Schleifer für Widerstands- oder Schleiferbahnen

Abstract

 Es wird ein Schleifer beschrieben, der für schnelle Wechselbewegungen im Dauerbetrieb geeignet ist. Der Schleifer enthält einen U-förmigen Schleiferträger (14), an dessen Armen (18,20) Blattfedern (22,24 bzw. 36,38) befestigt sind. eine Blattfeder (22 bzw. 36) jedes Paares trägt einen Besenschleifer (30 bzw. 52), der an der Widerstands- bzw. Schleiferbahn (10 bzw. 12) anliegt. Die andere Blattfeder (24 bzw. 38) ist länger und liegt an der ersteren Blattfeder (22 bzw. 36) an und drückt diese gegen die Widerstands- bzw. Schleiferbahn (10 bzw. 12). Die Blattfedern (22,24 bzw. 36,38) liegen in einer Ebene und haben gleiche Massen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Schleifer für Widerstands- oder Schleiferbahnen, enthaltend

(a) einen Schleiferträger, der U-förmige Grundform besitzt mit einem Mittelteil und zwei Schenkeln,

(b) zwei Blattfedern, die an je einem der Schenkel in den Innenraum des U-förmigen Schleiferträgers ragend befestigt sind, und

(c) Kontaktmittel, die von den Blattfedern geführt und in Anlage an der Widerstands- oder Schleiferbahn gehalten werden.

[0002] Ein solcher Schleifer ist bekannt durch die GB-A-474 406. Diese Druckschrift zeigt einen Schleifer mit einem Schleiferträger, der zwei parallele Schenkel aufweist. Eine Mehrzahl von im Abstand nebeneinander angeordneten Blattfedern erstrecken sich abwechselnd von dem einen und von dem anderen Schenkel in den Innenraum des Schleiferträgers. Die Blattfedern sind von den Schenkeln jeweils schräg nach unten abgebogen und bilden an diese Abbiegung anschließend einen parallel zum Schleiferträger verlaufenden Abschnitt, der als "Kontaktmittel" auf der Widerstands- oder Schleiferbahn aufliegt und in einem abgebogenen Rand endet.

[0003] Bei dieser Anordnung ist jede Blattfeder ohne Verbindung mit anderen Blattfedern einseitig eingespannt. Bei schnellen Stellbewegungen tritt dabei ein "Springen" der Blattfeder auf.

[0004] Durch die US-A-3 982 221 ist ein Schleifer für Widerstands- oder Schleiferbahnen bekannt, der aus einem Blechzuschnitt gebogen ist. Von einem Mittelteil, der etwa parallel zu der Widerstands- oder Schleiferbahn angeordnet ist, erstreckt sich längs einer Kante ein erster abgebogener Blechteil unter einem spitzen Winkel zu der Widerstands- oder Schleiferbahn. Dieser Blechteil bildet an seiner freien Kante einen Kontakt, der an der Widerstands-oder Schleiferbahn anliegt. Von der gegenüberliegenden Kante des Mittelteils erstreckt sich ein zweiter abgebogener Blechteil unter einem spitzen Winkel einwärts. Dieser zweite Blechteil legt sich an die der Widerstands- oder Schleiferbahn abgewandten Innenseite des ersten Blechteils an, wenn der Schleifer an die Widerstands- oder Schleiferbahn angedrückt wird. Der zweite Blechteil ist kürzer als der erste und steif-biegsam. Dadurch soll die Kontaktkraft vergrößert werden.

[0005] Auch diese Anordnung ist unsymmetrisch. Es wird zur Erhöhung der Kontaktkraft die Federkonstante erhöht. Eine Erhöhung der Kontaktkraft ist für viele Anwendungen, insbesondere bei Meßpotentiometern, durchaus unerwünscht, da hierdurch die Reibung und damit die zur Verstellung erforderliche Kraft vergrößert wird. Wünschenswert ist ein Schleifer, der bei geringer aber konstanter Kontaktkraft einen sicheren Kontakt gewährleistet. Eine größere Federkonstante durch den steif-biegsamen Blechteil macht die Kontaktkraft stärker abhängig von kleinen Bewegungen des Schleifers. Auch wird die Resonanzfrequenz des Schleifers erhöht, was die Gefahr des "Springens" der Kontakte vergrößert.

