DE102020206586A1 - Contact, circuit board with the contact, and guide carriage with the circuit board for routing - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein elektrischer Kontakt mit einem ersten Kontaktabschnitt zum Verbinden mit einer Leiterplatte und mit einem zweiten Kontaktabschnitt zum Kontaktieren eines elektrischen Bauelements oder einer Masse und mit einem elastischen Abschnitt zum Spannen zumindest des zweiten Kontaktabschnitts gegen das Bauelement oder die Masse.Offenbart sind weiterhin eine Leiterplatte mit diesem Kontakt, sowie ein Führungswagen mit dieser Leiterplatte.An electrical contact is disclosed with a first contact section for connecting to a circuit board and with a second contact section for contacting an electrical component or a ground and with an elastic section for tensioning at least the second contact section against the component or the ground. A circuit board is also disclosed with this contact, as well as a carriage with this circuit board.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kontakt gemäß dem Oberbegriff das Anspruch 1, sowie eine Leiterplatte mit dem Kontakt gemäß Anspruch 5 und einen Führungswagen mit der Leiterplatte gemäß Anspruch 14.The invention relates to a contact according to the preamble of claim 1, as well as a circuit board with the contact according to claim 5 and a guide carriage with the circuit board according to
Eine Streckenführung, insbesondere eine Linear-Führung, ermöglicht eine translatorische, geführte Bewegung. Dabei ist meist eine ortsfeste Führungsschiene oder ein ortsfestes Führungsprofil vorgesehen, an der oder dem ein Führungswagen gleit- oder wälzkörpergelagert geführt ist.A route, in particular a linear guide, enables a translational, guided movement. In this case, a stationary guide rail or a stationary guide profile is usually provided, on which a guide carriage is guided with sliding or rolling element bearings.
Es gibt den Bedarf, die Last oder die am Führungswagen angreifenden Kräfte und Momente zu kennen, um seine Überlastung zu verhindern und um die mit der Streckenführung durchgeführten Bewegungs- und Transportprozesse steuern zu können. Die Erfassung der Last kann gemäß dem Stand der Technik über eine sensorische DMS- oder piezoresistive Schicht am Führungswagen erfolgen.There is a need to know the load or the forces and moments acting on the guide carriage in order to prevent overloading and to be able to control the movement and transport processes carried out with the routing. According to the state of the art, the load can be detected using a sensor-based strain gauge or piezoresistive layer on the guide carriage.
Aus der
Zur Erfassung ist aus der
Dieses Prinzip wird in einem Schichtsystem basierend auf einer DiaForce DLC Schicht genutzt, was die Veröffentlichung „Multifunctional Thin Film Sensors Based on Amorphous Diamond-Like Carbon for Use in Tribological Applications“ von S. Biehl, H. Lüthje, R. Bandorf und J. Sick offenbart.This principle is used in a layer system based on a DiaForce DLC layer, which is what the publication "Multifunctional Thin Film Sensors Based on Amorphous Diamond-Like Carbon for Use in Tribological Applications" by S. Biehl, H. Lüthje, R. Bandorf and J. Sick revealed.
Eine Messung des Widerstands an einer abgeschiedenen anstatt einer aufgeklebten Schicht hat den Vorteil, dass das Messsignal nicht durch eine Klebeverbindung beeinflusst wird, wodurch sich der effektiv nutzbare Signalhub und damit die Empfindlichkeit des Messsystems verbessert.A measurement of the resistance on a deposited layer instead of a glued-on layer has the advantage that the measurement signal is not influenced by an adhesive connection, which improves the effectively usable signal deviation and thus the sensitivity of the measurement system.
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Nachteilig an den bekannten Lösungen ist insbesondere der vorrichtungstechnische Aufwand, der sich aus der Kontaktierung der Sensorschicht und der Verkabelung der Kontakte hin zu einer Auswerteeinheit, insbesondere einer Leiterplatte, ergibt.The disadvantage of the known solutions is, in particular, the outlay in terms of device technology, which results from the contacting of the sensor layer and the cabling of the contacts to an evaluation unit, in particular a printed circuit board.
