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Elektrische Klemmverbindung eines hülsenförmigen Kontaktstiftes mit
einem elektrischen Leiter und Verfahren zur Herstellung dieser Klemmverbindung Gegenstand
der Erfindung ist eine elektrische Klemmverbindung eines hülsenförmigen Kontaktstiftes
eines Röhrensockels, insbesondere einer Leuchtstoffröhre, oder eines ähnlich kleinen
Kontaktstiftes mit dem Ende eines in diesen eingeführten elektrischen Leiters sowie
ein Verfahren zur einfachen Herstellung dieser Klemmverbindung.
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In aller Regel erfolgt das Herstellen der leitenden Verbindung zwischen
den Stromzuführungsdrähten und den Stiftenden von Leuchtstoff- und Radioröhrensockeln
bisher durch Festlöten bzw. -schweißen nach Abschmelzen der Röhren und Ankitten
der Sockel. Das Festlöten oder Schweißen ist erheblich aufwendig und anfällig. Schon
geringe Schmutzeinflüsse führen beim Löten zu Schwierigkeiten, und die Güte der
Schweißstellen ändert sich mit Stromschwankungen und Querschnittsveränderungen.
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Es ist bereits bekannt, das Festlöten der Zuführungsdrähte in den
Röhrensockelstiften durch eine Klemmverbindung zu ersetzen. Bei dieser bekannten
Klenunverbindung war je eine Einprägung auf den gegenüberliegenden Seiten in der
Mitte des Kontaktstiftes vorgesehen, wobei der Kontaktstift in diesem Bereich zu
seinem freien Ende hin stärker verengt wird. Es ist auch bekannt, zur Herstellung
dieser Klemmverbindung ein spann zangenartiges Werkzeug zu benutzen. Durch diese
Einprägungen wurde jedoch infolge der flachen Verformung des Kontaktstiftes die
Anlagefläche des Stiftes an der Innenwand der den Stift aufnehmenden Buchse unzulässig
verkleinert, wodurch sich Unsicherheit für die Kontaktanlage und Gefahr zusätzlicher
Funkenbildung, mindestens beim Auswechseln der Röhre, ergaben. Deshalb konnte sich
diese Klemmverbindung auch nicht einführen.
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Natürlich sind Klemmverbindungen für erheblich größere Steckerstifte
bekannt. Jedoch sind die dort gegebenen Anregungen schon wegen der sich ergebenden
technologischen Unterschiede sowieso nicht auf die viel kleineren Sockelstifte für
Leuchtstoff- oder Radioröhren anwendbar.
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Bei bekannten Verbindungen dieser Art ist die Klemmung z. B. am sockelseitigen
Ende des Steckerstiftes oder gar an einem über dem Steckerstift vorgesehenen, extra
breiten Drahtaufnahmeteil ausgeführt. Die erste dieser Möglichkeiten ist wegen des
Unterbrechens eines wesentlichen Teils der kontaktgebenden Stiftanlagefläche durch
die Einprägungen und die zweite wegen des Raummangels für die viel kleineren Sockelkontaktstifte
der hier behandelten Art völlig ungeeignet. Hinzu kommt, daß durch die Einprägungen
bzw. Einschneidungen Aufbeulungen entstehen, die, über die Stiftoberfläche hinausragend,
das Einführen des Stiftes in kleine Buchsen erschweren oder verhindern würden und
eine ordnungsmäßige Kontaktanlage ganz in Frage stellen.
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Bei anderen Steckerklemmverbindungen liegen die Verhältnisse ähnlich.
So ist z. B. bei einer solchen für Glimmstarterstifte ein Ausstanzvorgang im Stiftmaterial
erforderlich, der eine entsprechende Stiftmaterialstärke voraussetzt, die aber bei
den kleinen Abmessungen von Röhrensockelstiften überhaupt nicht gegeben ist.
