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Die Erfindung betrifft einen Federkontakt-Schaltstift für die Prüfung eines Prüflings, insbesondere elektrischen Prüflings, mit einem federbeaufschlagten Kolben, der relativ zu einem stiftförmigen Mantelgehäuse axial verlagerbar geführt ist und mit einem Taststiftelement aus einem Ende des Mantelgehäuses axial herausragt, wobei der Kolben bei seinem axialen Durchlaufen eines Schaltwegs eine elektrische, diskrete Schaltzustandsänderung von mindestens einem, im Mantelgehäuse befindlichen, elektrischen Schalter bewirkt, und die Schaltzustandsänderung an mindestens einem vom Mantelgehäuse elektrisch isolierten Anschluss anliegt, der sich an einem zum Taststiftelement entgegengesetzten Ende des Mantelgehäuses befindet.
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Federkontakt-Schaltstifte sind bekannt. Sie dienen beispielsweise der Abfrage von mechanischen Gegebenheiten, beispielsweise ob in einem Steckerbauteil eines Kabelbaums ein elektrischer Kontakt richtig eingerastet ist und sich daher in einer reproduzierbaren Stellung befindet. Die Federkontakt-Schaltstifte werden dazu dem Prüfling zugeführt und liefern nach Erreichen eines bestimmten Kolbenhubs ein diskretes elektrisches Ausgangssignal durch beispielsweise Schließen eines intern angeordneten elektrischen Schalters. Ein elektrischer Schaltkreis verläuft entweder über den Prüfling, indem das elektrische Schaltsignal über den Kolben geleitet wird. Alternativ wird das Schaltsignal in einem vom Prüfling unabhängigen elektrischen Schaltkreis generiert, wobei das elektrische Schaltsignal zumeist über ein Mantelgehäuse des Federkontakt-Schaltstifts geleitet wird. Beim Schalten des inneren elektrischen Schalters erfolgt entweder die Schaltzustandsänderung „Ein-Aus” oder „Aus-Ein”. Der nach dem Schalten erreichte Schaltzustand bleibt nach dem Überfahren des Schaltpunkts erhalten. Alternativ sind Federkontakt-Schaltstifte bekannt, die ein kontinuierliches, elektrisches Ausgangssignal liefern, das vom durchlaufenden Kolbenhub abhängig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten eines Federkontakt-Schaltstifts zu erweitern. Dies soll auf möglichst einfache und kostengünstige Weise erfolgen.
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Diese Aufgabe wird unter Zugrundelegung des Federkontakt-Schaltstifts der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Schalter derart ausgebildet und/oder angesteuert ist, dass entlang des Schaltwegs mindestens zwei diskrete Schaltzustandsänderungen erfolgen. Demzufolge ergeben sich über den Hub des Kolbens, also über den Schaltweg, mindestens drei Schaltzustände bei ein und demselben Federkontakt-Schaltstift. Diese drei oder mehr Schaltzustände treten im gleichen Schaltkreis auf, dem der genannte Schalter angehört. Aufgrund der Erfindung ist es bei ein und demselben Federkontakt-Schaltstift auch möglich, die drei oder mehr Schaltzustände in verschiedenen Schaltkreisen zu bewirken. Letzteres insbesondere dann, wenn mehrere elektrische Schalter im Federkontakt-Schaltstift integriert sind. Aufgrund der Erfindung vereinfacht sich ein Adapteraufbau. Dieses ist eine Anordnung mit insbesondere mehreren Federkontakt-Schaltstiften. Erfindungsgemäß müssen nur wenige Bauteile eingesetzt werden, sodass die Komplexität sinkt und eine Kostenersparnis eintritt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schalter mehrere Schaltelemente aufweist. Um die mindestens zwei diskreten Schaltzustandsänderungen, also die mindestens drei Schaltzustände zu realisieren, sind die genannten Schaltelemente erforderlich. Insbesondere kann zur Realisierung des Schalters ein Schaltelement beweglich und das andere Schaltelement fest angeordnet sein.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltelemente als mindestens ein elektrisches Schaltkontaktelement und mindestens ein elektrisches Schaltkontaktgegenelement ausgebildet sind. Ein elektrisches Schaltkontaktelement bildet zusammen mit einem elektrischen Schaltkontaktgegenelement den elektrischen Schalter. Ist nur ein derartiger elektrischer Schalter im Federkontakt-Schaltstift enthalten, so führt dieser Schalter mindestens zwei diskrete Schaltzustandsänderungen entlang des Schaltwegs durch. Sind mehrere derartige elektrische Schalter im Federkontakt-Schaltstift enthalten, so realisieren diese jeweils mindestens eine diskrete Schaltzustandsänderung.