Dem gegenüber liegen der Erfindung die Aufgaben zugrunde, einen Kontakt, eine Leiterplatte mit dem Kontakt und einen Führungswagen mit der Leiterplatte zu schaffen, wobei jeweils eine kompaktere Kontaktierung eines Sensors oder einer Sensorschicht bereitzustellen oder zumindest zu ermöglichen ist.In contrast, the invention is based on the objects of creating a contact, a printed circuit board with the contact and a guide carriage with the printed circuit board, wherein a more compact contacting of a sensor or a sensor layer is to be provided or at least to be made possible.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch einen Kontakt mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die zweite durch eine Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und die dritte durch einen Führungswagen mit den Merkmalen des Anspruchs 14.The first object is achieved by a contact with the features of claim 1, the second by a printed circuit board with the features of claim 5 and the third by a guide carriage with the features of
Weiterbildungen der Erfindungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.Further developments of the inventions are described in the respective subclaims.
Ein elektrischer Kontakt hat einen ersten Kontaktabschnitt zum Verbinden mit einer Auswerteeinheit, insbesondere einer Leiterplatte. Ein zweiter Kontaktabschnitt des Kontakts ist zum Kontaktieren eines, insbesondere zur Auswerteeinheit oder Leiterplatte beabstandet anordenbaren, elektrischen Bauelements, insbesondere eines Sensors, einer Sensorschicht oder einer Masse, insbesondere einer Elektrode, vorgesehen. Zwischen den beiden Kontaktabschnitten hat der Kontakt einen elektrisch leitfähigen, elastischen, insbesondere weichelastischen Abschnitt zum Spannen zumindest des zweiten Kontaktabschnitts gegen das elektrische Bauelement oder die Masse. Erfindungsgemäß ist dieser Abschnitt gerade oder stabförmig, insbesondere erstreckt er sich gerade und block-, zylinder- oder konusförmig in einer Spannrichtung.An electrical contact has a first contact section for connecting to an evaluation unit, in particular a printed circuit board. A second contact section of the contact is for contacting an electrical component, in particular a sensor, which can be arranged at a distance, in particular from the evaluation unit or printed circuit board Sensor layer or a mass, in particular an electrode, is provided. Between the two contact sections, the contact has an electrically conductive, elastic, in particular soft elastic section for tensioning at least the second contact section against the electrical component or the ground. According to the invention, this section is straight or rod-shaped, in particular it extends straight and block-shaped, cylindrical or conical-shaped in a tensioning direction.
Im Vergleich zu einem Kontakt gemäß dem Stand der Technik, dessen elastischer Abschnitt von einer Schraubenfeder gebildet ist, ist die gerade Ausgestaltung einfacher zu fertigen, anzuordnen und baut kleiner. Es ist so ein flächiger, lokaler Kontakt beispielsweise zu einem als piezoresistive Sensorschicht ausgebildeten Bauelement oder dessen Elektrode herstellbar, ohne dabei ein komplexes Mehrschichtsystem bereitstellen zu müssen. Es ist so eine kompaktere Kontaktierung eines Sensors oder einer Sensorschicht über den Kontakt ermöglicht.In comparison to a contact according to the prior art, the elastic section of which is formed by a helical spring, the straight configuration is easier to manufacture, to arrange and to be smaller. In this way, a flat, local contact, for example, to a component designed as a piezoresistive sensor layer or its electrode, can be produced without having to provide a complex multilayer system. This enables a more compact contacting of a sensor or a sensor layer via the contact.
In einer Weiterbildung, die besonders leicht zu fertigen ist und wenig Bauraum benötigt, ist der elastische Abschnitt von einem elektrisch leitfähigen Elastomer gebildet. In einer Weiterbildung ist dies ein Gummi, wie er beispielsweise für EMV Anwendungen Verwendung findet. Dies kann ein Gummi beispielsweise auf Silikon-Basis sein, der Silber, Nickel, Silber-Glas, Silber-Aluminium oder Graphit enthält.In a development that is particularly easy to manufacture and requires little installation space, the elastic section is formed from an electrically conductive elastomer. In a further development, this is a rubber such as is used, for example, for EMC applications. This can be a silicone-based rubber, for example, which contains silver, nickel, silver-glass, silver-aluminum or graphite.
Die gleichen Fertigungs- und Bauraumvorteile hat eine Weiterbildung, in der vom elastischen Abschnitt ein Endabschnitt des Kontakts gebildet ist.A further development in which the elastic section forms an end section of the contact has the same advantages in terms of manufacturing and installation space.
In einer Weiterbildung ist der zweite Kontaktabschnitt am elastischen Abschnitt, insbesondere stirnseitig an diesem als Kontaktfläche, ausgebildet.In a further development, the second contact section is formed on the elastic section, in particular on the front side of the latter as a contact surface.