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Auch die weiter bekannten Klemmverbindungen, die lediglich für eine
leitende Befestigung, nicht aber für den Anschluß eines Leiters in einem Steckerstift
dienen, wie z. B. Aluminiumniete bei Kondensatoren, können keine Anregung für eine
Sockelstiftklemmverbindung geben. Hier spielen Gestaltungsfragen überhaupt keine
Rolle, weil die Steckverbindungsaufgabe völlig entfällt.
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Es fehlt bisher immer noch an einer einfachen funktionssicheren Lösung
für Klemmverbindungen bei den kleinen Kontaktstiften eines Röhrensockels oder eines
ähnlich kleinen Kontaktstiftes.
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Ziel der Erfindung ist es nun, eine elektrische Klemmverbindung eines
hülsenförmigen Kontaktstiftes eines Röhrensockels, insbesondere einer Leuchtstoff-
oder Elektronenröhre, mit dem Ende eines in diesen eingeführten elektrischen Leiters
zu schaffen, die jederzeit einwandfreie Kontaktgabe und leichtes Einführen des Stiftes
in die Kontaktbuchse gewährleistet. Unter Verwendung von mehreren über den Umfang
des Kontaktstiftes verteilten Einprägungen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Einprägungen am freien Ende des
Kontaktstiftes derart
angeordnet sind, daß unter Vermeidung von über den ursprünglichen Umfang des Kontaktstiftes
hinausragenden Materialteilen zugleich eine das Einführen des Kontaktstiftes in
die Aufnahmebuchse erleichternde Verjüngung entsteht.
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Hierdurch wird nun erstmals erreicht, daß der Stiftkörper in seinem
kontaktwesentlichen Teil die Zylinderform ohne jede störende Vertiefung oder Ausbauchung
behält und daß darüber hinaus die eine einwandfreie Klemmung des Leiters in dem
Stift garantierenden Einprägungen eine dem Einstecken des Stiftes in die zugehörige
Aufnahmebuchse förderliche konische Verjüngung seines freien Endes verleihen.
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Diese Lösung durchbricht bewußt den bisher für zwingend erforderlich
gehaltenen Grundsatz, die Einprägung im kontaktbildenden Stiftteil vorzusehen, und
erfüllt mit der kronenartigen Klemmung nicht nur alle an Löt- und Schweißverbindungen
für Röhrenstifte stellbaren Anforderungen, sondern bietet noch neben Beschleunigung
und Verbilligung gegenüber diesen bekannten Verfahren den Vorteil leichterer Einführbarkeit
der Stifte in die Kontaktbuchse.
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Die Einprägungen- sind bei der erfindungsgemäßen Klemmverbindung über
den gesamten Umfang verteilt, so daß das Leiterende in diesem Bereich einem praktisch
allseitig wirkenden Anpreßdruck ausgesetzt wird. Das gilt auch dann, wenn an Stelle
eines Leiterendes deren mehrere als gemeinsame Stromzuführung in einem Kontaktstift
einzuklemmen sind. Unter Wirkung dieser Anpressung verformt sich das Leiterende
derart, daß- eine Streckung und Durch= messerverjüngung erfolgen.
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Das Maß dieser Durchmesserverjüngung hängt vom verwendeten Leiter-
bzw: Drahtwerkstoff ab, der im allgemeinen aus Kupfer, Messing oder Aluminium besteht.
Die Verjüngung des Leiterendes im Falle eines 0,4 mm starken Kupferdrahtes beträgt
im Klemmbereich - der erfindungsgemäßen Verbindung etwa 0,3 mm.
