzmaschine die Drähte an den richtigen Stellen trennen und prägen.According to a further embodiment of the invention also PVD or CVDteilbeschichtete wires could be processed with the system. The pretreated wire with coated and uncoated sections is here provided by a roller or already pre-lengthened so that cut-to-length parts each have a coated and a non-coated area. Also, a PVD or CVD method completely coated wire or sections thereof may be supplied. For this purpose, optical systems such as cameras, reflection light barriers or magnetic sensors, eddy current sensors or capacitive sensors can be used to detect the partially coated or fully coated wire pieces or such a tuned machine cycle that the embossing machine and the punching machine separate and emboss the wires in the right places.

Weiterhin können auch teilbeschichtete oder vollbeschichtete Federkontakte ohne Kontaktstück hergestellt werden.Furthermore, partially coated or fully coated spring contacts can be made without a contact piece.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, schon fertig abgelängte Drähte aufzunehmen zu bearbeiten und orientiert zu galvanisieren. Hierbei wird zumindest an einem Teil des Drahtes eine Beschichtung aus einem Edelmetall oder eine Bronzelegierung aufgebracht. Hierbei kann lediglich ein Abschnitt des Drahtes beschichtet werden oder der Draht zusammen mit dem zuvor aufgebrachten Kontaktstück. Dies dient je nach genutzter Legierung zur Verbesserung der elektrischen und / oder mechanischen Eigenschaften.According to a further embodiment of the invention, it is also possible to record already cut to length wires to edit and oriented to electroplate. In this case, a coating of a noble metal or a bronze alloy is applied at least on a part of the wire. In this case, only a portion of the wire can be coated or the wire together with the previously applied contact piece. Depending on the alloy used, this serves to improve the electrical and / or mechanical properties.

Die Bürste kann auch nur aus einem Draht oder einem Drahtbügel bestehen. Die Enden der Drähte können neben dem Anbringen eines Kontaktstücks an der für den Kontakt mit Schleifbahn vorgesehen Seite auch gerundet ausgeführt oder plattiert werden. Auch ist die Verwendung von Federkontaktstücken möglich, die ebenfalls mittels eines Roboters oder einer Bestückungsmaschine an das zur Kontaktierung gedachte Ende des Drahtes elektrisch kontaktiert werden können.The brush can also consist only of a wire or a wire hanger. The ends of the wires can be performed in addition to the attachment of a contact piece on the side intended for contact with the grinding path also rounded or be clad. Also, the use of spring contact pieces is possible, which can also be contacted by means of a robot or a placement machine to the intended for contacting end of the wire electrically.

Der Herstellungsprozess umfasst bevorzugt folgende Schritte:

1. a) Bereitstellung
   1. i. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein homogenes Halbzeug kontinuierlich bereitgestellt. Die Bereitstellung erfolgt bevorzugt über eine Trommel oder Rolle.
   2. ii. In einer weiteren Ausführungsform wird CVD oder PVD beschichtetes Material von einer Trommel oder Rolle zugeführt.
   3. iii. In einer weiteren Ausführungsform werden vorabgelängte homogene Drahtstücke zugeführt.
   4. iv. In einer weiteren Ausführungsform werden CVD oder PVD beschichtete vorabgelängte Einzeldrähte zugeführt.
2. b) Prägen einer Kontaktfläche
   1. i. Optional ist es möglich, an der Stelle des späteren Aufbringens des Kontaktstücks mittels eines Druckstempels oder einer Walzenpresse eine "Verflachung" oder "Vertiefung" einzuprägen (Bereitstellung flächiger Kontakt). In einer weiteren Ausführungsform wird noch eine zweite Prägung zur besseren Positionierbarkeit der fertigen Bürsten angebracht.
3. c) Aufbringen eines Kontaktstücks
   1. i. Ein Kontaktstück wird durch einen ersten Industrieroboter aufgebracht
   2. ii. Ein Kontaktstück wird durch eine Bestückungsmaschine aufgebracht.
      Die Kontaktierung des Kontaktstücks mit der Kontaktierungsfläche erfolgt bevorzugt mittels Nieten, Einpressen, Laserschweißen, Flammschweißen, Widerstandsschweißen, Reibschweißen, Löten oder Leitkleben.
   3. iii. Falls die Bürste nur aus einem Drahtstück besteht entfällt dieser Arbeitsschritt.
4. d) Abtrennen
   Bevorzugt nimmt ein Greifer eines ersten Industrieroboters die Bürste an dem zugehörigen Drahtstück auf und diese wird von der Endlosware mittels einer Stanze oder eine Schlagschere oder einem Laser abgetrennt, so dass das Schnittstück ein Drahtstück und ein darauf kontaktiertes Kontaktstück beinhaltet, welche zusammen die Bürste bilden. Der Greifer kann Teil eines Industrieroboters oder einer sonstigen Maschine sein.
   1. i. Abtrennen an beliebiger Stelle.
   2. ii. Falls die Bürste nur aus einem Drahtstück besteht enthält der abgetrennte Abschnitt lediglich nur eine Flachstelle.
   3. iii. In einer alternativen Ausführungsform besteht das abgetrennte Stück nur aus einem unbeschichteten, teilbeschichteten oder vorbeschichteten Drahtstück ohne Prägung
5. e) Funktionsprüfung
   1. i. Im Anschluss an die Kontaktierung kann eine Durchgangsprüfung der Bürste erfolgen. Die Durchgangsprüfung kann durch die Einheit erfolgen, die das Aufbringen der Kontaktstücke durchführt oder durch eine separate Einheit.
   2. ii. Sollte die Bürste nur aus einem Drahtstück bestehen, kann dieser Arbeitsschritt entfallen.
6. f) Transport
   1. i. Der erste Industrieroboter oder die Bestückungsmaschine bringt die Bürste mittels eines Greifers zu einem Transportelement.
      • einer geeigneten Aufnahme einer Lagerschale auf einem Förderband
      • einem Förderband mit eingeprägten Rillen
      • einem glatten Förderband
      • oder der erste Roboter transportiert die Bürste direkt zum nächsten Verarbeitungsschritt.
      Es können auch Mehrfachgreifer verwendet werden, so dass in einem Arbeitsschritt mehrere Bürsten aufgenommen und bearbeitet werden können.
7. g) Biegen der mindestens einen Bürste
   Der Biegevorgang wird in einer bevorzugten Ausführungsform so ausgeführt, dass durch mehrmaliges hin- und her biegen des Drahtes eine Kaltverfestigung des Drahtes an der Biegestelle entsteht. Durch die Kaltverfestigung an der Biegestelle steigt die Werkstofffestigkeit. Hierdurch kann die Federkonstante erhöht werden. Die Biegestelle ist in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Radius ausgeführt, da dies zu einem verbesserten Federverhalten führt. Es ist aber auch eine geknickte Ausführung möglich. Die Bürste wird durch einen zweiten Industrieroboter, welcher auch der erste sein kann, der Bearbeitungsstation zugeführt.
   Auch können bereits vorabgelängte und / oder vorgebogene Halbzeuge genutzt werden. D.h. die Teile können nach der Montage des Kontaktstücks in Schritt c oder der elektrischen Funktionsprüfung in Schritt e direkt in die Leiterplatten bestückt werden.
   1. i. Die wenigstens eine Bürste, kann mittels eines Greifers eines zweiten Industrieroboters oder über ein Förderband zu einer Biegemaschine transportiert werden.
      In der Biegevorrichtung könnten die unteren Drahtenden pneumatisch oder in sonstiger Weise gespannt oder mittels des zweiten Industrieroboters oder einer sonstigen Maschine in eine Führung eingeführt werden, so dass der Teil der Bürste mit dem Kontaktstück beweglich ist und das andere Ende fixiert ist. Es ist auch möglich, dass der Biegevorgang direkt im montierten Zustand in der Platine durchgeführt wird.
   2. ii. In einer alternativen Ausführung wird lediglich ein Drahtstück gespannt.
   3. iii. Es werden bei der Verwendung eines Mehrfachgreifers mehrere Drahtstücke gleichzeitig gespannt.
   4. iv. Der Biegeprozess könnte auch zu Beginn des Bearbeitungsprozess stattfinden nach jedem der Schritte a, b, c, d oder e stattfinden.
8. h) Montage
   1. i. Bevorzugt werden in der Biegemaschine die mindestens eine Bürste mittels eines Greifers des zweiten Industrieroboters aufgenommen bzw. gehalten und im nächsten Schritt in eine Leiterplatte eingesetzt.
9. i) Lötvorgang
   1. i. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die mindestens eine-Bürste mittels eines Lötverfahrens wie Schwalllöten, Flammlöten, elektrisches Widerstandslöten, Induktionslöten, Laserlöten, selektives Löten oder Reflowlöten befestigt.
10. j) Beölung/Galvanik
    1. i. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, können die Kontakte vor dem Prozess mittels Tauchschmierung in geeigneter Verdünnung (Öl mit Lösemittel) geölt werden (auch ist ein Anlaufschutz im Fall von Silber möglich), falls eine Beölung notwendig ist und eine spätere Reinigung der mindestens einen Bürste oder des Bürstenblocks vor dem Einbau nicht erforderlich ist. Die Bürsten können ebenfalls mittels eines Galvanikbades galvanisiert werden.
       Hierzu könnte die mindestens eine Bürste durch den zweiten Industrieroboter oder ein Förderband mit ihren Spitzen in ein Öl- oder Galvanikbad eingetaucht werden.
11. k) Kontrolle
    1. i. Die Bürstenblöcke oder mindestens eine Bürste oder Lötstellen können mittels eines optischen Systems auf eine korrekte Verarbeitung kontrolliert werden.