Dann kommt - im kontaktierten Zustand - der elastische Abschnitt mit seinem zweiten Kontaktabschnitt unmittelbar am elektrischen Bauelement, insbesondere an dessen Elektrode, in Anlage. Seine Fähigkeit zur Verformung resultiert dann in einem guten Formschluss im Kontaktbereich und einer optimalen und reproduzierbaren Ausnutzung des dortigen leitfähigen Querschnitts.Then - in the contacted state - the elastic section comes into contact with its second contact section directly on the electrical component, in particular on its electrode. Its ability to deform then results in a good form fit in the contact area and an optimal and reproducible utilization of the conductive cross section there.
Alternativ kann der elastische Abschnitt einen mittigen Abschnitt des Kontaktes darstellen.Alternatively, the elastic section can represent a central section of the contact.
Eine Leiterplatte, insbesondere ein printed circuit board (PCB), zur Weiterleitung, Verarbeitung und/oder Auswertung eines elektrischen Signals eines elektrischen Bauelements, insbesondere eines Sensors oder einer Sensorschicht, hat eine elektrisch isolierende Platte und wenigstens einen darauf angeordneten, insbesondere aufgedruckten, elektrischen Leiter. Ergänzend kann auf der Platte wenigstens ein elektronisches Bauelement angeordnet und mit dem Leiter verbunden sein. Dabei ist der Leiter mit dem ersten Kontaktabschnitt eines sich von der Platte weg erstreckenden Kontaktes, der gemäß wenigstens einem Aspekt der vorrangegangenen Beschreibung ausgestaltet ist, verbunden. Der Kontakt steht somit mit seinem zweiten Kontaktabschnitt von der Platte weg oder ab.A circuit board, in particular a printed circuit board (PCB), for forwarding, processing and / or evaluating an electrical signal from an electrical component, in particular a sensor or a sensor layer, has an electrically insulating plate and at least one electrical conductor arranged thereon, in particular printed on . In addition, at least one electronic component can be arranged on the plate and connected to the conductor. In this case, the conductor is connected to the first contact section of a contact which extends away from the plate and is designed according to at least one aspect of the preceding description. The contact is thus with its second contact section away from or from the plate.
Aufgrund der Elastizität des elastischen Abschnitts kann der zweite Kontaktabschnitt mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand auf das entfernt angeordnete Bauelement, den Sensor oder die Sensorschicht oder dessen/deren Elektrode gespannt werden.Due to the elasticity of the elastic section, the second contact section can be clamped onto the remotely arranged component, the sensor or the sensor layer or its electrode with little effort in terms of device technology.
In einer Weiterbildung hat die Leiterplatte einen Anschlag, an dem der elastische Abschnitt, insbesondere zum Spannen, abgestützt ist.In a further development, the circuit board has a stop on which the elastic section is supported, in particular for tensioning.
Um eine direkte Krafteinwirkung auf die Leiterplatte zu hemmen, ist in einer Weiterbildung ein Träger vorgesehen, an dem die Platte angeordnet und/oder befestigt ist. Der Träger ist vorzugsweise stabiler als die Platte ausgestaltet. Eine Steifigkeit und Festigkeit des Trägers, sowie seine Anordnung ist vorzugsweise auf eine bestimmungsgemäß Verwendung des Führungswagens und ein zu erfassendes Lastintervall abgestimmt.In order to inhibit the direct action of force on the printed circuit board, a carrier is provided in one development, on which the board is arranged and / or fastened. The carrier is preferably designed to be more stable than the plate. A rigidity and strength of the carrier, as well as its arrangement, is preferably matched to an intended use of the guide carriage and a load interval to be recorded.
Um die Platte nicht mit der Spannkraft zu beaufschlagen und so eine aus der Spannkraft resultierende Beschädigung der Platte auszuschließen, weist in einer Weiterbildung der Träger den Anschlag auf. Dieser nimmt somit die Spannkraft auf, ohne die Platte zu belasten.In order not to apply the clamping force to the plate and thus to exclude damage to the plate resulting from the clamping force, in a further development the carrier has the stop. This thus absorbs the clamping force without loading the plate.
