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Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Relais Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Relais mit einem
innerhalb des Spulenkörpers angeordneten Anker oder einer ferromagnetischen Kontaktzunge,
wobei der Spulenkörper aus zwei formschlüssig miteinander verbundenen Hälften besteht,
in denen stationäre Gegenkontakte formgebunden fest eingebettet sind.
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Relais dieser Art sind zum Beispiel aus der deutschen Patentschrift
1 9o9 940 bekannt. Sie zeichnen sich durch hohe Kontaktsicherheit aus und sind bei
kleinen äußeren Abmessungen wirtschaftlich herstellbar. Vorteilhaft ist auch, daß
bei ihnen Kontakt- und Wickelraum bzw. Umgebung voneinander getrennt sind. Zur Erzielung
einv hermetisch dicnten Kontaktraumes kann man die Spulenkörperhälften miteinander
verkleben, was allerdings mit fertigungstechnischem Mehraufwand verbunden ist. Als
Nachteil erweist sich dabei ferner, daß sich unvermeidbare Fertigungs- bzw. Materialtoleranzen
auf den in mehrfacher Hinsicht funktionsbestimmenden Kontaktabstand, wie z.B. Ansprechwerte
und Spannungsfestigkeit, auswirken.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugru de, ein Verfahren der eingangs
genanten Art zu schaffen, durch das eine gasdichte Verbindung der Spulenkörperhälften
in einer industriellen Massenfertigung problemlos realisiert wird und bei dem trotzdem
der für das Schaltverhalten maßgebende Ankerweg bzw.
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Kontaktabstand innerhalb extrem enger Toleranzen reproduzierbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch realisiert, daß die Spulenkörperhälften
aus thermoplastischem Kunststoff bestehen und in einem Schweißverfahren miteinander
verbunden werden, bei dem eine Materialverformung lediglich im Bereich der Schweißnaht
durch Laser- oder Ultraschalleinwirkung stattfindet, daß zumindest eine der Spulenkörperhälften
in der Ebene in der die Verbindung erfolgt, mit einer entlang dieser Ebene laufenden
stegartigen Erhebung versehen ist, oder daß die erste Spulenkörperhälfte entlang
der Berührungsebene eine stegartige Erhebung aufweist und die zweite mit einer mit
der stegartigen Erhebung korrespondierenden Nut versehen ist, daß eine den Kontaktabstand
bzw. den Ankerweg bestimmende Montagelehre während des Schweißvorganges zwischen
einander gegenüberliegenden Festkontakten der beiden Spulenkörperhälften bzw. zwischen
einem Festkontakt und der am gegenüberliegenden Festkontakt anliegenden Kontaktzunge
eingelegt ist.
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Wenn man in dieser Art verfährt, erreicht man zunächst, daß gegenüber
dem bekannten Verbindungsverfahren das Aufbringen des Klebstoffs, z.B. im Siebdruckverfahren,
vollkommen eingespart wird. Darüber hinaus vermeidet man aber auch durch die Verwendung
von Klebstoff bedingte Problemen wie z.B. eine schädliche Beeinträchtigung der Atmosphäre
des Kontaktraumes durch Lösungsmitteldämpfe. Obwohl beim vorliegenden Schweißverfahren
eine Deformation der entlang der Berührungsebene laufenden stegartigen Erhebung
stattfindet, erreicht man durch die Verwendung der Montagelehre, daß der gewünschte
Ankerweg, bzw. Kontaktluftspalt auf einfache Weise exakt eingehalten wird. Im Vergleich
zum bekannten Klebeverfahren ergibt sich sogar der Vorteil, daß unvermeidbare fertigungsbedingte
Toleranzen der Spulenkörperhälften und Toleranzen der Kontaktzunge bzw. des Ankers
unschädlich gemacht werden.Man
kann aber auch mit Montage lehren
geringfügig unterschiedlicher Höhe entsprechend verschiedene Ankerwege bzw. Kontaktluftspalte
realisieren, was im Einzelfall, z.B. zur Erzielung unterschiedlicher Spannungsfestigkeiten,
von großem Vorteil ist.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Montage lehre
in einem ersten Verfahrens schritt in voller Länge auf die Kontaktzunge aufgelegt,
daß in einem weiteren Verfahrensschritt die zweite Spulenkörperhälfte auf die erste
aufgesetzt, und daß in einem dritten Verfahrensschritt die Laser- oder Ultraschallverschweißung
beider Spulenkörperhälften durchgeführt wird, derart, daß der Abstand zwischen Kontaktzunge
und gegenüberliegenden Festkontakt durch die Zunge der Montage lehre festgelegt
ist. Durch diese Maßnahmen ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach
anwendbar, da die Montagelehre lediglich auf die Kontaktzunge aufgelegt werden braucht.