The manufacturing process preferably comprises the following steps:

1. a) Provision
   1. i. In a preferred embodiment of the invention, a homogeneous semi-finished product is provided continuously. The provision is preferably via a drum or roller.
   2. II. In another embodiment, CVD or PVD coated material is supplied from a drum or roll.
   3. iii. In another embodiment, pre-stretched homogeneous pieces of wire are fed.
   4. iv. In another embodiment, CVD or PVD coated single prong wires are fed.
2. b) embossing a contact surface
   1. i. Optionally, it is possible to impress a "flattening" or "depression" at the location of the subsequent application of the contact piece by means of a plunger or a roller press (provision of flat contact). In a further embodiment, a second embossing for better positioning of the finished brushes is still attached.
3. c) applying a contact piece
   1. i. A contact piece is applied by a first industrial robot
   2. II. A contact piece is applied by a placement machine.
      The contacting of the contact piece with the contacting surface is preferably carried out by means of riveting, press-fitting, laser welding, flame welding, resistance welding, friction welding, soldering or Leitkleben.
   3. iii. If the brush only consists of one piece of wire, this step is omitted.
4. d) separating
   Preferably, a gripper of a first industrial robot picks up the brush on the associated wire piece and this is separated from the endless product by means of a punch or a shearing machine or a laser, so that the cutting piece includes a piece of wire and contacted thereon contact piece, which together form the brush. The gripper can be part of an industrial robot or other machine.
   1. i. Disconnect at any point.
   2. II. If the brush consists of only one piece of wire, the severed portion contains only one flat.
   3. iii. In an alternative embodiment, the severed piece consists only of an uncoated, partially coated or precoated piece of wire without embossing
5. e) Functional test
   1. i. Following the contacting, a continuity test of the brush can be carried out. The continuity test can be done by the unit performing the application of the contacts or by a separate unit.
   2. II. If the brush consists only of a piece of wire, this step can be omitted.
6. f) transport
   1. i. The first industrial robot or the placement machine brings the brush by means of a gripper to a transport element.
      • a suitable receiving a bearing shell on a conveyor belt
      • a conveyor belt with embossed grooves
      • a smooth conveyor belt
      • or the first robot transports the brush directly to the next processing step.
      Multiple grippers can also be used so that several brushes can be picked up and processed in one step.
7. g) bending the at least one brush
   The bending process is carried out in a preferred embodiment so that by repeated bending back and forth of the wire, a work hardening of the wire at the bending point is formed. Hardening at the bending point increases the material strength. As a result, the spring constant can be increased. The bending point is designed in a preferred embodiment with a radius, as this leads to an improved spring behavior. But it is also possible a kinked design. The brush is fed to the processing station by a second industrial robot, which may also be the first one.
   Also already pre-stretched and / or pre-bent semi-finished products can be used. That is, the parts can be fitted directly into the circuit boards after mounting the contact piece in step c or the electrical functional test in step e.
   1. i. The at least one brush can be transported by means of a gripper of a second industrial robot or via a conveyor belt to a bending machine.
      In the bending device, the lower wire ends could be pneumatically or otherwise tensioned or inserted by means of the second industrial robot or other machine in a guide, so that the part of the brush is movable with the contact piece and the other end is fixed. It is also possible that the bending process is performed directly in the mounted state in the board.
   2. II. In an alternative embodiment, only one piece of wire is tensioned.
   3. iii. When using a multiple gripper, several pieces of wire are clamped simultaneously.
   4. iv. The bending process could also take place at the beginning of the machining process after each of the steps a, b, c, d or e take place.
8. h) Assembly
   1. i. In the bending machine, the at least one brush is preferably received or held by means of a gripper of the second industrial robot and used in the next step in a printed circuit board.
9. i) soldering process
   1. i. In a preferred embodiment, the at least one brush is attached by means of a soldering process such as wave soldering, flame soldering, electrical resistance soldering, induction soldering, laser soldering, selective soldering or reflow soldering.
10. j) lubrication / electroplating
    1. i. In a further advantageous embodiment, the contacts can be lubricated by dip lubrication in a suitable dilution (oil with solvent) before the process (also a tarnish protection in the case of silver is possible), if an oiling is necessary and a subsequent cleaning of at least one brush or of the brush block is not required before installation. The brushes can also be galvanized by means of a galvanic bath.
       For this purpose, the at least one brush could be immersed by the second industrial robot or a conveyor belt with their tips in an oil or electroplating bath.
11. k) control
    1. i. The brush blocks or at least one brush or solder joints can be checked for correct processing by means of an optical system.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.

Figur 1

zeigt die Halbzeugzuführung sowie den Prägevorgang.

Figur 2

zeigt den Ablängvorgang der Bürsten sowie die Aufnahme durch einen Industrieroboter.

Figur 3

zeigt Bürsten auf dem Förderband.

Figur 4

zeigt einen PVD oder CVD Beschichtungsprozess.

Figur 4a

zeigt einen PVD oder CVD beschichteten Draht.

Figur 5

zeigt den Galvanisierungsprozess oder das Vorölen von Bürstenteilen.

Figur 6

zeigt die Aufnahme einer Bürste durch einen Industrieroboter.

Figur 7

zeigt das Einsetzen einer Bürste in eine Platine durch einen Industrieroboter.

