DE2246052A1 - Verfahren zum herstellen einer buerstenkonstruktion fuer eine kleine elektrodynamische maschine - Google Patents

Description

DIfI.-log- fr

. Philips' Gloeilcmpenfabngte©
Akte Na PHI= 5774

Anmeldu«avoäi 18« Sept, 1972

"Verfahren zum Herstellen einer Bürstenkonstruktion für eine kleine elektrodynamische Ilaschine".

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfa.hren zum Herstellen einer Bürstenkonstruktion für eine kleine elektrodynamische I.c.schine, die mit einem flachen Kommutator versehen ist und wobei die Bürstenkonstruktion einen Bürstenträger und eine Anzahl darauf elektrisch gegeneinander isoliert angeordneter und' aus platten-' förmigem Metall hergestellter Bürsten umfasst, die je ein oder mehrere Bürsfenelemeniie in Form metallener Blattfedern aufxveisen^., deren'freie Enden'mit dem Kommutator zusammenarbeiten-, ■ ■

Es ist bei der Herstellung von Bürstenkonstruktionen der obengenannten Art üblich, die Bürsten an dazu bestimmten metallenen Bef es bi^-ungsütellen des Bürstenträgers anzuordnen. Es ist dabei vcn jröfjater Bedeutung, dass dafür gesorgt wird, dass die Bürsten gegenüberäinander und auch gegenüber dem Träger selbst und folglich

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auch gßgenübor de:n IToinr.ut;¹ tor der Maschine genau ausgerichtet v/erden. Bei einer ungenügend genauen Ausrichtung besteht nämlich nich nur die Möglichkeit, dass es Probleme mechanischer Art gibt, wie z.B. das Anlauf der Bürsten an Teilen des Kommutators, die nicht für !Commutation dienen und einen Bürstendruck ausserhalb der dafür bestehenden engen Toleranzen, sondern auch Probleme elektrischer Art, v/eil der Komnutationsaugenblick mit der Ausrichtung der Bürsten gegenüber dem Kommutator zusammenhängt. Schwankungen des Kommutierungsmomentea führen au Aenderungen im Ausmass an Funkenbildung, die zwischen den Bürsten und dem Kommutator auftritt.

Ea uar deswegen bisher notwendig, jede Bürste sinzel;; genau auszurichten. Dies ist bei ^erienherstallun.. und insbesondere bei Massenerr.ougung eine unarvünschte, denn arbeitsintensive und deswegen knstens teiger.-jndo ilondlur.g. In der rraxis stellt es sich übrigens heraus, dass es fass ::nn:öglich ist, einen verhältnisnässig grosaen Ausschus.;prozer. tsatz su vermeiden, wenn man wenigstens hohe viualitätsanforderungen an die Ilaschinen stellt, insbesondere in bezug auf Lebensdauer und regelcässigen Lauf. Diese letzten zwei i^uali ta fcsanf orderunge.i sind für kleine Gleichstrommotoren zum Gebrauch in tragbaren magnetischen Aufzeichnungsanlagen von Bedeutung.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile des bekanntjn Verfahrens auszuschalten und wird dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die nachfolgenden I'hasen in der Herstellung der Bürstenkonstruktion umfasst:

1) die Herstellung einesyfilattenförnigen metallenen 3wischenerzeug- niuse, das aus den Bürsten, die in einer Beziehung zueinanderstehen, die der Beziehung ontspricht, die sie später in der fortigen Ilaschine einnehmen v/erden, sowie axzs Verbindungs toi! m

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Versteht ι welche die Bürsten miteinander vorbinden.

2) Die feste Vereinigung der; genannten Zwi^chenorzeugnisses mit dem Bürstenträger und

3) Des Unterbrechen der Verbindungen zwischen den Bürsten indem die obengenannten Verbindungsteile durchgeschnitten und/oder völlig oder teilweise entfernt werden..

