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Verfahren zum formschlüssigen Festlegen von Bauteilen in
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aus thermoplastischem Material bestehenden Eunststoff-Formkörpern,
insbesondere von Schutzgaskontakten in Relaisspulenkörpern.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum formschlüssigen Festlegen
von Bauteilen in aus thermoplastischem Material bestehenden Kunststoff-Formkörpern,
insbesondere von Schutzgaskontakten mit einem Metallgehäuse in Relaisspulenkörpern,
wobei Teile des Kunststoff-Formkörpers unter Wärmeeinwirkung verformt werden und
nach ihrer Verformung und Wiedererhärtung Verriegelungselemente für die festzulegenden
Bauteile bilden. Das Festlegen von Bauteilen in Kunststoff-Formkörpern erfolgt häufig
dadurch, daß die Bauteile in entsprechende Ausnehmungen des Kunststoff-Formkörpers
eingelegt und in ihrer bestimmungsgemäßen Position durch geeignete Verriegelungselemente
gehalten werden. Die Verriegelungselemente kCnne separate Teile sein, die beispielsweise
durch kraft- und/oder formschlüssig wirkende Schnappverbindungen an dem Kunststoff-Formkörper
befestigt werden.
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Es ist auch üblich, an dem Kunststoff-Formkörper elastische Rasthaken
oder -leisten vorzusehen, die unmittelbar hinter einer entsprechenden Schulter des
Bauteil es angreifen und dieses damit in seiner bestimmungsgemäßen Position festhalten.
Formschlüssige Verbindungen dieser Art sind im allgemeinen durch elastische Verformung
der betreffenden Rast- oder Verriegelungselemente wieder lösbar.
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Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit, mit der das Bauteil in dem Kunststoff-Formkörper
festgelegt ist, wird von den fertigungsbedingten Toleranzen der zusammenwirkenden
Elemente beeinflußt. Falls besonders hohe Anforderungen an die Genauigkeit und Zuverlässigkeit
gestellt werden, wie dies beispielsweise bei dem Festlegen von Schutzgaskontakten
in Relaisspulenkörpern der Fall ist, wobei die gegenseitige Position der Schutzgaskontakte
untereinander und in Bezug auf weitere in den Spulenkörper eingebettete oder anderweitig
mit ihm verbundene magnetisch leitfähige Bauteile unmittelbar die Kennwerte des
Relais beeinflußt, pflegt man die Bauteile dadurch in dem Kunststoff-Formkörper
festzulegen, daß Teile des letzteren nach dem Einbringen der Bauteile unter Wärme-
oder Ultraschalleinwirkung erweicht und zu Verriegelungselementen verformt werden,
die hinter entsprechenden Schulterflächen der Bauteile angreifen.
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Es ist ein Miniaturrelais bekannt, bei dem an dem Spulenkörper angeformte
Kunststofflappen durch einen Heißluftstrahl erwärmt und durch Stempel (Schälfinger)
über an den Kontakten gebildete Schulterflächen, die bei einem Schutzgaskontakt
mit Metallgehäuse beispielsweise von dem Schweißrand gebildet werden, der Deckel
und Bodenteil des Kontaktes miteinander verbindet, "ge-
schälen
werden. Da die Schälfinger teilweise als Schneidwerkzeug wirken, stellt sich bei
der Verwendung glasfaserverstärkter Kunststoffe ein vergleichsweise hoher Werkzeugverschleiß
ein. Da das Werkzeug teilweise über die erwähnte Schulterfläche gleitet, ist es
nicht ohne weiteres möglich, dem erwähnten Nachteil durch die Verwendung verschleißfesterer
Werkzeugmaterialien zu begegnen, da hierdurch die Gefahr einer Beschädigung der
Schulterfläche entstehen würde. Die Schälfinger dienen während des Festlegens gleichzeitig
dazu, die Kontakte in dem Relaisspulenkörper nieder zu halten. Da sie dabei auf
den Schulterflächen entlanggleiten, können die Kontakte - um eine Beschädigung ihrer
Schulterflächen zu vermeiden - nur mit begrenzter Andruckkraft in den Spulenkörper
eingedrückt werden. Dies wiederum kann dazu führen, daß die Kontakte nicht hinreichend
fest im Spulenkörper sitzen. Um eindeutige magnetische Kennwerte zu erreichen, war
es deshalb erforderlich, die Kontakte durch das Einbringen eines aushärtbaren Klebstoffes
zusätzlich festzulegen. Dies bringt erhöhten Fertigungsaufwand mit sich, da der
Klebstoff nicht nur eingebracht sondern in einem zusätzlichen Arbeitsgang in einem
Ofen ausgehärtet werden muß. Außerdem können sich durch in Hohlräume eindringende
Klebstoffreste unkontrollierbare parasitäre Luftspalte in dem Magnetsystem ergeben,
die die Kennwerte des Relais nachteilig beeinflussen.