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zwei Schaltzustandsänderungen „Ein-Aus” und „Aus-Ein” oder „Aus-Ein” und „Ein-Aus” sind. Durchläuft der Kolben des Federkontakt-Schaltstifts den Schaltweg, so wird im ersten Falle von „Ein” auf „Aus” und – beim weiteren Durchlaufen des Schaltwegs – von „Aus” auf „Ein” geschaltet. Im zweitgenannten Fall erfolgt beim Durchlaufen des Schaltwegs zunächst das Schalten des Schalters von „Aus” auf „Ein” und dann – beim weiteren Durchlaufen des Schaltwegs – von „Ein” auf „Aus”.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Kolben das elektrische Schaltkontaktelement angeordnet ist, das mit dem im Mantelgehäuse fest angeordneten, elektrischen Schaltkontaktgegenelement durch das axiale, entlang des Schaltwegs erfolgende Verlagern des Kolbens zusammenwirkt, um die elektrischen, diskreten Schaltzustandsänderungen zu bewirken. Das Schaltkontaktelement wird also zusammen mit dem Kolben entlang des Schaltwegs verlagert, mit der Folge, dass dadurch ein entsprechendes Zusammenwirken mit dem im Mantelgehäuse fest angeordneten Schaltkontaktgegenelement erfolgt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich das Schaltkontaktelement beim Durchlaufen des Schaltwegs zumindest bereichsweise in Berührungskontakt mit dem Schaltkontaktgegenelement befindet, wobei das Schaltkontaktgegenelement entlang des Schaltwegs mindestens eine elektrische Leitzone, mindestens eine daran anschließende elektrische Isolierzone und mindestens eine daran anschließende elektrische Leitzone oder mindestens eine elektrische Isolierzone, mindestens eine daran anschließende elektrische Leitzone und mindestens eine daran anschließende elektrische Isolierzone aufweist. Demzufolge gelangt beim Durchlaufen des Schaltwegs das Schaltkontaktelement zeitweise in Berührungskontakt mit dem Schaltkontaktgegenelement, wodurch mindestens eine diskrete Schaltzustandsänderung bewirkt werden kann. Das elektrisch leitende Schaltkontaktelement steht entlang einer Zone des Schaltwegs in Berührungskontakt mit der elektrischen Leitzone des Schaltkontaktgegenelements, was dem Schließen des elektrischen Schalters gleichkommt. Wird das Schaltkontaktelement beim Durchlaufen des Schaltwegs weiterbewegt und trifft auf die Isolierzone, so wird hierdurch eine Schaltzustandsänderung bewirkt, was einem Öffnen des genannten elektrischen Schalters gleichkommt. Wenn dann anschließend – bei einem weitergehenden Durchlaufen des Schaltwegs – das Schaltkontaktelement in Berührungskontakt mit einer an die Isolierzone anschließende weitere elektrische Leitzone tritt, so wird der zuvor geöffnete Schalter wiederum geschlossen. Eine entsprechend umgekehrte elektrische Schaltfolge ergibt sich nach der genannten Alternative, also bei der Folge von Isolierzone, Leitzone und Isolierzone.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich das Schaltkontaktelement beim Durchlaufen des Schaltwegs zumindest bereichsweise in Berührungskontakt mit dem Schaltkontaktgegenelement befindet, wobei das Schaltkontaktelement über seine den Schaltweg durchlaufende Länge mindestens eine elektrische Leitzone, mindestens eine daran anschließende elektrische Isolierzone und mindestens eine daran anschließende elektrische Leitzone oder mindestens eine elektrische Isolierzone, mindestens eine daran anschließende elektrische Leitzone und mindestens eine daran anschließende elektrische Isolierzone aufweist. Es gelten daher die entsprechenden Ausführungen des vorherstehenden Absatzes, wobei jedoch der Unterschied besteht, dass nicht das feststehende Schaltkontaktgegenelement die Aufeinanderfolge von Leitzone und Isolierzone beziehungsweise Isolierzone und Leitzone und so weiter aufweist, sondern das sich mit dem Kolben bewegende Schaltkontaktelement.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Kolben mindestens ein Magnet, insbesondere Permanentmagnet, angeordnet ist, dessen Magnetfeld auf mindestens einen im Mantelgehäuse fest angeordneten elektrischen Schalter, auch Reedkontakt genannt, wirkt, der ein Schaltkontaktelement und ein Schaltkontaktgegenelement aufweist, wobei der Magnet mit seinem Magnetfeld beim Durchlaufen des Schaltwegs den Reedkontakt derart beaufschlagt, dass die mindestens zwei diskreten Schaltzustandsänderungen erfolgen. Ist der so gebildete Reedkontakt ein Schließer, so kann beim Durchlaufen des Schaltwegs aus dem offenen Zustand ein Schließen und dann wieder ein Öffnen erfolgen. Ist der Reedkontakt ein Öffner, so kann entlang des Schaltwegs aus dem geschlossenen Zustand ein Öffnen und