DE2549897C3 - Verfahren zum Justieren von Kontaktblechen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Justieren eines einseitig einspannbaren Kontakt bleches, das mit entsprechenden Kontaktfedern zusammenwirkend eine Schaltstrecke bildet, durch bleibende Verformung des Kontaktbleches mittels zweier gegeneinander bewegbarer Prägestempel, von denen der eine amboß- und der andere meißeiförmig ausgebildet ist, und bei dem das Kontaktblech mit dem die Kontaktfedern bildenden Blech während des Justierens fest verbunden ist

Durch die DE-OS 23 55 860 ist eine Abkantpresse ίο bekannt, bei der zwei gegeneinander bewegbare Prägestempel gezeigt sind, von denen der eine amboß- und der andere meißeiförmig ausgebildet ist Das Abkanten von Kontaktblechen kann mit dieser Presse jedoch nicht vorweggenommen werden, ohne daß sich die nachstehenden Nachteile einstellen würden.

Kontaktbleche werden als starrer Gegenkontakt von Kontaktfedern benötigt und müssen, da das kontaktscitige Ende den Weg der Kontaktfeder begrenzt und damit auf Kontaktkraft, Kontaktöffnung, Erregungs werte für das Ansprechen usw. und Schaltzeit Einfluß nimmt, in eine bestimmte Form justiert werden, die sich nicht ohne weiteres bereits durch Stanzen, Biegen oder andere Fertigungsvorgänge mit der erforderlichen Genauigkeit herstellen läßt Insbesondere sind Unter schiede in Blechdicken und spezifischen Materialeigen schaften und Werkzeugtoleranzen vorher nicht erfaßbar, so daß es unmöglich ist, bei Federsätzen, deren Betätigungszeit ode; Betätigungsweg ausgesprochen eng toleriert sind, ohne eine nachträgliche Justierung

^w auch des Kontaktbleches, das als Ruhekontaktfeder dient, auszukommen, wobei dieser letzte Fertigungsvorgang alle vorhandenen Fehler kompensieren muß.

Im allgemeinen werden einseitig eingespannte Bleche ebenso wie Federn dadurch justiert, daß sie an ihrem freien Ende in eine gewünschte Richtung gebogen und dabei in einem bestimmten Bereich, meist in unmittelbarer Nähe der Einspannstelle oder aber in einem durch Verengung des Querschnittes besonders dafür vorbereiteten Bereich über die Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht werden. Die dabei stattfindende plastische Verformung bestimmt bei Federn deren Kraft-Weg-Arbeitsbereich und bei Kontaktblechen die Lage des Gegenkontaktes in der Konstruktion des Federsatzes. Insbesondere bei Kleinstfedersätzen, z. B. für solche in gekapselten Kontakten, ist es aber schwierig, die gewünschte Biegung mit ausreichender Genauigkeit vorzunehmen und dabei wenn möglich mit nur einem

Justiervorgang auszukommen. Im allgemeinen wird man einen derartigen Biegevor-

gang mit Hilfe einer Lehre vornehmen, wobei das Erreichen der gewünschten Lage durch einen folgenden Meßvorgang kontrolliert wird. Je wichtiger die Genauigkeit der Abbiegung ist, um so eher werden aber Eigenschaften des Bleches es notwendig machen, dem ersten Justiervorgang einen oder mehrere weitere folgen zu lassen, bis die Bedingungen eingehalten werden. Als Beispiel sei hier ein gekapselter miniaturisierter Folgeumschaltkontakt genannt, bei dem der Gesamthub optimal zwischen Arbeits- und Ruhekon taktöffnung aufgeteilt werden muß. Da die zur Verfügung stehenden Toleranzen wesentlich von der Gesamtgröße des Federsatzes hergeleitet werden, ließ der für die Justierung erforderliche Zeit-, Arbeits- und Kostenaufwand es unzweckmäßig erscheinen, Federsät-

"' ze mit engen Toleranzen hinsichtlich Schaltzeit oder Schaltweg in die konstruktiven Überlegungen der Miniaturisierung einzubeziehen. Davon abgesehen ist eine derartige Justierung von Blechen insoweit nachtei-

