用于制造用于滑环的电刷块的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于全自动地制造用于滑环装置的电刷块的方法。制造步骤包括：对载体金属丝进行机械变形，将接触件插入和接通，定长切断各个电刷块，选择性地电镀电刷侧的部段，进行自动化的印刷电路板安装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制造用于滑环的电刷块的设备及方法。
技术介绍
WO 2013/03063公开了通过如下方式制造一种电刷元件：在能导电的第一载体上施加能导电的接触件，其中，应将预成形的接触件沿纵向方向插入载体中。US 5,315,758公开了这样制造一种电刷元件：将由贵金属制成的接触件施加到载体材料的凹部中或者直接施加到载体材料上。为了改进电刷元件在滑轨上的挤压力而建议，电刷元件设有弯曲部。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，设计一种方法，该方法能够实现至少部分自动化地和/或优选全部自动化地制造和装配电刷块。这引起在品质保持不变的情况下更有效的、更快速的和更精确的制造和装配工艺与高的重复率。该任务通过根据权利要求1所述的方法解决。本专利技术的有利的方案在从属权利要求中给出。电刷块包括载体，该载体优选构造为电路板或印刷电路板并且承载和电接通在下文中称为电刷的至少一个电刷元件。电刷可以包括能导电的金属丝段与已被施加的接触件。电刷因此包括至少一个连接区域和至少一个接触区域。所使用的印刷电路板可以是单层的、多层的或柔性的印刷电路板。印刷电路板此外可以含有标记，这些标记能够实现印刷电路板种类和印刷电路板层的自动识别。此外，在制造电刷块之后可以紧接着进行电缆的自动化的钎焊、旋紧或压入。也能够自动实现到滑环壳体中的安装。制造工艺基本上可以划分为两个主要部分：-制造所述至少一个电刷；-将所述至少一个电刷安装在电路板上以形成电刷块。无接触件的电刷由能导电的金属丝材料制成，该金属丝材料在下面称为半成品。半成品优选是由非贵金属构成的圆金属丝或其它形状的材料、例如四边形材料或板条。半成品可以是基于铜的、基于铁的、或者为了更好的可焊接性还可以是镀锡的。在具有接触件的电刷中，所使用的用于接触件的半成品可以是基于金的或基于银的、即贵金属亦或碳原料，分别以圆金属丝、四边形棒/金属丝形式的铆钉。也可设想耐燃烧的材料或通过例如添加钨的合金作为用于接触件的半成品。为了工作步骤的自动化可以使用工业机械手，这些工业机械手具有用于物体识别的光学拍摄系统以及电感的和/或电容的接近传感器以及用于电导通检查和实施焊接工艺的系统。工业机械手的优点在于高的重复精度、高的可用性、非常好的加工质量、员工保护、高的生产速度和低的生产成本。根据本专利技术的另一种方案，也可以借助于设备对部分PVD或CVD涂覆的金属丝进行处理。具有已涂覆和未被涂覆的部分区域的预处理的金属丝在此由辊提供或已经如此预定长切断地提供，使得预定长切断的部件分别具有一个被涂覆的区域和一个未被涂覆的区域。在PVD或CVD方法中完全被涂覆的金属丝或部件也能够由此供应。对此可以使用光学系统如照相机、反射光栅或磁性传感器、涡流传感器或用于识别部分被涂覆的或完全被涂覆的金属丝段的电容传感器或这样协调的机器周期，使得压印机和冲裁机在正确的部位处将金属丝分离和压印。此外也能够制造无接触件的部分被涂覆的或完全被涂覆的弹簧接触件。根据本专利技术的另一种方案也可行的是，对已经完成定长切断的金属丝进行接纳、处理和定向地电镀。在此，至少在金属丝的一部分上施加由贵金属或青铜合金构成的涂层。在此，可以仅对金属丝的部段进行涂覆或者对金属丝与预先施加的接触件一起进行涂覆。这根据所使用的合金来改进电学和/或机械特性。电刷也能够仅包括金属丝或金属丝弯头。金属丝的端部能够除了将接触件安置在设置用于与滑动轨道接触的侧面上之外也倒圆地设计或者电镀。弹簧接触件的使用也是可行的，这些弹簧接触件同样能够借助于机械手或装配机电接通到为了接通而设想的金属丝端部上。制造工艺优选包括下述步骤：a)提供i.在本专利技术的一种优选的方案中连续地提供均匀的半成品。所述提供优选经由滚筒或辊实现。ii.在另一种实施形式中由滚筒或辊供应经CVD或PVD涂覆的材料。iii.在另一种实施形式中供应预定长切断的均匀的金属丝段。iv.在另一种实施形式中供应经CVD或PVD涂覆的预定长切断的单个金属丝。b)压印接触面i.可选地可行的是，在稍后施加接触件的部位处借助于压力冲头或辊压机压印出“扁平部”或“凹部”(提供面状接触)。在另一种实施形式中还设置第二压印部，用于改进成品电刷的可定位性。c)施加接触件i.接触件通过第一工业机械手被施加。ii.接触件通过装配机被施加。接触件与接通面的接通优选借助于铆接、压入、激光焊接、火焰焊接、电阻焊接、摩擦焊接、钎焊或导电粘接实现。iii.如果电刷仅由金属丝段构成，则省去该工作步骤。d)分离优选地，第一工业机械手的夹持器在所属的金属丝段处接纳电刷并且借助于冲裁机或剪板机或激光将其从连续材料中分离出，使得切割段包含金属丝段和在其上接通的接触件，所述金属丝段和接触件共同形成电刷。夹持器可以是工业机械手的或其它机器的部件。i.在任意的位置处分离。ii.如果电刷仅由金属丝段构成，则所分离的部段仅仅包含仅一个扁平部位。iii.在一种替选的实施形式中，所分离的段仅由未被涂覆的、部分被涂覆的或预涂覆的无压印部的金属丝段构成。e)功能检查i.紧接着所述接通可以进行电刷的导通检查。导通检查能够通过下述单元进行，该单元执行接触件的施加，或者能够通过单独的单元进行。ii.如果电刷仅由金属丝段构成，则能够省去该工作步骤。f)运输i.第一工业机械手或装配机借助于夹持器将电刷引向运输元件。-在传送带上轴承套的合适的接纳-具有压印的沟槽的传送带-在光滑的传送带上-或者第一机械手将电刷直接运输到下一个加工步骤。也能够使用多重夹持器，使得在一个工作步骤中可以接纳和处理多个电刷。g)使所述至少一个电刷弯曲弯曲过程在一种优选的实施形式中设计为，使得通过金属丝的多次来回弯曲在弯曲部位处产生金属丝的冷作硬化。通过在弯曲部位处的冷作硬化提高材料强度。由此可以提高弹簧常数。弯曲部位在一种优选的实施形式中构成有半径，因为这引起改进的弹性特性。但弯折的实施方案也是可行的。电刷通过第二工业机械手供应给处理站，该第二工业机械手也可以是第一工业机械手。也能够使用已经预定长切断的和/或预弯曲的半成品。即，所述部件能够在步骤c中安装接触件之后或者在步骤e中电功能检查之后直接装配到电路板中。i.所述至少一个电刷能够借助于第二工业机械手的夹持器或经
