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Federkontakt Die Erfindung betrifft einen ederkontakt bestehend aus
einem kontaktstift, der einseitig längsbeweglich in einem vorzugsweise zylindrischen
metallischen Gehäuse zwischen zwei Anschlägen geführt und durch eine hinter ihm
im Gehäuse angeordnete Schraubenfeder, die sich an der Rückseite des Gehäuses abstützt,
belastet ist.
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Derartige Federkontakte werden insbesonderen in der elektrotechnischen
Industrie zum Oberprüfen von gedruckten Schaltungen benötigt, wobei die @ederkontakte
an einer auf die gedruckte Schaltung absenkbaren Prüfplatte befestigt sind und beim
absenken der Prüfplatte mit einzelnen \Ierbindungspurikten der gedruckten Schaltung
in
Kontakt kommen. Durch diese Aufgabenstellung bedingt müssen die Federkontakte einen
verhältnismä#ig langen Hubweg aufweisen, da die Verbindungspunkte durch die Verwendung
verschiedener Drahtstärken sowie verschieden starker Lötansammlungen unterschiedlich
noch sind. irotzdem sollen die Kontakte in ihrem Umfang sehr klein sei, möglichst
so, da# sie direkt im Rasterma# der gedruckten Schaltung - 2,54 mm - nebeneinander
eingesetzt werden können. Da die heutigen transistorisierten Schaltungen mit verhältnismä#ig
kleinen Strömen und Spannungen arbeiten, wird zusätzlich von derartigen Federkontakten
@och gefordert, daß der ho-ntakt-bergangswiderstand ebenes wie der Durchgangswiderstand
durch die Kontakte sehr klein und möglichst konstant ist. Daraus folgt auch, da#
sich der widerstand bei der bewegung des Sontaktstiftes rEicht verändern darf, da
er sich sonst, bedingt durch die uoterschiedliche Hubhöhe der tederkontakte beim
aufsetzen der Prüfplatte verändern würde. Dies trifft selbstverständlich nicht nur
für den Ohm'schen, sondern auch für der induktiven bzw. kapazitiven Widerstand zu,
Derartige gedruckte Schaltungen werden im allgemeinen schwall-verlötet, wobei die
Verbindungsstellen zuvor mit einem Harz - im allgemeinen Kolophonium - belegt werden.
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Dieses Harz schwimmt nach dem Verlöten auf der Lötschicht
und
mu# von dem Kontaktstift des Federkontaktes abgesprengt bzw. zur seite geschoben
werden. Das verhältnisnä#ig spräde arz wird hierbei zersplittert und gelangt nach
einiger neit auch in das Innere des den Kontakttift führenden Gehäuses. Dadurch
können nicht nur die ederungseigenschaften des Federkontaktes beeinträchtigt, soiidern
auch die elektrischen Werte ganz bedeutend verändert werden, da sich das isolierende
iiarz zwischen die Kontaktflächen schiebt. bei bekannten Ausfiihrungen derartiger
Federkontakte wird der kontaktstift mit einem endständigen Bund versehen und in
einer Kontakthülse geführt. In der Kontakthülse, auf der Stirnfläche des Kontaktstiftes
aufliegend, ist eine Schraubenfeder untergebracht, die sich auf einem hontaktbolzen,
der in die hülse eingerollt ist, abstützt.
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Bei einem derartigen Federkontakt entstehen neben dem eigentlichen
hontaktwiderstand drei übergangswiderstände: Ein übergangswiderstand zwischen dem
Kontaktstift und der gleitenden Führung in der Kontakthülse, ein weiterer zwischen
der Schraubenfeder und der Stirnfläche des ontakt stiftes und ein dritter zwischen
der Schraubenfeder und dem rückseitigen Kontaktbolzen. Evtl. kann ein weiterer Widerstand
zwischen dem Sontaktbolzen und der Hülse an der Einrollfläche festgestellt werden
sowie auch ein induktiver
Widerstand, hervorgerufen durch die Windungen
der fichraubenfeder. Diese Widerstände werden entscheidend durch zwischen die Kontaktflächen
kriechendes Harz beeinflußt, sie bleiben also keinesfalls konstant.
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Da der Kontaktstift mit seinem Bund ein Drehteil ist, sind Drehriefen
kaum zu vermeiden, die zu einem Ausschaben der Führung in der Führungshülse führen,
damit wiederum zu einem veränderten Übergangswiderstand und auch zu einer schnellen
Abnutzung des Kontaktes.