Hg, als sie einer gewissen, vorher nicht definierten zeitlichen Nachwirkung unterliegt. Die plastische Verformung wirkt sich im wesentlichen im Bereich der Oberfläche aus. Dabei entstehen Spannungen, die sich im Laufe der Zeit oder durch nachträgliche thermische Beeinflussungen verändern, was Auswirkungen auf die Form der Biegung hat.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die plastische Verformung von Kontaktblcchen so vorzunehmen, daß sie frei von störenden Materialspannungen und Einflüssen der Vorfertigung bereits nach einem Biegevorgang die gewünschte Lage haben.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß erfindungsgemäß jeweils ein als Lappen ausgebildetes freies Ende des Kontaktbleches ausschließlich zwischen den von einem Antrieb betätigten amboß- und meißeiförmigen Prägestempeln gehalten und über die Fließgrenze beansprucht wird, wobei sich der Lappen in Richtung zum meiüelförmigen Prägestempel hin bewegt, so lange, bis ein Meßfühler, der mit der auf der dem meißelförmigen Prägestempel abgewandten Seite des Lappens anliegenden Kontaktfeder zusammenwirkt, einen vorgebbaren Meßwert erreicht und über den Antrieb den Verformungsvorgang beendet

Besonderer Vorteil der Erfindung ist die definierte Beeinflussung eines bestimmten engen Bereiches des Blechquerschnitts. Während bei den bisherigen Methoden der Justierung ein gewisser Bereich der Länge ohne genaue Definition der Materialveränderung mehr oder weniger stark plastisch verformt wurde, beschränken der meißeiförmig ausgebildete Prägestempel, die Beeinflussung des Querschnittes auf einen sehr engen Bereich. Durch die Beanspruchung über die Fließgrenze hinaus wird die gesamte Biegung in diesem sehr engen Bereich durch eine stabile Änderung der Kristallagen erzielt, die keiner zeitlichen Nachwirkung, d. h. keiner späteren spannungsbedingten Kristallverschiebung unterliegt Da die Biegung des Kontaktbleches im wesentlichen von der Eindringtiefe des meißeiförmigen Prägestempels abhängt, ist die Beanspruchung des Querschnittes ein Maßstab für die Auslenkung, deren Messung während des Biegevorganges die durch die Beanspruchung über die Fließgrenze hinaus nicht kompensierbaren Materialungenauigkeiten registrieren und innerhalb des Justierverfahrens kompensieren kann.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung Gesteht darin, daß das KoLtaktblech, das von der meißelartigen Schneide gegen das Gegenlager gedrückt wird, aus seiner Auflage geringfügig abhebt. Damit kann die Prägung ohne jeden Spannungseinfluß auf die übrigen Teile ufrf von den übrigen Teilen des Bleches, dessen Ausbildung ja beliebig sein kann, stattfinden und die entstandene Biegung wird um so mehr spannungsfrei und damit beständig sein. Auch die sonst mögliche Verfälschung der Meßwerte, die auch zur Steuerung herangezogen werden, wird damit so klein wie möglich gehalten.

Es ist vorteilhaft, wenn der Meßfühler die Abschattung einer Fotodiode steuert, deren Kurzschlußstrom den Antrieb der Prägestempel beeinflußt.

Da ein im Kurzschlußbetrieb gesteuertes Siliziumfotoelement einen Strom liefert, welcher der Beleuchtungsstärke bzw. der beleuchteten Fläche proportional ist, läßt sich durch eine definierte Änderung der abgeschatteten Fläche entsprechend dem Weg, den das freie Ende des Kontaktbleches bei der Biegung zurücklegt, eine definierte Stromänderung des Siliziumfotoelementes erreichen, so daß die Änderung des