由传送带运输至弯曲机。在弯曲设备中，下部的金属丝端部能够气动地或者以其它方式被夹紧或者借助于第二工业机械手或其它机器引入到导向装置中，使得电刷的该部分能够随着接触件运动并且另一端部是固定的。也可行的是，弯曲过程直接在已安装状态中在印刷电路板中进行。ii.在一个替选的实施方案中仅夹紧金属丝段。iii.在使用多重夹持器的情况下同时夹紧多个金属丝段。iv.弯曲工艺也能够在处理工艺开始时进行，在步骤a、b、c、d或e中的每个步骤之后进行。h)安装i.优选地，借助于第二工业机械手的夹持器将所述至少一个电刷接纳或保持在弯曲机中并且在下一个步骤中将其插入到电路板中。i)钎焊过程i.在一种优选的实施形式中，所述至少一个电刷借助于钎焊方法例如波峰钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、激光钎焊、选择性钎焊或回流钎焊来固定。j)涂油/电镀i.在另一种有利的实施形式中，如果涂油是必需的并且在安装之前稍后清洁所述至少一个电刷或电刷块不是必需的，则接触部能够在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造电刷块(120)的方法，该电刷块具有至少一个电刷(100、101、102)和至少一个载体(110)，其中，所述至少一个电刷(100、101、102)包括连接区域和接触区域，所述方法包括下述步骤：a)供应由能导电的材料构成的半成品(11)；b)在半成品(11)中压制出凹部(12)或扁平部(12)；c)借助于机械手(60)或装配机将接触件装入到所述半成品(11)的压制出的扁平部(12)或凹部(12)中，并且在半成品(11)和接触件(40)之间建立导电连接；d)将所述半成品(11)分割成至少一个电刷(100、101、102)，使得电刷(100、101、102)相应地包括一个接触件(40)以及一段半成品(11)；e)通过工业机械手(60)接纳和转移所述至少一个电刷(100、101、102)；f)以一个弯曲角使所述至少一个电刷(100、101、102)弯曲；g)将所述至少一个电刷(100、101、102)装入到印刷电路板(110)中；h)将所述至少一个电刷(100、101、102)与印刷电路板(110)钎焊；i)光学检查所述电刷块(120)。

【技术特征摘要】
2015.03.31 EP 15161953.3;2015.08.20 EP 15181692.31.用于制造电刷块(120)的方法，该电刷块具有至少一个电刷(100、101、102)和至少一个载体(110)，其中，所述至少一个电刷(100、101、102)包括连接区域和接触区域，所述方法包括下述步骤：a)供应由能导电的材料构成的半成品(11)；b)在半成品(11)中压制出凹部(12)或扁平部(12)；c)借助于机械手(60)或装配机将接触件装入到所述半成品(11)的压制出的扁平部(12)或凹部(12)中，并且在半成品(11)和接触件(40)之间建立导电连接；d)将所述半成品(11)分割成至少一个电刷(100、101、102)，使得电刷(100、101、102)相应地包括一个接触件(40)以及一段半成品(11)；e)通过工业机械手(60)接纳和转移所述至少一个电刷(100、101、102)；f)以一个弯曲角使所述至少一个电刷(100、101、102)弯曲；g)将所述至少一个电刷(100、101、102)装入到印刷电路板(110)中；h)将所述至少一个电刷(100、101、102)与印刷电路板(110)钎焊；i)光学检查所述电刷块(120)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤d)中的所述至少一个电刷(100、101、102)借助于工业机械手(60)转移或运输到传送带(80)上。3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述至少一个电刷(100、101、102)在步骤e)或f)之前在能导电地连接的接触件(40)的侧面上进行电镀涂覆合金。4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，在步骤f)中通过由所述工业机械手(60)多次来回弯曲所述至少一个电刷(100、101、102)来设定所述至少一个电刷(100、101、102)的弹簧常数。5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述电刷块(120)在步骤f)之前在能导电地连接的接触件(40)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·霍尔茨阿普费尔，P·海因布赫，B·施特劳布，K·巴尔克，
申请(专利权)人：滑动环及设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE