DE1465499A1 - Elektrische Leiteranordnung sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

P A T E N T A N W Ä L TE 48/5V8 7 STUTTGART 1 25.Mai DR.-ING. WOLFF, BARTELS, DR. BRANDES lange strasse si

FERNRUF: 296310 und 297295 FERNSCHREIBER: 0722312

Reg.-Nr. 119 360

Dr. Expl·

Eastman Kodak Company, J4j5 State Street, Rochester, Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika

Elektrische Leiteranordnung sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Leiteranordnung mit einer elektrisch leitenden Platte, die auf einem thermoplastischen Isolator befestigt ist und die mindestens einen van der Platte isolierten Kontaktkopf aufweist, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen der elektrischen Leiteranordnung und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Bei der Herstellungstechnlk von elektrischen Leiteranordnungen, aim aus feet angebrachten Kontakten und mit diesen zusammenwirkenden, mechanisch ijeniejjbaren Elementen bestehen, ßlnd mehrere komplizierte und zeitraubende zum 7.HwatBmensetzen dieser Leiteranordnungen bekämet,

tit

Das Montieren verschiedener eng beieinander liegender Kontakte mit vorbestimmten gegenseitigen Abständen bildet ein sehr lästiges Problem, besonders wenn die Einzelteile, oder wenigstens einige von diesen, klein sind, oder in einer bestimmten Anordnung schwierig anzuordnen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einfach herstellbare, verläölich arbeitende Leiteranordnung zu schaffen. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Platte für einen mit dem Kontaktkopf verbundenen, mit Kerben versehenen Bolzen eine Bohrung aufweist und daß der ringförmige Zwischenraum zwischen dem Bolzen und der Innenwand der Bohrung sowie der ringscheibenförmige Zwischenraum zwischen einem Plansch des Kontaktkopfes und der Platte von einem entsprechend geformten, mit dem Isolator ein zusammenhängendes Stück bildenden Körper ausgefüllt ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leiteranordnung der oben genannten Art zu schaff en, das .es erlaubt, mehrere, nahe beieinander liegende, gegenseitig isolierte Kontaktköpfe anzubringen. Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die elektrisch leistende Platte mit mindestens einer Bohrung und der Isolator mit mindestens einem zylindrischen, eine zentrale Bohrung aufweisenden Vorsprung versehen werden, daß die leitende Platte

so auf den Isolator aufgesetzt wird, daß der Vorsprung in die Bohrung eingreift, daß der Bolzen in die Bohrung des Vorsprunges eingeführt und so stark erhitzt wird, daß mindestens ein Teil des Vorsprunges weich wird, und daß dann der Kontaktkopf so gegen den Isolator gedrückt wird, daß der Zwischenraum zwischen seinem Plansch und der Platte vom thermoplastischen Kunststoff des Vorsprunges unter Bildung eines ringförmigen Körpers ausgefüllt wird.

Schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Herstellen der elektrischen Leiteranordnung zu schaffen. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß für den Isolator eine Aufnahme mit Aufnahmefedern und mit einem für eine Berührung mit dem vorzugsweise als Spitze ausgebildeten Ende des Kerbbolzens in Deckung mit der Bohrung des Isolatorvorsprunges angeordneten Kontakt vorgesehen ist, daß für die Kontaktköpfe eine Halterung, die für eine vertikale Bewegung mit einer vom Kontakt in der Aufnahme isolierten Pressenanordnung verbunden ist, vorgesehen ist und daß die Pressenanordnung und der Kontakt an Je einen Pol einer Stromquelle angeschlossen sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anr»Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. ^ - :

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Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung von Einzelteilen der Leiteranordnung gemäß der Erfindung vor dem Zusammensetzen;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Abschnitt einer zusammengesetzten Leiteranordnung in einer bestimmten Schaltung;

