DE2549876C3 - Vorrichtung zum Justieren von Kontaktfedern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Justieren von einseitig einspannbaren Kontaktfedern der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art.

Das genannte Verfahren ist Gegenstand des Haüptpatentes 25 49 894.6,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, die in eine Bandfertigung einfügbar ist und eine automatisierte Justierung der am Band schrittweise gefertigten Federn ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Merkmale gelöst

Drehspulsysteme sind allgemein als Meßwerke zur Messung von Strömen oder Spannungen bekannt (AEG

ίο Hilfsbuch 1, 1972, Seiten 434,435). Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird das Drehspulsystem hingegen als Meßkraftgeber verwendet. Neben dem Vorteil der trägheitsarmen und rückwirkungsfreien Arbeitsweise bringt dies den weiteren Vorteil mit sich, daß die Feder ohne komplizierte Steuerung des an ihr angreifenden Tastfühlers ausgelenkt werden kann, da die Bewegungsbahn des freien Federendes einer einseitig eingespannten Kontaktfeder bis zu einem Winkel von etwa 45° ziemlich genau einem Kreisbogen entspricht, so daß Relativbewegungen zwischen dem Tasifühier und seiner Auflagesteüe auf der Kontaktfeder vermieden sind und die die Auslenkung bewirkende Kontaktkraft stets an der für die spätere Kontaktberührung vorgesehenen Stelle bestimmt werden kann.

■25 Versuche haben ergeben, daß der Mittelunkt des von dem freien Federende beschriebenen Kreises bei etwa V₆ der freien Federlänge von der Einspannstelle an gemessen liegt. Ein weiterer Vorteil, der aus der Verwendung eines Drehspulsystems als Meßkraftgeber resultiert, besteh,' darin, daß bei konstanter Flußdichte im Luftspalt die für die Auslenkung des Drehspulsystems erforderliche elektrische Energie ein sehr genaues Maß für die der Auslenkung entgegenwirkende Federkraft darstellt, die von der Winkelstellung der Drehspule unabhängig ist. Durch Messung dieser elektrischen Energie kann daher die Federkraft bestimmt werden. Neben der Messung der Federkraft verlangt die Durchführung des Justierverfahrens auch eine Messung des zurückgelegten Federweges, um die erwähnte Charakteristik zu bestimmen. Aus der kreisförmigen Bewegung ergibt sich für diese Wegmessung ein wichtiger Vorteil, da diese auf eine einfache Winkelmessung zurückgeführt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß keine schlagartigen Beanspruchungen der auszulenkenden Feder stattfinden, so daß sie auch bei sehr kleinen Federn anwendbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Spule des Drehspulsystems starr mit einem Arm verbunden, der in seinem der Spule abgewandten Endbe^reich eine Lagerstelle für das Drehspulsystem trägt und der mit Ausnahme dieses Endbereiches außerhalb der Drehachse des Drehspulsystems verläuft

5S und dessen Längsausdehnung so bemessen ist, daß er zusätzlich zu dem Fühler mindestens einen auf außerhalb des Magnetsystems liegende Vorrichtungsteile einwirkenden Ansatz trägt. Fin Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, daß in dem Raum zwischen

to den beiden Lagerstellen ein Bereich entsteht, in welchem die Systemachsc, in der der Drehpunkt der zu justierenden Konlaktfedem angeordnet werden soll, von drei Seilen zugänglich ist. Dabei ergeben sich zusätzliche Vorteile, wenn die Anordnung so getroffen wird, daß dieser freie Bereich Von oben zugänglich ist Und der Fühler entgegen der Richtung der Schwerkraft nach oben arbeitet, da hierdurch das Radialspiel der Lager ausgeschaltet und damit die Genauigkeit der

Vorrichtung weiter verbessert ist. Es besteht die Möglichkeit, ein taktweise durchlaufendes Band mi' gestanzten Kontaktfedern jeweils mit einem bestimmten Punkt der freien Länge der Kontaktfedern unmittelbar in der Achse des Systems zu halten und für die Justierung bereitzustellen. Dabei kann die Längsausdehnung des Armes unter Berücksichtigung der notwendigen Ansätze für die Einwirkung auf die Kontaktfeder odei ein Meßsystem so gering wie möglich gehalten werden, um etwa auftretende Biegebeanspruchungen in engen Grenzen zu halten

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 3 u.4 enthalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert Es zeigt ι

F i g. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Antrieb entsprechend der Fig. 1.

