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Die Erfindung betrifft einen Federkontaktstift mit einem hülsenartigen Grundgehäuse, einen im Grundgehäuse axial verschieblich und verdrehbar geführten und mit einem Kopfbereich aus dem Grundgehäuse herausragenden, kolbenartigen Stiftelement, das aufgrund eines im Gehäuse befindlichen Federelements in das Grundgehäuse axial einfedern kann.
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Derartige Federkontaktstifte sind grundsätzlich bekannt. Sie dienen dazu, eine Berührungskontaktierung mit einem zu prüfenden elektrischen Prüfling vorzunehmen. Durch die Berührungskontaktierung wird eine elektrische Verbindung zum Prüfling hergestellt, sodass dieser einer elektrischen Funktionsprüfung oder dergleichen unterzogen werden kann. Je nach Bauform des zu prüfenden elektrischen Prüflings ist eine mehr oder weniger gute Berührungskontaktierung möglich, wobei oftmals auch relativ große elektrische Ströme bei der Berührungskontaktierung übertragen werden sollen, was stets dann problematisch ist, wenn die Berührungskontaktierung zu hochohmig und/oder zu kleinflächig erfolgt. Es ist bekannt, ein messerartiges, flaches Kontaktelement (Prüfling) folgendermaßen zum Zwecke einer elektrischen Prüfung zu kontaktieren (derartige Messerkontakte sind beispielsweise bei Steckerbauteilen reihen- oder matrixförmig angeordnet). Zunächst wird ein elektrischer Prüfkontakt, der als Flachkontakt ausgebildet ist, axial an den Prüfling herangeführt, ohne dass es zu Berührungskontaktierungen kommt, da ein seitlicher Abstand von Messerkontakt und Prüfkontakt vorliegt. Anschließend erfolgt eine laterale Zustellung des Prüfkontakts an den Messerkontakt heran vorgenommen, bis es zur Berührungskontaktierung kommt. Dieses Vorgehen erfordert somit einen komplizierten Bewegungsmechanismus, der sowohl eine axiale als auch eine laterale Verlagerung des Prüfkontakts gestattet. Hinzu kommt, dass bei einer reihen- oder matrixförmigen Anordnung von mehreren Messerkontakten der Abstand zwischen ihnen sehr begrenzt ist, sodass das axiale Zuführen von entsprechenden Prüfkontakten erschwert wird oder zu unzulässigen Berührungen führt, bevor der eigentliche Test durchgeführt werden kann. Im schlimmsten Fall lassen sich die Prüfkontakte gar nicht zwischen die zu prüfenden Messerkontakte einführen, da die Zwischenräume zwischen den Messerkontakten zu klein sind.
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Es ist ferner bekannt, für eine Hochstromprüfung Prüfkontakte auf zu prüfende Kontakte aufzustecken. Dabei wirken laterale Kontaktkräfte über den gesamten Aufsteckweg, wodurch es zu Beschädigungen an den Oberflächen der Prüfkontakte kommt.
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Aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 200 08 214 U1 ist des Weiteren ein Verraststift zur Prüfung des mechanischen Sitzes von Elementen und Gehäusen bekannt, wobei der Verraststift eine Hülse, in der ein Kolben längsverschieblich gegen Federkraft geführt ist, aufweist, wobei die Federkraft von mindestens zwei Federn aufgebracht wird, die in Längsrichtung des Kolbens gesehen auf ihm hintereinander angeordnet sind und sich jeweils mit einem Ende am Kolben und jeweils mit dem anderen Ende an der Hülse abstützen.
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Weiterhin ist aus der Offenlegungsschrift
DE 27 17 420 A1 ein Kontaktstift für eine Bearbeitungs- oder Prüfvorrichtung elektronischer Bauteile bekannt, mit einem eine geschlossene Oberfläche aufweisenden Hohlschaft und wenigstens einem in diesem axial verschieblich gelagerten Taststab, dessen freies Ende als Kontakt- oder Prüfkopf ausgebildet ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Federkontaktstift anzugeben, der eine Prüfung auf eine einfache und kostengünstige Weise und auch bei engstehenden Prüflingen gestattet.
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Hierzu ist bei dem vorstehend erwähnten Federkontaktstift vorgesehen, dass er eine Verdreheinrichtung für das Stiftelement aufweist, wobei die Verdreheinrichtung eine gegen ein von außen erfolgendes Verdrehen des Stiftelements eine Rückdrehkraft aufbringende Verdreheinrichtung ist und das Stiftelement einen Kopf aufweist, der als Gabelkopf mit mindestens einer Einlaufschrägen oder als Zungenkopf mit mindestens einer Einführschrägen ausgebildet ist. Aufgrund der Erfindung ist eine steckkraftfreie oder zumindest jedoch eine steckkraftarme laterale, beschädigungsfreie, elektrische Berührungskontaktierung eines elektrischen Prüflings möglich. Für die elektrische Berührungskontaktierung des elektrischen Prüflings werden der elektrische Federkontaktstift und/oder der elektrische Prüfling relativ axial aufeinander zu bewegt. Handelt es sich bei dem Prüfling um einen messerartigen Kontakt, insbesondere Messerkontakt, so wird ein Federkontaktstift mit Gabelkopf eingesetzt. Der Gabelkopf ist in Bezug auf den Messerkontakt derart in seiner Drehstellung vorausgerichtet, dass ein Drehwinkelversatz zwischen einem Schlitz des Gabelkopfs und dem Messerkontakt besteht. Sobald der Gabelkopf den Messerkontakt berührt, sorgt die mindestens eine Einlaufschräge dafür, dass ein Verdrehen des Gabelkopfs stattfindet, wobei dies gegen eine Rückdrehkraft erfolgt. Ist der Gabelkopf im Wesentlichen vollständig auf den Messerkontakt aufgeschoben, so befindet sich ein Gabelarm des Gabelkopfes auf der einen Seite des Messerkontakts und ein anderer Gabelarm des Gabelarmes auf der anderen Seite des Messerkontakts, wobei die Rückdrehkraft dafür sorgt, dass beide Gabelarme fest und großflächig anliegen und zwischen sich den Prüfkontakt zangenartig aufnehmen, wobei die Summe der durch die Drehkraft gebildeten Momente der beiden Gabelarme darart ist, dass keine seitliche Kraft auf den Messerkontakt ausgeübt wird. Die Zuführbewegung zwischen Federkontaktstift und Prüfling ist axial und linear, wobei dennoch quer dazu, nämlich durch die Verdreheinrichtung und die dadurch wirkende Rückdrehkraft, ein Kontaktdruck erzeugt wird. Aufwendige Einrichtungen, die in mehrere Richtungen eine Verlagerung des Federkontaktstifts beziehungsweise des Prüflings herbeiführen müssen, um eine Berührungskontaktion vorzunehmen, sind daher erfindungsgemäß nicht erforderlich. Sofern als Prüfkontakt eine Messerkontaktbuchse berührungskontaktiert werden soll, wird ein Federkontaktstift mit Zungenkopf eingesetzt, der beim Einführen in die Messerkontaktbuchse aufgrund seiner mindestens einen Einführschrägen gegen eine Rückdrehkraft verdreht wird und somit mit einer Randseite an einem Innenwandbereich der Messerkontaktbuchse mit Andruckkraft anliegt und mit seinem anderen Randbereich an einer gegenüberliegenden Innenwand der Messerkontaktbuchse berührungskontaktiert. Durch die Rückdrehkraft versucht der Zungenkopf quasi die Messerkontaktbuchse aufzuweiten, was zwar nicht erfolgt, jedoch den Kontaktdruck verdeutlicht.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Federkontaktstift mit einem hülsenartigen Grundgehäuse, einen im Grundgehäuse axial verschieblich und verdrehbar geführten und mit einem Kopfbereich aus dem Grundgehäuse herausragenden, kolbenartigen Stiftelement, das aufgrund mindestens eines im Grundgehäuse befindlichen Federelements in das Grundgehäuse axial einfedern kann, und mit einer Verdreheinrichtung für das Stiftelement, wobei die Verdreheinrichtung eine durch das axiale Einfedern des Stiftelements dieses verdrehende Verdreheinrichtung ist, und das Stiftelement einen Kopf aufweist, der als Gabelkopf oder als Zungenkopf ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es nicht erforderlich, dass der Gabelkopf oder der Zungenkopf mit mindestens einer Einlaufschrägen oder mindestens einer Einführschrägen ausgestattet ist, da für die Berührungskontaktierung Federkontaktstift und Prüfling relativ aufeinander zu bewegt werden, dann - im Falle eines Messerkontakts als Prüfling - ein Gabelkopf des Stiftelements zum Einsatz gelangt, der so drehausgerichtet ist, dass er vorzugsweise mit Spiel über den Messerkontakt so geschoben wird, sodass ein Gabelarm auf der einen Seite und ein Gabelarm auf der anderen Seite des Messerkontakts liegt, wobei durch Fortschreiten der axialen Bewegung Gabelkopf und Messerkontakt axial gegeneinander treten und hierdurch ein Einfedern des Stiftelements bewirkt wird. Durch das Einfedern sorgt die Verdreheinrichtung dafür, dass sich zumindest ein Abschnitt des Stiftelements und damit der Gabelkopf verdreht und somit zangenartig den Messerkontakt zwischen sich aufnimmt, wodurch eine großflächige und niederohmige Berührungskontaktierung geschaffen ist. Im Falle einer Messerkontaktbuchse als Prüfkontakt wird ein Federkontaktstift mit einem Zungenkopf eingesetzt, wobei die Zunge mit Spiel in die Messerkontaktbuchse eingeführt wird. Ist die Einführendstellung erreicht, so tritt zum Beispiel die Stirnfläche des Zungenkopfs gegen den Grund der Messerkontaktbuchse, wodurch das Einfedern des Stiftelements bewirkt und dadurch ein Verdrehen des Zungenkopfs herbeigeführt wird, der in der Messerkontaktbuchse ihre Oberwand und Unterwand mit seinen entsprechenden Seiten berührungskontaktiert, wobei dies nach Art eines Aufweitprinzips erfolgt, das heißt, der Zungenkopf liegt mit seinen Seitenbereichen durch die Drehbewegung mit Andruckkraft an den Innenflächen der Messerkontaktbuchse an, wobei sich diese aufgrund des Kontaktdrucks selbstverständlich nicht verformt, also nicht aufgeweitet wird, aber das Prinzip einer Aufweitung vorliegt. Hierdurch wird ein sicherer und niederohmiger Kontakt geschaffen, der auch hochstrombelastbar ist.
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Das Grundprinzip bei allen Ausführungsformen der Erfindung bewirkt, dass der laterale Kontaktdruck infolge des zunehmenden Verdrehmoments proportional zum axialen Federweg ansteigt. Dabei wirkt die federnachgiebige (kraftschlüssige) Kopplung zwischen Verdreheinrichtung und Kopf, sodass es nicht zur Blockierung der axialen Einfederbewegung kommt.
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Nach einer Weiterbildung des Federkontaktstifts mit einer Verdreheinrichtung, die bei einem von außen erfolgenden Verdrehen das Stiftelement eine Rückdrehkraft aufbringt und der Gabelkopf mit mindestens einer Einlaufschrägen oder der Zungenkopf mit mindestens einer Einführschrägen versehen ist, ist vorgesehen, dass die Verdreheinrichtung ferner durch das axiale Einfedern des Stiftelements dieses verdreht. Es sind demnach zwei Wirkmechanismen zur Erzeugung des Kontaktdrucks wirksam, also der Mechanismus mit Rückdrehkraft und auch der Mechanismus mit Verdrehung durch axiales Einfedern.
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Um den Federkontaktstift an einer Prüfvorrichtung oder dergleichen festlegen zu können, ist vorzugsweise ein hülsenartiges Haltegehäuse zur lösbaren Aufnahme des Grundgehäuses vorgesehen. Dies gilt für beide vorstehend erwähnten, erfindungsgemäßen Ausführungen des Federkontaktstifts.
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Eine Weiterbildung des Federkontaktstifts mit Verdreheinrichtung, die durch axiales Einfedern aktiviert wird, sieht vor, dass die Verdreheinrichtung zusätzlich eine gegen ein von außen erfolgendes Verdrehen des Stiftelements eine Rückdrehkraft aufbringende Verdreheinrichtung ist. Demzufolge sind auch hier beide Wirkungsmechanismen - wie vorstehend beschrieben - wirksam.
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Eine Weiterbildung der Erfindung des Federkontaktstifts mit einer durch axiales Einfedern aktivierten Verdreheinrichtung sieht vor, dass der Gabelkopf mit mindestens einer Einlaufschrägen oder der Zungenkopf mit mindestens einer Einführschrägen versehen ist. Diese Maßnahmen erleichtern die Kontaktierung. Bei einer Kombination beider Wirkprinzipien der Verdreheinrichtung ist die vorstehende Ausgestaltung sogar besonders wünschenswert.
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Die nachstehenden vorteilhaften Ausgestaltungen beziehen sich auf erfindungsgemäße Federkontaktstifte, unabhängig von ihrem Wirkungsmechanismus der Verdreheinrichtung, wobei auch beide Wirkungsmechanismen vorliegen können.
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Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Stiftelement als geteiltes Stiftelement mit einem ersten Stiftteil und einem zweiten Stiftteil ausgebildet ist, wobei die beiden, relativ zueinander verdrehbaren Stiftteile mit Stirnflächen federnachgiebig aneinanderliegen, die schräg zur axialen Richtung verlaufen. Die Federnachgiebigkeit wird vorzugsweise durch das vorstehend erwähnte Federelement bewirkt, das sich im Grundgehäuse befindet. Durch das federnachgiebige Aneinanderliegen der schräg zur axialen Richtung verlaufenden Stirnflächen ist eine Vorzugsdrehstellung der beiden Stiftteile zueinander erzielt. Dazu wird eines der beiden Stiftteile drehfest in Vorgabestellung gehalten und das andere Stiftteil dreht sich entsprechend der Vorgabestellung in Ausrichtstellung aus. Wird diese Ausrichtstellung verlassen, so stellt sich eine Rückdrehkraft ein, die das andere Stiftteil in eine Stellung zurückdrehen will, in der die Stirnflächen flächig aneinanderliegen. Die schrägen Stirnflächen bilden eine Art Mitnehmer mit Rutschkupplung, welche das Drehmoment begrenzt (Überlastschutz).
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Bevorzugt ist mindestens eine der Stirnflächen, vorzugsweise sind beide Stirnflächen, eben ausgebildet. Die jeweilige Ebene verläuft unter einem spitzen Winkel zur axialen Richtung, die durch die Einfederrichtung des Stiftelements in das Grundgehäuse definiert ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das erste Stiftteil drehfest im Grundgehäuse und/oder Haltegehäuse geführt ist und dass das zweite Stiftteil verdrehbar am Grundgehäuse geführt ist. Wird demzufolge das zweite Stiftteil relativ zum ersten Stiftteil verdreht, so sorgen die nunmehr nicht mehr flächig aufeinanderliegenden Stirnflächen dafür, dass eine Rückdrehtendenz besteht. Durch das drehfeste Festlegen des ersten Stiftteils im Grundgehäuse und/oder Haltegehäuse wird an der Festlegestelle überdies ein zusätzlicher elektrischer Strompfad geschaffen, der den Innenwiderstand des Federkontaktstifts reduziert.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn das erste Stiftteil und das zweite Stiftteil jeweils verdrehbar im Grundgehäuse geführt sind. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eines der Stiftteile durch eine Ausgestaltung, die nicht dem Grundgehäuse angehört, in einer vorgebbaren Drehstellung fixiert wird. Dies kann beispielsweise mittels des erwähnten Haltegehäuses erfolgen, das heißt, das Haltegehäuse hält einen der Stiftteile drehfest. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine bestimmte Drehwinkelausrichtung des Federkontaktstifts gewünscht ist, dass also beispielsweise der Gabelkopf eine bestimmte Drehstellung aufweist. Wird das Grundgehäuse bei der Montage des Federkontaktstifts in das Haltegehäuse eingebracht, vorzugsweise eingeschraubt, so können sich dabei die beiden verdrehbar im Grundgehäuse geführten Stiftteile verdrehen, das heißt, die Einschraubbewegung wird nicht behindert. Dennoch richtet sich zumindest eines der beiden Stiftteile stets nach der Einbaulage des Haltegehäuses aus, da dieses auf das Stiftteil derart wirkt, dass eine bestimmte Drehstellung beibehalten wird. Mit anderen Worten wird sich dieses Stiftteil stets nach der Vorgabe des fest installierten Haltegehäuses ausrichten, sodass nach erfolgtem Einbau beispielsweise der Gabelkopf oder auch der Zungenkopf eine Vorzugstellung einnimmt.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn das erste und das zweite Stiftteil axial verschieblich im Grundgehäuse geführt sind. Beim Einfedern des sich aus diesen beiden Stiftteilen zusammensetzenden Stiftelements verschieben sich demzufolge beide Stiftteile axial.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das erste Stiftteil mit seinem dem zweiten Stiftteil abgewandten Endbereich aus dem Grundgehäuse herausragt. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn der herausragende Endbereich mit dem Haltegehäuse zusammenwirkt, beispielsweise derart, dass das Haltegehäuse die vorstehend erwähnte Vorzugsdrehstellung dem ersten Stiftteil vorgibt.
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Ferner ist es nach einer Weiterbildung vorteilhaft, wenn die Verdreheinrichtung von den beiden aneinanderliegenden Stirnflächen und/oder von einem Drillabschnitt des ersten Stiftteils und einer den Drillabschnitt führenden, grundgehäusefesten Führungsblende und/oder haltegehäusefesten Führungsblende gebildet ist. Die durch die beiden aneinanderliegenden Stirnflächen gebildete Verdreheinrichtung wurde vorstehend schon näher erläutert. Bei der Verdreheinrichtung, die nach dem Drillbohrerprinzip arbeitet, ist vorgesehen, dass der Drillabschnitt des ersten Stiftteils, also beispielsweise ein Abschnitt des ersten Stiftteils, der als Vierkant- oder Rechteckstiftteil ausgebildet ist, blendenartig von dem Grundgehäuse und/oder dem Haltegehäuse geführt wird, derart, dass bei einer Axialbewegung dieses Stiftteils eine Drehbewegung des Stiftteils bewirkt wird, da der Drillabschnitt in der Führungsblende geführt und bei Axialverlagerung die Drehbewegung bewirkt wird.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste Stiftteil mittels des Federelements axial in Richtung auf das zweite Stiftteil vorgespannt ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die axiale Verschiebbarkeit des zweiten Stiftteils entlang eines beidseitig von Endanschlägen begrenzten Verschiebebereichs möglich ist. Damit ist sichergestellt, dass im entlasteten Zustand das Stiftelement nicht aus dem Grundgehäuse axial heraus fällt und im eingefederten Zustand eine Einfederwegbegrenzung vorliegt.
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Ferner ist es vorteilhaft, dass bei nicht eingefedertem Stiftelement das Federelement die beiden Stiftteile mit Vorspannung gegeneinander drängt oder keine Vorspannung aufbaut, derart, dass die Stiftteile einen Leerhub zueinander besitzen, der beim Einfahren des entsprechenden Stiftteils in das Grundgehäuse zunächst aufgebraucht wird, bevor die Federspannung des Federelements wirkt. Im ersten Falle wirkt das Federelement bei einer Einfederung des Stiftelements sofort, das heißt, das Stiftelement wird gegen die Rückdrückkraft des Federelements axial eingefedert. Bei der zweiten Ausgestaltung ist diese Rückdrückkraft zunächst nicht vorhanden, das heißt, das entsprechende Stiftteil kann ein Stück weit axial in das Grundgehäuse eingeschoben werden, wobei dies ohne Rückdrückkraft des Federelements erfolgt, sodass auf das Stiftteil keine federkontaktstifteigenen Kräfte wirken und sich daher sehr leicht bewegen und - wenn gewünscht - verdrehen lässt. Ist der Leerhub aufgebraucht und - durch das weitere Einschieben des Stiftteils in das Grundgehäuse - ein Einfahrzustand erreicht, bei dem das Federelement zu wirken beginnt, insbesondere weil das entsprechende Stiftteil auf das andere Stiftteil trifft, so verhält sich ab hier der Federkontaktstift wie bei der ersten Ausführungsvariante, wobei in Abhängigkeit des axialen Einfahrwegs dann jedoch möglicherweise eine geringere Federvorspannung durch das Federelement bewirkt wird. Dies liegt nicht vor, wenn das Federelement eine Vorspannung aufweist und blockiert ist und ab dem Mitnahmepunkt dann sofort die Vorspannung zur Wirkung gelangt.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum elektrischen Berührungskontaktieren eines Prüflings mittels eines einen Gabelkopf oder einen Zungenkopf aufweisenden Federkontaktstifts, insbesondere nach einer oder mehreren der vorstehend genannten Ausgestaltungen, wobei der Prüfling als Messerkontakt oder Messerkontaktbuchse ausgebildet ist und Federkontaktstift und Prüfling für die Prüfung relativ aufeinander zu bewegt werden, mit folgenden Schritten: relatives Zuführen des Gabelkopfes oder Zungenkopfes des Federkontaktstifts zum Messerkontakt oder zur Messerkontaktbuchse, Nutzen mindestens einer Einlaufschrägen des Gabelkopfes oder mindestens einer Einführschrägen des Zungenkopfes beim anfänglichen Berührungskontaktieren des Prüflings und durch Berührungskontaktierung des Prüfling erfolgendes Verdrehen des Gabelkopfes oder des Zungenkopfes gegen eine Rückdrehkraft beim fortgeführten axialen Zuführen und dadurch erfolgende zangenartige Berührungskontaktierung zwischen Gabelkopf und Messerkontakt oder aufweitartige Berührungskontaktierung zwischen Zungenkopf und Messerkontaktbuchse.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum elektrischen Berührungskontaktieren eines Prüflings mittels eines einen Gabelkopf oder einen Zungenkopf aufweisenden Federkontaktstifts, insbesondere nach einer oder mehreren der vorstehend genannten Ausgestaltungen, wobei der Prüfling als Messerkontakt oder Messerkontaktbuchse ausgebildet ist und Federkontaktstift und Prüfling für die Prüfung relativ aufeinander zu bewegt werden, mit folgenden Schritten: relatives Zuführen des Gabelkopfes oder Zungenkopfes des Federkontaktstifts zum Messerkontakt oder zur Messerkontaktbuchse, dabei mit Spiel erfolgendes Überstülpen des Gabelkopfes über den Messerkontakt oder mit Spiel erfolgendes Einführen des Zungenkopfes in die Messerkontaktbuchse, Einfedern des Federkontaktstifts durch gegeneinander treten von Gabelkopf oder Zungenkopf und Prüfling aufgrund des Zuführens, und durch das Einfedern bewirktes Verdrehen des Gabelkopfes oder des Zungenkopfes und damit erfolgende aufweitartige Berührungskontaktierung zwischen Zungenkopf und Messerkontaktbuchse.
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Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, und zwar zeigt:
- 1 einen Federkontaktstift in dreidimensionaler Darstellung ohne Haltegehäuse,
- 2 den Federkontaktstift der 1 mit Haltegehäuse,
- 3a bis 3e ein erstes Ausführungsbeispiel eines Federkontaktstifts in einer ersten Stellung,
- 4a bis 4e den Federkontaktstift der 3 in einer zweiten Stellung,
- 5a bis 5e den Federkontaktstift der 3 in einer dritten Stellung,
- 6a bis 6e ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Federkontaktstifts in einer ersten Stellung,
- 7a bis 7e den Federkontaktstift der 6 in einer zweiten Stellung,
- 8a bis 8e den Federkontaktstift der 6 in einer dritten Stellung,
- 9a bis 9e ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Federkontaktstifts in einer ersten Stellung,
- 10a bis 10e den Federkontaktstift der 9 in einer zweiten Stellung,
- 11a bis 11e den Federkontaktstift der 9 in einer dritten Stellung,
- 12a bis 12e einen Federkontaktstift nach einem weiteren Ausführungsbeispiel in einer ersten Stellung,
- 13a bis 13e den Federkontaktstift der 12 in einer zweiten Stellung,
- 14a bis 14e den Federkontaktstift der 12 in einer dritten Stellung und
- 15a bis 15e den Federkontaktstift der 12 in einer vierten Stellung.
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Die 1 zeigt einen Federkontaktstift 1, der - zur Verdeutlichung seines Aufbaus - ein transparent dargestelltes Grundgehäuse 2 aufweist, das im Wesentlichen als Kreiszylinderhülse ausgebildet ist. Ferner weist der Federkontaktstift 1 ein kolbenartiges Stiftelement 3 auf, das mit einem Kopfbereich 4 aus dem Grundgehäuse 2 herausragt und mit einem Innenbereich 5 im Grundgehäuse 2 axial verschieblich und verdrehbar geführt ist. Die axiale Richtung entspricht der Längserstreckung des Stiftelements 3, wobei dieses um seine Mittelachse verdreht werden kann. Das Stiftelement 3 weist einen Kopf 6 auf, der - im Ausführungsbeispiel der 1 - als Gabelkopf 7 mit zwei Gabelarmen 8 und 9 ausgebildet ist, wobei zwischen den Gabelarmen 8 und 9 ein randoffener Schlitz 10 ausgebildet ist. Das Stiftelement 3 ist als geteiltes Stiftelement mit einem ersten Stiftteil 11 und einem zweiten Stiftteil 12 ausgebildet. Das zweite Stiftteil 12 weist den Kopf 6 auf; das erste Stiftteil ragt mit einem dem zweiten Stiftteil 12 abgewandten Endbereich 13 aus dem Grundgehäuse 2 heraus. Im Innern des Grundgehäuses 2 befindet sich ein Federelement 14, das als Schraubendruckfeder 15 ausgebildet ist, die sich mit einem Ende an einer Stufe 16 des Grundgehäuses 2 und mit dem anderen Ende an einer Stufe 17 des ersten Stiftteils 11 abstützt. Hierdurch wird das erste Stiftteil 11 mit seiner Stirnfläche 18 gegen eine Stirnfläche 19 des zweiten Stiftteils 12 gedrängt, wobei die beiden Stirnflächen 18 und 19 eben ausgebildet sind und schräg, also unter einem spitzen Winkel, zur axialen Richtung verlaufen.
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Gemäß 2 kann das Grundgehäuse 2 des Federkontaktstifts 1 in ein hülsenartiges Haltegehäuse 20 in Richtung des Pfeils 21 eingesteckt und darin eingeschraubt werden. Das Haltegehäuse 20 weist einen strukturierten Haltebereich 22 auf, der der Montage beispielsweise in einer Bohrung einer Halteplatte 24 (3) dient.
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Die 3a zeigt den Federkontaktstift 1 der 2, wobei das Haltegehäuse 20 mit seinem Haltebereich 22 in einer Bohrung 23 eine Halteplatte 24 (von der nur ein Abschnitt dargestellt ist) undrehbar und axial unverschieblich festgelegt ist. Ferner ist aus der 3a ein elektrischer Prüfling 25 in Form eines Messerkontakts 26 ersichtlich, der sich in einem Gehäuse 27 derart befindet, dass er lediglich durch eine Gehäuseöffnung 28 axial zugänglich ist. Aus den 3a und 3b ist ersichtlich, dass das erste Stiftteil 11 mit seinem Endbereich 13 aus einer Öffnung 29 des Haltegehäuses 20 herausragt, wobei im Bereich der Öffnung 29 eine haltegehäusefeste Führungsblende 30 mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Blendenteilen 31 und 32 ausgebildet ist, wobei zwischen den Blendenteilen 31 und 32 ein flachstabähnlicher Führungsabschnitt 33 des ersten Stiftteils 11 derart geführt ist, dass das erste Stiftteil 11 eine Axialbewegung durchführen kann, jedoch drehfest gehalten wird. Das zweite Stiftteil 12 weist innerhalb des Grundgehäuses 2 eine ringnutartige Vertiefung 34 auf, die einen Verschiebebereich 35 des Stiftelements 3 definiert. Das Grundgehäuse 2 besitzt eine Ringwulst 36, die in die Vertiefung 34 hineinragt, deren Seitenwände Endanschläge 37 und 38 bilden. Die Schraubendruckfeder 15 drängt das erste Stiftteil 11 in Richtung des Pfeils 39. Dabei beaufschlagt die Schrägfläche 18 die Schrägfläche 19 des zweiten Stiftteils 12, sodass dieses mit dem Endanschlag 37 gegen die Ringwulst 36 gedrückt wird. Ein weitergehendes Austreten des zweiten Stiftteils 12 aus dem Grundgehäuse 2 ist dadurch verhindert. Wird das Stiftelement 3 in Richtung des Pfeils 40 mit einer Kraft beaufschlagt, so tritt es weiter in das Grundgehäuse 2 ein, wobei die Schraubendruckfeder 15 stärker gespannt wird. Diese Einfederbewegung wird durch Anschlagen des Endanschlags 38 an die Ringwulst 36 begrenzt.
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Aufgrund der Schrägflächen 18 und 19 richtet sich das zweite Stiftteil 12, das drehbar im Grundgehäuse 2 gelagert ist, in die aus der 3b hervorgehende Vorzugsstellung aus, in der die beiden Ebenen Stirnflächen 18 und 19 flächig aufeinanderliegen. Die Stellung wird vorgegeben von der Drehwinkelstellung des ersten Stiftteils 11, dessen Drehwinkelstellung definiert wird durch die Führungsblende 30 des Haltegehäuses 20. Aus der 3b ist erkennbar, dass der Gabelkopf 7 gegenüber dem Gehäuse 27 und damit gegenüber der Ausrichtung des Messerkontakts 26 leicht verdreht von einer Verdreheinrichtung 41 gehalten ist, die im Wesentlichen von den Stirnflächen 18 und 19 gebildet wird. Dies bedeutet, dass die ebene Oberseite 41 und die ebene Unterseite 42 des Messerkontakts 36 nicht in Parallelität steht mit der ebenen Innenseite 44 des Gabelarms 8 und auch nicht mit der ebenen Innenseite 45 des Gabelarms 9. Die 3c zeigt die Anordnung der 3b um 90° verdreht.
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Die 3d zeigt eine Ansicht der 3b in Richtung des Pfeils 46. In der 3d sind ferner Schnittlinien A-A und B-B eingetragen, die entsprechend zur 3b und zur 3c gehören. Die 3e zeigt einen Schnitt entlang der Linie C-C der 3b. Es ist erkennbar, dass eine Verdrehung zwischen dem Messerkontakt 26 und dem Schlitz 10 der Gabelarme 8 und 9 derart stark vorliegt, dass eine Überschneidung der Teile besteht.
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Der 3b ist deutlich zu entnehmen, dass der Gabelkopf 7 an seinen Gabelarmen 8 und 9 jeweils eine Einlaufschräge 47, 48 aufweist. Die beiden Gabelarme 8 und 9 laufen ansonsten parallel zueinander, d.h., der Schlitz 10 weist aufgrund der Einlaufschrägen 47 und 48 eine anfängliche Erweiterung auf, die dann in eine gleichbleibend große Schlitzbreite übergeht. Alternativ ist es bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel auch möglich, dass die beiden Gabelarme 8 und 9 in Richtung auf ihr freies Ende gesehen zueinander divergieren, sodass ein V-förmiger Schlitz 10 ausgebildet wird.
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Wird für eine elektrische Berührungskontaktierung der Federkontaktstift 1 der 3 (wird kein Buchstabe zur Ziffer einer Figur erwähnt, so sind alle Buchstaben der ziffernmäßig genannten Figur eingeschlossen) in Richtung auf den Messerkontakt 6 bewegt, so tritt das vordere Ende 49 des Messerkontakts 26 in den Schlitz 10 ein, wobei dieses Eintreten trotz der Verdrehstellung zwischen Gabelkopf 7 und Messerkontakt 26 aufgrund der Einlaufschrägen 47 und 48 möglich ist. Aufgrund der sich an die Einlaufschrägen 47 und 48 anschließenden Verengung des Schlitzes 10 verdreht sich das zweite Stiftteil 12 relativ zum ersten Stiftteil 11 mit der Folge, dass die beiden Stirnflächen 18 und 19 nicht mehr flächig aufeinanderliegen, jedoch aufgrund der Kraft der Schraubendruckfeder 15 eine Rückdrehkraft wirkt, d.h., die beiden Stirnflächen 18 und 19 streben an, wieder in ihre Ursprungsstellung zurückzudrehen. Dies hat jedoch zur Folge, dass die beiden Gabelarme 8 und 9 durch die Rückdrehkraft zangenartig den Messerkontakt 26 zwischen sich aufnehmen. Dies bedeutet, dass zumindest ein großflächiger Bereich der Innenseite 45 des Gabelarms 9 mit Kontaktdruck auf einen entsprechenden Bereich der Oberseite 42 und ein großflächiger Abschnitt der Innenseite 44 des Gabelarms 12 auf einen entsprechenden Bereich der Unterseite 43 des Messerkontakts 26 gepresst wird. Die 4a bis 4e verdeutlichen diese Situation, wobei der Gabelkopf 7 noch nicht vollständig auf den Messerkontakt 26 aufgeschoben ist.
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Die Darstellungen der 5a bis 5e zeigen die Endstellung beim elektrischen Berührungskontaktieren der Anordnung der 3. Das axiale Aufschieben des Gabelkopfs 7 auf den Messerkontakt 6 ist derart weit erfolgt, dass das Ende 49 des Messerkontakts 26 gegen den Grund 50 des Schlitzes 10 getreten und darüber hinaus das Stiftelement 3 unter Komprimieren der Schraubendruckfeder 15 in das Grundgehäuse 2 bis kurz vor Erreichen des Endanschlags 38 eingetreten ist. Durch das Spannen der Schraubendruckfeder 15 erhöht sich entsprechend die Rückdrehkraft, die auf das zweite Stiftteil 12 wirkt, sodass eine kraftvolle elektrische Kontaktierung zwischen den Gabelarmen 8 und 9 und dem Messerkontakt 26 vorliegt. Hierbei soll noch erwähnt werden, dass der Schlitz 10 breiter ist, als die Dicke des Messerkontakts 26, der Schlitz 10 insoweit also den Messerkontakt 26 nicht klemmend aufnimmt, sondern das eine Klemmwirkung nur durch Verdrehen des Gabelkopfs 7 erreicht wird. Ferner ist zu erwähnen, dass die Oberseite 42, Unterseite 43, Innenseite 44 und Innenseite 45 nicht eben sein müssen, sondern derart geformt sind, dass ein möglichst guter elektrischer Berührungskontakt entsteht.
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Die 6 bis 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federkontaktstifts 1, der im Wesentlichen der Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels der 3 entspricht, sodass auf die dazu vorstehend vorhandene Beschreibung verwiesen wird. Nachstehend wird nur auf Änderungen des Ausführungsbeispiels der 6 bis 8 gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 3 eingegangen. Die Stellungen des Federkontaktstifts 1 der 6 bis 8 entspricht den Stellungen des Federkontaktstifts 1 der 3 bis 5, also die entlastete Stellung (6), die teilweise eingeführte Stellung (7) und schließlich die eingefederte Stellung (8). Der wesentliche Unterschied des Ausführungsbeispiels der 6 zum Ausführungsbeispiel der 3 besteht darin, dass eine andersartige Verdreheinrichtung 41 vorgesehen ist, die einerseits ebenso wie die Verdreheinrichtung 41 beim Ausführungsbeispiel der 3 aufgebaut ist, nämlich zwei schräg zur Längserstreckung des Federkontaktstifts 1 verlaufende Stirnflächen 18 und 19 der Stiftteile 11 und 12, andererseits jedoch eine zusätzliche Ausbildung der Verdreheinrichtung 41 im Endbereich 13 des ersten Stiftteils 11 vorhanden ist. Während beim Ausführungsbeispiel der 3 der Führungsabschnitt flachstabähnlich und eben ausgebildet ist, ist beim Ausführungsbeispiel der 6 der Führungsabschnitt ebenfalls flachstabähnlich, jedoch als Drillabschnitt 51 gestaltet, d.h., über seine Längserstreckung gesehen ist er in sich verdrillt, mit der Folge, dass er beim Durchlaufen der Führungsblende 30 von den Blendenteilen 31 und 32 zur Verdrehung gezwungen wird. Eine axiale Bewegung des ersten Stiftteils 11 führt also zu einer Verdrehbewegung des ersten Stiftteils 11. Aus den Figuren der 6 wird deutlich, dass der Gabelkopf 7 keine Anfangsverdrehung gegenüber der Ausrichtung des Messerkontakts 26 aufweist, d.h., der randoffene Schlitz 10 fluchtet mit dem Messerkontakt 26, sodass die Einlaufschrägen 47 und 48 nicht erforderlich sind. Sie sind beim Ausführungsbeispiel der 6 zwar vorhanden, jedoch nicht zwingend erforderlich, sodass sie also weggelassen werden können. Wird der Federkontaktstift 1 aus der Stellung der 6 in die Stellung der 7 bewegt (es ist natürlich auch eine Bewegung des Prüflings 25 oder eine Bewegung des Federkontaktstifts 1 und des Prüflings 25 möglich, also eine relative Bewegung), so nimmt der Gabelkopf 7 den Messerkontakt 26 im Schlitz 10 auf, ohne dass dabei eine Verdrehung des Stiftelements 3 stattfindet. Sobald das Ende 49 des Messerkontakts 26 gegen den Grund 50 des Schlitzes 10 tritt federt das Stiftelement 3 des Federkontaktstift 1 axial ein (8), sodass sowohl das zweite Stiftteil 12 als auch das erste Stiftteil 11 axial verlagert werden, mit der Folge einer Drehung des ersten Stiftteils 11 aufgrund der Verdreheinrichtung 41 (Führungsblende 30, Drillabschnitt 51). Hierdurch liegen die Stirnflächen 18 und 19 der Stiftteile 11 und 12 nicht mehr flächig aufeinander, sodass auf das Stiftteil 12 ein Drehmoment ausgeübt wird, mit der Folge, dass sich die Innenseiten 44 und 45 mit Kontaktdruck an die Oberseite 42 beziehungsweise Unterseite 43 des Messerkontakts 26 anlegen, wodurch eine sehr gute elektrische Verbindung geschaffen ist.
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Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung, bei denen der Federkontaktstift 1 einen Gabelkopf 7 aufweist, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Gabelkopf 7 aus einem Kreiszylinder 52 (1) besteht, in den axial der Schlitz 10 eingearbeitet ist.
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Die 9, 10 und 11 betreffen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Federkontaktstifts 1 der Erfindung, der im Wesentlichen der Ausführungsform der 3 bis 5 entspricht, sodass auf die zugehörige Beschreibung verwiesen wird und nachstehend lediglich Unterschiede erläutert werden. Die Unterschiede bestehen zum einen darin, dass beim Ausführungsbeispiel der 9 bis 11 ein Federkontaktstift 1 mit einem Kopf 6 vorgesehen ist, der als Zungenkopf 53 ausgebildet ist. Es handelt sich vorzugsweise wiederum um einen Kreiszylinder 53, der derart bearbeitet ist, dass zumindest über eine Teillänge seiner axialen Erstreckung eine axial verlaufende Zunge 54 vorhanden ist, die zentrisch angeordnet ist und eine gleichbleibende Dicke aufweist. Das freie Ende der Zunge 54 ist mit Einführschrägen 55 und 56 versehen, wobei die Einführschräge 55 der Seite 57 und die Einführschräge 56 der Seite 58 der Zunge 54 zugeordnet ist. Als Prüfling 25 ist im Falle des Ausführungsbeispiels der 9 eine Messerkontaktbuchse 59 vorgesehen, die in ein Gehäuse 27 eingehaust sein kann, das lediglich über eine Gehäuseöffnung 28 zugänglich ist.