Fig. 5 eine schematisch vereinfachte, teilweise geschnittene Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Nach Fig. 1 weist ein, eine Grundplatte bildender Isolator 10, der aus einem thermoplastischen Material,wie z.B. Polystyrol oder einem ähnlichen nichtleitenden Material,hergestellt ist, einen nach oben weisenden Vorsprung 12 auf, der von einer elektrisch leitenden Platte Γ5 umschlossen ist. Der Vorsprung 12 ist mit einer konzentrischen Bohrung 14 versehen, die zur Aufnahme eines als Kontaktschraube 16 ausgebildeten, gekerbten Kontakt3Hckes (siehe Fig. 2) dient. Bei einer bestimmten Ausführung hat die Bohrung 14 einen inneren Durchmesser von ca. 2,2mm (0,086"), der Kerndurchmesser des Bolzens der Kontaktschraube 16 beträgt ca. 2,1 mm (0,082^rl), und der auf den Gewindegängen ihres Bolzens 20 gemessene Durchmesser ca. 2,5 mm (0,1"). Vorteilhafterweise besteht die Kontaktschraube 16 aus gehärtetem Stahl und ist vernickelt, falls sie der Witterung ausgesetzt werden soll.

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Die Stärke der Platte 13 beträgt z.B. M ca. O,υ im (G.u25")· jiine in der Platte 13 vorgeaehene Bohrung 17 weist einen etwas grüsseren Durchmesser als ca. 4 mm (0.15ο¹¹) auf, und der Vorsorun·.. 12 hat einen Durchmesser von ca. 4 mm (ü. 156"). In üblicher v/eise iüt der gr^sste, Leiter dec Anordnung nämlich die Platte 13 geerdet, z.B. durch einen Lappen 18, der durch den Isolator 10 ragt.

Die Fig. 2 stellt einen Abschnitt einer zusammengesetzten Leiteranordnung dar, deren Isolator 10 bereits diit Kontaktoehranben 16 unc¹ 16' versehen ist. Die bolzen 20 dieser Schrauben bewirken, einen festen Sitz derselben. Die dargestellte Kerbung der Bolzen 20 ist schraubenförmig. Die Vorsprünge 12, die in der Fig. 1 im wesentlichen zylindrisch dar£cstollt sind, sind nun im wesentlichen flachgedrückt und Dilden so ruit den Isolator 10 aus einem Stück bestehende iiingkorpor 22. Bei der beschriebenen Ausführung beträgt die Starke der Körper 22 ca. J,3 mm (G.012"). Ein i'eil des ii.cittrials des Vorsprunges 12 ist während des Zusammensetzeas nach unten gedruckt worden, so dass es ^egen die »Vandung der Bohrung 17 der Platte 13 drückt.

Damit; die Ringkörper 22 nur durch Druck belastet sind,Wogegen Kunststoffmaterialien eine hohe Widerstandskraft aufweisen, sind die Toleranzen der Vorrichtung zum Zusammensetzen entsprechend gewählt. Das Zusammendrücken erfolgt nur soweit, dass die Ringkörper 22 nicht wesentlich über Flansche 24 der

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Konta^tschrauben 16 hinausragen, -/ie aus der i'ig. 2 hervorgeht, kann die Platte 13, die durch die Kontaktseüraube 16 gehalten wird, zum kragen eines weiteren .Jragteiles 26 verwendet werden,

das unter einen abgehobenen flansch 28 geiteukt ist. Der !'!■abteil 26 ist mit einem Absatz 29 versehen, der das Einstecken erleichtert. Die Kontaktschraube 16 soll einen besonders geosBfl:-:'chicen und flachen Kopf haben, damit der Plansch 24 weit über den ursprunglichen Vorsprung 12 hinaus- W ragt, wodurch die Herstellung eines zweckr-iässig gross en iiingkörpers 22 möglich wird. Bei der beschriebenen .-tusführun weist die untere Släche des Jj'lunaches 24 einen Durchmesser von ca. 5 mm (0.187") auf. Die Kontaktschrauben 16 weisen auch Kontaktköpfe 30 auf, die in bekannter V/'eise für die Berührung mit gleitenden oder drückenden G-egenkontakten, die lüit dem zusätzlichen Tragteil 26 aus einem Stück sein können, vorgesehen sind.

