DE2348920C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur mechanischen Fixierung elektrischer Bauteile der Fernmeldetechnik in einem thermoplastisch verformbaren Bauteilträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur mechanischen Fixierung elektrischer Bauteile der Fernmeldetechnik in einem das Bauteil in eingeschobener Lage zumindest teilweise formschlüssig aufnehmenden Bauteilträger aus thermoplastischem Kunststoff unter Anwendung thermoplastischer Verformung, insbesondere Verfahren zur allseitig gegen eine Bewegung blockierten mechanischen Festlegung eines Schutzkontakts im Spulenkörper eines bistabilen elektromagnetischen Relais für Fernsprechanlagen, wobei der Schutzgaskontakt als eine mechanische Einheit mit einem der Kapselung der Kontakteinrichtung des Relais unter Schutzgasatmosphäre dienenden Schutzgehäuse aus einer metallischen Grundplatte und einem über einen umlaufenden flachen Wulstrand gasdicht mit dieser Grundplatte verbundenen Schutzdeckel und einem etwa senkrecht zu deren Ebene in die Grundplatte eingesetzten stiftartigen und gleichzeitig als Kontaktglied dienenden Magnetkern ausgebildet ist und der Spulenkörper des Relais mit Aussparungen zur zumindest teilweise formschlüssigen Aufnahme des Schutzgaskontaktes versehen ist.

Elektrische Bauteile der Fernmeldetechnik werden durchwegs in großer Stückzahl auf engem Raum be-

nücr! angeordnet und besitzen demgemäß entsprechend relativ kleine Abmessungen, so daß eine mechanische Fixierung im Bauteilträger mit herkömmlichen Mitteln wie Verschraubung, Vernietung od. dgl, wegen Platzmangel von vorneherein ausscheide t. Darüber hinaus dürfen durch die mechanische Festlegung keine irreversiblen Verspannungen und Vorformungen des Bauteils eintreten, um eine Veränderung der Funktior.swerte des elektrischen Bauteils zu verhindern. Weiterhin soll die mechanische Festlegung des Bauteils frei vom Aufwand getrennter Befestigungsteile, wie selbstrastenden Halteklammem od. dgl, sein, um die Herstellkosten des Endprodukts niedrig zu halten. Ferner muß — soweit es sich.im speziellen Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung bei dem Bauteil um einen unter Schutzgasatmosphäre gekapselten Schaltkontakt handelt — auch Rücksicht darauf genommen w.-rden, daß durch die mechanische Fixierung die Gasdichtigkeit des Schutzgehäuses nicht verletzt wird, so daß auch eine an sich rationelle elektrische Punktschweißung nicht ratsam erscheint. Vor allem aber ist angestrebt, den Arbeitsvorgang zur mechanischen Fixierung des Bauteils im Rahmen eines automatisierten Fabrikations- bzw. Montageprozesses mit möglichst geringem Zeitaufwand rationell zu gestalten. *5

Aus den geschilderten Gründen ist es zwar an sich bereits bekannt, elektrische Bauteile durch thermoplastische Verformung des das Bauteil aufnehmenden Bauteilträgers mechanisch zu fixieren. Nachteilig bei den bisher bekanntgewordenen Methoden ist es allerdings, daß infolge Rückfederung des thermoplastisch ausgeformten Fixierglieds nach Erkalten des Werkstoffs keine ausreichende feste Lage des Bauteils gewährleistet ist und dieses durch auftretende Rüttelbewegungen, beispielsweise beim Transport, durch elektromagnetische Felder im Betrieb oder durch andere Einflüsse seine vorgeschriebene Lage verändern kann. Eine solche Lageänderung des elektrischen Bauteils kann jedoch schwerwiegende Rückwirkungen auf die Funktion des elektrischen Bauteils haben, wie dies insbesondere im speziellen Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung für bistabile elektromagnetische Relais mit einem Schutzgaskontakt als Bauteil und einem Spulenkörper als Bauteilträger zutrifft. Bei derartigen Relais, deren Flußkreis durch einen Permanentmagnet vorerregt wird, genügt nämlich bereits eine relativ geringfügige Abweichung der Lage des Schutzgaskontaktes, um das Kippverhalten bzw. die elektromagnetischen Funktionswerte des Relais insgesamt erheblich zu verändern. Wegen dieser Wechselwirkung zwischen einer Lageveränderung des Bauteils und den Funktionswerten des Relais in dem in bereits erwähnter Weise bei den bisher bekanntgewordenen Methoden zur mechanischen Fixierung mittels thermoplastischer Verformung nicht gewährleisteten festen Sitz des Bauteils werden bei den vorerwähnten Relais die Schutzgaskontakte bisher beispielsweise noch durch selbstrastende Verriegelungsmittel, wie Sperrfeder, auf das aus dem Spulenkörper ragende Ende des Magnetkerns des Schaltkontaktes aufgepreßte Federringe, Klemmgabel oder durch ähnliche Mittel mechanisch fixiert. Diese Methode erfordert allerdings ein zusätzliches Bauteil und eignet sich außerdem nicht sehr für eine Automatisierung.