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Grundsätzlich ist es beim Ausführungsbeispiel der 9 bis 11 möglich, dass die Funktionsweise des Federkontaktstifts 1 ebenso ist, wie beim Gegenstand der 3 bis 5, sodass sich also nur Kopf 6 und Prüfling 25 entsprechend unterscheiden. Dies einmal unterstellt, so würde sich beim Einführen der Zunge 54 in das Innere der im Wesentlichen im Querschnitt C-förmigen Messerkontaktbuchse 59 aufgrund der Einführschrägen 55 und 56 das zweite Stiftteil 12 gegenüber dem ersten Stiftteil 11 unter Aufbringung einer Rückdrehkraft verdrehen, sodass im eingesteckten Zustand die Seite 57 gegen die obere Innenseite 60 und die Seite 58 gegen die untere Innenseite 61 der Messerkontaktbuchse 59 mit Vorspannung drücken würde und dadurch eine gute, niederohmige Kontaktierung geschaffen wäre. Dieses vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel geht jedoch nicht aus den 9 bis 11 hervor, ist jedoch auch ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist bei den 9 bis 11 noch folgendes vorgesehen, auf das nachstehend eingegangen wird. Es liegt kein Drillabschnitt 51 vor, d.h., dass beim Einfedern des ersten Stiftteils 11, das drehfest gehalten ist, keine Verdrehung erfolgt. Die Anordnung ist jedoch derart getroffen, dass in der unbelasteten Darstellung der 9 zwischen dem ersten Stiftteil 11 und dem zweiten Stiftteil 12 ein Abstand besteht, d.h., die Stirnflächen 18 und 19 liegen nicht gegeneinander. Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt sein, dass das Federelement 14, insbesondere die Schraubendruckfeder 15, eine entsprechend kurze Länge aufweist. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass ein nur auf das erste Stiftteil 11 wirkende Anschlag vorgesehen ist, der ein weiteres Verlagern dieses Stiftteils 11 in Richtung auf das zweite Stiftteil 12 verhindert. Die Folge ist, dass das zweite Stiftteil 12 lose beweglich und gegebenenfalls verdrehbar im Grundgehäuse 2 gemäß 9 gehalten ist. Durch den Abstand der beiden Stiftteile 11 und 12 voneinander liegt kein Kraftschluss vor, sondern ein axialer und rotatorischer Leerweg. Werden nun - gemäß 10 - Federkontaktstift 1 und Prüfling 25 axial aufeinander zu bewegt, so rutscht die Zunge 54 des Zungenkopfs 53 kraftfrei in das Innere der Messerkontaktbuchse 59 ein. Dabei wird vorausgesetzt, dass die Drehausrichtung der Zunge 54 in etwa übereinstimmt mit der Aufnahmeöffnung der Messerkontaktbuchse 59. Geringfügige Abweichungen können durch die Einführschrägen 55 und 56 korrigiert werden, sofern sie vorhanden sind. Erst dann, wenn - gemäß 11 - durch die Axialbewegung Zungenkopf 53 und Messerkontaktbuchse 59 gegeneinander treten (im vorliegenden Fall durch Anstoßen eines kreiszylindrischen Bunds 62 des Zungenkopfs 53 gegen das vordere Ende der Messerkontaktbuchse 59) wird das zweite Stiftteil 12 im Wesentlichen kraftfrei in das Grundgehäuse 2 eingeschoben bis der Leerweg aufgebraucht ist und die beiden Stirnflächen 18 und 19 der Stiftteile 11 und 12 gegeneinander treten. Durch die Führungsblende 30 und den Führungsabschnitt 33 weist das Stiftteil 11 gegenüber dem Stiftteil 12 eine Verdrehlage auf, wobei die Drehstellung des Stiftteils 12 durch die Lage des Prüflings vorgegeben ist. Im Zuge des nun erfolgenden Einfederns des Stiftelements 3 baut sich aufgrund der vorgegebenen Verdrehlage der Stirnflächen 18 und 19 zueinander ein Drehmoment auf, sodass sich die Zunge 54 in der Messerkontaktbuchse 59 verdreht und mit entsprechender Kraftbeauschlagung versucht, die Messerkontaktbuchse 59 „aufzuweiten“. Hierdurch wird ein sehr guter elektrischer Kontakt zwischen den Teilen erzielt.
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Nicht dargestellt ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, das dem Ausführungsbeispiel der 9 bis 11 entspricht, wobei lediglich der Zungenkopf 53 ersetzt ist durch einen Gabelkopf 7 und die Messerkontaktbuchse 59 ersetzt ist durch einen Messerkontakt 26.
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Die 12 bis 15 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Beim Ausführungsbeispiel der 12 bis 15 ist ein Gabelkopf 7 vorgesehen, der so ausgebildet sein kann, wie beim Ausführungsbeispiel der 3 oder auch so wie in der 12 dargestellt, d.h., er wird zusätzlich zum Ausführungsbeispiel der 3 von einer kreiszylindrischen Hülse 63 umgeben. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass das Ausführungsbeispiel der 12 bis 15 keinen Gabelkopf 7 (mit oder ohne Hülse 63) und Messerkontakt 26, sondern einen Zungenkopf 53 und eine Messerkontaktbuchse 59 aufweist, wobei im Übrigen jedoch die Funktionsweise so ist, wie zu den 12 bis 15 nachstehend beschrieben.
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Durch die kreiszylindrische Hülse 63 umschließt der Gabelkopf 7 den Prüfling bei der Prüfung mehrseitig. Dies ergibt sich daraus, dass der vorzugsweise zylindrische Gabelkopf breiter als die Zungenbreite des Prüflings ausgebildet ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 12 bis 15 wird auf das Ausführungsbeispiel der 9 bis 11 verwiesen, d.h., auch hier liegt ein Leerhub zwischen dem ersten und dem zweiten Stiftteil 11, 12 vor, wenn das Stiftelement 3 unbelastet ist. Abweichend zu dem Ausführungsbeispiel der 9 bis 11 ist jedoch zusätzlich vorgesehen, dass der Endbereich des ersten Stiftteils 11 als Drillabschnitt 51 ausgebildet ist und dass das Haltegehäuse 20 eine Führungsblende 30 aufweist. Es ergibt sich dadurch gemäß der 12 bis 15 folgende Funktion: Gemäß 12 weisen die beiden Stiftteile 11 und 12 einen Abstand zwischen sich auf, sodass das zweite Stiftteil 12 kraftfrei ist und im Wesentlichen lose vom Grundgehäuse 2 gehalten wird. Das bedeutet, dass beim Einführen des Gabelkopfs 7 über den Messerkontakt 26 keine Kräfte wirken. Erst wenn - gemäß 14 - ein Einfedern des Stiftelements 3 beginnt, ergibt sich aufgrund der verdreht zueinander liegenden Stirnflächen 18 und 19 ein Drehmoment, das das zweite Stiftteil 12 verdreht, wodurch der Gabelkopf 7 Kontaktkräfte auf den Prüfling 25 ausübt. Wird nun - gemäß 15 - weitestgehend oder auch ganz eingefedert, so tritt hinzu, dass sich aufgrund des Drillabschnitts 51 und der Führungsblende 30 das erste Stiftteil 11 verdreht, derart, dass nicht nur mit ansteigender Federkraft das Drehmoment der Verdrehung auf das zweite Stiftteil 12 erhöht wird, sondern auch die beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen 18 und 19 derart gesteuert werden, dass ein erhöhtes Drehmoment vorliegt und/oder ein großer Drehwinkel durchlaufen werden kann, sodass auch bei Toleranzschwankungen oder entsprechenden Ausgestaltungen eines relativ großen Spiels zwischen Prüfling und Kopf 6 dieses Spiel problemlos aufgezehrt werden kann und dennoch ein hohes Drehmoment übertragen wird, um einen hinreichenden elektrischen Kontaktdruck zu schaffen.