[0006] In der (nicht vorveröffentlichten) DE-A-3 247 410 ist ein Schleifer mit einem Schleiferträger von U-förmiger Grundform beschrieben, an welchem ein Paar von vorgespannten Blattfedern befestigt sind. Die freien Enden der Blattfedern sind durch einen flachen, sich etwa in der gleichen Ebene wie die freien Endbereiche der Blattfedern erstreckenden Steg miteinander verbunden, dessen Längsachse sich quer zu der jeweiligen Widerstands- bzw. Schleiferbahn erstreckt. Eine den Steg umgebende Drahtwendel liegt mit ihren Windungen an der Widerstands- bzw. Schleiferbahn kontaktierend an. Der Innendurch- messer der Drahtvrendel ist größer als die Breite des Stegs, und die Wickelachse der Drahtwendel verläuft senkrecht zur Widerstands- bzw. Schleiferbahn. Der Schleiferträger weist einen Mittelteil und zwei sich im wesentlichen senkrecht dazu und zu der Widerstands- bzw. Schleiferbahn erstreckende Schenkel auf. Die beiden Blattfedern sind an je einem der Schenkel in den Innenraum des U-förmigen Schleiferträgers ragend befestigt. In ihren freien Endbereichen überlappen sich die Blattfedern in Längsrichtungen mindestens um die Breite des besagten Stegs. Sie weisen einen gegenseitigen Abstand quer zu ihren Längsrichtungen auf, der mindestens gleich der Breite des Widerstands- bzw. der Schleiferbahn ist. Dabei sind die freien Blattfedern gegenüber der Ebene des Mittelteils des Schleiferträgers in Richtung auf die Widerstands- bzw. Schleiferbahn herausgebogen und um einen größeren Weg vorgespannt, als dem der möglichen Bewegung senkrecht zu der Widerstands- bzw. Schleiferbahn beim Bewegen des Schleifers. Der Steg und die Blattfedern bestehen aus einem zusammenhängenden Federblechteil. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Federblechteil ein zweites Paar zusätzlicher Blattfedern mit einem zweiten Steg angeformt, die sich im wesentlichen parallel zu dem den Kontakt mit der Widerstandsbahn bewirkenden ersten Paar von Blattfedern erstrecken. Parallel zu der Widerstandsbahn verläuft eine Schleiferbahn. Die Anordnung des zweiten Paares von Blattfedern, des zweiten Stegs und einer an der Schleiferbahn kontaktierend anliegenden zweiten Drahtwendel sind zueinander und zu der Schleiferbahn in gleicher Weise getroffen, wie bei den mit der Widerstandsbahn zusammenwirkenden Schleiferteilen. Dieser Schleifer ist unsymmetrisch und besitzt eine dementsprechend unsymmetrische Massenverteilung. Es hat sich gezeigt, daß ein solcher Schleifer bei schnellen Wechselbewegungen, etwa Bewegungen mit Netzfrequenz, mechanischen Beanspruchungen unterworfen ist, welche seine Lebensdauer verkürzen.