Dps -.lattenförr.ige Swirjchenerzeugnis lässt sich nit den üblichen Herstellungsverfahren, wie Aetzen oder stanzen aus Metallblech, herstellen, weil dadurch eine ausreichend genaue Ausrichtung der Dürsten gegenübereinander gewährleistet wird. Bei der Herstellung des Zwischenerzeugnisses durch Stanzen wird die Genauigkeit der genannten Ausrichtung beispielsweise praktisch völlig durch dos Stanzwerkzeug bestinnt. Gtnnzwerkzeuge lassen sich zu diesen Zweck mit weitgehend ausreichender Genauigkeit herstellen. Ausserdem haftet einer derartigen Bearbeitung eine kleine itreuung in den Abmessungen des Erzeugnisses an. Da das Zwir.chenerzeugnis als Ganzes existiert auch nachdem es solide in oder auf dem Bürstenträger angeordnet ist, wird die ausgezeichnete Ausrichtung untereinander beibehalten, auch nachdem die Bürsten durch Unterbrechen der sie ursprünglich verbindenden Teile den Zwischenerzeugnisses voneinander getrennt sind.

Eine Ausführungsform des erf indungsgeniässen Verfahrens wird dadurch gekennzeichnet, dasr· die genannte zweite l'hase der Herstellung dur Bürstenkon:;triiktion umfasst ι das Ueberbringen des Zwicchenerzeugnisses in eine G^ritzgui-sfoni um¹ die Herstellung des iürr;teiitr,"gor!3 und ö;<u gleichzeitige Einbetten dos Zwischenerzeugni.'srj'.':: d.-irin, und zwnr df durch, urin; in die Form der thermoplastische /ι ι·, tot'ii'f injizinrt v/ird.

Zur liocjitiJii isi'.T'in,·; dec lc· Iztgenunntcu Verfahr· ηκ iat eine

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nachfolgende Ausführungsform von Bedeutung, die dadurch gekennzeichnet wird, dass das Zwischenerzeugnis in der ersten Phase des Verfahrens aus bandförmigem Ausgangsmaterial hergestellt wird, und die einzelnen Zwiachenerzeugnisse durch Teile des Auegangematerials miteinander verbunden bleiben, so dass ein Band miteinander verbundener Zwiechenerzeugnisse entsteht, dass danach dieses Band von Zwiachenerzeugniasen einer Spritzgussmaschine, zum Durchführen der zweiten Phase des Verfahrens zugeführt wird, so dass ein Band miteinander verbundener Bürstenträger entsteht, mit den darin eingebetteten Zwischenerzeugnisaen und dieses Band danach einer Werkzeug-Btrasse zugeführt wird, in der Werkzeuge vorhanden sind zum Durchführen der dritten Phase des Verfahrens und dass danach die Bürstenkonstruktionen aus dem Band durch Unterbrechung der Verbindungen voneinander getrennt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeiohnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt in etwa siebenfacher Vergrösserung eines leiohBtromkämmutatormotors zum (lebrauch in einem batteriegespeisten Tonbandgerät, welcher Motor einen flachen Kommutator aufweist, der mit einer eine Anzahl Blattfedern umfassenden nach der Erfindung hergestellten Bürstenkonstruktion zusammenarbeitet,

Fig. 2 eine Ansicht des an der Kommutatorseite befindlichen axialen Endes des Motors naoh Fig. 1 bei abgenommenem Lagerdeckel,

Fig. 3 ein plattenförmiges metallenes Zwischenerzeugnis in siebenfacher Vergrösserung, welches Erzeugnis bei der Herstellung der im Motor nach den Fig. 1 und 2 verwendeten Bürstenkonstruktion verwendet wird,

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Fig. 4 das Zwischenerzeugnis nach Fig. 3 in demselben Masstab, nun aber nachdem es durch Uingiassung mit Kunststoff in einem aus Kunststoff bestehenden Bürstenträger verankert ist,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Mechanisierung der Herstellung der im Motor naoh Fig. 1 und 2 verwendeten Bürstenkonstruktion.