dann wieder ein Schließen erfolgen. Natürlich kann die Schaltfolge jeweils noch weiter geführt werden, also noch mindestens ein weiteres Öffnen beziehungsweise Schließen und so weiter, beispielsweise bei der Anwesenheit von mehreren Magneten und/oder es sind mehrere als Reedkontakte ausgebildete elektrische Schalter vorhanden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Schaltkontaktelement als eine Dickstelle an einem am Kolben befestigten Axialstößel ausgebildet ist und dass das Schaltkontaktgegenelement als eine Engstelle eines in dem Mantelgehäuse angeordneten Hohlkörpers ausgebildet ist, wobei sich der Schaltweg von einer axialen ersten Lage der Dickstelle vor der Engstelle bis zu einer axialen zweiten Lage der Dickstelle hinter der Engstelle erstreckt. Wird im Zuge des Einfederns des Kolbens der Axialstößel mit der Dickstelle axial bewegt, so tritt die Dickstelle – nach einem entsprechenden Anteil des Schaltwegs – in Berührungskontakt mit der Engstelle des Hohlkörpers, wodurch eine Schaltzustandsänderung erfolgt, nämlich zwischen Schaltkontaktelement und Schaltkontaktgegenelement eine elektrische Verbindung geschaffen wird. Bevor die Dickstelle die Engstelle erreicht, besteht kein Berührungskontakt zwischen Schaltkontaktelement und Schaltkontaktgegenelement, sodass ein geöffneter Schalter vorliegt. Verlässt im Zuge des weiteren Einfederns die Dickstelle die Engstelle, so wird der bestehende elektrische Kontakt wieder aufgehoben. Insgesamt sind somit entlang des Schaltwegs zwei diskrete Schaltzustandsänderungen bewirkt. Grundsätzlich ist es selbstverständlich auch denkbar, dass am Anfang des Schaltwegs die Dickstelle mit der Engstelle in elektrischem Berührungskontakt steht und dass im Zuge des Schaltwegs der Hohlkörper eine an die Engstelle anschließende Erweiterungsstelle aufweist, mit der Folge, dass dort der elektrische Schalter wieder öffnet. Folgt dann – axial verlagert – wiederum eine Engstelle, so wird wiederum zwischen der Dickstelle und der Engstelle der elektrische Kontakt geschlossen. Die Begriffe „Dickstelle” und „Engstelle” sind nicht nur punktuell zu sehen, sodass also ein Schließen beziehungsweise ein Öffnen des Schalters nur an einem bestimmten Punkt des Schaltwegs erfolgt, sondern es können auch Wegbereiche entsprechend „dick” beziehungsweise entsprechend „eng” gestaltet sein, sodass über eine gewisse Länge des Schaltwegs ein Öffnen beziehungsweise Schließen des Schalters erfolgt. Natürlich kann die Anzahl der Dickstellen und Engstellen variiert werden, um mehr als zwei Schaltzustandsänderungen entlang eines Schaltwegs zu realisieren.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dickstelle und/oder die Engstelle radial federnd ausgebildet ist/sind. Hierdurch verbessert sich die elektrische Kontaktierung zwischen den genannten Elementen.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Magnet als Ringmagnet ausgebildet ist. In einem solchen Falle umgibt der Ringmagnet den Reedkontakt in bestimmten Zonen des Schaltwegs. Weist der Ringmagnet einen hinreichenden axialen Abstand zum Reedkontakt auf, so wird dieser durch das Magnetfeld nicht beeinflusst und weist demzufolge seinen Ruheschaltzustand auf, der entweder der Funktion von „Ein” oder der Funktion von „Aus” entspricht.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Magnet einen Schaltweg durchläuft, der sich von einer axialen ersten Stellung des Magneten vor dem Reedkontakt bis zu einer axialen zweiten Stellung des Magneten hinter dem Reedkontakt erstreckt. Wie bereits erläutert, besteht in der ersten Stellung und in der zweiten Stellung bei dem Reedkontakt ein anderer Schaltzustand als bei einer sich zwischen der ersten und der zweiten Stellung befindlichen Stellung, sodass im Zuge des Verlagerns entlang des Schaltwegs der Reedkontakt zweimal schaltet. Sofern axial versetzt mindestens ein weiterer Reedkontakt angeordnet ist, der ebenfalls mit dem Magneten entsprechend entlang des Schaltweges zusammenarbeitet, lassen sich auch weitere Schaltzustandsänderungen des Federkontakt-Schaltstifts bewirken, wobei diese Schaltzustandsänderungen insbesondere an mindestens einem weiteren isolierten Anschluss, der aus dem Mantelgehäuse herausgeführt ist, anliegt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Reedkontakt im Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Ringmagneten ausgebildet ist, sodass der Ringmagnet den Reedkontakt umgebend diesen überfahren kann. Hierauf wurde vorstehend bereits eingegangen.