[0007] Es ist außerdem ein Potentiometerabgriff (DE-PS-2 508 530 bekannt, der eine hysteresefreie Führung der Drahtwendel und einen definierten Kontakt zwischen Steg und Drahtwendel gewährleistet, ohne daß besonders enge Toleranzen erforderlich sind. Dabei ist am freien Ende der Blattfeder ein flacher Steg angeformt, der sich in das Innere der Drahtwendel parallel zu deren Längsachse erstreckt und dessen Breite kleiner als der Innendurchmesser der Drahtwendel ist und im mittleren Bereich des Steges kleiner als an dessen Enden ist. Dabei greift der Steg nur lose in die Drahtwendel ein, wobei der Innendurchmesser der Drahtwendel deutlich größer als die Breite des Steges ist. Dadurch brauchen bei Steg und Drahtwendel keinerlei enge Toleranzen berücksichtigt zu werden. Auch die Eigenelastizität der Drahtwendel ist unkritisch. Die Montage wird dabei wesentlich vereinfacht, da die Drahtwendel bequem mit Spiel auf den Steg aufgeschoben werden kann. Die hysteresefreie Führung und der Kontakt zwischen Drahtwendel und Steg werden durch die infolge der Vorspannung der Blattfeder auf den Steg wirkende Kontaktkraft gewährleistet, mit welcher auch der Potentiometerabgriff o.dgl. an die Widerstands- oder Schleiferbahn angedrückt wird. Mit dieser Kontaktkraft wird nämlich der Steg in den an dem Leiter anliegenden Bogen der Drahtwendel gedrückt und liegt mit seinen Kanten auf beiden Seiten an diesem an. Die Drahtwendel nimmt dabei hysteresefrei, d.h. unabängig von der Bewegungsrichtung des Potentiometerabgriffs o.dgl., eine definierte Lage zu dem Steg ein.

[0008] Der Kontakt zwischen Steg und Drahtwendel wird durch die auf den Steg wirkende Kontaktkraft bestimmt, die über Steg und Drahtwendel auf die jeweilige Leiterbahn übertragbar wird. Diese Kontaktkraft kann ohne weiteres durch eine weiche aber entsprechend vorgespannte Feder erzeugt werden, so daß geringfügige Bewegungen des Steges die Kontaktkraft nicht merklich beeinflussen.

[0009] Dadurch, daß die Breite des Steges in dessen mittlerem Bereich kleiner als an den Enden ist, kann eine Anpassung an die Kontur der Widerstands-und Schleiferbahn erfolgen, ohne daß es zu einer unzulässigen "Hysterese" kommt.

[0010] Die Blattfeder ist U-förmig ausgebildet und ihr Mittelteil bildet den Steg. Dabei erstreckt sich bei einer weiteren Ausführung der Steg und die darauf angeordnete Drahtwendel quer zu einer Widerstands- und einer Schleifkontaktbahn. Der Nachteil dieser Ausführungen liegt in der Neigung des Schleifers, bei schneller Drehrichtungsumkehr zu springen und dadurch keinen sicheren Kontakt mehr zu gewährleisten.

[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für Wechsel bewegungen ohne Hysterese und ohne Springen geeigneten, konstruktiv einfachen Schleifer zu schaffen, bei welchem Beanspruchungen durch Massenunsymmetrie vermieden werden.

[0012] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

(d) eine der Blattfedern die Kontaktmittel trägt und

(e) die andere Blattfeder federnd auf der der Widerstands- oder Schleiferbahn abgewandelten Seite an dieser ersten Blattfeder anliegt,