In der Fig. 2 ist auch eine Schaltung dargestellt, in der eine

Leiteranordnung gemäss der Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann= Eine Lampe 32, die von zwei in Reihe geschalteten Batterien 34 und 35 gespeist wird, soll zu einem bestimmten Zeitpunkt aufleuchten. Sowohl'die Lampe 32 als auch die Batterien 34 ^un(i 35 können ^n dem zusätzlichen x'ragteil .· 26 angebracht sein. Tor dem Auslösen des Aufleuchtens der Lampe 32 erdet ein in Ruhestellung geschlossener Schalter 37 ,. einen Pol der Lampe 32 und einen Pol der Batterie 34 über die _;

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Kontaktschraübe 16, während der andere Pol der Lampe 32 über den lappen 18 geerdet ist= Unmittelbar vor dem Auslösen des Aufleuchtens der Lampe 32 wird der xleihenetromkreis der Batterien 34,35 durch einen in .Ruhestellung offenen Schalter 38 geerdet, -wodurch ein hoher Strom durch die Kontaktschraube 16', die Batterien 34 und 35 und durch die geerdete Kontaktschraube 16 fliesst. Einen Augenblick später wird der Schalter 37 geöffnet, wodurch der Strom durch die Lampe 32 geleitet wird und das Aufleuchten zu dem gewählten Zeitpunkt ä erfolgt.

Um zwischen den Kontaktschrauben 16 und 16' und den Schaltern 37 und 38 einen guten Kontakt herzustellen, sind an den Schrauben scharfe Spitzen 39 vorgesehen. Diese Spitzen haben einen Y/inkel von ca. 60 und verbessern auch die direkte Beheizung wahrend des ZusammensotEens der Leiteranordnung, wie nachstehend beschrieben wird. Solche scharfe Spitzen können Oxydschichten, die einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen und oft an Kontakten für wiederholtes Ein- und Ausschalten ' entstehen, durchstossen und verhindern so den Kontaktwiderstand und -eine örtliche Erhitzung, die durch diesen entstehen könnte-. --,_:

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rung

Wie bereits vorstehend erwähnt, wird der VorspflOecBcag; 12 während des Zusammensetzens zum Fliessen gebracht, wobei er die in der Fig. 2 gezeigte J?orm annimmt. Da der Vorsprung 12 aus einem Stück zusammen mit dem Isolator 10 besteht, somit

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also auch thermoplastisch ist, kann man die plastische Verformung, ohne dass ü'bermässige örtliche Belastungen auftreten, dadurch erreichen, dass man den Vorsprung 12 während des Zusammensetzens der Anordnung erhitzt. Die Erhitzung sollte auf ca. 83°C (180⁰J*¹) erfolgen, wobei unter besonderen Umständen

und

auch Temperaturen von 55°C (13O⁰F)/¹38⁰C (28O⁰I¹) zulässig sind. ' Allgemein kann man sagen, dass bei stärkerer Erwärmung des Kunststoffes die Zeit, während der das Zusammendrücken erfolgt, kurzer gehalten werden kann. Bei einer Erhitzung von 0,6 Sekunden auf eine Temperatur von 55°G (180⁰F) und einer Druckanwendun-; von ca. 5 Sekunden ergibt sich die oben genannte Verformung für Teile der besprochenen Grosse. Bei grösseren Leiteranordnungen ist eine VergiJösserung des Erhitzungs- Druckoder Zeitaufwands erforderlich, um eine gleichwertige Verformung zu erzielen. Obwohl es offensichtlich ist, dass das Zusammensetzen der Leiteranordnung; gemäss der vorliegenden Erfindung · mit Handwerkzeugen, z.B. mittels eines erhitzten Lötkolbens, der auf die Spitze der Kontaktköpfe 30 gedrückt wird, durchgeführt werden kann, ist es vorteilhafter, eine elektrische Erwärmung anzuwenden, die besser reguliert werden kann. Bei Vorsprüngen 12 und Kontaktschrauben 16 der beschriebenen G-rosse genügt eine 0,6 Sekunden lange Erhitzung durch einen Strom von 5 Ampere pro Kontakt schraube, um den thermoplastischen Kumt- ' stoff ausreichend weich zu machen« Ebenso sind kontrollierte Drücke und begrenzte Hübe bei der Ferformung des Kunststoffes vorzuziehen. " .