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Wie bereits erwähnt, kann der Reedkontakt als Schließer oder Öffner ausgebildet sein.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Axialposition der Dickstelle und/oder Engstelle zur variablen Schaltpunkteinstellung axial verstellbar ist. Durch entsprechende mechanische Verstellung der Dickstelle und/oder der Engstelle ergibt sich über den Schaltweg gesehen, dass die diskreten Schaltzustandsänderungen an entsprechend eingestellten Stellen erfolgen, sodass eine Justiermöglichkeit gegeben ist.
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Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die axiale Lage des mindestens einen Magneten und/oder des mindestens einen Reedkontakts für eine variable Schaltpunkteinstellung verstellbar ausgebildet ist. Es gelten die vorstehenden Ausführungen entsprechend.
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Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, und zwar zeigt:
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1 einen Längsschnitt durch einen Federkontakt-Schaltstift,
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2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Federkontakt-Schaltstifts im Längsschnitt,
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3 eine vergrößerte Darstellung des mittleren Bereichs des Federkontakt-Schaltstifts der 2,
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4 und 5 eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer Ringfeder des Federkontakt-Schaltstifts der 2,
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6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Federkontakt-Schaltstifts, teilweise geschnitten, und
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7 einen Längsschnitt durch den Federkontakt-Schaltstift der 6.
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Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Federkontakt-Schaltstift 1.
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Der Federkontakt-Schaltstift 1 weist einen Kolben 2, ein stiftförmiges Mantelgehäuse 3, ein zum Kolben 2 gehörendes Taststiftelement 4 an einem Ende 5 des Mantelgehäuse 3 sowie einen elektrischen Anschluss 6 auf, der sich an einem entgegengesetzten Ende 7 des Mantelgehäuses 3 befindet. Bevorzugt kann das Mantelgehäuse 3 mit einem Außengewinde 8 und ebenfalls bevorzugt mit einem Eindrehanschlag 9 versehen sein, um den Federkontakt-Schaltstift 1 in eine Gewindebohrung einer Halterung, insbesondere eines Adapters, einzuschrauben. Durch den Eindrehanschlag 9 erhält der Federkontakt-Schaltstift 1 eine axial reproduzierbare Lage. Die axiale Richtung ist in der 1 durch eine Mittellängslinie 10 angedeutet. Bevorzugt kann das Taststiftelement 4 eine Spitzenkonfiguration 11 aufweisen, die – je nach Verwendungszweck des Federkontakt-Schaltstifts 1 – differiert und auf dem hier vorliegenden technischen Gebiet bekannt ist. Im Querschnitt gesehen, also rechtwinklig zur Längserstreckung der Mittellängslinie 10 sind die meisten oder sogar alle Bauteile des Federkontakt-Schaltstifts 10 von kreisförmiger Kontur.
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Im Innern 12 des Mantelgehäuses 3 befindet sich eine Schraubendruckfeder 13, die sich mit ihrem einen Ende 14 am Kolben 2 und mit ihrem anderen Ende 15 an einem Isolierstück 16 abstützt, das im Bereich des Endes 7 im Innern 12 des Mantelgehäuses 3 axial fest angeordnet ist. Zur Festlegung kann vorzugsweise mindestens eine Sicke 17 des Mantelgehäuses 3 dienen, die in eine Vertiefung 18 des Isolierstücks 16 radial eingreift. Das Isolierstück 16 weist in Richtung auf den Kolben 2 einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Mantelgehäuses 3, wodurch eine axiale, ringförmige Aufnahmetasche 19 für einen das Ende 15 aufweisenden Abschnitt der Schraubendruckfeder 13 geschaffen ist.
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Im Innern 12 des Mantelgehäuses 3 ist ein elektrischer Schalter 45 ausgebildet. Hierzu weist das Isolierstück 16 einen sich axial durch es hindurch erstreckenden Hohlraum 20 auf, in dem – axial fest – ein elektrisch leitendes Schaltelement 21 angeordnet ist, welches im Bereich des Endes 7 mit dem elektrischen Anschluss 6 verbunden ist.