Figur 8

zeigt einen Industrieroboter mit einem Mehrfachgreifer.

Figur 9

zeigt eine Schleifringanordnung mit einem Bürstenblock.

Figur 10

zeigt einen Bürstenblock.

The invention will now be described by way of example without limitation of the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings.

FIG. 1

shows the semi-feeder and the embossing process.

FIG. 2

shows the cutting process of the brushes and the recording by an industrial robot.

FIG. 3

shows brushes on the conveyor belt.

FIG. 4

shows a PVD or CVD coating process.

FIG. 4a

shows a PVD or CVD coated wire.

FIG. 5

shows the plating process or the pre-oiling of brush parts.

FIG. 6

shows the inclusion of a brush by an industrial robot.

FIG. 7

shows the insertion of a brush into a circuit board by an industrial robot.

FIG. 8

shows an industrial robot with a multiple gripper.

FIG. 9

shows a slip ring assembly with a brush block.

FIG. 10

shows a brush block.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Figur 1 offenbart ein Halbzeug 11 in Form eines rundförmigen Drahtes 20, der auf einer Rolle 10 aufgetrommelt ist. Der Draht 20 wird ein einem ersten Schritt einer Bearbeitungsstation einer Presse zugeführt. Durch einen Presstempel 30 wird eine Vertiefung 12 oder eine Verflachung 12 in den Draht 20 eingeprägt. Danach wird ein Kontaktstück 40 in die Vertiefung oder Verflachung eingesetzt und das Kontaktstück 40 mit dem Draht 20, beispielsweise durch Verlöten, elektrisch leitend verbunden. Der Kontaktierungsprozess ist hierbei nicht dargestellt. FIG. 1 discloses a semifinished product 11 in the form of a round wire 20, which is drummed on a roll 10. The wire 20 is fed to a first step of a processing station of a press. By a ram 30 a recess 12 or a flattening 12 is impressed in the wire 20. Thereafter, a contact piece 40 is inserted into the recess or flattening and the contact piece 40 with the wire 20, for example by soldering, electrically connected. The contacting process is not shown here.

Figur 2 offenbart den Weitertransport des in mindestens einem der Schritte a - e bearbeiteten Halbzeugs durch einen Industrieroboter 60. Der Industrieroboter 60 greift den Draht 20 und das Schneidewerkzeug 50, trennt den Draht 20 so, dass das abgetrennte Stück aus einem Draht und einem Kontaktstück 40 besteht. FIG. 2 discloses the further transport of the processed in at least one of the steps a - e semi-finished by an industrial robot 60. The industrial robot 60 engages the wire 20 and the cutting tool 50, separating the wire 20 so that the separated piece consists of a wire and a contact piece 40.

Figur 3 offenbart das Auflegen von Bürsten 100 auf ein Förderband 80. Eine Bürste 100 kann aus einem leitfähigen Drahtstück mit einem aufgebrachten Kontaktstück 40 bestehen. Die Bürste umfasst also einen Anschlussbereich 13 und mindestens einen Kontaktbereich 14. FIG. 3 discloses laying down brushes 100 on a conveyor belt 80. A brush 100 may consist of a conductive wire piece with an applied contact piece 40. The brush thus comprises a connection region 13 and at least one contact region 14.

Figur 4 offenbart das Grundkonzept der PVD- und CVD-Beschichtung. Vorzugsweise wird diese mit einem kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Verfahren aufgebracht. Als Alternative kann es mit Chargen von Einzeldrähten oder Metallbändern durchgeführt werden. Von einer ersten Trommel 81 kann ein unbeschichteter Draht oder ein Metallband zugeführt werden. Dieses wird vorzugsweise durch eine Maske 82, die eine Öffnung 86 für die zu beschichtende Fläche aufweist. Diese Fläche kann entweder einem Plasma 85, einem Gas oder einer beliebigen Vorstufe oder jedem andere Mittel oder Medium ausgesetzt werden, welches für eine PVD- oder CVD-Bearbeitung erforderlich ist. Des Weiteren wird das Verfahren an der offenen Fläche 86 des zu beschichtenden Materials in einer Vakuum Kammer durchgeführt. Am anderen Ende der Anlage befindet sich eine zweite Trommel 83 zum Aufwickeln des Teilbeschichteten Drahtes. FIG. 4 discloses the basic concept of PVD and CVD coating. Preferably, this is applied by a continuous or quasi-continuous process. Alternatively, it can be done with batches of single wires or metal bands. From a first drum 81, an uncoated wire or a metal strip can be supplied. This is preferably through a mask 82 having an opening 86 for the surface to be coated. This area may be exposed to either a plasma 85, a gas or any precursor or any other means or medium required for PVD or CVD processing. Furthermore, the process is performed on the open surface 86 of the material to be coated in a vacuum chamber. At the other end of the system is a second drum 83 for winding the partially coated wire.