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Außerdem sind diese Kontakte durch die Vielzahl der hrbeitsgänge sehr
lohnaufwendig und damit verhaltnismäßig teuer.
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Bekannt sind auch Federkontakte, bei denen der im allgemeinen drahtförmige
Kontakt stift ebenfalls in einer Kontakthülse geführt wird, jedoch an ihrem rückseitigen
Ende über die Ifülse hinaussteht. Dieser Kontakt stift wird mit der Kontakthülse
über eine Kegel feder verbunden, die jeweils am rückseitigen Ende des Kontaktstiftes
bzw. der Sontakthülse angebracht, im allgemeinen mit den Teilen verlötet ist. Bei
derartigen feder kontakten ist durch die galvanische Verbindung zwischen Kontaktstift
und Kontakthülse über die regelfeder die Gewähr für einen gleichmäßigen Ohm'schen
Durchgangswiderstand
gegeben, jedoch ändert sich der induktive
Widerstand beim Bewegen des Kontaktstiftes durch Abheben der einzelnen Windungen
der Kegelfedern voneinander sehr stark. Um ein Überdehnen der Regelfeder zu vermeiden,
muß der Drahtstift an seiner Knntaktseite mit einem an die ftontakthülse anschlagenden
Bund versehen werden, wodurch, zusammen mit der Verwendung der wegelfeder, auch
dieser Federkontakt verhältnismäßig teuer wird. Die auf die Kontakthülsen aufgesetzte
regelfeder vergrößert. auch den Durchmesser des Federkontaktes, so daß diese tederkontakte,
obwohl sie eine deutliche Verbesserung hinsichtlich des Durchgangswiderstandes bringen,
in den Fällen nicht verwendet werden können, wo ihre Abmessungen, sowohl hinsichtlich
des Durchmessers als auch der Länge, stören. bei beiden bekannten Konstruktionen
ist ein Einstellen des Kontaktdruckes nach Montage der Federkontakte nicht mehr
möglich, es müssen also stets genau abgestimmte ledern verwendet werden, und es
sind auch die Bedern stets an der gleichen Stelle des Kontaktstiftes bzw. der Kontakthülse
anzubingen. Dieser Zwang zur präzisen Fertigung verteuert selbstverständlich die
bekannten Federkontakte nochmals.
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Ausgehend von einem Bederkontakt, bestehend aus einem ontaktsti-ft,
der einseitig längsbeweglich in einem vorzugsweise zylindrischen metallischen Gehäuse
zwischen zwei Anschlägen geführt und durcheine hinter ihm im Gehäuse angeordnete
Schraubenfeder, die sich an der @ückseite des Gehäuses abstützt, belastet ist, werden
die achteile der bekannten rsonstruktionen dadurch vermieden, daß der Kontaktstift
ein gezogenes Drahtstück ist und daß die Schraubenfeder den Kontakt stift bei der
im Gehäuse liegenden Stirnseite umgreifend fest mit ihm verbunden, vorzugsweise
verlötet ist. lm Gegensatz zu der bekannten Konstruktion wird also an dem Kontaktstift
kein Bund benötigt, da die Schraubenfeder den Kontakt stift an seiner rückseitigen
Stirnseite umgreift und so ein die Längsbewegung des Kontaktstiftes begrenzender
Anschlag gebildet wird. Der Kontaktstift muß nicht gedreht werden, womit auch die
die bnützung begünstigenden Drehriefen entfallen. Da die Schraubenfeder fest mit
dem wontaktstift verbunden ist, entfällt auch der @bergangswiderstand zwischen diesen
beiden seilen, so daß sich der Durchgangswiderstand auf den itaterialwiderstand
reduziert. Die Schraubenfeder kain am jenseitigen Ende fest mit dem Gehäuse verbunden,
vorzugsweise verlötet sein, wodurch auch hier der ubergangswiderstand zwischen
dem
Gehäuse und der Schraubenfeder entfällt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
kann der ederdraht am freien sunde der Schraubenfeder auch in ihrer Längsrichtung
verlaufen und aus dem Gehäuse herausgeführt sein, so daß das verlängerte Ende der
Schraubenfeder als Kontaktstelle dienen kann. Ein Verlöten der Schraubenfeder mit
dem Gehäuse ist dann nicht mehr notwendig, obwohl eszur weiteren Verbesserung der
elektrischen Eigenschaften bzw. cer Verminderung des Durchgangswiderstandes zweckmäßig
erscheint. Das Herausführen des freien Endes hat auch noch den Vorteil, daß der
Federkontakt nach der Erfindung nach der montage hinsichtlich des Kontaktdruckes
noch justiert werden kann, indem einfach die eder an dem freien Ende erfaßt und
mehr oder weniger aus dem Gehäuse herausgezogen wird. Ist der gewunschte Kontaktdruck
erreicht, so kann die weder durch Verlöten oder Verquetschen etc. festgelegt werden.