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Die Fig. 3 zeigt eine vereinfachte, schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Einsetzen der Kontaktsehrauben 16 in den Isolator 10. Als erster Schritt werden die Kontaktschrauben 16 einzeln .von einem Magazin 40 einem Druckstuck 41 zugeführt, an dem sie durch bekannte Halterungen, z.B. Klammern oder einen Elektromagneten 42 gehalten werden. ,Dann wird der Isolator 10 auf eine Aufanahme 44 mit mehreren jTühx*ungsflachen, von denen eine mit 45. bezeichnet ist, gelegt, so dass die Bohrung 14 genau unter das Druckstück 41 kommt. Solche Vorrichtungen sind f gewöhnlich so konstruiert, dass, die Ausrichtung mit grosser Genauigkeit erfolgt. Da viele Ausführungen solcher Vorrichtungen bekannt sind, ist es nicht erfordeiich, an dieser- Stelle Einzelheiten zu beschreiben. .

Ein Motor 48 treibt einen Kurbeltrieb 49 mit einer Pleuelstange 50 an. Mittels dieses Antriebes setzt das Druckstück 41 die Kontaktschraube 16 in die Bohrung 14 und treibt sie gemäss dem ladius der. exzentrisch angeordneten Befestigung der Pleuelstange 50 am Kurbeltrieb 49 in den Isolator 10 bis sie einen Kontakt berührt. Sobald das Druckstück 41 den vollen abwärts gerichteten Hub durchgeführt hat, wird ein Schalter 54 geschlossen. Durch einen Stromkreis, der vom Druckstück 41, dem Kontakt 52 und der Kontaktsehraube 16 gebildet wird fliesst nun ein 0,6 Sekunden dauernder Starkstrom. Eine Stromquelle, die diesen Starkstrom liefert, ist durch mehrere parallel geschaltete Batterien 56 dargestellt. Wechselstrom kann jedoch genau so > gut verwendet werden.

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Es ist vorteilhaft, den Widerstand am Kontakt 52". sehr klein zu halten, damit die ,hauptsächliche Erhi'izung in der Kontaktschraube 16 selbst stattfindet. Die scharfe Spitze 39 der Kontaktschraube 16 stellt eine widerstandsarrae Vsrbindung. zwischen dem Schraubenbolzen und dem Kontakt 52 sicher. Eine gute Verbindung wird sehr.leicht dadurch bewirkt, dass man die scharfe Spitze 3.9 in die Fläche des Kontaktes .52 hineintreibt. .Durch

- diesen ^uteii Kontakt wird ein grosser 'feil der an der. Spitze 39 entwickelten Hitze in den Kontakt 52 abgeleitet, wodurch eine übermäsüige Erhitzung der S| itze 39 verniieden wird. Das Fliessen des Vorsprunges 12 erfolgt während ca. 5 Sekunden, die nach Auslösung der Erhitzung folgen, ?,'obei ein Druck, z.B. durch Fädern 58, auf den Isolator 10 ausgeübt wird. Die tatsächliche Stärke des £ingka?örpers 22 ist von der gesamten Masse des Vorsprunges 12 und Anschlägen 60 abhängig, die den Hub der Federn 58 begrenzen; ausserdem wird die Stärke d.es Ringkörpers

jj 22 durch das Verhältnis Erhitzung-Druck-Zeit beeinflusst.

Offensichtlich können zwei oder mehrere Kontaktschrauben 16 gleichzeitig eingesetzt werden, indem man zwei oder mehrere der in der Fig. 3 dargestellten Vorrichtungen nebeneinander anwendet. Gewöhnlich werden wenigstens zwei Kontaktschrauben ■ .16 zum Befestigen der Platte 13 erforderlich sein, damit sie den möglichen Belastung^ z.B. durch Anbringung eines zusätzlichen Tragteiles 26, standhält.