Figur 4a offenbart einen Endlosdraht 66 oder einen Metallband oder zumindest Teile eines solchen Draht- oder Metallband mit einer Länge von einer Vielzahl von bearbeiteten Schleifringbürsten. Vorbestimmte Abschnitte 67 des Drahtes oder Metallbands wurden durch die Verwendung von mindestens einem Elektrodenpad galvanisiert. Nach dem Galvanisieren des Drahtes oder des Metallbands wird der Endlosdraht 66 in Stücke geschnitten, so dass jedes Stück beschichtete und nicht beschichtete Abschnitte enthält. FIG. 4a discloses an endless wire 66 or strip or at least portions of such a wire or metal strip having a length of a plurality of machined slip ring brushes. Predetermined portions 67 of the wire or metal strip have been plated by the use of at least one electrode pad. After plating the wire or metal strip, the endless wire 66 is cut into pieces so that each piece contains coated and uncoated portions.

Figur 5 offenbart ein galvanisches Beschichten von Bürsten 100. Hierbei wird lediglich die Seite der Kontaktstücke beschichtet. Durch das Eintauchen in Öl, in einem Ölbad 90, können die Bürsten 100 bereichsweise für bestimmte Anwendungen auch vorgeölt werden. FIG. 5 discloses a galvanic coating of brushes 100. Here, only the side of the contact pieces is coated. By immersing in oil, in an oil bath 90, the brushes 100 can also be partially oiled for certain applications.

Figur 6 offenbart einen Industrieroboter 60 welcher Bürsten 100 von einem Förderband 80 nimmt. FIG. 6 discloses an industrial robot 60 which removes brushes 100 from a conveyor 80.

Figur 7 offenbart im nächsten Schritt einen Industrieroboter 60, der die vorgebogenen Bürsten 100 in eine Platine 110 für die Endmontage bestückt. FIG. 7 discloses in the next step an industrial robot 60 which loads the pre-bent brushes 100 into a board 110 for final assembly.

Figur 8 offenbart einen Industrieroboter 60 mit einem Mehrfachgreiferaufsatz zur gleichzeitigen Aufnahme und Bestücken mehrerer Bürsten 100 in eine Platine 110 bestückt. FIG. 8 discloses an industrial robot 60 having a multiple gripper attachment for simultaneously receiving and loading a plurality of brushes 100 into a circuit board 110.