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50 Stromes einen ablesbaren Wert für die Änderung des Weges ergibt Da der Strom über geeignete Zwischenglieder auch Einfluß auf die Steuerung des Magneten nehmen kann, ist es möglich, den Meßfühler so anzukoppeln, daß er die Bewegung der Prägestempel und damit die Biegung des Kontaktbleches an einer bestimmten Stelle beendet.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung zweckmäßig, bei der eine senkrecht zur Richtung der Schwerkraft verlaufende Auflagefläche mit Positionierungsstiften für ein ein Kontaktblech tragendes und die Kontaktfedern bildendes Blech sowie zwei gegeneinander bewegbare Prägestempel, von dem;n einer amboßförmig und der andere meißeiförmig ausgebildet ist, vorgesehen sind, und bei der ein Meßfühler nach Zusammenfahren der Prägestempel vor Beginn des Verformungsvorganges an die Kontaktfeder anlegbar und dieser nachführbar ist, von dem in Abhängigkeit seines Weges während des Verformungsvorganges der Antrieb der Prägestempel steuerbar ist

Die Vorrichtung erlaubt ein einfr'hes Zuführen der Werkslücke in ihrer Form angepaßte.";, entsprechenden Aufnahmeöffnungen zugeordnete Halteelemente, die sehr gut auch für einen in den Fertigungstakt einbaubaren, schrittweisen Fertigungsvorgang einer am Band durchlaufenden Folge von Kontaktblechen geeignet sind. Der Meßfühler läßt über geeignete Hilfsmittel in jeder Phase des Biegevorganges den bisher zurückgelegten Weg, also die bisher erreichte Lageveränderung erkennen und erlaubt die rechtzeitige Beendigung des Biegevorganges, wenn die gewünschte Biegung erreicht ist

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die Kante des meißeiförmigen Prägestempels verrundet sein. Eine scharfe Kante des meißelartigen Stempels ergibt zwar eine besonders eng gehaltene Fließzone des Querschnittes. Da aber bei linienförmiger Auflage die Beanspruchung theoretisch gegen unendlich geht, besteht bei besonders dünnen Kontaktblechen die Gefahr einer Trennung oder Beeinträchtigung der Stabilität, da das Material, das durch den Druck plan'ifiziert wurde, die Tendenz hat, nach beiden Seiten aus dem Spalt zu extrudieren.

Es ist vorteilhaft, wenn die Positionierungsstifte jeweils zumindest von zwei radial gegeneinander bewegbaren Teilen gebildet werden, deren einander zugewandte Bereiche formschlüssig zusammenpassen und deren einander abgewandte Bereiche kreisbogenförmig ausgebildet sind.

Da einerseits Spannungsfreiheit im Moment der Biegung gewünscht wird, wäre es falsch, wenn die Positionierungsstifte, die sich in Aufnahmeöffnungen des Kontaktbleches befinden, etwa eine Verspannung durch Anliegen an einem Teil des Umfanges der Ö/fnurtgen erzeugen würden. Da es aber andererseits notwendig ist, im Moment der Aufnahme die Lage der Kontaktfedern durch Positionierungsstifte genau oder möglichst genau zu definieren, ist es erforderlich, daß in diesem Zeitpunkt die Positionierungsstifte an einem möglichst großen Teil des Umfanges der Aufnahmeöffnungen anliegen. Ein veränderlicher Durchmesser erlaubt in vorteilhafter Weise ein genaues Aufnehmen der Feder, wobei der Einfluß der Positior.iei ungsstifte im Moment des Abhebens von der Unterlage durch Verkleinerung der Durchmesser ausgeschlossen wird.

Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform kann einem nicht zu justierenden Teil des Kontaktfedersatzes ein weiterer Meßfühler zugeordnet

