DE2740746A1

DE2740746A1 - Schalteraufbau und dessen kalibrierung

Info

Publication number: DE2740746A1
Application number: DE19772740746
Authority: DE
Inventors: Lyndon W Burch
Original assignee: BK PATENT DEV
Current assignee: BK PATENT DEV
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1977-09-09
Publication date: 1978-03-16
Also published as: US4090166A; JPS53101683A; FR2364536A1

Description

65-27.291P(27.292H)

B/K Patent Development, Inc., Highland Park (Illinois), V.St.A.

Schalteraufbau und dessen Kalibrierung

Die Erfindung betrifft einen Schalteraufbau sowie ein Verfahren zu dessen Kalibrierung bzw. Nullpunkteinstellung.

Der Schalter ist von der Art, die auf Änderungen eines Umgebungs-Parameters (z. B. Temperatur) anspricht. Die Ublxohe Art eines derartigen Schalters ist dabei ein Thermostatschalter, der ein Bimetallglied enthält, das sich abhängig von Temperaturänderungen zum öffnen und/oder Schließen der Schalterkontakte bewegt. Derartige Schalter weisen üblicherweise ein Anschlagglied auf, das zum Anschlag am Bimetall-Arm bei einer vorgegebenen Ausrichtung dieses Arms vorgesehen ist, um so die Temperatur zu bestimmen, bei der der Kontakt hergestellt bzw. unterbrochen wird durch die Bewegung desfeimetall-Arms.

Bei der Herstellung derartiger Schalter wird die Positionierung eines derartigen Anschlagsglieds üblicherweise

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mittels zeitaufwendiger und daher teurer von Hand erfolgender mechanischen Adjustierung erreicht. Eine weitere Schwierigkeit bei dieser herkömmlichen Kalibrierung ist, daß sie abhängig ist vom Geschick und/oder der Aufmerksamkeit des Arbeiters, wodurch Zweifel an der Gleichförmigkeit der Kalibrierung zwischen von verschiedenen Arbeiter kalibrierten Schaltern bestehen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Schalteraufbau anzugeben sowie ein Kalibrierverfahren anzugeben, die die Notwendigkeit einer manuellen Kalibrierung derartiger Schalter vermeiden· Darüber hinaus soll bei einem derartigen Schalter bzw. einem derartigen Verfahren eine höhere Gleichförmigkeit der Kalibrierung bei größerer Herstellgeschwindigkeit und geringeren Herstellkosten erreicht werden.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines Schalters angegeben, der ein bewegbares Schließerund Öffner-Teil besitzt, das sich relativ zu einer Basis abhängig von einem ersten Umgebungsparameter bewegt und für das ein Anschlagglied in einer Stellung des bewegbaren Teils erwünscht wird, der einem besonderen Wert des ersten Umgebungsparameters entspricht. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein so angeordnetes Anschlagglied vorgesehen ist, daß es das bewegliche Teil bei dessen Bewegung berührt, daß ein Einspannglied zum Einspannen oder Ergreifen des Anschlagglieds vorgesehen wird, daß ein zweites Glied zwischengeschaltet wird, das so angeordnet ist, daß es das Einspannen durch das Einspannglied verhindert^ und das bei einem bestimmten Wert eines zweiten Umgebungsparameters verformbar ist_;und daß dann das zweite Glied dem besonderen

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Wert des zweiten Umgebungsparameters ausgesetzt wird, während gleichzeitig das bewegbare Teil seinem besonderen Wert seines Umgebungsparameters ausgesetzt wird. Vorzugsweise sind die Umgebungsparameter jeweils die Temperatur und sind die besonderen Werte für das bewegbare Teil und das zweite Glied identisch.