In Figur 9 ist ein Schleifring in der Draufsicht dargestellt. In dem Schleifringgehäuse 200 sind wenigstens ein Schleifringmodul 210 sowie wenigstens ein Bürstenblock 120 angeordnet. Das Schleifringmodul 210 ist bevorzugt mittels eines Modulträgers 211 an einer Welle 212 drehbar gegenüber dem Schleifringgehäuse 200 befestigt. Das Schleifringmodul 210 dreht sich um die Welle, deren Mitte die Rotationsachse der Anordnung darstellt. Im Eingriff mit dem wenigstens einen Schleifringmodul 210 befindet sich wenigstens eine erste Bürste 101 sowie eine zweite Bürste 102, welche bevorzugt durch wenigstens eine Platine 110 gehalten werden und besonders bevorzugt mittels dieser kontaktiert sind und zusammen einen Bürstenblock 120 bilden. Hier laufen die beiden Bürsten 101, 102 auf derselben Bahn des Schleifringmoduls 210 und elektrisch miteinander verbunden. Der wenigstens eine Bürstenblock 120 ist durch wenigstens einen Steckverbinder 223 über wenigstens ein Kabel 224 mit wenigstens einem externen Steckverbinder 262 verbunden. Das Schleifringgehäuse weist vorzugsweise vier Seiten auf, welche besonders bevorzugt in einem rechten Winkel zu ihren benachbarten Seiten angeordnet sind. Eine erste Seite umfasst bevorzugt eine Montagewand 240, welche besonders bevorzugt wenigstens ein Befestigungselement 241 zur Befestigung des Schleifringgehäuses 200 aufweist. Eine zweite Seite umfasst bevorzugt eine Öffnung zu einem Bürstenträgerraum 250, welche bevorzugt durch eine Bürstenträgerabdeckung 251 verschließbar ist. Eine dritte Seite umfasst bevorzugt eine Öffnung zu einem Anschlussraum 260, der bevorzugt durch eine Anschlussabdeckung 261 verschließbar ist. Diese Anschlussabdeckung 261 dient bevorzugt als Träger für externe Steckverbinder, wie beispielsweise einen ersten externen Steckverbinder 262 und einen zweiten externen Steckverbinder 263. Um eine Durchführung des wenigstens einen Kabels 224 von dem Bürstenträgerraum 250 in den Anschlussraum 260 zu ermöglichen, ist bevorzugt wenigstens eine Kabeldurchführung 264 vorgesehen. Dies kann eine einfache Öffnung sein, welche bevorzugt mit einem Dichtmittel abgedichtet ist. Besonders bevorzugt wird eine dauerelastische Dichtmasse, beispielsweise Silikon eingesetzt. Eine vierte Seite umfasst bevorzugt eine Öffnung zu einem Modulraum 270, in dem das Schleifringmodul 210 angeordnet ist. Diese Öffnung ist bevorzugt mit einer Modulabdeckung 271 verschließbar. Das Schleifringgehäuse ist bevorzugt aus einem Metall wie beispielsweise Zink oder Aluminium, besonders bevorzugt in Spritzgusstechnik hergestellt. Alternativ kann das Gehäuse auch ein Kunststoffmaterial, besonders bevorzugt ein faserverstärktes, beispielsweise durch Glasfasern und/oder Kohlefasern verstärktes Kunststoffmaterial umfassen. Bevorzugt ist zur Abdichtung der Abdeckungen 251, 261 und 271 eine Dichtung 231 vorgesehen. Dies kann eine umlaufende Dichtung, beispielsweise eine Dichtschnur oder auch eine aufgelegte und/oder angespritzte Kunststoff-und/oder Gummidichtung sein.In FIG. 9 a slip ring is shown in plan view. In the slip ring housing 200 at least one slip ring module 210 and at least one brush block 120 are arranged. The slip ring module 210 is preferably fixed by means of a module carrier 211 on a shaft 212 rotatable relative to the slip ring housing 200. The slip ring module 210 rotates about the shaft, the center of which represents the axis of rotation of the assembly. In engagement with the at least one slip ring module 210 is at least a first brush 101 and a second brush 102, which are preferably held by at least one board 110 and are particularly preferably contacted by this and together form a brush block 120. Here, the two brushes 101, 102 run on the same track of the slip ring module 210 and electrically connected to each other. The at least one brush block 120 is connected by at least one connector 223 via at least one cable 224 to at least one external connector 262. The slip ring housing preferably has four sides, which are particularly preferably arranged at a right angle to their adjacent sides. A first side preferably comprises a mounting wall 240, which particularly preferably has at least one fastening element 241 for fastening the slip ring housing 200. A second side preferably comprises an opening to a brush carrier space 250, which is preferably closable by a brush carrier cover 251. A third side preferably comprises an opening to a connection space 260, which is preferably closable by a connection cover 261. This terminal cover 261 is preferably used as a support for external connectors, such as a first external connector 262 and a second external connector 263. In order to allow passage of the at least one cable 224 of the brush carrier space 250 in the terminal space 260, is preferred at least one cable gland 264 is provided. This may be a simple opening, which is preferably sealed with a sealant. Particular preference is given to using a permanently elastic sealing compound, for example silicone. A fourth side preferably comprises an opening to a module space 270, in which the slip ring module 210 is arranged. This opening is preferably closable with a module cover 271. The slip ring housing is preferably made of a metal such as zinc or aluminum, more preferably produced by injection molding. Alternatively, the housing may also comprise a plastic material, particularly preferably a fiber-reinforced plastic material reinforced, for example, by glass fibers and / or carbon fibers. Preferably, a seal 231 is provided for sealing the covers 251, 261 and 271. This can be a circumferential seal, for example a sealing cord or else an applied and / or molded plastic and / or rubber seal.

In Figur 10 ist ein erfindungsgemäßer Bürstenblock 120 dargestellt. Der Bürstenblock hat einen Träger, vorzugsweise eine Platine 110. Die Platine 110 dient zur Aufnahme von Bürsten 101, 102 sowie von Leiterbahnen 160 zum Anschluss der Bürsten 101, 102. Die Bürsten stehen hier in einer V-Form von dem Träger ab. Durch diese Bauform lassen sich zumindest zwei, meist aber auch vier Bürstenblöcke 120 um ein Schleifringmodul anordnen, was eine höhere Kontaktzahl ermöglicht. Die Leiterbahnen weisen hier Anschlussbohrungen 161 auf, in bzw. durch die ein Anschlussdraht gesteckt und verlötet werden kann. Es sind hier beispielhaft ein Paar von Kontaktfedern mittels einer Leiterbahn elektrisch miteinander verbunden. Durch diese Parallelschaltungen kann der Übergangswiderstand reduziert, die Zuverlässigkeit erhöht und das Kontaktrauschen verringert werden. Die Befestigung des Bürstenblocks 120 kann über die Befestigungselemente 168 mit Bohrungen 169 erfolgen. Unter dieser Bürstenträgerabdeckung 251 ist ein Lagergehäuse 290 dargestellt, in dem sich bevorzugt ein Lager, welches eine Drehung der Module gegenüber dem Schleifring-Gehäuse ermöglicht, befindet.In FIG. 10 an inventive brush block 120 is shown. The brush block has a carrier, preferably a circuit board 110. The circuit board 110 serves to receive brushes 101, 102 as well as conductor tracks 160 for connecting the brushes 101, 102. The brushes are here in a V-shape from the carrier. By this design, at least two, but usually also four brush blocks 120 can be arranged around a slip ring module, which allows a higher contact number. The conductor tracks here have connection bores 161, in or through which a connection wire can be inserted and soldered. By way of example, a pair of contact springs are electrically connected to one another here by means of a conductor track. Through these parallel circuits, the contact resistance can be reduced, the reliability increased and the contact noise can be reduced. The fastening of the brush block 120 can take place via the fastening elements 168 with bores 169. Under this brush holder cover 251, a bearing housing 290 is shown in which preferably a bearing, which allows a rotation of the modules relative to the slip ring housing is located.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