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Vorstehend wurden "bestimmte Ausführungen der Erfindung "beschrieben. Andere Abwandlungen sind denkbar. Z.B. kann der Flansch 24 anstelle der flachen Form entgegengesetzt konisch gemacht werden. Dieses würde eine geringe Verstärkung im Bereich der Bohrung 17 bewirken. Bei den meisten. Ausfuhrungen der Erfindung ist jedoch die dadurch hervorgerufene Verteuerung für die hierdurch erzielte physikalische und dielektrische.-Verbesserung nicht gerechtfertigt» >-

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Elektrische Leiteranordnung mit einer elektrteh leitenden Platte, die auf einem thermoplastischen Isolator befestigt ist und die mindestens einen von der Platte isolierten Kontaktkopf aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (13) für einen mit dem Kontaktkopf (30) verbundenen, mit Kerben

   und ^ versehenen Bolzen (20) eine Bohrung (17) aufweist,/dass der

   ringförmige Zwischenraum zwischen dem Bolzen (20) und der Innenwand der Bohrung (17) sowie der ringscheibenförmige Zwischenraum zwischen einem Flansch (24) des Kontaktkopfes (30) und der Platte (13) von einem entsprechend geformten,' mit dem Isolator (10) ein zusammenhängendes Stück bildenen Körper (22) ausgefüllt ist.

   2. Elektrische leiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (20) sich durch den Isolator

   fc (10) erstreckt und auf der dem Kontaktkopf (30) abgekehrten Seite vom Isolator (10) unoedeckt ist.

   3» Verfahren zum Herstellen der elektrischen Leiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisoh leitende Platte (13) mit mindestens einer Bohrung (17) und der Isolator (10) mit mindestens einem- zylindrischen, eine zentrale Bohrung (14) aufweisenden Vorsprung (12) versehen werden,

   dass die leitende Platte (13) so auf den Isolator (10) aufgesetzt wird, dass der Vorsprung (12) in die Bohrung (17) ein-

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   greift, dass der Bolzen (20) in die Bohrung (14) des Vorsprunges eingeführt und so stark erhitzt wird, dass mindestens ein I¹GiI des Vorsyrunges (12) weich vtfiied, und dass dann der Kontaktkopf (30) so gegen den Isolator (10) gedruckt wird, dass der Zwischenraum zwischenseinem Flansch (24) und der Platte (13) vom thermoplastiscnen Kunststoff des Vorsprunges (12) unter Bildung eines ringförmigen Körpers (22) ausgefällt wird. ■ '.

   4ο Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Platte (13) den Vorsprung (12) mindestens teilweise umschliesst und dass der Aussendurohmesser des Vorsprunkes (12) kleiner gewählt wird als der Durchmesser des Flansches (24), der die untere Fläche des Kontaktkopfes (30) bildet.

   5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (10) auf Federn (58) gelagert wird und dass auf die-Kontaktschraube (16) so stark gedrückt wird, dass die Federn (58) zusammengepresst werden, und dass die Kontaktschraube (16) so lange in dieser lage gehalten wird, bis der Vorsprung (12) durch die Erhitzung weichgemacht ist und der Isolator (10) deshalb durch die Federn (58) um ein bestimmtes Wegstück angehoben

   (SI BAD ORIGtNAt.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhitzen des Vorsprunges (12) auf einex Temperatur zwischen 55 und 140 , vorzugsweise 83 0, durch den Kerbbolzen (20)- ein elektrischer Stroj, hindurchgeachickt wird.

   7· Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Isolator (10) eine Aufnahme

   mit
   (44) mit Aufnahmefedern (58) und/einem fur eine .Berührung mit dem vorzugsweise als Spitze (39) ausgebildeten Ende des Kerbbolzeiis (20) in Deckung mit der j3ohrung (14) des Isolatovrvorsprunges (12) angeordneten Kontakt (52) vorgesehen ist, dass für die Kontaktschrauben (16) eine Halterung (42), die für eine vertikale Bewegung mit einer vom Kontakt (52) in der Aufnahme (44) iso-

   yorgesehen ist,

   lierten Pressenanordnung (48,49,50,41) verbunden ist,/und. dass die Pressenanordnung (48,49,50,41) und der Kontakt (52) an je einen Pol einer Stromquelle (56) angeschlossen sind.

   8ο Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Halterung (42) zum Einstellen der Dicke des beim Zusammendrücken des Vorsprunges (12) gebildeten ringförmigen Körpers (22) Anschläge (60) für die Platte (13) vorgesehen sind» -

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