[0013] Bei sehr schnellen Bewegungen des Schleifers, etwa mit Netzfrequenz, müssen die Massen der Blattfedern und die auf diese wirksamen Trägheitskräfte berücksichtigt werden. Betrachtet man eine schräg an der Widerstands- oder Schleiferbahn anliegende Blatt - feder, die mit dieser Widerstands- oder Schleiferbahn einen spitzen Winkel einschließt, so ergibt sich folgendes: Bei einer Umkehr der Bewegung des Schleifers in Richtung der Spitze dieses spitzen Winkels wirkt die Trägheitskraft auf die Blattfeder so, daß sie die Blattfeder stärker an die Widerstands- oder Schleiferbahn andrückt. Die Trägheitskraft sucht ja bei einer solchen Bewegungsumkehr die ursprüngliche Bewegungsrichtung der Blattfeder aufrechtzuerhalten, wirkt also in Richtung der Öffnung des spitzen Winkels. Damit übt sie auf die Blattfeder ein Moment um deren Einspannpunkt aus, welches den Winkel zwischen Blattfeder und Widerstands- oder Schleiferbahn zu vergrößern trachtet und damit die Blattfeder an die Widerstands- oder Schleiferbahn andrückt. Bei einer Bewegungsumkehr in die entgegengesetzte Richtung, wenn sich also der Schleifer erst in Richtung der Spitze des spitzen Winkels bewegt und dann nach Bewegungsumkehr in Richtung der Öffnung des spitzen Winkels bewegt wird, dann wirkt die Trägheitskraft auf die Blattfeder in Richtung der Spitze des spitzen Winkels. Sie erzeugt so ein Moment um die Einspannung, welches die Blattfeder von der Widerstands- oder Schleiferbahn abzuheben trachtet. Wenn eine zweite Blattfeder, die sich in entgegengesetzter Richtung erstreckt, an der ersten Blattfeder anliegt, dann wirken die durch die Trägheitskräfte bedingten Andrück- und Abhebkräfte auf die zweite Blattfeder jeweils entgegengesetzt zu den auf die erste Blattfeder wirkenden Kräften: Wenn die erste Blattfeder durch die Trägheitskraft zusätzlich angedrückt wird, wird die von der zweiten Blattfeder übertragene Andruckkraft durch die darauf wirkende Trägheitskraft vermindert. Wenn die auf die erste Blattfeder wirkende Trägheitskraft diese Blattfeder von der Widerstands- und Schleiferbahn abzuheben trachtet, wird die von der zweiten Blattfeder übertragene Andruckkraft um die durch die Andruckkraft erhöht, die sich aus der auf diese Blattfeder wirkenden Trägheitskraft ergibt. Daher bleibt die Kontaktkraft zwischen Schleifer und Widerstands- oder Schleiferbahn auch bei schnellen Bewegungen des Schleifers im wesentlichen konstant. Es kann mit einer relativ geringen Kontaktkraft zwischen Schleifer und Widerstands-oder Schleiferbahn gearbeitet werden, ohne daß ein Springen des Schleifers stattfindet.

[0014] Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0015] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Potentiometerabgriff mit einer Potentiometerwicklung und einer zusätzlichen Schleiferbahn.

Fig. 2 zeigt den Potentiometerabgriff nach Fig.1 im Schnitt längs der Linie II-II von Fig.l.

[0016] Mit 10 ist eine Widerstandsbahn und mit 12 eine dazu parallele Schleiferbahn bezeichnet. Der Schleifer enthält einen Schleifertrager 14, der U-förmige Grundform besitzt. Der Schleiferträger 14 weist einen Mittelteil 16 und zwei sich im wesentlichen senkrecht dazu und zu der Widerstands- bzw. Schleiferbahn 10 bzw. 12 erstreckende Schenkel 18 und 20 auf. Zwei Blattfedern 22 und 24 sind an je einem der Schenkel 18 bzw. 20 in den Innenraum des U-förmigen Schleiferträgers 14 ragend befestigt. Kontaktmittel werden von den Blattfedern 22 und 24 geführt und in Anlage an der Widerstandsbahn 10 gehalten. Dabei trägt eine der Blattfedern 22 die Kontaktmittel. Die andere Blattfeder 24 liegt federnd auf der der Widerstandsbahn 10 abgewandten Seite an dieser ersteren Blattfeder 22 an. Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, sind die Schenkel 18 und 20 gegenüber dem Mittelteil 16 des Schleiferträgers 14 abgewinkelt, derart, daß die an den Schenkeln 18,20 befestigten Blattfedern 22 bzw. 24 gegenüber der Ebene des Mittelteils 16 in Richtung auf die Widerstandsbahn 10 herausgebogen sind und mit ihren Längsachsen einen stumpfen Winkel einschließen. Die freien Enden der Blattfedern sind mittels ihrer Vorspannung um einen größeren Weg durchgebogen als dem der möglichen Bewegung senkrecht zu der Wider- standsbahn 10, beim Bewegen des Schleifers über diese. Die Blattfeder 22, welche die Kontaktmittel trägt, besitzt eine solche Länge, daß die Kontaktmittel etwa unsymmetrisch zur Mittelebene 26 des Schleifertragers gehalten werden. Die andere Blattfeder 24 ist länger als die Blattfeder 22. Sie übergreift diese und liegt jenseits der Mittelebene 26 an der Blattfeder 22 an. Die Blattfeder 24 besitzt ein flach Ü-förmig gebogenes Ende 28, das an der die Kontaktmittel tragenden Blattfeder anliegt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Kontaktmittel von einem Besenschleifer 30 gebildet. Stattdessen könnte auch eine Drahtwendel der eingangs beschriebenen Art als Kontaktmittel vorgesehen sein. Wie aus Fig.l ersichtlich ist, besteht die Blattfeder 24 aus zwei getrennten, im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Armen, die durch das gebogene Ende 28 miteinander verbunden sind. Durch den so gebildeten Durchbruch wird erreicht, daß die Blattfeder 24, obwohl sie länger ist als die Blattfeder 22, im wesentlichen die gleiche Masse besitzt wie die Blattfeder 22.