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Die -Tiefe -der Einprägungen richtet sich nach dem Spielraum zwischen
dem Leiter und der Bohrung des Kontaktstiftes. Bei bekannten Leuchtstoffröhren haben
die Kontaktstifte z. B. am inneren sockelseitigen Ende eine Bohrung von 1,8 mm Durchmesser
und am äußeren freien Ende eine solche von 1 mm Durchmesser. In diese ineinander
übergehenden Bohrungen wird ein Draht von 0,4 mm Durchmesser eingeführt. Diese Größenverhältnisse,
d. h. das Verhältnis 0,4: 1 mm an dem einzuprägenden Kontaktende, können nach Bedarf
geändert werden, und insbesondere bei größeren Leiterdurchmessern kann der Spielraum
zwischen einzuprägender Innenwandung der Bohrung und Leiteroberfläche wesentlich
geringer gewählt werden.
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Bei Serienfertigung der erfindungsgemäßen Verbindung an Kontakten
von Leuchtstofflampen hat sich erwiesen, daß die Verbindung mit dem Leiterende stets
zuverlässig ist. .
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Es wurde auch festgestellt, daß durch den hohen Anpreßdruck mit Sicherheit
eine Oxydschicht an der Leiteroberfläche beseitigt und an dieser etwa vorhandene
Doraxreste weggequetscht werden, die sonst ebenso wie eine Oxydschicht den elektrischen
Kontakt beeinträchtigen könnten.
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Da die. erfindungsgemäße Klemmverbindung, wie sieh zeigte, -auch erhebliche
Zugkräfte zwischen Leiter und Kontaktstift auszuhalten vermag - so riß z. B. bei
0,4 mm starken Drähten eher der Draht, als daß sich die Klemmung löste -, kann die
Erfindung auch bei hülsenförmigen Kontaktstiften, die nicht auf einem Röhrensockel
montiert sind, wie bei kleinen Steckerstiften, angewendet werden.
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Die Einprägungen am freien Ende des Kontaktstiftes der erfindungsgemäßen
Verbindung verlaufen vorzugsweise in Kontaktstiftlängsrichtung. Zur Herstellung
dieser Einprägungen kann man, zumindest wenn es sich bei den Stiften um kleine Steckerstifte
handelt, auch an sich bekannte Preßverfahren, bei denen z. B. ein Preßstempel axial
gegen das freie Ende des Kontaktstiftes vorgetrieben wird, verwenden. Diese Arbeitsweise
ist aber für Sockelkontaktstifte, deren Sockel bereits fertig auf der Lampe montiert
ist, nicht zu empfehlen, weil die Röhre oder Lampe dann den für die Klemmung erforderlichen
Druck aushalten müßte.
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Hierfür eignet sich nun ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Klemmverbindung, das darin besteht, daß der oder die Leiter durch eine ihn oder
sie mit Spielraum umschließende Bohrung des Kontaktstiftes in dessen einzuschnürendes
Ende eingeführt wird bzw. werden und dieses Ende dann mittels eines spannzangenartigen
Werkzeuges mit den über den ganzen Umfang verteilten, linienförmig in Längsrichtung
des Kontaktstiftes verlaufenden Einprägungen solcher Tiefe versehen wird, daß das
Kontaktstiftmetall rings um das Leiterende bzw. die Enden der Leiter angepreßt wird
und dieses Leiterende bzw. diese Leiterenden dabei zugleich mit dem Ende des Kontaktstiftes
verjüngt wird bzw. werden.
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Dieses Verfahren mit einem spann zangenartigen Werkzeug ist deshalb
so vorteilhaft, weil keine Werkzeugbewegung in Richtung der Stiftlängsachse erfolgt
und Druckkräfte im wesentlichen quer zu dieser Richtung auf das freie Stiftende
wirken. , Bei der genannten Anwendung eines spannzangenartigen Werkzeuges wird das
mit dem Kontaktstift zu verbindende Leiterende zunächst etwas über das freie Ende
des Kontaktstiftes hindurchgeführt. Nach Fertigstellung .der Einschnürung wird das
überstehende Leiterende entfernt bzw. abgefeilt.
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Die Anwendung des spann zangenartigen Werkzeuges eignet sich besonders
für Maschinen zur automatischen Serienfertigung der Leiterverbindungen an Sockeln
für Leuchtstoff- oder Elektronenröhren.