Die geschilderten Mangel zu beseitigen und ein Verfahren aufzuzeigen, durch dessen Anwendung zuverlässig eine gegen Bewegung gesicherte mechanische Fides Bauteils im Bauteilträger gewährleistet ist, welches außerdem kein gesondertes Befestigungsglied erfordert und welches sich insbesondere auch automatisiert durchführen läßt, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß in einem ersten Verfahrensschritt der mit dem Bauteil bestückte, in einer Halterung fixierte Bauteilträger und ein auf die Temperatur der thermischen Verformbarkeit des Bauteilträgers vorgewärmter Prägestempel eine Relativbewegung zueinander ausführen, bis die Stirnfläche einer an dem dem Bauteil benachbarten Ende des Prägestempels angeordneten Prägenase unter Eingriff in eine Aussparung im Bauteilträger, deren; Grundfläche unter dem durch die Ebene der zur mechanischen Fixierung vorgesehenen Fläche des Bauteils gebildeten Niveau liegt, im Endstadium der vorgenannten Relativbewegung durch Anlage am Bauteil eine mit der Ebene der zur mechanischen Fixierung des Bauteils vorgesehenen Bauteilfäche identische Lage einnimmt und anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt der Bauteilträger und der Prägestempel eine zur zuerst genannten Bewegung senkrecht verlaufende Relativbewegung zueinander vollführen, durch die zumindest ein, am Bauteilträger vorgesehener Haltelappen unter der Einwirkung der genannten Prägenase unter teilweiser Abscherung thermoplastisch derart verformt wird, daß ein Teil des Haltelappens als ein das Bauteil durch teilweise Überlappung unter Vorspannung in Einschubrichtung blockierender Fixierlappen ausgeformt wird.

Durch dieses Verfahren wird ein bei den bisher bekannten vergleichbaren Verfahren auftretender grundlegender Fehler vermieden. Während nämlich dort der Prägestempel praktisch in einer einzigen Schubrichtung auf das Bauteil zu verschoben wird und hierdurch zwar das thermoplastisch aus dem Werkstoff des Bauteilträgers ausgeformte Fixierglied das Bauteil gleichfalls überlappt, aber selbst bei Anwendung eines entsprechend hohen Drucks senkrecht zur Schubrichtung allenfalls seitlich ausfließt, jedoch nach dem Erkalten zwangläiifig zurückfedert, wird beim Verfahren gemäß der Erfindung im ersten Verfahrensgang zuerst die Prägenase des Prägestempels exakt auf die Ebene eingestellt, welche mit derjenigen Ebene identisch ist, welche durch die für den Angriff des Fixierlappens vorgesehene Angriffsfläche des Bauteils gebildet ist. Damit sind automatisch alle etwaigen Toleranzen in der Höhenlage der Ebene dieser vorgenannten Angriffsfläche des Bauteils erfaßt und der Haltelaopen wird im Zuge des zweiten Verfahrensschrittes genau in dieser Ebene teilweise abgeschert und legt sich somit nach Erkalten des Werkstoffes unter Vorspannung überlappend auf die Angriffsfläche des Bauteils, s.. daß unter Vermeidung einer Rückfederung der geforderte feste Sitz des Bauteils gewährleistet ist. Außerdem ist für den Haltelappen kein gesondertes Bauteil notwendig, weil dieser Haltelappen zweckdienlich im Urzustand des Bauteilträgers einstückig aus diesem selbst ausgeformt sein kann. Schließlich ist es auch ohne detaillierte Erläu'.eruhg ohne weiteres erkennbar, daß das Verfahren relativ einfach ist und sich bevorzugt für einen automatisierten Ablauf eignet.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß durch die im Zuge des zweiten Verfahrensschrittes erfolgende Relativbewegung gleichzeitig mit der thermoplastischen Ausformung des Fixierlappens ein weiterer Fixierlappen ausgeformt wird, der durch eine zum Bauteil hin ausfließende thermoplastische Stauchung eines