Rollerole

1111

HalbzeugWorkpiece

1212

Verflachung / VertiefungFlattening / depression

1313

Anschlussbereichterminal area

1414

Kontaktbereichcontact area

2020

Drahtwire

3030

Pressstempelpress die

4040

Kontaktstückcontact piece

5050

Schneidewerkzeugcutting tool

6060

Industrieroboterindustrial robots

6666

Endlosdrahtendless wire

6767

vorbestimmter Abschnittpredetermined section

8080

Förderbandconveyor belt

8181

erste Trommelfirst drum

8282

Maskemask

8383

zweite Trommelsecond drum

8585

Plasmaplasma

8686

Öffnungopening

9090

Beschichtungsbad / ÖlbadCoating bath / oil bath

100100

Bürstebrush

101101

erste Bürstefirst brush

102102

zweite Bürstesecond brush

110110

Platinecircuit board

120120

Bürstenblockbrush block

160160

Leiterbahnenconductor tracks

161161

Anschlussbohrungenconnecting holes

168168

Befestigungselementefasteners

169169

Bohrungendrilling

200200

SchleifringgehäuseSlip ring housing

210210

SchleifringmodulSlip ring module

211211

Modulträgermodule carrier

212212

Wellewave

223223

SteckverbinderConnectors

224224

Kabelelectric wire

231231

Dichtungpoetry

240240

Montagewandmounting wall

241241

Befestigungselementfastener

250250

BürstenträgerraumBrush carrier space

251251

BürstenträgerabdeckungBrush holder cover

260260

Anschlussraumconnection space

261261

Anschlussabdeckungterminal cover

262262

SteckverbinderConnectors

263263

SteckverbinderConnectors

264264

KabeldurchführungGrommet

270270

ModulraumModulraum

271271

Abdeckungcover

290290

Lagergehäusebearing housing

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines Bürstenblocks (120) mit mindestens einer Bürste (100, 101, 102) und wenigstens einem Träger (110) wobei die mindestens eine Bürste (100, 101, 102) einen Anschlussbereich und einen Kontaktbereich umfasst,
umfassend die folgenden Schritte a) Zuführen eines Halbzeugs (11) aus einem leitfähigen Material b) Einprägen einer Vertiefung (12) oder einer Verflachung (12) in das Halbzeug (11) c) Einsetzen eines Kontaktstücks mittels eines Roboters (60) oder einer Bestückungsmaschine in die eingeprägte Verflachung (12) oder Vertiefung (12) des Halbzeugs (11) und herstellen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Halbzeug (11) und dem Kontaktstück (40) d) Zerteilen des Halbzeugs (11) in mindestens eine Bürste (100, 101, 102), so dass jeweils ein Kontaktstück (40) sowie ein Stück des Halbzeugs (11) zur Bürste (100, 101, 102) gehören e) Aufnahme und Umsetzen der mindestens einen Bürste (100, 101, 102) durch den Industrieroboter (60) f) Biegen der mindestens einen Bürste (100, 101, 102), mit einem Biegewinkel g) Einsetzen der mindestens einen Bürste (100, 101, 102) in eine Platine (110) h) Verlöten der mindestens einen Bürste (100, 101, 102) mit der Platine (110) i) Optische Inspektion des Bürstenblocks (120) Method for producing a brush block (120) having at least one brush (100, 101, 102) and at least one support (110), wherein the at least one brush (100, 101, 102) comprises a connection region and a contact region,
comprising the following steps a) supplying a semifinished product (11) made of a conductive material b) embossing a depression (12) or a flattening (12) in the semifinished product (11) c) inserting a contact piece by means of a robot (60) or a placement machine in the embossed flattening (12) or recess (12) of the semifinished product (11) and establish an electrically conductive connection between the semifinished product (11) and the contact piece (40) d) dividing the semifinished product (11) into at least one brush (100, 101, 102) so that in each case a contact piece (40) and a piece of the semifinished product (11) belong to the brush (100, 101, 102) e) receiving and converting the at least one brush (100, 101, 102) by the industrial robot (60) f) bending the at least one brush (100, 101, 102), with a bending angle g) inserting the at least one brush (100, 101, 102) into a circuit board (110) h) soldering the at least one brush (100, 101, 102) to the board (110) i) Optical inspection of the brush block (120) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
die mindestens eine Bürste (100, 101, 102) aus Schritt d) mittels eines Industrieroboters (60) auf ein Förderband (80) umgesetzt oder transportiert werden.Method according to one of the preceding claims,
in which
the at least one brush (100, 101, 102) from step d) is transferred or transported to a conveyor belt (80) by means of an industrial robot (60). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
die mindestens eine Bürste (100, 101, 102) vor Schritt e) oder f) auf der Seite des leitfähig verbundenen Kontaktstücks (40) mit einer Legierung galvanisch überzogen werden.Method according to one of the preceding claims,
in which
the at least one brush (100, 101, 102) is electroplated with an alloy on the side of the conductively connected contact piece (40) before step e) or f). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
die Federkonstante der mindestens einen Bürste (100, 101, 102) durch mehrmaliges hin- und her biegen der mindestens einen Bürste (100, 101, 102) in Schritt f durch den Industrieroboter (60) eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims,