Eine gezielte Einführung der Lehre ist somit nicht erforderlich. Nach Abschluß des
Schweißvorganges wird die Montage lehre dann aus dem Spulenkörper herausgezogen.
Bevorzugt verfährt man derart, daß die Laser- oder Ultraschallverschweißung der
Spulenkörperhälften an einem Kontingent von zehn Spulenkörpern unter Verwendung
einer kammartigen Montage lehre durchgeführt wird.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird aber auch dadurch
gelöst, daß die Spulenkörperhälften als identische Teile ausgebildet und entlang
ihrer Berührungsebene jeweils zur einen Hälfte mit einer Nut und zur anderen Hälfte
mit einer mit der Nut korrespondierenden stegartigen Erhebung versehen sind, derart,
daß die Spulenkörperhälften aneinandergelegt zusammenpassen, daß eine zweiteilige,
die Spulenkörperhälften aufnehmende
Schweißvorrichtung mit einander
gegenüberliegenden in die Spulenkörperhälften eingreifenden Vorsprüngen vorgesehen
ist, daß die Vorsprünge an ihren freien Enden mit je einer Aussparung versehen sind,
die an dafür vorgesehenen Abschnitten des Spulenkörpers anliegen, und daß die durch
die Laser-oder Ultraschallschweißung bedingte Materialverformung durch den Anschag
der stirnseitigen Enden der Vorsprünge an die Enden des in der Mitte des Spulenkörpers
gelagerten Drehankers in der zur Verbiungsebene senkrechten Richtung begrenzt wird.
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Mit diesem Verfahren erreicht man neben dem Vorteil, daß nur eine
Art an Spulenkörperhälften bereitgehalten zu werden braucht, daß trotz Materialverformung
der stegartigen Erhebung im Bereich der Verbindungsebene ohne die Verwendung einer
separat handzuhabendenuMontagelehre die gewünschten Ankerwege exakt eingehalten
werden. Dieses Verfahren erweist sich deshalb als besonders wirtschaftlich.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist beispielsweise
derart ausgebildet, daß die beiden Hälften der S-chweißvorrichtung der Kontur der
Spulenkörperhälften angepaßt sind, daß die eine Hälfte der Schweißvorrichtung als
Amboß die untere Spulenkörperhälfte aufnimmt und die andere Hälfte mit der Sonotrode
eines Ultraschallschweißgerätes verbunden ist und die obere Spulenkörperhälfte umschließt,
daß für jeden Spulenkörper in jeder Hälfte der Schweißvorrichtung zwei einander
gegenüberstehende Vorsprünge zur Festlegung eines definierten Ankerweges vorgesehen
sind, und daß diese Vorsprünge an ihren freien Enden Lehren bzw. Kalibrieransätze
tragen, deren Höhe jeweils gleich dem halben Ankerweg ist und mit ihrer planen Stirnseite
bei Beendigung
des Schweißvorganges an den Enden des Drehankers
anliegen.
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Durch die Anbringung sogenannter Lehren bzw. Kalibrieransätze an den
Enden der Vorsprünge der Schweißvorrichtung eröffnet sich dabei die Möglichkeit
einer einfachen Anpassung an verschiedene Anker sowie unterschiedliche Ankerwege
durch einfachen Austausch gegen Kalibrieransätze entsprechender Höhe.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Im einzelnen zeigt: Fig. 1 und Fig. 2 je eine Spulenkörperhälfte,
von denen die in Fig. 1 dargestellte eine mit einer entlang der Berührungsebene
verlaufenden stegartigen Erhebung versehen ist, Fig. 3 eine in Fig. 1 mit "Z1" bezeichnete
Einzelheit, Fig. 4 einem Schnitt durch ein Relais mit einer innerhalb des Spulenkörpers
angeordneten Kontaktzunge, Fig. 5 eine in Fig. 4 mit "A" bezeichnete Einzelheit
vor dem Schweißvorgang, Fig. 6 die in Fig. 4 mit "A" bezeichnete Einzelheit nach
dem Schweißvorgang, Fig. 7 ein Kontingent von in Fig. 2 dargestellten Spulenkörperhälften,
Fig.