Gemäß der Erfindung wird weiter ein Schalter angegeben, der das bewegbare Schließer-Öffner-Teil enthält, das sich abhängig von einem ers ten Umgebungsparameter gegenüber einem Festkontakt bewegt. Bei einem derartigen Schalter ist eine Anordnung vorgesehen, um ein Anschlagglied für das bewegbare Teil zu bilden. Diese Anordnung enthält ein Anschlagglied, das zur Berührung des bewegbaren Teils vorgesehen ist, eine Klammer für das Anschlagglied mit einer öffnung, in der das Anschlagglied aufgenommen ist, wobei die öffnung eine Größe und Form im entspannten Zustand besitzt, ^daß die Klammer das Anschlagglied ergreifen oder einspannen kann, sowie ein Spannglied, das die öffnung in eine Größe und Form spannt, durch die das Anschlagglied sich gegenüber der Klammer bewegen kann^und das verformbar ist bei einem bestimmten Wert eines Umgebungsparameters. Bei einer derartigen Anordnung kann sich das Anschlagglied in eine vorgebene Stellung bewegen gegenüber dem Bewegungsweg des beweglichen Teils und dann durch die Klammer ergriffen oder eingespannt werden nachLjdem das Einspannglied dem besonderen Wert eines Umgebungsparamters ausgesetzt ist.

Die Erfindung feibt einen Schalteraufbau sowie ein Kalibrierverfahren an, das die schnelle und im wesentlichen automatische Kalibrierung eines Schalters erleichtert, der von der Art ist, die auf Änderungen eines Umgebungsparameters

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anspricht (ζ. B. einen Thermostatschalter). Ein Anschlagglied, das als kalibrierter Anschlag bzw. als kalibrierte Stoppvorrichtung dient, ist für eine einleitende Bewegung mit einem bewegbaren Teil des Schalters (z. B. einem Bimetall-Arm) getragen und ist in einer Klammer getragen, die das Anschlagglied ergreifen oder einspannen kann, die jedoch anfangs daran gehindert wird, durch die Wirkung eines Glieds, das die Klammer spannt. Dieses letztere Glied ist verformbar (schmilzt beispielsweise) bei einem vorgegebenen Wert oder Sollwert des Umgebungsparameters, wodurch die Klammer das Anschlagglied einspannt, das dann einen Anschlag für das bewegbare Teil des Schalters bildet.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsb«ispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig.l perspektivisch einen erfindungsgemäß aufgebauten Schalter;

Fig. 2 bis 5 in Seitenansicht den Schalter gemäß Fig. 1, wobei die Folge der Kalibrierschritte und die Anwendung des Schalters dargestellt sind.

In Fig.l ist ein Thermostatschalter 10 dargestellt, der auf einer Basis 12 mittels einer Schraube 14 befestigt ist. Der Schalter enthält einen Bimetall-Arm 16 (z. B. 0,38 mm (0,015 Inch)TRUFLEX), einen festen Kontaktarm 18 (z. B. 0,25 nun (0,010 inch) Berylliumkupfer) und einen bewegbaren Kontaktarm 20 (z. B. 0,20 mm (0,008 inch) Berylliumkupfer). Herkömmliche Kontaktglieder 22, 24 sind in üblicher Weiße an den Armen 18, 20 getragen. Die Arme 18, 20 weisen auch seitlich vorspringende Fahnen 26, 28 zur Aufnahme von an (nicht dargestellten) Leitungsdrähten befestigten Anschlüssen auf.

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Die Arme 16, 13 und 20 sind gestapelt angeordnet und voneinander und von der Basis 12 durch Isolatoren 30 (z. B. Keramikscheiben) beabstandet.

Der bewegbare Kontaktarm 20 ist langer als der feste Kontaktarm 18 und enthält eine vorspringende Klammer 32, die ein Endteil des in ähnlicher Weise längeren Bimetall-Arms überragt bzw. überlagert und zu diesem ausgerichtet ist. Die Klammer 32 ist im wesentlichen U-förmig mit einem oberen Schenkel 34 und einem unteren Schenkel 36 sowie einem einstückigen Endschenkel 38. Die Klammer32 enthält eine komplex geformte öffnung, die zueinander ausgerichtete Kreis öffnungen 40, 42 im oberen Schenkel 34 bzw. im unteren Schenkel 36 besitzt sowie einen Schlitz 44, der diese öffnungen^, 42 verbindet. Der S_chlitz 44 enthält einen erweiterten Abschnitt 46 im Endschenkel 38, der einen Keil 48 aus Feststoff aufnimmt, sowie vergrößerte Enden 50, 52 an den vom Endschenkel 38 entfernten Enden des Schlitzes 44. Sin elektrisch isolierender (z. B.aus Keramik bestehender) Anschlag 54 ist in den öffnungen 40, 42 aufgenommen und zum Anschlag oder zur Anlage auf der Oberfläche des Sndteils des Bimetall-Arms 16 vorgesehen.