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Der Kolben 2 weist an seiner dem Taststiftelement 4 abgewandten Seite einen Axialstößel 22 auf, der mit einer Dickstelle 23 versehen ist. Die Dickstelle 23 bildet ein weiteres Schaltelement 24. Das Mantelgehäuse 3, der Kolben 2 einschließlich dem Tastelement 4 sowie der Spitzenkonfiguration 11 und dem Axialstößel 22 sowie dessen Dickstelle 23 bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material. Je nach Anwendungsfall sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen die Spitzenkonfiguration 11 und/oder das Taststiftelement 4 aus elektrisch nicht leitendem Material bestehen.
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Das insbesondere hülsenförmig ausgebildete Schaltelement 21, das also einen Hohlkörper 48 bildet, weist bevorzugt im Bereich seines in Richtung auf den Kolben 2 weisenden Endes 25 eine Engstelle 26 auf, an die sich – in Richtung des Anschlusses 6 – ein gegenüber der Engstelle 26 im Durchmesser größerer Bereich 27 anschließt. Der Abstand der Dickstelle 23 zur Engstelle 26 gemäß der Stellung des Kolbens 2 in der 1 bildet eine Isolierzone 47, die Engstellstelle 26 entspricht einer Leitzone 46 und der Bereich 27 bildet eine weitere Isolierzone 47.
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Zur Erläuterung der Funktion des Federkontakt-Schaltstifts 1 wird davon ausgegangen, dass er in die Aufnahme einer Halteplatte oder dergleichen, insbesondere in einen Adapter, eingeschraubt ist, derart, dass sein Eindrehanschlag 9 an einem Gegenelement, beispielsweise auf der Ober- oder Unterseite der Halteplatte aufliegt. Die Mittellängslinie 10 entspricht einer Z-Achse, wobei eine zugehörige X- und Y-Achse eine Ebene aufspannen, die senkrecht zur Mittellängslinie 10 und damit zur Z-Achse verläuft (Kartesisches Koordinatensystem). Wird nun der Federkontakt-Schaltstift 1 mittels des Adapters oder dergleichen in Z-Richtung in Richtung eines Prüflings bewegt und/oder der Prüfling in Z-Richtung auf den Federkontakt-Schaltstift 1 zubewegt, so setzt die Spitzenkonfiguration 11 auf den Prüfling auf, um beispielsweise die Anwesenheit einer bestimmten Kontur abzufragen, beispielsweise eines bestimmten Bauteils des Prüflings. Die X- und Y-Position des Federkontakt-Schaltstifts ergibt sich durch die Position der Aufnahme. im Zuge des Einfederns (Z-Richtung) des Kolbens 2 wird der Axialstößel 22 entsprechend mitbewegt. Die Dickstelle 23, die das Schaltelement 24 verkörpert, bildet ein elektrisches Schaltkontaktelement 28. Das Schaltelement 21, das hülsenartig gestaltet ist und sich ortsfest im Innern 12 des Mantelgehäuses 3, jedoch elektrisch isoliert von diesem befindet, bildet ein elektrisches Schaltkontaktgegenelement 29, wobei das Schaltkontaktelement 28 mit dem Schaltkontaktgegenelement 29 zusammenwirkt und insgesamt der elektrische Schalter 45 gebildet wird. Wenn nun der Prüfling gegen die Spitzenkonfiguration 11 tritt und der Kolben 2 einfedert, so beginnt Letzterer einen Schaltweg S zu durchlaufen. Im Zuge dieses Durchlaufens tritt das Schaltkontaktelement 28 in Berührungskontakt mit dem Schaltkontaktgegenelement 29. Diese Strecke kennzeichnet den Schaltweg SA (Schaltweg „AN”), das heißt, der von den beiden Schaltelementen 21 und 24 gebildete elektrische Schalter 45 wird geschlossen. Es ergibt sich ein Stromkreis, der über das Mantelgehäuse 3 oder auch über das Taststiftelement 4, den Kolben 2, den Axialstößel 22, das Schaltkontaktelement 28, das Schaltkontaktgegenelement 29 und den Anschluss 6 erstreckt. Eine entsprechende Auswerteschaltung, an die der Federkontakt-Schaltstift 1 angeschlossen ist, erfasst das Schließen des Kontakts, also die stattfindende Schaltzustandsänderung. Zur definierten Kontaktgabe weist das Schaltkontaktelement 28 definierte Abstufungen auf, so wie es aus der 1 ersichtlich ist. Ferner sind Auflaufschrägen vorgesehen und auch die Engstelle 26 des Schaltkontaktgegenelements 29 ist mit