In Fig. 1 ist in der linken Hälfte der Meßkraftgeber und in der rechten Hälfte der Tastfühler mit dem frr die Wegemessung vorgesehenen fotoelektrischen Analogwandler erkennbar. Äußere Ummantelung des Meßkraftgebers ist ein Zylindermantel 1 aus Magnetweicheisen, der als Rückschluß für die Kraftlinien des Dauermagneten 2 dient. Der Dauermagnet 2 ist zylinderförmig ausgebildet und konzentrisch zu dem Zylindermantel 1 angeordnet. Wie durch die Buchstaben N und 5 erkennbar, ist der Dauermagnet diametral magnetisiert, so daß an jeder seiner beiden kreisförmi- ω gen Flächen ein Nordpol und ein Südpol vorhanden sind. Über diesen ist zur Nivellierung der magnetischen Spannung zur Erzielung eines homogenen Feldes je ein Segment 3 und 4 einer Zylinderschale aus Magnetweicheisen angeordnet, beispielsweise aufgeklebt. Die Segmente 3 und 4 überbrücken jeweils etwas mehr als 90° des Zylinders und liegen spiegelbildlich zueinander. Zwei weitere Segmente 5 und 6 von Zylinderschalen aus nichtmagnetischem Material, die jeweils genau 90° des Umfanges überdecken und spiegelbildlich zueinander und um 90° zu den Zylinderschalen aus Magnetweicheisen versetzt sind, füllen den verbleibenden radialen Abstand zwischen den Segmenten 3 und 4 und der Zylinderschale 1 aus. Auch sie können mit dem Zylindermantel 1 aus Magnetweicheisen oder mit den Segmenten 3 und 4 verklebt oder durch Preßpassung oder andere geeignete Maßnahmen in ihrer gegenseitigen Lage fixiert sein. In dem durch die Konstruktion frei bleibenden Luftspalt 7, der zwei gegenüberliegende, gleichförmige, sich jeweils über 90° erstreckende Bereiche hat, ist beim Zusammenbau eine Viereckspule 8 angeordnet. Sie ist selbsttragend ohne Stützrahmen aus lackisoliertem Aluminiumdraht mit thermoplastischer Auflage gewickel'. Nach Herstellung der Wicklung wird die Spule auf dem Wickeldorn bis ca. 160° erwärmt, so daß die thermoplastischen Schichten des Spulendrahtes miteinander verschmelzen und beim Erkalten die Drahtwindungen und der Kunststoff zusammen einen harten, biegesteifen Rahmen bilden. Dieser Rahmen ist tragendes Teil des gesamten &ü beweglichen Orgaus Und hinsichtlich seines Querschnittes derart an die Verhältnisse des Luftspaltes angepaßt, daß sich die Spule mit einem Abstand von je einigen Zehntel mm frei um eine Zentrale Achse im Luftspalt bewegt. Diese wird durch zwei Lagerzapfen 9 und 10 fixiert, Von denen der Zapfen 9 unmittelbar an der Spule, der Zapfen 10 an einem mit ü'er Spule fest verklebten Auslegearm 11 angeordnet ist, Die Lagerzapfen ruhen in entsprechenden, nicht dargestellten, präzisen Bohrungen einer Lagerplatte mit Lagersteinen aus Rubin, wobei auf ein geringstmögliches Spiel Wert gelegt ist. Am Lagerzapfen 9, der unmittelbar an der Spule 8 angebracht ist, sind bekannte, nicht dargestellte Stromzuführungsfedern angeordnet, deren Lötstützpunkte auf einer Hartgewebepiatte der Platine vorgesehen werden.