[0017] An den Schenkeln 18.20 des Schleiferträgers 14 ist eir. zweites Paar von Blattfedern 36 und 38 angebracht, von denen jede mit einer Blattfeder 22 bzw. ?4 des den Kontakt mit der Widerstandsbahn 10 bewirkenden ersten Paare aus einem zusammenhängenden Federblechteil 36 bzw. 38 besteht. Die Federblechteile 36 und 38 liegen zwischen isolierenden Teilen 40,42 bzw. 44,46, die durch Niete 48 bzw. Schrauben 50 mit den Schenkeln 18 bzw. 20 verbunden sind. Wie aus Fig.1 ersichtlich sind, ist jeder Federblechteil durch zwei Niete bzw. zwei Schrauben befestigt. Das zweite Paar 36,38 von Blattfedern erstreckt sich im wesentlichen parallel zu dem ersten Paar 22,24 von Blattfedern. Eine Blattfeder 36 des zweiten Paares trägt Kontaktmittel, ebenfalls in Form eines Besensehleifers 52, welche kontaktierend an der Schleiferbahn 12 anliegen. Die andere Blattfeder 38 des zweiten Paares liegt ihrerseits wie bei den an der Widerstandsbahn 10 ariiegenden Schleiferteilen an der ersteren Blattfeder 36 an. Auch hier weist die Blattfeder 38 einen Durchbruch auf, so daß sie von zwei miteinander verhundenen Armen 54 und 56 gebildet ist und im wesentlrchen die gleiche Masse besitzt wie die Blattfeder 36. An dem Schleiferträger 14 ist ein von einem Kragen umgebener kreisförmiger Durchbruch vorgesehen. Damit kann der Schleiferträger 14 auf eine Potentiometerwelle aufgesetzt werden.

[0018] Die in den Figuren nur schematisch angedeuteten Widerstands- und Schleiferbahnen verlaufen dann natürlich konzentrisch um die Achse der Potentiometerwelle.

[0019] Der beschriebene Schleifer ist -im Gegensatz zu der eingangs erwähnten Patentanmeldung P32 47 410.5-34- hinsichtlich der Massen der Blattfedern symmetrisch aufgebaut. Auch sind die Blattfedern jedes Faares in gleichem Abstand von der Achse der Potentiometerwelle angeordnet und nicht radial gegeneinander versetzt. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch eine wesentliche höhere Lebensdauer des Schleifers bei Wechselbewegungen, also bei schnellen hin- und hergehenden Bewegungen etwa mit Netzfrequenz erreicht werden kann.