Der Feststoff-Keil 48 ist so bestimmt, daß er eine Größe und eine Form hat, derart, daß bei Einsetzung in den Abschnitt 46 des Schlitzes 44 die Klammer 32 gespannt wird zum leichten Vergrößern der öffnungen 40, 42, wodurch eine freie Gleitbewegung des Anschlags 54 darin ermöglicht ist. Der Feststoff-Keil 48 ist auch so bestimmt, daß er bei einem bestimmten Wert eines Umgebungsparameters so verformbar ist,daß das Ausgesetztsein des Keils 48 diesem Wert des Parameters es der Klammer 32 ermöglicht, eine Form anzunehmen,

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in der das Anschlagglied bzw. der Anschlag 54 fest vom oberen Schenkel 34 und unteren Schenkel 36 der Klammer 32 ergriffen oder eingespannt ist.

Bei einer besonderen zweckmäßigen Anordnung ist der Feststoff-Keil 48 so gewählt,daß seine Schmelztemperatur gleich der Temperatur ist,bei der der Thermostatschalter betätigt werden soll. Bei dieser Anordnung besitzt der Schalter bei einem Zusammenbau gemäß der in Fig.l dargestellten Anordnung eine Anordnung bei Raumtemperatur, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.Das Erhöhen der Temperatur des Bimetall-Streifens oder -Arms 16 durch z. B. Anordnen des gesamten Schalters in einem geregelten Ofen auf einem Punkt gerade unter der Schmelztemperatur des Feststoff-Keils erreicht, daß der Anschlag 54 nach oben relativ zur Klammer durch den Bimetall-Arm 16 gehoben wird (vgl. Fig.3). Das folgende leichte zusätzliche Erhöhen der Temperatur über den Schmelzpunkt des Keils 48 ergibt, daß der Keil 48 schmilzt und der Anschlag 54 folglicl^iurch die Klammer 32 ergriffen oder eingespannt wird (vgl. Fig.4), wodurch der Anschlag 54 in geeigneter Weise für eine Schalterbetätigung bei der gewünschten Temperatur positioniert wird. Nach dieser Kalibrierung kann der Schalter in einer Umgebung sich ändernder Temperatur verwendet werden, in der die Berührung der Kontakte 22, 24 unterbrochen wird (vgl. Fig.5) durch eine auf den Arm 20 ausgeübte nach oben wirkende Kraft durch den Anschlag 54 und die Klammer 32, wenn eine Temperatur über der Kalibrierungstemperatur eine Bewegung des Bimetall-Arms 16 über die Kalibrierungs- oder Nullpunkt-Einstellung hervorruft, die durch den Schmelzpunkt des Keils definiert oder bestimmt ist.

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Wie sich aus dieser Beschreibung ergibt, ist es, um eine im wesentlichen automatische und ausreichende Kalibrierung gemäß der Erfindung zu erreichen,erforderlich, daß der Anschlag 54 gegenüber der Klammer 32 gleiten kann, um in Berührung zu bleiben mit dem Bimetall-Arm 16 vor dem Schmelzen des Keils 48. Obwohl im dargestellten Ausführungsbeispiel die Schwerkraft für eine kontinuierliche Berührung zwischen dem Anschlag 54 und dem Bimetall-Arm sorgt, können selbstverständlich auch bei anderen Schalter-Aus f Uhrungs for men andere Kräfte verwendet werden (z. B. eine schwache Feder, Magnetanziehung, usw.).