Um den Träger in Spannrichtung an einem Bauteil, insbesondere am Führungswagen, insbesondere an dessen elektrischer Masse zu befestigen, weist die Leiterplatte in einer Weiterbildung Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben auf. Dabei ist vorzugsweise der Träger von Durchgangsausnehmungen durchsetzt, die von je einem der Befestigungsmittel in Richtung hin zum Bauteil durchgriffen sind.In order to fasten the carrier in the clamping direction on a component, in particular on the guide carriage, in particular on its electrical ground, the printed circuit board has fastening means, in particular screws, in a further development. In this case, the carrier is preferably penetrated by through recesses, each of which is penetrated by one of the fastening means in the direction of the component.
Damit der zweite Kontaktabschnitt das elektrische Bauelement kontaktieren kann, ist in einer Weiterbildung der Träger in Spannrichtung von wenigstens einer Durchgangsausnehmung durchsetzt. Diese ist dann zumindest vom elastischen Abschnitt durchgriffen. Insbesondere ist zumindest der elastische Abschnitt darin mit Spiel geführt ist. Eine Führung ohne Spiel ist auch möglich, reduziert jedoch aufgrund der resultierende Einspannung des elastischen Abschnitts in der Durchgangsausnehmung dessen Elastizität. So ist über das Spiel ein E-Modul des elastischen Abschnitts, auch noch nach einer für ihn getroffenen Materialauswahl, beeinflussbar.In order for the second contact section to be able to contact the electrical component, in a development the carrier is penetrated by at least one through recess in the tensioning direction. This is then penetrated by at least the elastic section. In particular, at least the elastic section is guided therein with play. A guide without play is also possible, but reduces its elasticity due to the resulting clamping of the elastic section in the passage recess. Thus, a modulus of elasticity of the elastic section can be influenced via the play, even after a material selection made for it.
In einer Weiterbildung ist die Durchgangsausnehmung in einem Bereich zwischen der Platte und dem elastischen Abschnitt von einem vergleichsweise starren Abschnitt des Kontaktes durchgriffen.In a further development, a comparatively rigid section of the contact extends through the through recess in an area between the plate and the elastic section.
Der starre Abschnitt trägt vorzugsweise den ersten Kontaktabschnitt, der mit dem Leiter verbunden ist.The rigid section preferably carries the first contact section which is connected to the conductor.
Um die Spannkraft aufbringen zu können, ragt in einer Weiterbildung der zweite Kontaktabschnitt in ungespanntem Zustand des elastischen Abschnitts aus der Durchgangsausnehmung heraus. Ein Überstand des zweiten Kontaktabschnitts über eine Mündung dieser Durchgangsausnehmung hinaus ist in Abhängigkeit einer gewünschten Spannkraft bemessen.In order to be able to apply the tensioning force, in a further development the second contact section protrudes from the through recess when the elastic section is not tensioned. A protrusion of the second contact section beyond an opening of this through recess is dimensioned as a function of a desired clamping force.
Als Anschlag bietet sich in einer Weiterbildung ein Absatz, eine Schulter oder ein Kragen in der Durchgangsausnehmung an.In a further development, a shoulder, a shoulder or a collar in the through recess can be used as a stop.
In einer Weiterbildung ist der elastische Abschnitt quer zur Spannrichtung breiter als der starre Abschnitt.In a further development, the elastic section transversely to the tensioning direction is wider than the rigid section.
In einer Weiterbildung hat die Leiterplatte mehrere solche Kontakte, die jeweils gemäß wenigstens einem Aspekt der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet sind. Von diesen ist wenigstens einer zum Kontaktieren der Masse und der oder die anderen sind zum Kontaktieren des einen elektrischen Bauelements oder der mehreren elektrischen Bauelemente ausgebildet.In a further development, the circuit board has a plurality of such contacts, each of which is formed in accordance with at least one aspect of the preceding description. Of these, at least one is designed to contact the ground and the other or the others are designed to contact the one electrical component or the plurality of electrical components.
Um die Leiterplatte vor Beschädigung zu schützen, weist sie in einer Weiterbildung eine Abdeckung oder ein Gehäuse auf, von der oder dem die Platte überspannt ist.In order to protect the printed circuit board from damage, in a further development it has a cover or a housing from which the board is spanned.
Vorzugsweise ist die Abdeckung oder das Gehäuse am Träger befestigt, sodass eine Beschädigung durch Krafteinleitung in die - vergleichsweise empfindliche - Platte verhindert ist.The cover or the housing is preferably fastened to the carrier, so that damage due to the introduction of force into the - comparatively sensitive - plate is prevented.