8 eine kammartige Montage lehre, Fig. 9 und Fig. 10 zwei identische Spulenkörperhälften,
die im Bereich ihrer Verbindungsebene zur Hälfte mit einer Nut und zur Hälfte mit
einer stegartigen Erhebung versehen sind, Fig. 11 eine in Fig. 9 mit "Z2" bezeichnete
Einzelheit und Fig. 12 ein in einer Schweißvorrichtung angeordnetes Relais, dessen
Spulenkörper aus identischen Hälften besteht.
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Fig. 1 und Fig. 2 zeigen einen aus zwei formschlüssig miteinander
verbindbaren Spulenkörperhälften 1,2 bestehenden Spulenkörper, innerhalb dem eine
ferromagnetische Kontaktzunge 3 angeordnet ist. In die Spulenkörperhälften 1,2 sind
außerdem stationäre Gegenkontakte 4 sowie Spulenanschlüsse 5 formgebunden fest eingebettet.
Die Spulenkörperhälften 1,2 bestehen aus thermoplastischem Kunststoff und werden
im Ultraschallschweißverfahren miteinander verbunden. Hierzu ist die Spulenkörperhälfte
2 in der Ebene 6, in der die Verbindung erfolgt, mit einer entlang der ganzen Ebene
laufenden stegartigen Erhebung 7 versehen. Bei der Spulenkörperhälfte 1 ist die
Verbindungsebene mit 8 bezeichnet. Die stegartige Erhebung 7 hat dabei , wie die
Einzelheit "Z1" in Fig. 3 zeigt, ein Dreiecksprofil. Zur Erleichterung des Zusammenfügens
der Spulenkörperhälften 1 und 2 sind konische Erhebungen lo in der Spulenkörperhälfte
2 bzw. mit diesen korrespondierende Sacklöcher 11 in der anderen Spulenkörperhälfte
1 vorgesehen. In Fig. 4 sind die Spulenkörperhälften 1 und 2 aneinandergelegt im
Schnitt dargestellt. Während des Schweißvorganges wird zwischen dem Festkontakt
4 und der am gegenüberliegenden Festkontakt 4 in der Spulenkörperhälfte 2 anliegenden
Kontaktzunge
3 eine Montagelehre 9 eingefügt, deren Höhe im Bereich zwischen den Kontakten gleich
dem Ankerweg s ist. Wie die Einzelheit "A" zeigt, ist das Dreiecksprofil der stegartigen
Erhebung 7 (vgl. Fig. 5) so hoc ewählt, daß nach dem Verschweißen der beiden Spulenkörperhälften
1 und 2 -(vgl.
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Fig. 6), ein geringfügiger Spalt verbleibt. Einerseits ist hierbei
eine gasdichte Verbindung zwischen den beiden Spulenkörperhälften 1 und 2 gewährleistet,
andererseits ist aber auch sichergestellt, daß fertigungsbedingte Toleranzen der
Spulenkörperhälften durch den Schweißvorgang ausgeglichen werden. Anstelle des Ultraschallschweißverfahrens
kann auch das Spiegelschweißverfahren angewandt werden, das jedoch fertigungstechnisch
etwas aufwendiger ist. Der Ultraschallschweißvorgang verläuft derart, daß die Montagelehre
in einem 1. Schritt auf die Kontaktzunge 3 aufgelegt wird. Wie anhand Fig. 7 erkennbar,
kann dies im Falle der Ultraschallverschweißung dabei gleichzeitig an einem Kontingent
von mehreren Spulenkörperhälften unter Verwendung einer in Fig. 8 dargestellten
kammartig ausgebildeten Montagelehre 9 erfolgen. In diesem Fall sind mehrere Spulenkörperhälften
2 über Spulenanschlüsse 5 bzw. die noch nicht freigeschnitte- nen Kontaktzungen
3 miteinander verbunden. In einem zweiten Verfahrensschritt wird auf die noch miteinander
verbundenen Spulenkörperhälften 2 nach der kammartigen Montage lehre 9 ein entsprechendes
Kontingent von ebenfalls miteinander verbundenen Spulenkörperhälften 1 aufgelegt.
Hieran schließt sich die Ultraschallverschweißung der Spulenkörper än, wobei der
Abstand zwischen den Kontaktzungen 3 und den gegenüberliegenden Festkontakten 4
in den Spulenkörperhälftenl'(inFig. 7 und Fig. 8 nicht dargestellt) durch die Zunge
der Montagelehre festgelegt wird.