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Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen
beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt F .i g. 1 die derzeit übliche Lotverbindung
eines Leiters eines Leuchtstoffröhrensockels mit einem hülsenförmigen Kontaktstift
im Längsschnitt, F i g. 2 .ein abgebrochenes oberes Ende einer Leuchtstoffröhre
mit dem Sockel, teilweise im Schnitt und ausgebildeten Kontaktstiften, F i g. 3
die erste Stufe der Herstellung der. elektrischen Leiterverbindung gemäß der Erfindung
im Längsschnitt, wenn nur ein einziger Leiterdraht mit der Kontakthülse verbunden
wird, F i g. 4 den fertigen Kontaktstift nach F i g. 3 nach Herstellung der Verbindung
mit dem Leiter im Längsschnitt, F i g. 5 einen Schnitt durch das freie Ende des
Kontaktstiftes nach Linie V-V der F i g. 4, F i g. 6 die erste Stufe der Herstellung
einer erfndungsgemäßen Klemmverbindung im Längsschnitt durch das abgebrochen dargestellte
freie Ende eines
Kontaktstiftes, wenn zwei Leiter mit diesem verbunden
werden sollen, F i g. 7 im Längsschnitt das abgebrochen dargestellte freie Ende
des Kontaktstiftes der Leiterverbindung nach F i g. 6, F i g. 8 im Längsschnitt
ein spannzangenartiges Werkzeug, wie es in einer zweiten Verfahrensstufe zur Herstellung
der Klemmverbindung, ausgehend von F i g. 3 oder 6, vorzugsweise angewendet wird,
und F i g. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. B.
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F i g. 1 zeigt einen Kontaktstift 1 üblicher Art, wie er für die Lampensockel
einer Leuchtstoffröhre verwendet wird. Dabei wird bisher der in den Kontaktstift
eingeführte Leiter 2 in dem engeren Teil der Bohrung am freien Ende des Kontaktstiftes
durch Einbringen von Lot 3 mit diesem Ende elektrisch verbunden. Der Innendurchmesser
am engeren Teil der Bohrung beträgt bei üblichen Kontaktstiften z. B. 1,0 mm und
erweitert sich zum Röhrensockel hin auf 1,8 mm.
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Ein üblicher Röhren- oder Lampensockel für Leuchtstoffröhren ist im
oberen Teil der F i g. 2 teilweise im Schnitt dargestellt. Auf das Ende des Hauptteiles
4 der Röhre ist eine Metallkappe 5 aufgekittet bzw. aufpaketiert, die eine Isolierplatte
6 übergreift, welche von der Metallkappe gehalten wird. Die inneren Enden der Kontaktstifte
1 sind in die Isolierplatte 6 eingenietet, wobei sich ein Bund 7 auf die Oberseite
der Isolierplatte aufsetzt.
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In F i g. 2 sind am freien Ende durch die Klemmverbindung nach der
Erfindung verformte Kontaktstifte dargestellt, wie sie der weiter unten beschriebenen
F i g. 4 entsprechen.
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Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Leiterverbindung geht man
gemäß F i g. 3 von einem üblichen Kontaktstift 1 aus und führt in diese den Leiterdraht
2 so ein, daß er ein kleines Stück über die Bohrung 8 des Endteiles 9 des Kontaktstiftes
vorsteht.