Teils des freien Stirnendes des Haltelappens mittels der Prägenase das Bauteil gegen eine seitliche Bewegung und/oder eine Schwenkbewegung blockiert. Auf diese Weise werden ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand auch etwaige Toleranzen hinsichtlich der formschlüssigen Aufnahme des Bauteils im Bauteilträger kompensiert, so daß das Bauteil letztlich nach allen Richtungen hin gegen eine Veränderung seiner vorgeschriebenen Lage gesichert ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß ein Bauteilträger verwendet ist, dessen Haltelappen von ihren freien Enden her bis zu ihren mit dem Bauteilträger verbundenen Wurzeln hin einen zunehmenden Querschnitt aufweisen. Diese zunehmende Verstärkung des Hakelappens zu seiner Wurzel hin bringt im Zusammenhang mit der bei der thermoplastischen Verformung eintretenden teilweisen Abscherung ein gewisses Temperaturgefälle mit sich und sorgt außerdem für eine stabile mechanische Standfestigkeit des Haltelappens, so daß auch von daher eine unerwünschte Rückfederung des ausgeformten Fixierlappens vermieden ist.

Wird gemäß einer Fortbildung der Erfindung bei Anwendung des Verfahrens zur Fixierung des Bauteils mit Hilfe mehrerer Fixierlappen ein Bauteilträger mit einer Mehrzahl von Haltelappen verwendet, dessen Haltelappen zumindest auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, so wird durch die Niederhaltung des Bauteils durch die einander gegenüberliegenden, aus den Halteklappen im Endstadium ausgeformten Fixierlappen ein Kippen des Bauteils unterbunden, wenn die Aussparungen im Bauteilträger zur formschlüssigen Aufnahme des Bauteils praktisch unvermeidliche Fertigungstoleranzen aufweisen.

Werden darüber hinaus bei dem zuletzt genannten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß einer weiteren Ausgestaltung aus der Mehrzahl von Haltelappen nur jeweils zwei einander gegenüberliegende Haltelappen zu Fixierlappen ausgeformt so ergibt sich hierdurch die Möglichkeit das Bauteil im Bedarfsfalle durch Lösen der bisher ausgeformten zwei Fixierlappen auszuwechseln und das neue Bauteil mit Hilfe der verbleibenden Haltelappen erneut zu fixieren, ohne daß auch der Bauteilträger ausgewechselt werden muß.

Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Prägenase an ihrer mit dem Prägestempel verbundenen Wurzel, vorzugsweise unter einem Radius, in eine ebene Fläche übergeht die sich im Zuge der Relativbewegung während des zweiten Verfahrensschrittes vor An- so griff der Prägenase am freien Ende des Haltelappens bis zur rückläufigen Relativbewegung nach erfolgter thermoplastischer Ausformung bündig an die Außenfläche des Haltelappens anlegt Durch diese Ausbildung des Prägestempels wird ein Ausfließen des Kunststoffes in unerwünschter Richtung vermieden, so daß letzten Endes vor allem die vorgeschriebenen Außenabmessungen des Endproduktes nicht überschritten werden.

In weiterer Ausgestaltung der vorgenannten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Prägenase eine der -Ausformung des der seitlichen Fixierung des Bauteils dienende Abstufung besitzt Mit Hilfe dieser Abstufung kann in einem einzigen Prägevorgang zusatzlieh zur Ausformung des Fixierlappens auch eine Stauchung eines Teils des Haltelappens durchgeführt werden, durch welche das Bauteil in bereits erwähnter Weise gegen eine seitliche Bewegung oder Schwenkbewegung blockiert wird.

Die notwendige Vorerwärmung des Prägestempels erfolgt gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckdienlich dadurch, daß der Prägestempel oder zumindest die Prägenase einschließlich der Abstufung mit einer, vorzugsweise automatisch regelnden, in ihrer Heizleistung veränderbaren elektrischen Heizwicklung ausgerüstet ist. Hierdurch läßt sich die Vorerwärmung genau auf einen Temperaturwert einstellen, bei dem der thermoplastische Kunststoff des Bauteilträgers ohne innere Spannungen verformbar ist aber andererseits eine sogenannte Fadenbildung infolge Überhitzung vermieden ist, insbesondere wenn sich die Temperatur mit an sich bekannten Mitteln automatisch regelt.

Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert. Hierzu zeigt die Zeichnung in perspektivischer Darstellung ein bistabiles elektromagnetisches Relais bekannter Art an dem das Verfahren gemäß der Erfindung teilweise durchgeführt ist einschließlich eines Teils einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Hierbei ist in der Zeichnung mit 1 ein bistabiles Relais mit einem Spulenkörper 2 aus thermoplastischem Kunststoff, einer nicht ersichtlichen Erregerwicklung, einem in eine Aussparung 3 eingeschobenen, gleichfalls nicht sichtbaren Permanentmagnet einem Schutzgaskontakt 4 und Anschlußelementen 5 bezeichnet Der Schutzgaskontakt besitzt ein Schutzgehäuse 6 mit einem umlaufenden flachen Wulstrand 7, das mit inertem Gas gefüllt ist und die nicht sichtbare Kontakteinrichtung des Relais kapselt, welche aus einem in die Grundplatte des Schutzgehäuses 6 gasdicht eingesetzten und von der vorerwähnten Erregerwicklung umschlossenen stiftartigen Magnetkern und einem im Inneren des Schutzgehäuses über eine Blattfeder beweglich gelagerten und mit dem Ende des Magnetkerns kontaktgebend zusammenarbeitenden Anker bestehL Diese zuletzt genannten Teile sind als für das Verständnis der Erfindung unwesentliche Teile nicht näher dargestellt. Der Schutzgaskontakt 4 insgesamt ist in entsprechende Aussparungen im Spulenkörper 2 eingeschoben, wobei der erwähnte Magnetkern in einen axialen Durchbruch des Spulenkörpers eingeführt isi und das Schutzgehäuse 6 in ersichtlicher Art über einen Wulstrand 7 zumindest teilweise formschlüssig in einei wannenförmigen Aussparung 8 des Spulenkörpers 1 eingelagert ist Diese zuletzt genannte Aussparung f besitzt auf zwei einander gegenüberliegenden Seiter einstückig mit dem Spulenkörper 2 gespritzte Haltelap pen 9,10, II und 12, die paarweise durch zwei Ausspa rangen 13 und 14 voneinander getrennt sind. Hierbe liegt die Grundfläche 15 dieser Aussparungen 13 und 1' in jedem Falle tiefer als die in der Darstellung nacl oben zeigende Fläche des Wulstrandes 7 selbst untei Berücksichtigung einer durch Fertigungs- oder Monta getoleranzen bedingten maximalen Tiefenlage de Schutzgaskontaktes bzw. der vorgenannten oberei Fläche des Wulstrandes. Von den genannten Haltelap pen sind die zwei Haltelappen 9 und 11 bereits zu Fi xierlappen ausgeformt welche den Wulstrand 7 de Schutzgehäuses 6 und damit den Schutzgaskontakt ■ insgesamt niederhalten und unter rückfedenmgsfreie Vorspannung mechanisch in der eingeschobenen Lag Fixieren. Aus der Darstellung ist einer von gleichfall vier weiteren Fixierlappen ersichtlich, welcher mit Ii bezeichnet ist. Dieser Fixierlappen 16 sichert de Schutzgaskontakt 4 gegen eine seitliche Bewegun

oder Schwenkbewegung und kompensiert so etwaige Toleranzen hinsichtlich der formschlüssigen Aufnahme des Schutzgaskontaktes im Spulenkörper. Mit 17 sind Scherungen benannt, welche bei der thermoplastischen Ausformung der vorgenannten Fixierlappen entstehen. Die Haltelappen 9 bis 12 sind in ersichtlicher Weise so ausgebildet, daß ihr Querschnitt zu der mit dem übrigen Teil des Spulenkörper 2 einstückig verbundenen Wurzel hin stetig zunimmt, wodurch eine gute mechanische Standfestigkeit an sich und außerdem ein gewisses Temperaturgefälle während der Verformung erreicht