In einer Weiterbildung weist die Leiterplatte an einer dem elektrischen Bauelement, der Masse oder dem Bauteil zuwendbaren Seite des Trägers, eine die Mündung oder Mündungen der wenigstens einen Durchgangsausnehmung umrandende Dichtung auf. Über deren Anlage am Bauelement, an der Masse oder dem Bauteil ist die Kontaktierung des zweiten Kontaktabschnitts gegen Feuchtigkeit und gegen Verschmutzung schützbar.In a further development, the printed circuit board has, on a side of the carrier facing the electrical component, the mass or the component, a seal which borders the mouth or mouths of the at least one through recess. The contacting of the second contact section can be protected against moisture and soiling via its contact with the component, the mass or the component.
Ein Führungswagen, der zur gleit- oder wälzgelagerten Führung an einer Führungsschiene einer Strecken- oder Linearführung vorgesehen ist, hat eine Leiterplatte gemäß wenigstens einem Aspekt der vorangegangenen Beschreibung. Dabei ist vom zweiten Kontaktabschnitt des wenigstens einen Kontaktes ein elektrisches Bauelement oder eine elektrische Masse des Führungswagens kontaktiert, indem der zweite Kontaktabschnitt des Kontaktes über dessen elastischen Abschnitt gegen das elektrische Bauelement oder die Masse gespannt ist.A guide carriage, which is provided for sliding or roller-bearing guidance on a guide rail of a linear or linear guide, has a printed circuit board according to at least one aspect of the preceding description. In this case, the second contact section of the at least one contact makes contact with an electrical component or an electrical ground of the guide carriage, in that the second contact section of the contact is tensioned against the electrical component or the ground via its elastic section.
Insbesondere ist das elektrische Bauelement ein drucksensitiver Sensor, insbesondere ein piezoresistiver Sensor oder eine piezoresistive Sensorschicht, oder es ist eine Elektrode, von dem der Sensor oder die Sensorschicht kontaktiert ist. Im Falle der Sensorschicht stellt ein Kontaktquerschnitt der Elektrode mit der Sensorschicht einen Sensor oder eine Sensorfläche dar. Die Sensorschicht ist beispielsweise als DLC, als sogenanntes Diamond Like Carbon, ausgebildet.In particular, the electrical component is a pressure-sensitive sensor, in particular a piezoresistive sensor or a piezoresistive sensor layer, or it is an electrode that makes contact with the sensor or the sensor layer. In the case of the sensor layer, a contact cross section of the electrode with the sensor layer represents a sensor or a sensor surface. The sensor layer is designed, for example, as a DLC, so-called diamond-like carbon.
Vorzugsweise ist der oben genannten Träger über die Befestigungsmittel an einem den drucksensitiven Sensor oder die Sensorschicht tragenden Substrat des Führungswagens befestigt. Das Substrat kann beispielsweise eine gesonderte Wälzbahn- oder Laufbahneinlage oder ein Laufbahnelement des Führungswagens sein, an der zwischen Führungswagen und Führungsschiene angeordnete Wälzkörper abwälzen.The above-mentioned carrier is preferably fastened via the fastening means to a substrate of the guide carriage which carries the pressure-sensitive sensor or the sensor layer. The substrate can, for example, be a separate rolling track or track insert or a track element of the guide carriage on which rolling bodies arranged between the guide carriage and the guide rail roll.
Im gespannten Zustand sind der zweite Kontaktabschnitt und die Unterseite des Trägers auf gleichem Level angeordnet und zumindest der zweite Kontaktabschnitt ist mit dem Sensor oder der Sensorschicht oder der Elektrode in Anlage, sodass der elastische Abschnitt um den Überstand komprimiert ist. Aus der Komprimierung resultiert die Spannkraft, mit der der zweite Kontaktabschnitt auf den Sensor oder die Sensorschicht oder die Elektrode gespannt wird.In the tensioned state, the second contact section and the underside of the carrier are arranged on the same level and at least the second contact section is in contact with the sensor or the sensor layer or the electrode, so that the elastic section is compressed around the protrusion. The compression results in the tension force with which the second contact section is tensioned on the sensor or the sensor layer or the electrode.