Der Auslegerarm 11 ist, was seinen Querschnitt anbelangt, möglichst biegesteif ausgebildet und über einen möglichst breiten Bereich an der Spule befestigt, beispielsweise mit ihr verklebt- Er ist so ausgebildet, daß er mit den größten Teil seiner Länge außerhalb der Systemachse verläuft und nur an der Lagerstelle 10 in diese zurückkehrt. In dem außerhalb der Spule vorhandenen freien Bereich der Systemachse liegt eine Kontaktfeder IZ Sie ist beispielsweise Teil eines von einem Folgewerkzeug durchlaufenden Bandes von jeweils gleichen Kontaktfedern, die schrittweise an dieser Stelle gehalten werden und dort j^tiert werden sollen. Sie wird mit ihrem Steg 13 von ei.iem nicht dargestellten Einspannwerkzeug festgehalten, wobei ihre Lage so gewählt wird, daß die Einspannstelle etv-a V₆ der freien Länge der Feder von der Sysiemachse entfernt lie^i- Auf das freie Ende der Feder wirkt ein kreisbogenförmig ausgebildeter, starr mit dem Arm 11 verbundener Tastfühler 14, der die Bewegungen der Spule 8 und damit des Armes 11 mitmacht, wobei er die von der Feder aufgebrachte Gegenkraft unmittelbar auf den Querschnitt des Armes 11 überträgt. Er dient nicht rur zur Auslenkung der Feder, sondern gleichzeitig zur Messung der von der Feder ausgeübten Gegenkraft. Da die mit dem Taststift auf die Feder ausgeübte Kraft dem durch die Drehspule fließenden Strom proportional ist, kann das Drehspulsystem nicht nur zur Auslenkung, sondern auch zur Messung der Federkraft dienen. Der für die Auslenkung der Feder über einen bestimmten Weg erforderliche Anstieg des Stromes stellt einen Teil der für die Aufzeichnung der Federcharakteristik erforderlichen Werte dar.

Die uazu noch erforderlichen Werte, nämlich die Messungen des Weges, werden von einer Blende 15. die ebenfalls starr auf dem Arm 11 befestigt rt. in Zusammenwirken mit einem nur schematise^ angedeuteten Fotoelement 16 und einer Lichtquelle 17 geliefert, ίη gleichem Maße wie sich die Drehspule 8 um ihre Achse dreht, wird auch die Blende 15 bewegt. Sie wirkt dabei jeweils mit einem mehr oder weniger größeren Teil ihrer Fläche zwischen der Lichtquelle 17 und dem Fotoelement 16 abschatiend. Da der Kurzschlußstrom eines Fotoelementes der beleuchteten Fläche sehr genau proportional ist, stelli dieser ein Maß für den jeweih zurückgelegten Weg des Tastfühlers 14 und damit für die Auslenkung des freien Endes der Feder 13 dar. Eine Kombination der Änderung des KurzsLhlußstromes des Fotoelementes 16 mit dem für die Änderung der Spuleiiiage notwendigen Stromanstieg erlaubt eine genaue Bestimmung der Federkennlinie, die unter Einbeziehung aller Material- und Fertigungstoleranzen für dieses besondere Werkstück gilt. Eine Überbeanspruchurtg der Feder und daraus fotgünaer plastischer Verformung ergibt zwar eine andere Federkennlinie, ihr rückläufiger Ast verläuft aber auf jeden Fall parallel zu dlem elastischen Bereich des ansteigenden Kennlinienastes. Bei der Durchführung des Justierverfahrens wird also eine im Fertigungstakt entgegen ihrer Auslenkrichtung stärker als gewünscht Vorgespannte Kontaktfeder durch Drehung der Spule 8