sein. Eine derartige Anordnung bietet den Vorteil, Biegungen im Verhältnis zu vorhandenen Federbedingungen vorzunehmen. Wenn beispielsweise das Biegen von zwei oder mehreren Federlappen gleichzeitig in einer Vorrichtung wegen der gegenseitigen Spannungsbeeinflussung nicht mit der erforderlichen Genauigkeit möglich ist, kann in einem Folgewerkzeug zunächst der eine Federlappen gebogen und in einem weiteren Schritt der nächste Lappen unter gleichzeitiger Messung einer oder mehrerer Lappen gebogen werden, to Eine geeignete Koppelung der Meßfühler erlaubt die Steuerung der Biegevorgänge in jedem beliebigen Verhältnis zueinander.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der meißeiförmige Stempel von einem Elektro- π magneten mit zumindest einem keilförmigen Ankeransatz in einem keilförmigen Luftspalt betätigbar sein. Die Umsetzung des mechanischen Prägevorganges in einen elektrisch zu betätigenden Antrieb erlaubt eine einfache Verkoppelung mit dem ebenfalls elektrisch betriebenen ?n Meßvorgang, der die Beendigung des Prägevorganges steuern soll. Außerdem kann bei gleichem Energieaufwand für die Ankerbewegung ein größerer Arbeitshub und damit eine größere Empfindlichkeit hinsichtlich der Einstellung erreicht werden, da sich der Luftspalt r> gegenüber dem Arbeitshub nur im Verhältnis cos λ verkürzt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der dargestellten Figuren im einzelnen erläut?^rt. Fs zeigen die in

Fig. 1 und 2 eine vergrößerte Darstellung eines Kontaktbleches in der Vorrichtung,

F i g. 3 eine Meßeinrichtung mit Meßfühler,

Fig.4 das Schema einer beispielhaften Vorrichtung und ii

Fig. 5 den Aufbau des Elektromagneten zur Betätigung des meißeiförmigen Stempels.

Die Kontaktfedern I in Fig. 1, die Doppelkontakt einer Feder sind, sind Teil eines durch mehrere Fertigungsvorgänge geformten Bleches 2, bei dem bandförmig hintereinander eine Vielzahl gleicher Anordnungen durch nicht gezeichnete Randführungsstege zusammengehalten werden. Die mechanische Trennung der Anordnungen voneinander und die elektrische Trennung verschiedener elektrischer Poten- -»i tiale innerhalb einer Anordnung erfolgt durch späteres Abtrennen der äußeren Führungsstege. Auf dem Blech 2 sind sowohl ein Kontaktblech 3 als auch ein Polblech 4 aufgeschweißt. Einer der Führungsstege ist mit öffnungen 5 versehen, die der Arretierung in der Vorrichtung ·>ο dienen. Das Kontaktblech 3 hat zwei Lappen 6, die den beiden Kontaktf~dern 1 als Anschlag dienen. Sie sollen später von einem nicht dargestellten Betätigungsglied, beispielsweise einer weiteren Kontaktfeder berührt und nach unten gedruckt werden, wobei der Kontakt « zwischen den Federn 1 und den Lappen 6 getrennt wird, insbesondere bei einer Anordnung als Folgeumschaltkontakt soll zur optimalen Ausnutzung und Aufteilung des vorhandenen Weges zwischen Arbeitskontakt und Ruhekontakt hier die Unterkante der Lappen 6 bzw. die w> Oberkante der Feder 1 in eine definierte Lage gegenüber der Oberkante des Polbleches 4 gebracht werden.

Das im Normalzustand flache Kontaktblech 3 auf dem Blech 2 wird in eine später zu beschreibende <·:■ Vorrichtung eingelegt in der zwei Stempel 7 und 8 das Kontaktbiech in unmittelbarer Nähe der Einspannstelie 9 ergreifen. Der Stempel 8 ist meißeiförmig ausgebildet und an seiner dem Kontaktblech zugewandten Seite verrundet. Bei langsam steigendem Druck des Stempels 8 auf das Kontaktblech 3 wird die Zone des Kontaktbleches zwischen den beiden Stempeln bis über die Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht. Das durch den Druck plastifizierte Material zwischen den beiden Stempeln wird aus dem entstehenden Spalt herausgepreßt, wobei sich durch eine Kraftresultierende in Richtung der runden Prägekante die Abwinkelung ergibt. Der Grad der Abwinkelung ist durch die Eindringtiefe bestimmt. Wie in F i g. 1 zu erkennen ist, wird nur einer der beiden Lappen 6 justiert. Der andere Lappen muß in einem weiteren Vorgang justiert werden, da wegen der mechanischen Verkoppelung beider Kontakte die Steuerung des jus'itr-i,rgang.es nicht eindeutig ist. In F i g. 2 sind zwei Meßfühler 10 und 11 gezeichnet. Der Meßfühler 10 ruht auf der Kontaktfeder 1, der Meßfühler 11 auf der Oberkante des Polbleches 4. Beim Abwinkein rtfs Lappens 6 bew.g; sich auch die Kontaktfeder ί nach uijeri und iieui uauci den Meßfühler 10, so daß dieser seine Lage gegenüber dem Meßfühler 11 verändert. Die Änderung der Lage der beiden Meßfühler wird überwacht und bei Erreichen eines bestimmtes Wertes wird der Biegevorgang beendet.