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Durch dieses Verfahren erhält man eine saubere, gasdichte Abdichtung
des Kontaktraumes vom Wickelraum. Dabei bleiben die Kontakte weitgehend von schädlichen
Gasen bzw. Ausdünstungen verschont. Auch bei individuel-len Toleranzen -der
Spulenkörperhälften
1,2, der Kontaktzunge 3 oder eines Ankers, wird der Ankerweg s auf einfache Weise
durch die Montagelehre 9 innerhalb sehr enger Toleranzen gehalten.
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Der in Fig. 9 und Fig. 1o dargestellte Spulenkörper weist ebenfalls
formgebunden fest eingebettete stationäre Gegenkontakte 18 auf und besteht aus zwei
identischen Hälften 12,13 die entlang ihrer Berührungsebene 14,15 jeweils zur einen
Hälfte mit einer Nut 16 und zur anderen Hälfte mit einer mit der Nut 16 korrespondierenden
stegartigen Erhebung 17 versehen sind, so daß diese Spulenkörperhälften 12, 13 aneinandergelegt
zusammenpassen. Das Profil von Nut 16 und stegartiger Erhebung 17 ist deutlich an
der groß herausgezeichneten Einzelheit "Z2" in Fig.
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11 erkennbar. Im einzelnen ist der Querschnitt der stegartigen Erhebung
17 kleiner als der der Nut bemessen. Zugleich ist aber die stegartige Erhebung 17
zumindest 10% höher als die Tiefe der Nut 16 ausmacht. Abweichend von den dargestellten
Dreiecksprofilen kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die stegartige Erhebung
17 einen trapezförmigen Querschnitt aufweist und die Nut 16 wannenartig im wesentlichen
rechteckig ausgebildet ist.
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Ferner sind an beiden Spulenkörperhälften 12, 13 in Fig. 9 und Fig.
10 halbschalige Lagernester 19 erkennbar, die im zusammengebauten Zustand als Ankerlager
dienen. Dieser Zustand in dem die Spulenkörperhälften 12, 13 formschlüssig ineinandergreifen.
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und von einer zweiteiligen Schweißvorrichtung 20, 21 aufgenommen sind,
ist in Fig. 12 dargestellt. Die Schweißvorrichtung 20, 21 ist mit in die Spulenkörperhälften
12,13 eingreifenden Vorsprüngen 22 bzw. 23 versehen, die an ihren freien Enden je
eine Aussparung 24 bzw. 25 aufweisen. Diese Aussparungen 24, 25 liegen an dafür
vorgesehenen Abschnitten 26, 27 der Spulenkörperhälften 12, 13 an. Durch den Schweißvorgang
findet eine Erweichung
bzw. Deformierung der stegartigen Erhebung
17 statt, wodurch sich die Vorsprünge 22, 23 mit ihren freien Enden aufeinander
zubewegen. Die durch die Ultraschallschweißung bedingte Materialverformung wird
erst durch den Anschlag der stirnseitigen Enden der Vorsprünge an den Enden 28 des
in der Mitte des Spulenkörpers gelagerten Drehankers 29 begrenzt. Durch diese Maßnahme
wird der vorbestimmte Ankerweg s exakt reproduziert.
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Bei der Fig.12 dargestellten Schweißvorrichtung sind deren beide Hälften
20, 21 der Kontur der Spulenkörperhälften 12, 13 angepaßt. Die untere Hälfte 20
nimmt als Amboß die Spulenkörperhälfte 12 auf und die andere Hälfte der Schweißvorrichtung
21, die die obere Spulenkörperhälfte 13 umschließt, ist mit der Sonotrode des Ultraschallschweißgerätes
verbunden.
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Zur Festlegung eines definierten Ankerweges sind in den Vorsprüngen
22, 23 Lehren oder Kalibrieransätze 30, 31 angebracht, deren Höhe jeweils gleich
dem halben Ankerweg ist. Durch diese Maßnahme erreicht man, daß der Anker 29 während
des Schweißvorganges exakt in Mittelstellung ausgerichtet ist, wobei sein endseitiger
Abstand zu den am Spulenkörper vorgesehenen Abschnitten 26, 27 gleich dem halben
Ankerweg ist. Nach Entfernen der Schweißvorrichtung 20, 21 werden in die von den
Vorsprüngen 22, 23 befreiten Kammern Permanentmagnete eingesetzt.
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Diese Permanentmagnete kommen an den Abschnitten 26, 27 des Spulenkörpers
zur Anlage, so daß der mit der Schweißvorrichtung festgelegte Ankerweg erhalten
bleibt.
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5 Patentansprüche 12 Figuren