entsprechender, definierter Gestalt und mit vor- und nachgelagerten Schrägen versehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das feststehende Schaltkontaktgegenelement 29 beispielsweise als geschlitzter Radialfederkäfig ausgebildet ist, das heißt es besteht eine radiale, federnde Nachgiebigkeit bezüglich der Aufnahme des Schaltkontaktelements 28. Federt nun unter weiterer Komprimierung der Schraubendruckfeder 13 der Kolben 2 beim weiteren Durchlaufen des Schaltweges S weiter ein, so bewegt sich das elektrische Schaltkontaktelement 28 weiter in Z-Richtung, bis die Stellung SU erreicht ist. Diese Stellung definiert einen Schaltpunkt, bei dem eine Ausschaltung erfolgt, das heißt die Berührungskontaktierung zwischen dem Schaltkontaktelement 28 und dem Schaltkontaktgegenelement 29 wird aufgehoben, da die Dickstelle 23 in den Bereich 27 des Schaltelements 21 eintritt, der einen größeren Durchmesser aufweist als die Engstelle 26, sodass keine Kontaktgabe mehr vorliegt. Der Schaltweg SU (Schaltweg „Aus”) kennzeichnet somit eine zweite Schaltzustandsänderung, nämlich von „Ein” auf „Aus”. Im Zuge des weiteren Einfederns des Kolbens 2 bleibt der nunmehr vorliegende Schaltzustand erhalten. Die Erfindung ermöglicht die Abfrage eines Niveaubereichs am Prüfling, von der Differenz SU – SA, mit einer Genauigkeit von wenigen Zehntel Millimetern. Der vorstehend erläuterte Einschaltbereich, also der Schaltweg, bei dem eine elektrische Berührungskontaktierung zwischen dem Schaltkontaktelement 28 und dem Schaltkontaktgegenelement 29 besteht, stellt eine sogenannte GUT-Spanne des Prüfergebnisses dar, beispielsweise darf sich in diesem Bereich das erwähnte Bauteil befinden und der Prüfling wird als funktionsfähig eingestuft. Wird bei der Prüfung festgestellt, dass gegenüber dem Vorstehenden Abweichungen bestehen, so wird der Prüfling als funktionsunfähig klassifiziert. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die Erfindung darauf beruht, mindestens zwei diskrete Schaltzustandsänderungen des Federkontakt-Schaltstifts 1 bei einem Einfederhub beziehungsweise Ausfederhub zu realisieren. Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, andere Schaltzustände herbeizuführen, beispielsweise „An-Aus-An” oder auch eine weitergehende Folge von An- und Aus-Zuständen beziehungsweise Aus- und An-Zuständen. Um weitere An- und Aus-Zustände zu erreichen, sind noch weitere Engstellen mit dazwischen liegenden Erweiterungen erforderlich, oder ähnlichen Konstruktionen.
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Die 2 verkörpert ein anderes Ausführungsbeispiel eines Federkontakt-Schaltstifts 1, das im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der 1 entspricht. Unterschiedlich ist lediglich die Ausbildung der Schaltelemente 21 und 24 des Schalters 45, sodass hierauf näher eingegangen wird, ansonsten jedoch das Vorstehende zur 1 entsprechend zu der 2 gilt. Das Schaltelement 21 des Ausführungsbeispiels der 2 weist ebenfalls eine Engstelle 26 auf, wobei dieses Schaltkontaktgegenelement 29 jedoch nicht radial federnd ausgebildet ist, sondern eine Engstelle 26 aufweist, die starr ist und über ihre Länge einen konstanten Durchmesser besitzt. Das Schaltelement 24, das eine Dickstelle 23 darstellt, wird gebildet von einer Ringfeder 30 (4 und 5), die schräg gestellte Windungen für eine radiale Elastizität aufweist und sich axial fest in einer Ringnut 31 des Axialstößels 22 befindet. Ein Teil des Durchmessers der Ringfeder 30 überragt den Außendurchmesser des Axialstößels 22 und wirkt unter radialer Komprimierung im Zuge des Einfederns des Federkontakt-Schaltstifts 1 mit der Engstelle 26 zusammen. Damit bildet das Schaltelement 24 wiederum das Schaltkontaktelement 28, das mit dem Schaltkontaktgegenelement 29 über einen Bereich des Schaltweges S zusammenwirkt, sodass die Schaltfolge, die zwei diskrete Schaltzustandsänderungen aufweist, beim Ausführungsbeispiel der 2 auch wiederum lautet „Aus-Ein-Aus”.