über den Tastfühler 14 ausgelenkt, wobei gleichzeitig die für die Drehung der Spule 8 erforderliche Stromstärke in Kombination mit der gleichzeitig erfolgenden Spannungsänderung des Fotoelementes 16 als Federcharakteristik der eingespannten Kontaktfeder 13 registriert werden und eine zu dieser parallel durch den gewünschten Punkt der Ruhekraft verlaufende Charakteristik erstellt wird. Bei einer bestimmten Auslenkung wird ein gewisser Teil des Querschnittes der Feder plastisch verformt. Von da an ist die weitere Auslenkung überproportionai der aufgebrachten Kraft,

d. h. ohne wesentliches Ansteigen des Stromes wird die Spule weiter gedreht. Da die Wegänderung weiter gemessen wird₍ so wird zwangsläufig an einer Stelle eine Übereinstimmung der elektrischen Werte der jetzt aufgezeichneten Charakteristik Und der vorher ermittelten Charakteristik eintreten. Diese Stelle wird für die Abschaltung des Stromes für die Drehspuie 8 ausgenutzt und damit der Verformungsvorgang abgebrochen. Die Kontaktfeder ist damit auf den gewünschten Ruhelagewert des ursprünglich ermittelten rücklaufcnderi Kurvenästes justiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Justieren von einseitig einspannbaren Kontakt-Federn durch Auslenkung des freien Federendes bis zur Beanspruchung eines bestimmten Querschnittbereiches über die Elastizitätsgrenze hinaus, wobei eine höher als angestrebt vorgespannte Kontaktfeder von einem steuerbaren Fühler eines Meßkraftgebers entgegen ihrer Vorspannung ausgelenkt und hierbei entlastet wird, dessen Bewegung durch ständige Kraft-Weg-Messung überwacht und als Charakteristik der Feder aufgezeichnet wird, die aufgezeichnete Charakteristik mit einer gewünschten Charakteristik verglichen wird und die Erreichung eines in beiden Charakteristiken gleichen Wertes den Bewegungsvorgang des Meßkraftgebers abbricht, nach Patent 25 49 894.6, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßkraftgeber ein Drehspulsystem benützt wird, dessen drehbar gelagerte Spule (S) über einen auf einem Kreisbogen mit geringerem Radius als die Längsausdehnung des freien Federendes (13) bewegbaren Fühler (14) auf das freie Federende (13) einwirkt und bei der die Feder (12) in Achsnähe des Drehspulensystems eingespannt ist und ihr freies Federende (13) in gleicher Ebene und auf annähernd gleich verlaufendem bogenförmigen Weg wie der Fühler (14) bewegbar ist, und daß der Winkelbetrag der Drehbewegung mittels einer auf in Abhängigkeit von dem Drehwir^el erzeugte analoge oder digitale Eingangssignale ansprechenden Meßanordnung registrierbar ist, deren elektrische Ausgangssignale zur Aufzeichnung der Charakteristik mit einem elektrischen Signal verknüpfbar ist, das uem durch die Spule (8) fließenden Strom und damit der von dem Fühler (14) auf das freie Federende (13) ausgeübten Kraft proportional ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (8) des Drehspulsystems starr mit einem Arm (11) verbünden ist, der in seinem der Spule (8) abgewandten Endbereich eine Lagerstelle (10) für das Drehspulsystem trägt und der mit Ausnahme dieses Endbereiches außerhalb der Drehachse des Drehspulsystems verläuft und dessen Längsausdehnung so bemessen ist, daß er zusätzlich zu dem Fühler (14) mindestens einen auf außerhalb des Magnetsystem!; liegende Vorrichtungsteile einwirkenden Ansatz trägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abschattung eines Photoelementes (16) der Ansatz (15) flächenartig ausgebildet ist und außerhalb des von dem Arm (11) beschriebenen Bogens liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der beiden Lagerstellen (9, lOJdes Drehspulsystems justierbar ist.

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