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Nach der durch die erfindungsgemäße Klemmverbindung entstandenen Verformung,
die z. B. mittels des nachstehend zu F i g. 8 beschriebenen Werkzeuges hergestellt
werden kann; ist der Endteil 9 des Kontaktstiftes eingeschnürt zu dem Endteil 9a,
wobei der Endteil 9 im Bereich der Bohrung 8 axial auf etwas größere Länge gestreckt
wurde, wie der Vergleich des Endteiles 9 a mit dem Teil 9 ergibt. Gleichzeitig wird
im Zuge der Einschnürung das Metall des Endteiles 9 dicht an das freie Ende 2 a
des Leiters 2 herangepreßt. Die Anpressung erfolgt mit einem solchen Anpreßdruck,
daß der Leiter 2 a im Bereich des Endteiles 9 a des Kontaktstiftes auf einen geringeren
Durchmesser verjüngt und axial gestreckt wird, z. B. im Falle eines Kupferdrahtes
2 um etwa ein Viertel seines früheren Durchmessers, der im Falle üblicher Leuchtstoffröhren
z. B. 0,4 mm im unverjüngten Teil und 0,3 mm im verjüngten Teil 2 a beträgt. Das
Ausmaß dieser Verjüngung hängt vom Druck und der Art des gewählten Leitermetalls
ab, und die Verjüngung des Leiters 2 im Bereich 2a und die Streckung des Endteiles
2a ist für das jeweilige Metall auch ein Maß für den Anpreßdruck. Im vorstehenden
Beispiel eines Kontaktstiftes aus Messing und eines Kupferdrahtes als Leiter beträgt
die Streckung bzw. Längsdehnung der Teile im Bereich der Bohrung 8, d. h. im Bereich
der späteren Einschnürung, beim Kontaktstift etwa 30 bis 40%. Dabei hängt die Streckung
des Teiles 9 bei der Verformung zum Teil 9 a selbstverständlich auch von den Unterschieden
zwischen den Durchmessern der Bohrung 8 und des Leiters 2 ab, der im vorgenannten
Beispiel 0,6 mm beträgt, aber je nach Bedarf auch anders, z. B. geringer, gewählt
werden kann. Die Streckung des Leiterteiles 2a braucht derjenigen des Kontaktstiftendteiles
9 a nicht gleich zu sein, da das Leiterende über das freie Ende des Kontaktstiftes
vorragt und nach Herstellung der Einschnürung der vorragende Teil des Leiters entfernt
wird.
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Die Einschnürung des Teiles 9 a verläuft gemäß F i g. 4 konisch zum
freien Ende des Kontaktstiftes hin, so daß eine Kontaktspitze gebildet wird.
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Im Falle der F i g. 4 und 5 ist vorausgesetzt, daß die Einschnürung
am Teil 9 a des Kontaktstiftes durch in Längsrichtung verlaufende Einprägungen 10
bewirkt worden ist, die gleichmäßig über den ganzen Umfang des Endteiles 9a verteilt
sind, wie dies F i g. 5 zeigt. Dadurch, daß diese Einprägungen bzw. die Einschnürungen
über den ganzen Umfang des Endteiles 9 a vorgenommen werden, legt sich dessen Metall
auch dicht um den ganzen Umfang des Leiterendes 2a herum lückenlos an und bildet
eine hervorragende elektrische Verbindung.
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F i g. 6 zeigt die erste Verfahrensstufe zur Herstellung der Klemmverbindung
vor der Einschnürung entsprechend F i g. 3 für den Fall, daß zwei Leiter
11
und 12 in den Kontaktstift 1 eingeführt sind. Entsprechend ergibt sich
nach der Einschnürung, die weiderum z. B. mit einem Werkzeug gemäß F i g. 8 durch
längslaufende Einprägungen bewirkt werden kann, die endgültige Leiterverbindung
nach F i g. 7.
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In dieser Figur sind die Einprägungen des Endteiles 9 bei 10a an der
Oberfläche des nunmehr gestreckten Endteiles 9 b dargestellt. Das Metall des Endteiles
9 b des Kontaktstiftes umschließt dicht und lückenlos die Endteile 11 a und 12 a
der Leiter 11 und 12, die ihrerseits dicht aufeinandergepreßt und verformt und gemeinsam
im Bereich der Einprägungen 10 a verjüngt sind, so daß sie praktisch ein Stück mit
dem Endteil 9 b des Kontaktstiftes bilden. Dieser Endteil verjüngt sich zu seinem
freien Ende hin.