In einer Weiterbildung hat der der Führungswagen die, insbesondere gesonderte, Wälzbahn- oder Laufbahneinlage, bzw. das Laufbahnelement, an der oder dem zwischen dem Führungswagen und der Führungsschiene anordenbare Wälzkörper abwälzbar sind. Rückwärtig daran ist, insbesondere zur Ermittlung der am Führungswagen wirksamen Last oder des Verschleißes, eine piezoelektrische, insbesondere piezoresistive Schicht angeordnet, an der rückwärtig verteilt Elektroden angeordnet sind. Von diesen ist zur Auswertung eines Sensor- oder Elektrodensignals wenigstens eine vom zweiten Kontaktabschnitt kontaktiert. Vorzugsweise sind alle Elektroden derart kontaktiert.In a further development, the guide carriage has the, in particular separate, rolling track or track insert or the track element on which the rolling bodies that can be arranged between the guide carriage and the guide rail can be rolled. A piezoelectric, in particular piezoresistive layer, on which electrodes are distributed at the rear, is arranged at the rear, in particular to determine the load acting on the guide carriage or the wear and tear. At least one of these is contacted by the second contact section in order to evaluate a sensor or electrode signal. All electrodes are preferably contacted in this way.
Die Elektroden sind in einer Weiterbildung in eine isolierende Trennschicht eingebettet.In a further development, the electrodes are embedded in an insulating separating layer.
Diese durchsetzen sie in einer Weiterbildung von der piezoelektrischen Schicht bis hin zum sie kontaktierenden zweiten Kontaktabschnitt.In a further development, these enforce them from the piezoelectric layer to the second contact section making contact with it.
Von der piezoelektrischen Schicht weg erstrecken sich die Elektroden in einer Weiterbildung mit einem sogenannten Sensorabschnitt, dessen Querschnitt wie bereits erwähnt, eine Sensorfläche darstellt. Daran schließt sich ein Leitungsabschnitt oder eine Leitungsbahn an, an die wiederum ein zum zweiten Kontaktabschnitt weisender Kontaktabschnitt anschließt.In a development with a so-called sensor section, the cross section of which, as already mentioned, represents a sensor surface, extend away from the piezoelectric layer. This is followed by a line section or a line path, which in turn is followed by a contact section pointing towards the second contact section.
Der Leitungsabschnitt kann sich quer oder senkrecht zur piezoelektrischen Schicht erstrecken.The line section can extend transversely or perpendicularly to the piezoelectric layer.
Von größerem Vorteil ist hingegen eine parallele Erstreckung. So kann das Signal des Sensorabschnitts in einen einfacher zu kontaktierenden Bereich geleitet werden, wo vorzugsweise auch die Leiterplatte angeordnet ist. Vorzugsweise ist dieser Bereich an einem gut zugänglichen Endabschnitt des Laufbahnelements angeordnet.On the other hand, a parallel extension is of greater advantage. In this way, the signal of the sensor section can be passed into an area that is easier to contact, where the printed circuit board is preferably also arranged. This area is preferably arranged at an easily accessible end section of the track element.
Die Elektroden, insbesondere alle drei genannten Abschnitte sind vorzugsweise gemeinsam aus einer Metallschicht hergestellt, insbesondere sind sie mittels einer Maske belichtet und geätzt.The electrodes, in particular all three sections mentioned, are preferably made together from a metal layer, in particular they are exposed and etched by means of a mask.
Um den elektrischen Kontakt zwischen dem zweiten Kontaktabschnitt und dem Sensor, der Sensorschicht, der Masse oder der Elektrode zu verbessern, ist in einer Weiterbildung eine flüssige, viskoelastische oder elastische Schicht eines elektrisch leitfähigen Kontaktvermittlers oder Klebstoffs zwischen dem zweiten Kontaktabschnitt und dem Sensor, der Sensorschicht, der Masse oder der Elektrode angeordnet. Es kann alternativ ein mit der Elektrode fest verbundenes elektrisch leitfähiges Kissen oder eine entsprechende Zwischenlage vorgesehen sein.In order to improve the electrical contact between the second contact section and the sensor, the sensor layer, the mass or the electrode, a liquid, viscoelastic or elastic layer of an electrically conductive contact agent or adhesive is used between the second contact section and the sensor, the sensor layer , the ground or the electrode. Alternatively, an electrically conductive cushion or a corresponding intermediate layer firmly connected to the electrode can be provided.