l· i g. 3 zeigt das Schema der Meßanordnung. Der Meßfühler 10 ist an einem Arm eines zweiarmigen Hobels 13 befesiigt. Der andere Arm ist an seinem Ende rechtw.f.kelig abgebogen und bildet eine bewegliche Blende 14, die in den Raum zwischen einem Fotoelement 15 und einer feststehenden Blende 16 ragt. Das Fotoelement 15 und die feststehende Blende 16 sind auf einem Lagerblock 17 befestigt, dor auch den Hebel 13 in einer möglichst reibungs- und spielarmen Lagerung 18 aufnimmt. Eine Glühlampe 19 ist zusammen mit einem Verstärker und einem Spannungsstabilisator 20 ebenfalls auf dem Lagerbock 17 befestigt. Die Glühlampe 19 ist so angeordnet, daß ihr von hochstabilisierter Spannung erzeugtes Licht durch die feststehende Blende 16 auf den lichtempfindlichen Teil des Fotoelementes 15 fällt. Bei partieller Abschattung durch die bewegliche Blende 14 liefert das im Kurzschluß betriebene Silizium-Fotoelement 15 einen Strom, der der Beleuchtung der Fläche sehr genau proportional ist. Da sich die Abschattung des Fotoelementes, übersetzt durch den Hebel 13, proportional der Lageänderung der Feder 1 verändert, ergibt der Kurzschlußstrom des Fotoelementes ein genaues Maß für die Biegung. Die geringe Leistung des Fotoelementes wird durch einen Verstärker angehoben, wobei durch eine veränderbare Gegenkopplung die Verstärkung für ein beliebiges Verhältnis von Weg zu Spannungsänderung einj .stiert werden kann.

In der Vorrichtung nach Fig.4 ist die Aufnahme 21 zum Einlegen des Bleches 2 ausgebildet, wobei Kontaktbiech und Polblech nach unten liegen. Positionierungsstifte 22 mit veränderbarem Durchmesser erfassen die öffnungen 5 im Führungssteg. Die beiden Stempel 7 und 8 sind übereinander angeordnet wobei der Stempel 8 von einem Elektromagneten 23 betätigt wird. Die beiden Meßfühler 10 und 11 liegen an den zu überwachenden Stellen auf. Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Zum Einlegen des Bleches bzw. zum schrittweisen Weiterführen des Bandes wird der Stempel 7 nach oben und der Stempel 8 sowie die Fühlhebel 10 und 11 geringfügig nach unten geführt Die Positionierungssiifte sind auf größten Durchmesser gestellt und sichern

-τ i/ υ iß ι

durch ihr konisches Oberteil das richtige Einführen und durch ihren Durchmesser die richtige Lage des Bleches, Danach fährt der Stempel 7 nach unten bis fast zur Berührung des Bleches. Beim Heben des Stempels 8 wird das ganze Blech um einige Zehntel mm aus seiner Auflage gehoben und bei Berührung des Stempels 7 festgehalten. Der Stempel 8 löst durch Gegendruck gegen den Stempel 7 die Sperre der Positionierungsstif te aus, so daß diese auf ihren kleinsten Durchmesser gestellt werden und damit das Blech freigeben. Erst jetzt werden die Fühlhebel IO und Il freigegeben und an ihre Meßpunkte angelegt Durch kontinuierliche Verstärkung des Druckes des Stempels 8 wird der erfaßte Lappen 6 des Kontaktbleches 3 in der oben beschriebenen Weise abgewinkelt, wobei die ebenfalls beschriebenen Meßvorrichtungen den Vorgang überwachen und