Schließlich kann, wenn es notwendig ist oder erwünscht ist, den Schalter auf eine Temperatur zu kalibrieren, die nicht mit der genauen Schmelztemperatur eines üblicherweise erhältlichen Werkstoffs für den Keil 48 übereinstimmt, eine geeignete Kalibrierung erreicht werden durch einfaches Aufsetzen des Bimetall-Arms 16 der gewünschten oder Solltemperatur und dann durch selektives Aussetzen des Feststoff -Keils 48 dessen Schmelztemperatur. Diese Anordnung ist insbesondere zweckmäßig, wenn die Kalibrierungs-Temperatur niedriger ist als die Schmelztemperatur des Keils Unter diesen Umständen kann der gesamte Schalter 10 in einem Ofen bei der Kalibrierungs-Temperatur ausgesetzt werden und kann dann weitere Wärme spezifisch dem Keil 48 durch eine geeignete Einrichtung zugeführt werden (z. B. einem fokussierten Heißluftstrom, einem Laserstrahl, usw.).

Schließlich kann eine spezifische Zufuhr von Wärme zum Keil 48 erwünscht sein bei der Kalibrierung eines Schalters, der auf einen anderen Umgebungsparameter anspricht

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als die Temperatur. Beispielsweise kann dann, wenn der Bimetall-Arm 16 durch eine druckempfindliche Membran ersetzt ist, die Anordnung kalibriert werden durch Anordnen in einer Kammer auf dem Kalibrierungs-Druck und durch anschließendes Schmelzen des Keils 48 durch spezifisches Zuführen von Wärme zum Keil 48. Dabei ist selbstverständlich ein wesentliches Merkmal für den Keil 48, daß er steif oder fest ist bei anderen Werten als dem kritischen Wert des jeweiligen Umgebungsparameters und daß er verformbar wird bei diesem kritischen Wert. Folglich ist es für einen temperaturempfindlichen Peststoff-Keil 48 nicht erforderlich, daß der Werkstoff bei der kritischen Temperatur plötzlich flüssig wird, sondern daß er lediglich in einem solchen Maße weich wird, daß ein Lösen der Spannung der Klammer 32 möglich wird.

Der Keil 48 kann selbstverständlich auf andere atmosphärische Parameter als die Temperatur ansprechen. Beispielsweise kann der Keil 48 in Lösung gehen bei einer mit einem bestimmten Lösungsmittel gesättigten Atmosphäre, kann zusammenfallen oder zusammenbrechen, wenn er einem ausreichend hohen Druck ausgesetzt ist, usw.

Für bestimmte Schalter und bestimmte Anwendungs-Umgebungen kann die Spannkraft der Klammer 32 am Anschlag 34 nach beendeter Kalibrierung nicht ausreichen, um sicherzustellen, daß sich der Anschlag 54 nicht relativ zur Klammer 32 während der Schalter-Lebenszeit bewegt. Unter diesen Umständen kann selbstverständlich eine das Spannen der Klammer 32 unterstützende oder ergänzende Maßnahme vorgesehen sein (z. B. Löten, Kleben, usw.).

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Vorsehen eines Anschlags für ein erstes bewegliches Teil in einer bestimmten Lage des ersten beweglichen Toils,

dadurch ge kennzeichnet,

daß ein Anschlagglied vorgesehen wird,das am ersten Teil anliegt, wenn sich dieses bewegt,

daß ein Sinspannglied zum einspannen des Anschlags vorgesehen wird,

daß ein zweites Glied vorgesehen wird, das die Einspannwirkunß des "inspannglieds hemmt und das verformbar ist bei einem bestimmten Wert eines Umgebungsparameters, und

daß das zweite Glied dem bestimmten Wert des Umgebungsparameters ausgesetzt wird, wenn das erste Teil in der bestimmten Stellung ist.