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Führungswagens sind Elektroden vorgesehen, die jeweils vom ihnen zugeordneten zweiten Kontaktabschnitt kontaktiert sind. Die Elektroden kontaktieren wiederum eine, insbesondere durchgängige, piezoelektrische Schicht, welche auf einer Rückseite eines gesonderten Laufbahnelements des Führungswagens angeordnet ist. Die Elektroden sind vorzugsweise vom jeweiligen zweiten Kontaktabschnitt nicht unmittelbar oder fluchtend kontaktiert, sondern versetzt. Dadurch sind insbesondere Kontaktabschnitte der Elektroden, die vom jeweiligen zweiten Kontaktabschnitt kontaktiert sind, zu Sensorabschnitten der Elektroden, die die Sensorschicht kontaktieren, versetzt angeordnet, wobei die Kontaktabschnitte dann in einem gut zugänglichen Endbereich des Laufbahnelements angeordnet sind. Die Verbindung des Kontaktabschnitts mit dem Sensorabschnitt der jeweiligen Elektrode erfolgt dann über einen Leiterbahnabschnitt der Elektrode. Die Kontaktabschnitte, die Leiterbahnabschnitte und die Sensorabschnitte der Elektroden sind gemeinsam aus derselben Metallschicht hergestellt, insbesondere mittels Belichten über eine Maske und Ätzen.In a particularly preferred embodiment of the guide carriage, electrodes are provided which are each contacted by the second contact section assigned to them. The electrodes in turn contact a, in particular continuous, piezoelectric layer which is arranged on a rear side of a separate track element of the guide carriage. The electrodes are preferably not contacted directly or in alignment by the respective second contact section, but are offset. As a result, contact sections of the electrodes that are contacted by the respective second contact section are arranged offset from sensor sections of the electrodes that contact the sensor layer, the contact sections then being arranged in an easily accessible end region of the raceway element. The contact section is then connected to the sensor section of the respective electrode via a conductor track section of the electrode. The contact sections, the conductor track sections and the sensor sections of the electrodes are produced together from the same metal layer, in particular by means of exposure via a mask and etching.
In einer Weiterbildung hat der Führungswagen mehrere derartige Kontakte, von denen mehrere Sensoren oder Sensorschichten oder eine Sensorschicht an verschiedenen Stellen oder die Masse oder die Elektroden kontaktiert sind.In a further development, the guide carriage has several such contacts, of which several sensors or sensor layers or one sensor layer are contacted at different points or the ground or the electrodes.
Die Anmelderin behält sich vor, einen Anspruch oder ein Patentbegehren auf eine Streckenführung, insbesondere Linearführung, mit einer Führungsschiene und einem daran gleit- oder wälzgelagert geführten Führungswagen, der gemäß wenigstens einem Aspekt der vorangegangenen Beschreibung ausgestaltet ist, zu richten.The applicant reserves the right to make a claim or a patent application for a route, in particular a linear guide, with a guide rail and a guide carriage guided on it with sliding or roller bearings, which is designed according to at least one aspect of the preceding description.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Streckenführung mit Führungswagen, einer Leiterplatte und erfindungsgemäßen Kontakten ist in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.An embodiment of a route according to the invention with a guide carriage, a circuit board and contacts according to the invention is shown in the drawings. The invention will now be explained in more detail with the aid of the figures of these drawings.
Es zeigen:
-
1 eine Streckenführung mit Führungswagen in schematischer Darstellung und perspektivischer Ansicht, gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
2 den Führungswagen gemäß1 mit Leiterplatte in einem Detailschnitt, -
3 ein Detailschnitt des Führungswagens gemäß den Figuren im Bereich der Leiterplatte und einer davon kontaktierten Sensorschicht, und -
4 bis 6 die Sensorschicht des Führungswagens in einem Detailschnitt, unkontaktiert, vor der Montage des Kontaktes auf der Sensorschicht und in kontaktiertem Zustand.
-
1 a route with guide car in a schematic representation and perspective view, according to an embodiment, -
2 the carriage according to1 with printed circuit board in a detailed section, -
3 a detailed section of the guide carriage according to the figures in the area of the circuit board and a sensor layer contacted by it, and -
4th until6th the sensor layer of the guide carriage in a detailed section, uncontacted, before the assembly of the contact on the sensor layer and in the contacted state.