in which
the spring constant of the at least one brush (100, 101, 102) is set by repeatedly bending the at least one brush (100, 101, 102) in step f by the industrial robot (60). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
die Bürstenblöcke (120) vor Schritt f auf der Seite des leitfähig verbundenen Kontaktstücks (40) in einer ölhaltingen Lösung vorgeölt werden.Method according to one of the preceding claims,
in which
the brush blocks (120) are pre-oiled in an oil-containing solution prior to step f on the side of the conductively connected contact piece (40). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
vor Schritt a das Halbzeug (11) von einer ersten Trommel (81) PVD beschichtet wird und nachfolgend auf eine zweite Trommel (83) wieder aufgetrommelt wird.Method according to one of the preceding claims,
in which
before step a, the semifinished product (11) is coated by a first drum (81) PVD and subsequently reeled on a second drum (83). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
der genutzte Industrieroboter (60) die zu greifenden Bürstenblöcke (100) mittels eines optischen Systems erkennt.Method according to one of the preceding claims,
in which
the used industrial robot (60) detects the brush blocks (100) to be gripped by means of an optical system. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
der genutzte Industrieroboter (60) die Greiftätigkeit mittels eines Mehrfachgreifers durchführt.Method according to one of the preceding claims,
in which
the used industrial robot (60) performs the gripping operation by means of a multiple gripper. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
der genutzte Industrieroboter (60) die Greiftätigkeit mittels eines einzelnen Greifers durchführt.Method according to one of the preceding claims,
in which
the used industrial robot (60) performs the gripping operation by means of a single gripper. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
der Industrieroboter (60) nach dem Kontaktierungsprozess des Kontaktstücks (40) vor Schritt c, d oder e eine elektrische Durchgangsprüfung der Bürste (100, 101, 102) durchführt.Method according to one of the preceding claims,
in which
the industrial robot (60) after the contacting process of the contact piece (40) before step c, d or e performs an electrical continuity test of the brush (100, 101, 102). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
der Industrieroboter (60) nach den Kontaktierungsprozess des Kontaktstücks mittels eines Schweißaufsatzes durchführt.Method according to one of the preceding claims,
in which
the industrial robot (60) performs the contacting process of the contact piece by means of a welding attachment. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
die mindestens eine Bürste (100, 101, 102) in Schritt g mittels eines Lötverfahrens auf einem Träger (110) befestigt werden.Method according to one of the preceding claims,
in which
the at least one brush (100, 101, 102) in step g by means of a soldering process on a support (110) are attached. Verfahren zur Herstellung eines Bürstenblocks (120) mit mindestens einer Bürste (100, 101, 102) und wenigstens einem Träger (110) wobei die mindestens eine Bürste (100, 101, 102) einen Anschlussbereich und Kontaktbereich umfasst,
umfassend die folgenden Schritte a) Zuführen von Draht (20) b) Ablängen des Drahts (20) c) Biegen der mindestens einen Bürste (100, 101, 102) durch den Industrieroboter (60) d) Einsetzen der mindestens einen Bürste (100, 101, 102) in eine Platine (110) e) Verlöten der mindestens einen Bürste (100, 101, 102) mit der Platine (110) f) Optische Inspektion des Bürstenblocks (120) Method for producing a brush block (120) having at least one brush (100, 101, 102) and at least one support (110), wherein the at least one brush (100, 101, 102) comprises a connection region and contact region,
comprising the following steps a) feeding wire (20) b) cutting the wire (20) c) bending the at least one brush (100, 101, 102) by the industrial robot (60) d) inserting the at least one brush (100, 101, 102) into a circuit board (110) e) soldering the at least one brush (100, 101, 102) to the board (110) f) Optical inspection of the brush block (120) Verfahren nach Anspruch 13,
wobei
vor Schritt b eine Vertiefung (12) oder einer Verflachung (12) in das Halbzeug (11) eingeprägt wird.Method according to claim 13,
in which
Before step b, a depression (12) or a flattening (12) is embossed into the semifinished product (11). Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
wobei
vor Schritt b eines Kontaktstücks mittels eines Roboters (60) oder einer Bestückungsmaschine in die eingeprägte Verflachung (12) oder Vertiefung (12) des Halbzeugs (11) eingesetzt wird eine elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Halbzeug (11) und dem Kontaktstück (40) geschaffen wird.Method according to claim 13 or 14,
in which
Before step b of a contact piece by means of a robot (60) or a placement machine inserted into the embossed flattening (12) or recess (12) of the semifinished product (11), an electrically conductive connection between the semifinished product (11) and the contact piece (40) is created becomes.

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