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Auch bei dem Ausführungsbeispiel der 2 sind entsprechende Varianten möglich, also eine andersartige Schaltfolge und/oder mehr als zwei diskrete Schaltzustandsänderungen.
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Die 3 stellt lediglich eine vergrößerte Darstellung des mittleren Bereichs des Federkontakt-Schaltstifts 1 der 2 dar und lässt die Details besser erkennen.
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Die 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Federkontakt-Schaltstifts 1, der als den Schalter 45 bildende Schaltelemente 21 und 24 einen Reedkontakt 32 aufweist, der sich im Innern des Mantelgehäuses 3 befindet und mit einem Magneten 33, der vorzugsweise als Ringmagnet 34 ausgebildet ist, zusammenwirkt, welcher sich mit dem Kolben 2 entlang des Schaltwegs S bewegt und den Reedkontakt 32 dabei im Zuge des Durchlaufens eines Schaltwegs S mindestens zweimal betätigt, sodass zwei Schaltzustandsänderungen vorliegen. Im Einzelnen ergibt sich Folgendes:
Die 6 und 7 verdeutlichen den Aufbau des Federkontakt-Schaltstifts 1. Dieser weist im Innern seines Mantelgehäuses 3 ein Halteteil 35 auf, das einen Innenkanal 36 besitzt, in dem der Reedkontakt 32 untergebracht ist. Der Reedkontakt 32 weist ein Schaltkontaktelement und ein Schaltkontaktgegenelement auf. Eine elektrische Anschlussleitung 37 des Reedkontakts 32 ist mit dem Schaltkontaktelement und mit einem Anschluss 6 und eine weitere Anschlussleitung 38 des Reedkontakts 32 ist mit dem Schaltkontaktgegenelement und mit einem Halteteil 35 elektrisch verbunden. Zwischen dem Halteteil 35 und der Innenseite des Mantelgehäuses 3 ist ein ringförmiger Freiraum 39 ausgebildet, in dem sich zum einen die Schraubendruckfeder 13 und zum anderen der Ringmagnet 34 befindet. Ein Ende 14 der Schraubendruckfeder 13 stützt sich am Ringmagneten 34 und ein anderes Ende 15 der Schraubendruckfeder 13 stützt sich an einer Stufe 40 des Halteteils 35 ab. Der Anschluss 6 ist in einem Isolierstück 16 – elektrisch isoliert vom Mantelgehäuse 3 – gehalten.
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Das Halteteil 35 ragt aus einem Ende 5 des Mantelgehäuses 3 mit einem Führungsstück 41 heraus. Ein Kolben 2, der ein Taststiftelement 4 aufweist, besitzt eine Führungsbohrung 42, in die das Führungsstück 41 axial beim Durchlaufen des Schaltwegs S eintreten kann. Vorzugsweise kann das Halteteil 35 mit einem Führungselement 43, insbesondere Führungsbolzen, versehen sein, das quer zur axialen Richtung des Federkontakt-Schaltstifts 1 verläuft und mit seinen beiden Endbereichen in Langlöchern 44 des Kolbens 2 eingreift und auf diese Art und Weise eine Drehsicherung des Kolbens 2 relativ zum Mantelgehäuse 3 bildet.
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In der ausgefederten Stellung des Kolbens 2 gemäß der 6 und 7 wirkt das Magnetfeld des Ringmagneten 31 nicht hinreichend stark auf den Reedschalter 32, sodass dieser – je nach seiner Ausführungsform als Öffner oder Schließer – seinen Grundzustand einnimmt, beispielsweise geöffnet ist. Federt bei der Prüfung eines Prüflings der Federkontakt-Schaltstift 1 entlang seines Schaltwegs S ein, so taucht der Kolben 2 weiter in das Mantelgehäuse 3 ein und verschiebt den Ringmagneten 31 in Richtung des Reedschalters 32. Das Magnetfeld betätigt in einer bestimmten Schaltwegstellung den Reedkontakt 32, mit der Folge, dass dieser geschlossen wird und somit ein Stromweg vom Taststiftelement 4 und/oder dem Mantelgehäuse 3 über das Halteteil 35, die Anschlussleitung 38, den Reedkontakt 32, die Anschlussleitung 37 bis hin zum Anschluss 6 besteht. Wird der Kolben 2 des Federkontakt-Schaltstifts 1 noch weiter entlang seines Schaltwegs S eingefedert, so überfährt der Ringmagnet 31 den Reedschalter 32, sodass der Reedkontakt 32 wieder öffnet und somit insgesamt zwei diskrete Schaltzustandsänderungen bewirkt wurden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind weitere Schaltzustandsänderungen denkbar, beispielsweise wenn mehrere Reedkontakte 32 im Innern des Federkontakt-Schaltstifts 1 angeordnet sind und/oder es werden mehrere Magnete verwendet, die axialen Abstand voneinander besitzen. Durch die Stärke des Magnetfeldes/der Magnetfelder und/oder die Position des Ringmagneten/der Ringmagneten und/oder die Position des Reedkontakts/der Reedkontakte lassen sich die Schaltwegbereiche in Bezug auf die jeweiligen Schaltzustandsänderungen festlegen.