Gemäß
Die jeweilige Wagenwälzbahn
Auf dem Führungswagen
Demgemäß hat die Leiterplatte
Ein Oberflächenabschnitt des Führungswagens
Von einer Oberseite der Platte
Um die Kontaktvermittlung zu verbessern, wurde vor der Montage auf die piezoresistive Schicht
Zum Aufbringen der piezoresistiven Schicht
Der elastische Abschnitt
Mikroskopisch entsteht durch genannte Rauhigkeiten eine Verringerung der tatsächlichen Fläche. Ein sich daraus ergebender Widerstand wird auch als Engewiderstand bezeichnet und lässt sich, bei gegebenen Materialien und Oberflächen, des zweiten Kontaktabschnitts
Diese
Es ist anzumerken, dass der Engewiderstand und auch der Widerstand durch makroskopische Abweichungen, wenn er konstant bleibt, in einer Kalibrierung entfernt werden kann. Da sich bei beiden lediglich die kontaktierte Fläche ändert, wirkt sich das nicht auf das relative Widerstandssignal aus. Es besteht jedoch die Gefahr, dass sich entweder über die Zeit, z.B. durch eine Verringerung der Spannkraft und des Anpressdrucks, insbesondere durch Alterung oder Relaxationseffekte, oder aber im Einsatz durch eine leichte Änderung der Position von Träger
Der Träger
Alternativ, bei weniger hohen benötigten Anpressdrücken, können anstatt der gezeigten Schraubverbindungen eine Einrastvorrichtung am Träger
Besonders effektiv und kostengünstig sind die schmalen und starren Abschnitte
Ist die Schicht
Offenbart ist ein Kontakt mit einem sich gerade erstreckenden elastischen Abschnitt, über dessen elastische Deformation, insbesondere Kompression eine Kontaktkraft des Kontakts auf einen zu kontaktierendes elektrisches Bauelement aufprägbar ist.Disclosed is a contact with an elastic section that extends in a straight line, via whose elastic deformation, in particular compression, a contact force of the contact can be impressed on an electrical component to be contacted.
Offenbart ist weiterhin eine Leiterplatte mit dem Kontakt, wobei ein Kontaktabschnitt mit einem Leiter, elektrischen Bauelement oder elektronischen Bauelement der Leiterplatte verbunden und der andere Kontaktabschnitt in Anlage mit dem zu kontaktierenden elektrischen Bauelement ist oder zumindest bringbar ist.A circuit board with the contact is also disclosed, wherein one contact section is connected to a conductor, electrical component or electronic component of the circuit board and the other contact section is or can at least be brought into contact with the electrical component to be contacted.
Offenbart ist weiterhin ein Führungswagen mit der Leiterplatte, wobei eine insbesondere piezoresistive Sensorschicht am Führungswagen zur Erfassung einer am Führungswagen angreifenden Last vorgesehen ist, wobei auf die Sensorschicht und/oder eine elektrische Masse des Führungswagens der Kontakt oder mehrere solcher Kontakte gespannt ist oder sind.A guide carriage with the printed circuit board is also disclosed, a particularly piezoresistive sensor layer being provided on the guide carriage for detecting a load acting on the guide carriage, the contact or several such contacts being or are tensioned on the sensor layer and / or an electrical ground of the guide carriage.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- StreckenführungRouting
- 22
- FührungsschieneGuide rail
- 44th
- FührungswagenGuide carriage
- 66th
- WälzkörperRolling elements
- 88th
- WagenwälzbahnWagon rolling track
- 1010
- SchienenwälzbahnRolling rail track
- 1212th
- WagenwälzbahneinlageRoller track insert
- 1414th
- LeiterplatteCircuit board
- 1616
- Platte/PlatinePlate / board
- 1818th
- elektrischer Leiterelectrical conductor
- 2020th
- elektronisches Bauteilelectronic component
- 2222nd
- Trägercarrier
- 2424
- Schraubescrew
- 2626th
- Gehäusecasing
- 2828
- Schraubescrew
- 3030th
- piezoresistive Sensorschichtpiezoresistive sensor layer
- 3232
- Schraubescrew
- 3434
- KontaktContact
- 3636
- erster Kontaktabschnittfirst contact section
- 3838
- starrer Abschnittrigid section
- 4040
- DurchgangsausnehmungThrough recess
- 4242
- elastischer Abschnittelastic section
- 4444
- zweiter Kontaktabschnittsecond contact section
- 4646
- Kontaktverm ittlerContact agent
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102016210109 A1 [0004, 0005]DE 102016210109 A1 [0004, 0005]
- DE 10243095 B4 [0008]DE 10243095 B4 [0008]
- DE 102017214815 A1 [0009]DE 102017214815 A1 [0009]
Claims (15)
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- 2021-05-26 CN CN202110578883.4A patent/CN113745877A/en active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113745877A (en) | 2021-12-03 |
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