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bei Erreichen des Sollwertes beenden. Danach werden die Meßfühler 10 und 1 i abgehoben, die Stempel 7 und 8 kehren in ihre Ruhelage zurück und die Vorrichtung wird geöffnet. Die justierung des zweiten Lappens erfolgt in einer weiteren nachgeschalteten Vorrichtung bei einem der folgenden Pertigungsschritte.

Der in F i g. 5 dargestellte Elektromagnet besteht aus der Magnetwicklung 24, den Polblechen 25 und dem Anker 26. Der Anker 26 hat zwei keilförmige Ansätze 27, die in ebenso ausgebildete Luftspalte zwischen den Polblechen 25 ragen. Damit wird die Abhängigkeit der Prägekraft von der Dickentoleranz der Kontaktbleche verringert, da die Kraftänderung pro Wegeinheit gegenüber den üblichen Anordnungen in diesem Fall geringer ist. Der Prägevorgang kann auf diese Weise besser unter Kontrolle gehalten und gesteuert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 809 684/282

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum automatischen Justieren eines einseilig einspannbaren Kontaktblechcss, das mit entsprechenden Kontaktfedern zusammenwirkend eine Schaltstrecke bildet, durch bleibende Verformung des Kontaktbleches mittels zweier gegeneinander bewegbarer Prägestempel, von denen der eine amboß- und der andere meiQelförmig ausgebildet ist, und bei dem das Kontaktblech mit dem die Kontaktfedern bildenden Blech während des Justierens fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein als Lappen (6) ausgebildetes freies Ende des Kontaktbleches (3) ausschließlich zwischen den von einem Antrieb betätigten amboß- und nieißelförmigen Prägestempeln (7, 8) gehalten und über die Fließgrenze beansprucht wird, wobei sich der Lappen (6) in Richtung zum meißeiförmigen Prägestempel (8) hin bewegt, so lange, bis ein Meßfühler (10), der mit der auf der dcui meißeiförmigen Prägestempel abgewandten Seite des Lappens (6) anliegenden Kontaktfeder (1) zusammenwirkt, einen vorgebbaren Meßwert erreicht und Ober den Antrieb den Verformungsvorgang beendet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (10) die Abschattung einer Fotodiode (15) steuert, deren Kurzschluflstrom den Antrieb der Prägestempel (7,8) beeinflußt

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine senkrecht zr.r Richtung der Schwerkraft verlaufende Auflagefläche (21) mit Positionierungsstiften (22) für ein ein Kontaktbledi (3) tragendes und die Kontaktfedern (t) bildendes Blech (2) sowie zwei gegeneinander bewegbare Prägestempel (7, 8), von denen einer amboßförmig und der andere meißeiförmig ausgebildet ist, vorgesehen sind, und daß ein Meßfühler (10) nach Zusammenfahren der Prägestempel (7, 8) vor Beginn des Verformungsvorganges an die Kontaktfeder (1) anlegbar und dieser nachführbar ist, von dem in Abhängigkeit seines Weges während des Verformungsvorganges der Antrieb der Prägestempel steuerbar ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante des meißeiförmigen Prägestempels (8) verrundet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsstifte (22) jeweils zumindest von zwei radial gegeneinander bewegbaren Teilen gebildet werden, deren einander zugewandte Bereiche formschlüssig zusammenpassen und deren einander abgewandte Bereiche kreisbogenförmig ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einem nicht zu justierenden Teil des Kontaktfedersatzes (4) ein weiterer Meßfühler (11) zugeordnet ist

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche :l bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der meißeiförmige Stempel (8) von einem Elektromagneten (24 bis 27) mit zumindest einem keilförmigen Ankeransatz (27) in einem keilförmigen Luftspalt betätigbar ist.