Besonders zweckmäßig ist es, über das freie Ende der Schraubenfeder eine den Federdraht
umfassende Hohlniet überzuschieben und die Hohlniet mit ihrem Kopf im Gehäuse festzulegen.
Dieses festlegen kann durch umbördeln, Stauchen oder Rollen des Gehäuses erfolgen,
also durch Ma#nahmen, die nur einen geringen Lohnaufwand erfordern. Durch die so
festgelegte Hohlniet kann dann die Schraubenfeder mehr oder weniger aufgezogen und
damit auf einfachste Weise der Kontaktdruck festgelegt
werden. Die
Hohlniet verhindert außerdem bei einem nachr träglichen Verlöten das Hochsteigen
des lots in das Gehäuse. Außerdem wird die Montage durch Verwendung des Hohrniets
wesentlich erleichtert, da mit ihih die 3chraubenfeder in das Gehäuse hineingedrückt
und anschließend die Rückseite des Gehäuses ohne Schwierigkeiten gestaucht werden
kann.
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Ein nach der Erfindung aufgebauter Federkontakt ist also sehr einfach
herstellbar und damit billig. Der Kontaktdruck kann auch nach Montage des Federkontaktes
noch verändert werden, so daß sich die Verwendung von ausgesuchten Federn bzw. die
präzise Herstellung und Montage der Federkontakte erübrigt. Die bbergangswiderstände
zwischen dem Kontaktstift, der Schraubenfeder und einem Kontaktbolzen werden durch
Anlöten der Schraubenfeder an den Kontaktstift und Kontaktierung an der Schraubenfeder
selbst vermieden oder dadurch, daß die Schraubenfeder wiederum an ihrem rückseitigen
Ende mit dem Gehäuse verlötet ist. Der Verzicht auf den Bund am Kontaktstift sowie
auf den Kontaktbolzen ermöglicht eine verhältnismäßig kurze Federkontakt-Ausführung
bei gegenüber den bekannten Konstruktionen gleichbleibender Hublänge.
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Der induktive, durch die Schraubenfeder hervorgerufene Widerstand
wird dann zu Null, wenn die einzelnen Windungen der Federn aneinander anliegen;
um auch vor diesem Grenzfall
den induktiven Widerstand möglichst
klein zu halten, wird nach der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, daß das Gehäuse
mit geringem Spiel die Schraubenfeder umschließt.
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Beim Zusammendrücken der Schraubenfeder wird dieses Spiel durch das
Kippen der einzelnen Windungen aufgezehrt, so daß die einzelnen Windungen der Schraubenfeder
an der Gehäuse-Innenwand anliegen und gegenseitig kurzgeschlossen werden.
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Eine Verringerung des Durchmessers kann noch dadurch erzielt werden,
daß der Kontaktstift bei der im Gehäuse liegenden Stirnseite ringförmig eingeschnitten-und
die Schraubenfeder so weit in diesen ringförmigen Einschnitt eingelegt ist, daß
sie nur noch knapp, zur Bildung eines Anschlages, über den Kontaktstift hinaussteht.
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Bewährt hat es sich, den Kontaktstift an seiner Kontaktfläche kronenförmig
auszufräsen, so daß die abgesprengten Harateile möglichst von dem Ringspalt zwischen
dem Eontaktstift und dem den Kontaktstift führenden Gehäuse ferngehalten werden.
Diese Ausführung mit vorteilhafterweise vier Spitzen bringt auch einen Selbstreinigungs-Effekt,
da sich die einzelnen Kolophoniumteile entlang der ausgefrästen Flächen verschieben
und somit den Schmutz aus dem Zwischenraum zwischen den einzelnen Spitzen entfernen.
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Um die Herstellung des erfindungsgemäßen #'ederkontaktes noch
weiterhin zu verbilligen, kann auch nach einem weiteren Erfindungsmerkmal das Gehäuse
aus zwei ineinandergefügten Rohrstücken zusammengesteckt sein, wobei die innere
Hülse zur Führung des Kontaktstiftes und seine innere Stirnfläche als Anschlag für
den Kontaktstift dient.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt und zwar zeigen: Fig. 1 den Bederkontakt im iängsschnitt,
Fig. 2 die Rückseite des Federkontaktes in einer einfacheren Ausführungsform," Fig.