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Sowohl bei den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 als auch bei dem Ausführungsbeispiel der 6 und 7 ist es denkbar, Verstellmittel vorzusehen, um eine Voreinstellung in Bezug auf die Schaltpunkte zu bewirken, beispielsweise ließe sich der das Schaltkontaktelement 28 bildende Ringmagnet 34 axial verstellbar am Halteteil 35 halten und/oder der Reedschalter 32 ist axial verstellbar innerhalb des Mantelgehäuses 3 untergebracht. Auch bei den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 sind mechanische einfache Verstellmittel von Dichtstelle 23 und/oder Engstelle 26 denkbar, um die Schaltpunkte in gewünschter Art und Weise einstellen zu können.
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Beim erfinderischen Federkontakt-Schaltstift 1 werden mindestens zwei diskrete Schaltzustandsänderungen, also drei Schaltzustände bewirkt, welche entlang des Kolbenhubs (Schaltwegs) nacheinander zur Wirkung kommen. Im ausgefederten Zustand ist beispielsweise der interne Schalter 45 offen. Nach Betätigung des Kolbens um einen bestimmten Abschnitt des Schaltwegs schließt der interne Schalter 45. Die Betätigung des Kolbens kann beispielsweise 2,5 mm betragen. Nach weiterer Betätigung des Hubs auf beispielsweise 3,5 mm öffnet der Schalter wieder. Dieser Zustand bleibt bis zum Erreichen des maximalen Hubs (Blockzustand) erhalten. Mittels der Erfindung lässt sich eine Genauigkeit von mindestens +/–0,5 mm in Bezug auf die Schaltpunkte erreichen. Wird der Kolben 2 des Federkontakt-Schaltstifts 1 – unabhängig wo er sich gerade befindet – entlastet, so bewegt die Schraubendruckfeder 13 ihn in seinem Ausgangszustand (ausgefedert) zurück. Anders als bei den Ausgestaltungen der 1 und 2 beziehungsweise 6 und 7 können auch im Hinblick auf die Schaltfunktion „umgekehrte” Ausführungen erfolgen, dass nämlich zum Beispiel gemäß 1 das käfigartige Schaltelement 21 am Kolben befestigt ist und insofern sich mit dem Kolben 2 mitbewegt und dass der Axialstößel 22 feststehend am Anschluss 6 angeordnet ist. Insgesamt sind aufgrund der Erfindung mehrere Schaltzustandsänderungen entlang eines Schaltwegs realisiert, sodass man von einem Mehrbereichs-Schaltstift reden kann. Bei Nutzung der Erfindung werden drei oder mehr Schaltzustände mittels zwei oder mehr Schaltzustandsänderungen realisiert, welche entlang eines Schaltwegs (Kolbenwegs) nacheinander zur Wirkung kommen. Dabei können sich die Schaltpunkte beziehungsweise Schaltbereiche auf denselben oder unterschiedliche Schaltkreise verteilen. So lassen sich beispielsweise während der Verschiebung des Kolbens mehrere Schalter öffnen oder schließen. In einem solchen Falle besitzt der Federkontakt-Schaltstift 1 mehrere Signaleingänge und -ausgänge. Dazu werden als Anschlüsse 6 vorzugsweise koaxiale Ringe mit unterschiedlichen Durchmessern am Ende 7 des Federkontakt-Schaltstifts 1 realisiert. Die erfindungsgemäß gebildeten Schalter können elektrisch miteinander gekoppelt sein oder galvanisch getrennt, das heißt es können potentialgleiche oder potentialfreie Schaltpaare aufgebaut werden. So kann mittels des Federkontakt-Schaltstifts eine logische UND- beziehungsweise ODER-Verknüpfung zwischen bestimmten Schaltern hergestellt werden. Wie gezeigt, können berührungsgesteuerte oder berührungslose Schalter 45 – je nach Ausführungsvariante – zum Einsatz kommen, um zum Beispiel eine Verschleißarmut zu realisieren und/oder hohe Schaltströme zu ermöglichen.