Der durch j_ in Fig. 1 bezeichnete Motor umfasst ein rohrfo'rmiges metallenes Gehäuse 2 mit auf beiden Seiten desselben angeordneten metallenen Lagerdeokeln 3 und 4» in denen sich die aus Sinterbronze hergestellten Gleitlager 5 und 6 befinden. Auf der Welle 7 des Motors befindet sioh ein Spulenträger j}, der aus einem Spulenkörper 9 und einem Spulenkörperdeckel 10 besteht, sowie eine Riemenscheibe 11, die dazu dient, über die in der Zeichnung nicht dargestellte Pese die Haspel eines kleinen tragbaren Bandaufnahmegerätes anzutreiben. Auf dem Spulenträger J3 ist eine blookförmige Spule 12 angeordnet, d.h. eine Spule, deren Wicklungen gleiohmässig über die Mantelfläche verteilt sind, und deren über die Mantelfläche verlaufende Drähte sich praktisch parallel zur Motorwelle 7 erstrecken, und an den axialen Enden der Spule etwa diametral nach der anderen Seite diesen Abstand zu überqueren. Innerhalb des Spulenträgers J3 befindet sich ein ringförmiger diametral magnetisierter Dauermagnet 13 mit einem aus thermoplastischem Kunststoff hergestellten eingespritzten Kern 14· Der Kern 14 ist auf einem rohrü
formigen, die Welle 7 konzentrisch umgebenden Vorsprung 15 des Lager"deckeis 3 angeordnet. Im Lagerdeckel 4 ist ein Bürstenträger 16 befestigt, in dem sioh die Bürsten 17 befinden, die mit dem auf der Welle 7 angeordneten Kommutator 18 zusammenarbeiten. Es betriffi in diesem Fall einen flaohen Kommutator, der aus einem aus

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Kunststoff bestehenden Trägerkörper 19 besteht, der eine Anaahl metallener Kommutatorlamellen 20 trägt. Zwisohen dem Spulenkörper 9 und dem Kern 14 des Bauermagneten 13 und auoh zwisohen de*Lager 6 und der Scheibe 11 sind aus Nylon hergestellte Ringe 21 au*,Auf- ■ nehmen etwaiger auf die Welle 7 einwirkender axialer Belaa^tyßgen angeordnet.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, umfasst Jede der Bürsten 17 zwei Bürstenelemente in Form metallener Blattfedern 22, Mit den löffeiförmig gebogenen freien Enden 25 arbeiten die Blattfedern 22 mit dem Kommutator JJi zusammen. Bio Bunten 17 Bind gegeneinander isoliert im Bürstenträger 16 angeordnet und sind trtiter über Lappen 24 mit den Kupferkernen 25 zweier Brüllte 26 elektrisch leitend verbunden, welche Brähte durch Oeffnungen 27 in «inta nockenförmigen Vorsprung 28 dee Burstenträgere 16 liegen. 01· Herstellung der in der Fig. 1 und 2 dargestellten Büratenkonityttktion wird an Hand der Fig. 3 und 4 und 5 näher erläutert.

Bas Zwisohenerzeugnis 2£ naoh Fig. 3 ist das Resultat der ersten Phase der Herstellung der Bürstenkonstruktion, die im Motor naoh den Fig. 1 und 2 verwendet wird« Im Zwischenerzeugnis 2% lassen sioh die einzelnen Bürsten 17 bereite deutlich spüren* Sie befinden sich bereits in derselben Lage zueinander wie die· auoh in Fig. 2 deutlich dargestellt wird. Die sohraffierten Teil· 50 betreffen Verbindungsteile, die in einer splteren Heretellunftphas· entfernt werden.

Fig. 4 zeigt das Resultat der zweiten Herstellungephase der ZwiBohenkonstruktion. Bas Zwisoheneraeugnia 2_2 ist nun mit dem Borstenträger 16 fest vereint. BIe solide Vereinigung ist in dem in Fig. 4 dargestellten Fall duroh Umepritzung des Zwisohenerieugnieses

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29 mit thermoplastisohem Kunststoff erhalten worden. Zur Erhaltung einer soliden Verankerung des Zwischenerzeugnisses £9_ ^ⁿ dem durch Spritzgiessen hergestellten Bürstenträger 16 wurde das Zwischener- ' Zeugnis bereits zuvor mit einer Anzahl hindurchgehender Oeffnungen 31 veteehen» Nachdem in der nachfolgenden Herstellungsphase die schraffierten Verbindungsteile 30 entfernt sind, die loffeiförmige Enden*23 gebogen und die Federarme 22 in die richtige Lage gebogen sindι hat die Bürstenkonstruktion die Gestalt, wie diese in den Fig, 1 und 2 dargestellt ist.