Ansprüche

1. Schleifer für Widerstands- oder Schleiferbahnen (10,12), enthaltend

(a) einen Schleiferträger (14), der U-förmige Grundform besitzt mit einem Mittelteil (16) und Zwei schenheln (18,20),

(b) Blattfedern (22,24 bzw. 36,38), die an je einem der Schenkel (18,20) in den Innenraum des U-förmigen Schleiferträgers (14) ragend befestigt sind, und

(c) Kontaktmittel (30,52), die von den Blattfedern (22,24 bzw. 36,38) geführt und in Anlage an der Widerstands- oder Schleiferbahn (10,12) gehalten werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

(d) eine der Blattfedern (22 tzw 36) die Kontaktmittel (30 bzw. 52) tragt und

(e) die andere Blattfeder (24 bzw. 38) federnd auf der der Widerstands- oder Schleiferbahn abgewandten Seite an dieser ersteren Blattfeder (22 bzw. 36) anliegt.

2. Schleifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (22,24 bzw. 36,38) im wesentlichen gleiche Massen besitzen.

3. Schleifer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Blattfedern (22,24 bzw. 36,38) mittels ihrer Vorspannung um einen größeren Weg durchgebogen sind als dem der möglichen Bewegung senkrecht zu der Widerstands- bzw. Schleiferbahn (10 bzw. 12) beim Bewegen des Schleifers über diese.

4. Schleifer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (18,20) gegenüber dem Mittelteil (16) des Schleiferträgers (14) abgewinkelt sind, derart, daß die an den Schenkeln (18,20) befestigten Blattfedern (22,24 bzw. 34. 38) gegenüber der Ebene des Mittelteils (16) in Richtung auf die Widerstands- bzw. Schleiferbahn (10,12) herausgebogen sind und mit ihren Längsachsen einen stumpfen Winkel einschließen.

5. Schleifer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Blattfeder (22 bzw. 36), welche die Kontaktmittel (30 bzw. 52) trägt, eine solche Länge besitzt, daß die Kontaktmittel (30 bzw. 52) etwa symmetrisch zur Mittelebene (26) des Schleiferträgers (14) gehalten werden, und

(b) die andere Blattfeder (24 bzw. 38) länger als die erstere Blattfeder (22 bzw. 36) ist, diese übergreift und jenseits der Mittelebene daran anliegt.

6. Schleifer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte andere Blattfeder (24 bzw. 38) ein flach U-förmig gebogenes Ende besitzt, das an der die Kontaktmittel (30 bzw. 52) tragenden Blattfeder (22 bzw. 36) anliegt.

7. Schleifer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmittel von. einem Besenschleifer (340,52) gebildet sind.

8. Schleifer nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die längere, andere Blattfeder (24 bzw. 38) zur Masseverminderung einen längsverlaufenden Durchbruch aufweist, so daß sie zwei Arme (32,34 bzw. 54,56) bildet.

9. Schleifer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit parallel zueinander verlaufenden Widerstands-und Schleiferbahnen (10 bzw. 12), dadurch gekennzeichnet, daß

(a) an den Schenkeln (18,20) des Schleiferträgers (14) ein zweites Paar von Blattfedern (36,38) angebracht ist, von denen jede mit einer Blattfeder (22 bzw. 24) des den Kontakt mit der Widerstandsbahn (10) bewirkenden ersten Paares (?2,24) aus einem zusammenhängenden Federblechteil (37,39) besteht und die sich im wesentlichen parallel zu dem ersten Paar von Blattfedern (22,24) erstrecken, und

(b) eine Blattfeder (36) des zweiten Paares Kontaktmittel (52) trägt, welche kontaktierend an der Schleiferbahn (12) anliegen, und die andere Blattfeder (38) des zweiten Paares ihrerseits wie bei den an der Widerstandsbahn (10) anliegenden Schleiferteilen an der ersteren Blattfeder (36) anliegt.

Zeichnung