3 ein aus zusammengesteckten Rohren gebildetes Gehäuse, Fig. 4 die Kontaktspitze
in Seitenansicht und Fig. 5 eine Draufsicht zu Figur 4.
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Ein mit einem Langgewinde 1 versehenes zylindrisches Gehäuse 2 ist
durch koaxial liegende Bohrungen unterteilt in einen zylindrischen Federraum 3 und
eine Führung 4.
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Der Federraum 3 ist im Durchmesser geringfügig größer als die Führung
4, wodurch eine Anschlagkante 5 gebildet wird.
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In die Führung 4 ist ein Kontaktstift 6 eingeführt, der bei der hinteren
Stirnseite von einer Schraubenfeder 7 umfaßt wird. Zwischen der Außenfläche der
Schraubenfeder @ und der Innenwandung des Federraumes 3 verbleibt im (gezeichneten)
l?uhezustand des Federkontaktes ein geringfügiges
Spiel. Die Rückseite
des Gehäuses 2 ist über einer Hohlniet 8 so gestaucht, daß sich der Kopf der Hohlniet
8 gegen den Druck der Feder auf dem Gehäuse abstützen kann.
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Zur Iiontage des Federkontakts wird der Kontaktstift 6, an dem bereits
die Schraubenfeder 7 befestigt ist, in die Führung 4 des Gehäuses 2 Weingeführt.
Danach wird die hohlniet 8 über das freie Ende 9 der Schraubenfeder 7 übergeschoben
und die Feder 7 so weit zusammengedrückt, daß das Gehäuse 2 an seiner Rückseite
so gestaucht werden kann, daß die Hohlniet 8 nicht mehr herausgedrückt wird.
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In diesem Zustand ist der Federkontakt bereits so weit vormontiert,
daß der Kontaktdruck des Kontaktstiftes 6 durch Aufziehen der Feder 7 durch Ziehen
am freien Ende 9 dieser Feder justiert werden kann. Ist die Justierung beendet,
wird das hintere Gehäuseteil mit der Hohlniet 8 und dem freien Ende der Schraubenfeder
7 verlötet 10.
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Auf die Verlötung'lO kann dann verzichtet werden, wenn die Ableitung
des Federkontaktes direkt mit dem freien Ende 9 der Schraubenfeder 7 verbunden wird,
da dann eine galvanische Verbindung zwischen dem Kontaktstift 6, der Schraubenfeder
7 und der Ableitung besteht.
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Eine weitere, einfachere Form der Verbindung der Schraubenfeder 7
mit dem Gehäuse 2 ist in Figur 2 gezeigt. Hierbei
ist das Gehäuse
2 nach Einführen der Schraubenfeder 7, so, daß noch ein Teil der Schraubenfeder
7 aus dem Gehäuse herausragt, gestaucht worden, so daß.die gestauchten kanten 11
des Gehäuses 2 in die Windungen der Schraubenfeder 7 eingreifen. Durch Verdrehen
der Schraubenfeder 7 bzw. des mit der Schraubenfeder verbundenen Lontaktstiftes
6 kann nun auch der erforderliche Kontaktdruck hergestellt und danach die Rückseite
des Gehäuses mit der Schraubenfeder 7 verlötet 10 werden.
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Der Kontaktstift 6 ist an seiner Spitze so ausgefräst, daß sich vier
am Umfang des Drahtstiftes liegendeEinzelspitzen ergeben, die außen von der Fläche
der Kontaktspitze 6 und innen von aufeinander zu einem ifittelpunkt zulaufenden
Dreikantflächen 12 begrenzt sind. Diese besonders ausgebildete Kontakt spitze verhütet
nicht nur ein Verschmutzen des Ringspaltes zwischen dem Kontaktstift 6 und der Führung
4, da von den Verbindungsstellen abgesprengte Harzteile nach außen abgewiesen werden,
sondern es wird durch die besondere Anordnung der Spitzen bzw. der Flächen 12 auch
eine Selbstreinigung des Kontaktes erzielt. ln iligur 3 ist eine weitere Ausführungsform
eines Gehäuses 2, das aus Rohrstücken 14, 15 zusammengefügt ist, dargestellt. Das
Rphrstück 15 bildet hierbei die führung 4 für den Kontaktstift 6, die Abstufung
zwischen dem rohrstück 15 und der Innenwandung des Hohrstückes 14 die Anschlagkante
5.