Vorzugsweise wird die Bürstenkonstruktion des Motors nach Fig. 1 und 2 mit Hilf· einee Mechanisierten Verfahrene hergestellt, welohis Verfahren an Hand der schematischen Darstellung naoh Fig. näher erläutert wird«

Naoh Fig» 5 wird von einem zu einer Rolle 32 augewickelten Metallband 33 ausgegangen welches Band die Breite des Zwischenerzeugnissee nach Fig. 3 hat. Bei der Herstellung der Bürstenkonstruktionen für den Motor nach Fig. 1 wird beispielsweise von einem Band mit einer Dicke von 0,08 mm und einer Breite von 8 mm, das aus Phosphorbronze mit einer aufgewalzenem Sohicht aus einer Goldlegierung besteht und das zu einer Rolle 32 mit einem Gesamtgewicht von etwa 3 kg aufgerollt ist, ausgegangen. Das Band 33 wird von der Rolle 32 abgewickelt und einer durch 34 bezeichneten durch eine Rechteck angegebenen Folgepresse zugeführt. Diese Presse stellt Zwieohenerzeugnisser.der Art nach Fig. 3 her und zwar mit einer Leistung von etwa 6OOO Stück/Stunde. Die Presse 34 trennt jedoch die Zwiechenerzeugnisse 2_9_ nicht voneinander. Auf diese Weise entsteht ein Band 35 aus miteinander verbundenen Zwischenerzeugnissen 29. Innerhalb des durch/Strichpunktierte Linien dargestellten Rahmens 36

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ist die Gestalt des Bandes 35 wiedergegeben. Die Zwischenerzeugnisse 29 sind durch Verbindungsteile 37 miteinander verbunden. Obschon die Zwischenerzeugnisse 2%_ nun bereits mit den sehr zerbrechlichen Blattfedern 22 versehen sind, siehe Fig. 4» kann das Band 35 trotzdem zu einer neuen Rolle 38 aufgewickelt werden, ohne daas die Gefahr vor Beschädigung der Blattfedern 22 entsteht!. Dies kommt, weil sämtliche Teile des Bandes 35 sich in derselben Ebene befinden und miteinander verbunden sind. Ist das gesamte Material der Rolle 32 aufgebraucht und die Rolle 38 völlig aufgewickelt, so wird die Rolle 38 zum Durchführen der nachfolgenden Phase im Herstellungsverfahren verwendet. Mit der gestrichelten Linie 39 ist symbolisch angegeben, dass die Rolle 38 der Presse 34 entnommen und einer Spritzgussmaeohine zugeführt wird, die symbolisch durch das mit dem Betugezeichen 40 angegebene Rechteck bezeichnet wird. Bevor das Band 35 jedooh der Spritzgussmaschine 4P zugeführt wird, wird dieses Band durch ein geeignetes Reinigungsgerät, das auf symbolische Weise mit dem durch das Bezugszeichen 41 angegebenen Rechteck angedeutet wird, gründlich gereinigt. Die Spritzguesraaschin* 40 hat eine oder mehrere Spritzgus sformen, in denen die Zwischenerzeugnisse _<2_£ angebracht werden,

wonach die Herstellung des BürstentrSgers 16 und das gleichzeitige Einbetten des Zwischenerzeugnisses 2% mit einer Leistung von etwa 400 Stück/stunde durch injizieren eines thermoplastischen Kunststoffes in der (den) Form(en). Infolge dieser Bearbeitung entsteht ein Band 42. Innerhalb des duroh strichpunktierte Linien dargestellten Rahmens 43 ist die Gestalt des Bandes 42 dargestellt. Dieses Band wird nun abermals zu einer Rolle 44 aufgewickelt. Wenn die Rolle 38 völlig aufgebraucht und die Rolle 44 völlig aufgewickelt ist, wird diese letztere, wie durch eine gestrichelte Linie 45 auf