(2.) Verfahren zum Kalibrieren eines Schalters, der ein bewegbares Schließer-Öffner-Teil besitzt, das relativ zu einer Basis abhängig von einem ersten Umgebungsparameter bewegbar ist und bei dem ein Anschlagglied in einer Stellung des Teils vorgesehen werden soll, die einem bestimmten Wert des ersten Parameters entspricht,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Anschlagglied so vorgesehen wird, daß es das bewegliche Teil bei dessen Bewegung berührt,

daß ein Einspannglied vorgesehen ist zum Einspannen des Anschlagglieds,

daß ein zweites Glied dazwischen angeordnet wird, das so ausgeführt ist, daß es die Einspannwirkung des Einspannglieds hemmt und daß es verformbar ist bei einem bestimmten Wert eines zweiten Umgebungsparameters, und

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ORIGINAL INSPECTED

daß dann das zweite Glied dem bestimmten Wert des zweiten Umgebungsparameters ausgesetzt wird, während das bewegliche Teil dem bestimmten Wert des zweiten Umgebungsparameters ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite U mgebungsparameter der gleiche Parameter wie der erste Ungebungsparameter ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß der Umgebungsparameter die Temperatur ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Temperaturwert für das bewegbare Teil der gleiche ist wie der bestimmte Temperaturwert für das zweite Glied .

6. Verfahren nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, daß beim Aussetzen des zweiten Glieds dem bestimmten Temperaturwert und beim Aussetzen des ersten T_eils dem bestimmten Temperaturwert der Schalter in einem Ofen angeordnet wird, der auf einer Temperatur unter dem bestimmten Temperaturwert gehalten wird,und daß dann die Temperatur im Ofen auf einen Wert angehoben wird, der zumindest gleich dem bestimmten Temperaturwert ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß abschließend das Anschlagglied am Einspannglied angelötet wird.

8. Verfahren nac-h einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß schließlich das Anschlagglied am Hinspannglied angeklebt wird.

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9· Schalter mit einem bewegbaren Schließer-Öffner-Teil, das sich gegenüber einem festen Kontakt abhängig von einem ersten Umgebungsparameter bewegt, wobei ein Anschlagglied für das bewegbare Teil vorgesehen ist, dad urch gekennzeichnet,

daß das Anschlagglied (54) zur Berührung des bewegbaren Glieds (16) angeordnet ist,

daß eine Klammer (32) für das Anschlagglied (54) eine Öffnung besitzt, in der das Anschlagglied (54) aufgenommen ist, wobei die Öffnung im entspannten Zustand eine Größe und eine Form besitzt, bei der die Klammer (32) das in der Öffnung aufgenommene Anso^lagglied (54) einspannt,

daß ein Einspannglied die Öffnung auf eine Größe und eine Form spannt, die eine Bewegung des Anschlagglieds gegenüber der Klammer (32) ermöglicht und das verformbar ist bei einem bestimmten Wert eines Umgebungsparameters,

wodurch das Anschlagglied (54) in eine vorgegebene Stellung bewegbar ist und dann durch die Klammer (32) ergreifbar oder einspannbar ist durch Aussetzen des Einspannglieds dem bestimmten Wert des Umgebungsparameters.

10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Klammer (32) eine Öffnung zur Aufnahme des Anschlagglieds (54) und einen mit der Öffnung in Verbindung stehenden Schlitz (44) aufweist, wobei das Einspannglied (Keil 48) in einen Teil dieses Schlitzes (44) eingesetzt ist.

11. Schalter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammer (32) ein erstes Segment und ein zweites Segment besitzt, wobei jedes Segment eine Öffnung besitzt, wobei die Öffnungen koaxial sind"^aas Spannglied diese Öffnungen auf eine Größe und eine Form spannt, die eine Bewegung des Anschlagglieds (54) gegenüber der Klammer (32) ermöglicht.

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12. Schalter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,daß die Klammer als einheitliches U-förmiges Teil ausgebildet ist, wobei erstes und zweites Segment durch parallele Schenkel (34, 36) der U-Form gebildet sind.

13· Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (44) mit jeder der Öffnungen (40, 42) verbunden ist und einen vergrößerten Teil (46) aufweist am Ort des dritten Schenkels (38) der U-Form, wobei das Einspannglied (Keil 48) in dem vergrößerten Schlitzabschnitt aufgenommen ist.

14. Schalter nach einem der Ansprüche 9 bis I3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannglied eine Tablette eines Werkstoffs enthält, wobei der bestimmte Wert eines Umgebungsparameters, bei der die Tablette verformbar ist, die Schmelztemperatur des Werkstoffs ist.

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