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In F i g. 8 und 9 ist ein Werkzeug dargestellt, wie es für die Umformung
von Kontaktstiften nach F i g. 3 oder 6 in diejenigen nach F i g. 4 bzw. 7 in einer
zweiten Verfahrensstufe vorzugsweise verwendet wird. Das Werkzeug ist ähnlich einer
Spannzange, wie sie bei Mechanikerbänken oder Drehbänken zum Einspannen eines Werkstückes
verwendet wird. Das Werkzeug besitzt einen Greifteil 13, der sich am einen Ende
bei 14 konisch erweitert und in Längsrichtung über den größten Teil seiner Längenausdehnung
in einzelne Sektoren 15 aufgeteilt ist, zwischen denen sich in der in F i g. 8 gezeichneten
Stellung radiale Schlitze 16 befinden. Die Sektoren lassen gemäß F i g. 9 an ihren
inneren Enden zwischen sich einen zylindrischen Raum 17 frei.
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Der Greifteil 13 ist mit seinem im wesentlichen zylindrischen
Ende in der Bohrung einer Hülse 18 verschiebbar geführt. Die Bohrung der Hülse erweitert
sich bei 19 benachbart zum konischen Kopf 14 des Greifteiles hin mit einem entsprechenden
Kegelwinkel. Die Hülse 18 besitzt einen Ansatz 18 a, der verschiebbar durch die
Bohrung eines Fußstückes 20 hindurchgeht. Das Fußstück 20 besitzt
einen abgesetzten Gewindeteil 21, auf den das mit Gewinde versehene offene Ende
einer Kappe 22 aufgeschraubt
ist, deren geschlossenes Ende
bei 23 an das Stirnende des konischen Kopfes 14 des Greifteiles 13 anliegt.
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Der Kappenteil23 besitzt zwei Bohrungen, in die die noch nicht verformten
Kontaktstifte 1 einer Leuchtstoffröhre 4 (s. F i g. 2) in umgekehrter Stellung derart
eingeführt werden, daß der Endteil 9 (F i g. 3) des einen Kontaktstiftes in den
zylindrischen Raum 17 des Greifteiles 13 eingreift, während sich der Teil 9 des
anderen Kontaktstiftes außerhalb dieses Greifteiles befindet. Wird nun in Richtung
des Pfeiles 24 durch einen geeigneten Antrieb, z. B. durch einen Exzenter, Druck
auf den Ansatz 18 a der Hülse 18 ausgeübt, so verschiebt sich deren konische Bohrung
19 gegen den konischen Kopf 14 des Greifteiles 13 und preßt-dessen Sektoren 15 gegeneinander.
Dadurch werden die Sektoren 15 radial nach innen gegen den Endteil 9 des Kontaktstiftes
angepreßt und stellen dabei -die in F i g. 4 und 5 bei 10 und in F i g: 7
bei 10 a gezeigten Einprägungen her, wobei zugleich der Endteil 9 eingeschnürt wird
und die Form 9a bzw. 9b erhält. Der Anpreßdruck der Sektoren ist so groß, daß sich
zugleich die bei F i g. 4 und 7 beschriebene Verjüngung ges Endteiles 2 a bzw. der
Endteile 11a und 12a der-Leiter ergibt.
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Nach Beendigung- des Einprägevorganges wird die Hülse 18 entgegen
der Pfeilrichtung 24 in die Stellung nach F i g. 8 durch eine Feder 25 zurückgeschoben,
die sich im Ansatz 18a und gegen den Greifteil 13 abstützt. Hiernach kann der eingeprägte
Kontaktstift zusammen mit der Röhre 4 aus dem Kappenteil 23 herausgezogen, die Röhre
um 180° gedreht und der zweite Kontaktstift in die Arbeitsstellung nach F i g. 8
eingeführt werden, wonach der Einprägearbeitsvorgang an dem zweiten Kontaktstift
in der beschriebenen Weise ausgeführt wird.