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symbolische V/eise dargestellt ist, der Spritzgussmaschine 40 entnommen und einer Werkzeugstrasse zugeführt,■in der sich eine Anzahl wieder auf symbolische Weise mit Rechtecken angegebener Werkzeuge befinden und zwar ein Schnittwerkzeug 46 zum -Entfernen der Verbindungsteile 30 im Zwisohenerzeugnis 2£_t ein Biegewerkzeug 47 ^aum Biegen der löffeiförmigen Enden 23 der Blattfedern 22, ein Biegewerkzeug 48 zum Abwiokeln der Blattfedern in die richtige Lage und ein Schnittwerkzeug 49 zum Entfernen ter Verbindungsteile 37» Das Schnittwerkzeug 49 liegt die Fertigerzeugnisse in einen Vorratsbehälter 50. Die Masohinenstrasse hat eine Leistung von etwa 2000 Erzeugnisse/stunde.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das Verfahren zur Herstellung von BüirMankonatruktionen der Art, wie diese in der Zeichnung dargestellt sind. So ist es im Rahmen der Erfindung durchauB möglioh, Zwiaohenerzeugnisse herzustellen mit einer ganz anderen Form als die, welohe in Fig. 3 dargestellt ist. Es ist ebenfalls nicht notwendig, daa Zwieohenerzeugnis 2£ durch Stanzen aus bandförmigen oder plattenförmigem Metall herzustellen. Esist durchaus möglioh, daa Zwisohenerzeugnis auf eine andere Art und Weise herzustellen, beispielsweise mit Hilfe eines galvanischen Aufwaotisverfahrens.Es ist auch nicht notwendig, den Bürstenträgers 10 auf die beschriebene Art und Weise herzustellen und daa Zviechenerzeugnis . 2% dealt gleichzeitig duroh Einbettung zu vereinen* Ea ist beispielsweise möglioh, dass der Bürstenträger 1$ gesondert duroh Spritigiessen aus thermoplastischem Kunststoff oder auf eine andere Art und Weise au» isolierendem Material hergestellt wird, beispielsweise fus Hartpapier, oder auB einem thenaohärtendem Kunststoff, und 4«· ZwlsöhenerMugnis 2% dort mit geeigneten Mitteln, beispiele-

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weise mit Hilfe einer Leimschicht, mit Hilfe von Bohlnieten Oder mit Hilfe von durch Wärme verformbaren Kunststoffetiften, 4if mit dem Bürstenträger ein Ganzes bilden, nachher darauf wird.

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Claims (3)

- 11 - PHK.5774 % Patentansprüche ι . fly Verfahren zum Herstellen einer Bürstenkonstruktion für eine kleine elektrodynamische Maschine die mit einem flachen Kommutator versehen ist und wobei die Bttrstenkonstruktion einen Bürstenträger und eine Anzahl darauf gegeneinander elektrisch isoliert angeordneter und aus plattenförmigen Metall hergestellter' Bürsten umfasst, die je ein oder mehrere Bürstenelemente in Form metallener Blattfedern aufweisen, deren freie Enden mit dem Kommutator zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die nachfolgenden Heretellungsphasen der Bürstenkonstruktion umfasst ι

1) die Herstellung eines plattenförmigen metallenen Zwischenerzeugnisies, das aus den Bürsten, die, in einer Beziehung zueinander stellen, die der Beziehung, die sie später in die fertigen Maschine einnehmen werden, entspricht, sowie aus Verbindungszeilen, welche die Bürsten miteinander verbinden»

2) die feste Vereinigung des genannten Zwischenerzeugnisses mit dem Bttretentrager und

3) das Unterbrechen der Verbindungen zwischen den Bürsten indem die obengenannten Verbindungsteile durchgeschnitten un.d/oder völlig

^[ -l oder teilweise entfernt werden·

•2. . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte zweite Herstellungsphase der Bürstenkonstruktion umfaeeti das TJeberbringen des ZwischenerzeugniBses in eine Spritzgussform und die nachfolgende Herstellung des Bürstenträgers und das gleichseitige Einbetten des Zwischenerzeugnisses darin und zwar duroh Injizieren eines ,thermoplastischen Kunststoffes in die Form» 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass daa Zwischenerzeugnis in der ersten Phase des Verfahrens duroh Stanzen aus einem bandförmigen Ausgang3material hergestellt uird und

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die einzelnen Zwischenerzeugnisse durch Teile des Ausgangsmaterials miteinander verbunden bleiben, so dass ein Band miteinander vertun-" dener Zwischenerzeugnisse entsteht, dass danach dieses Band von Zwischenerzeugnissen einer Spritzgussmaschine zum Durchführen der zweiten Phase des Verfahrens zugeführt wird, go dass ein Band miteinander verbundener Bürstenträger mit 'den darin eingebetteten Zwischenerzeugnissen entsteht, und dass diese Band danach einer Werkzeugstrasse zugeführt wird, in der Werkzeuge vorhanden sind zum Durchführen der dritten Phase des Verfahrens und dass danach die Bürstenkonstruktionen durch Unterbrechung der Verbindungen voneinander getrennt werden.

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