wird, was eine unerwünschte Rückfederung der ausgeformten Fixierlappen beim Erkalten des Werkstoffes praktisch verhindert. Mit 18 schließlich ist ein Prägestempel bezeichnet, der eine Prägenase 19 zur Verformung der Haltelappen 9 bis 12, eine Abstufung 20 zur Ausformung der Fixierlappen 16 und zwei Flächen 21 und 22 aufweist, welche ein Ausfließen des Kunststoffes nach außen verhindern. Die mit A und B bezeichneten Pfeile zeigen die Bewegungsrichtung; des Prägestempels 18 im ersten bzw. zweiten Verfahrensschritt an.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur mechanischen Fixierung elektrischer Bauteile der Fernmeldetechnik in einem das Bauteil in eingeschobener Lage zumindest teilweise formschlüssig aufnehmenden Bauteihräger aus thermoplastischem Kunststoff unter Anwendung thermoplastischer Verformung, insbesondere Verfahren zur allseitig gegen eine Bewegung blockierten me- ίο chanischen Festlegung eines Schutzgaskoniakts im Spulenkörper eines bistabilen elektromagnetischen Relais für Fernsprechanlagen, wobei der Schutzgaskontakt als eine mechanische Einheit mit einem der Kapselung der Kontakteinrichtung des Relais unter Schutzgasatmosphäre dienenden Schutzgehäuse aus einer metallischen Grundplatte und aus einem über einen umlaufenden flachen Wulstrand gasdicht mit dieser Grundplatte verbundenen Schutzdeckel und einem etwa senkrecht zu deren Ebene in die Grundplatte eingesetzten stiftartigen und gleichzeitig als Kontaktglied dienenden Magnetkern ausgebildet ist und der Spulenkörper des Relais mit Aussparungen zur zumindest teilweise formschlüssigen Aufnahme des Schutzgaskontaktes versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt der mit dem Bauteil bestückte, in einer Halterung befestigte Bauteilträger und ein auf die Temperatur der thermischen Verformbarkeit des Bauteilträgers vorgewärmter Prägestempel (18) eine Relativbewegung (A) zueinander ausführen, bis die Stirnfläche einer an dem dem Bauteil (4) benachbarten Ende des Prägestempels (18) angeordneten, Prägenase (19) unter Eingriff in eine Aussparung (13, 14) im Bauteilträger (2), deren Grundfläche (15) unter dem durch die Ebene der zur mechanischen Fixierung vorgesehenen Fläche (7) des Bauteiles (4,6) gebildeten Niveau liegt, im Endstadium der genannten Relativbewegung durch Anlage am Bauteil (4) eine mit der Ebene der zur mechanischen Fixierung des Bauteiles vorgesehenen Bauteilfläche (7) identische Lage einnimmt und anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt der Bauteilträger (2) und der Prägestempel (18) eine zur zuerst genannten Bewegung (A) senkrecht verlaufende Relativbewegung (B) zueinander vollführen, durch die zumindest ein, am Bauteihräger (2) vorgesehener Haltelappen (9,10,11,12) unter der Einwirkung der genannten Prägenase (19) unter teilweiser Scherung (17) thermoplastisch derart verformt wird, daß ein Teil des Haltelappens (9, 10, 11, 12) als ein das Bauteil (4) durch teilweise Überlappung (9/7, 11/7) unter Vorspannung in Einschubrichtung (A) blockierender Fixierlappen ausgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die im Zuge des zweiten Verfahrensschrittes erfolgende Relativbewegung (B) gleichzeitig mit der thermoplastischen Ausformung des Fixierlappens ein weiterer Fixierlappen (16) ausgeformt wird, der durch eine zum Bauteil (4) hin ausfließende thermoplastische Stauchung eines Teiles des freien Stirnendes des Haltelappens (9,10,11, 12) das Bauteil gegen eine seitliche Bewegung und/oder eine Schwenkbewegung blockiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauteilträger (2) verwendet ist, dessen Haltelappen (9, 10, U, 12) von ihren freien Enden her bis zu ihren mit dem Bauteihräger verbundenen Wurzeln hin einen zunehmenden Querschnitt aufweisen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung des Verfahrens zur Fixierung des Bauteils \A) mit Hilfe mehrerer Fixierlappen ein Bauteihräger mit einer Mehrzahl von Haltelappen (9, 10, 11, 12) verwendet ist, dessen Haltelappen zumindest auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Mehrzahl von Haltelappen (9, 10. 11, 12) nur jeweils zwei einander gegenüberliegende Haltelappen (9/11 oder 10/12) zu Fixierlappen ausgeformt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Prägenase (19) an ihrer mit dem Prägestempel (18) verbundenen Wurzel, vorzugsweise unter einem Radius, in eine ebene Fläche (21,22) übergeht, die sich im Zuge der Relativbewegung (B) während des zweiten Verfahrensschntts vor Angriff der Prägenase (19) am freien Ende des Haltelappens (9,10,11,12) bis zur rückläufigen Relativbewegung nach erfolgter thermoplastischer Ausformung bündig an die Außenfläche des Haltelappens anlegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägenase (19) eine der Ausformung des Fixierlappens (16) zur seitlichen Fixierung des Bauteils (4) dienende Abstufung (20) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägestempel (18) oder zumindest die Prägenase (19) einschließlich der Abstufung (20) mit einer, vorzugsweise automatisch regelnden, in ihrer Heizleistung veränderbaren Heizwicklung ausgerüstet ist.