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Schließlich vereiteln die eindringenden Klebstoffreste eine Wiederverwendung
noch brauchbarer Einzelteile, falls das Relais insgesamt bei der Qualitätsprüfung
verworfen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genanrten Art so weiter zu bilden, daß die vorangehend beschriebenen Nachteile vermieden
werden, daß also die Qualität der Festlegung der Bauteile ver-
bessert,
die zusätzliche Verwendung von aushärtbarem Klebstoff vermieden, die Standzeit der
Werkzeuge vergrößert und die Gefahr einer Beschädigung der Bauteile ausgeschlossen
werden.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 genannten Merkmale gelöst.
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Die Erwärmung der zu verformenden Teile des Eunststoff-Formkörpers
durch die Energie einer Strahlungsquelle bringt gegenüber der Verwendung von Heißluft
insbesondere den Vorteil mit sich, daß sich die Energie durch eine geeignete Fokussierung
der von der Strahlungsquelle ausgehenden Strahlung genau auf die zu erwärmenden
Teile richten läßt; ferner dringt die Strahlungsenergie bei geeigneter Wahl des
Strahlungsspektrums hinreichend tief in das zu verformende Material ein, so daß
dieses auch unter der Oberfläche erweicht wird, ohne daß an der Oberfläche selbst
unerwünscht hohe Temperaturen entstehen. Im Gegensatz zu den oben erwähnten Schälfingern
arbeiten die Prägestempel bei dem erfindungsgemäßen Verfahren praktisch verschleißfrei.
Da sie unerwärmt auf den erwärmten Kunststoff einwirken, bleiben sie an diesem nicht
kleben. Die Verwendung einer schaltbaren elektrischen Strahlungsquelle zur Erwärmung
der Kunststoffteile ermöglicht nicht nur eine gute örtliche Konzentrierung der Energie
sondern auch eine im Vergleich zu einer Erwärmung durch Heißluft zeitlich exakte
und trägheitsfreie Synchronisierung mit den Bewegungsabläufen der übrigen Werkzeuge.
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Als Strahlungsquelle kann vorzugsweise eine handelsübliche Halogenlampe
verwendet werden, die einen hirrei chend großen Strahlungsanteil im infraroten Bereich
besitzt.
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Als optisches System zur Fokussierung der Strahlung dient vorzugsweise
ein zu einem RotationselliAoid geformter Spiegel.
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Falls an ein und derselben Seite des Werkstückes zwei oder mehr Bearbeitungsstellen
lokal erwärmt werden sollen, kann die durch das optische System fokussierte Strahlung
mit Hilfe eines geometrischen Strahlenteilers geteilt werden, der die Teilstrahlen
zu den unterschiedlichen Bearbeitungsstellen umlenkt. Dabei muß der Strahlenteiler
so ausgebildet und angeordnet sein, daß die einzelnen Teilstrahlen an den gewünschten
Bearbeitungsstellen konvergieren, d.h. die Teilstrahlen müssen so umgelenkt werden,
daß die Bearbeitungsstellen in zu der Fokussierungsebene des optischen Systems konjugierten
Ebenen liegen.
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Der Strahlenteiler dient vorzugsweise gleichzeitig als Spannvorrichtung.
Dabei drückt die optisch nicht aktive Fläche gegen das in dem Kunststoff-Formkörper
festzulegende Bauteil.
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Falls das Werkstück an zwei voneinander abgekehrten Aussenflächen
bearbeitet werden muß, wie dies z.B. bei dem oben erwähnten Miniaturrelais der Fall
ist, besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
vorzugsweise aus zwei einander zugekehrten optischen Systemen mit äe einer Strahlungsquelle
und aus zwei als Spannbacken ausgebildeten Strahlenteilern, die gemeinsam die Spannvorrichtung
für das Eindrücken der Bauteile in den Kunststoff-Formkörper bilden.
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Im folgenden sei die Erfindung anhandder Zeichnung .,äher erläutert:
Fig.
1 zeigt schematisch in auseinandergezogener Darstellung ein Miniaturrelais, das
das Werkstück zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß der Erfindung bildet, Fig.
2 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß der Erfindung.
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Das in Fig. 1 dargestellte Miniaturrelais besteht aus einem Spulenkörper
1, der eine in der Zeichnung nicht erkennbare Erregerwicklung trägt und der an drei
Seiten von einer U-förmigen Blechhaube 2 umgeben ist. In den Spulenkörper 1 sind
Schutzgaskontakte 3 einsetzbar, die mit flußführenden Stiften 4 in Bohrungen 5 des
Spulenkörpers 1 eingeführt werden, Die Schutzgaskontakte 3 bestehen aus einer Bodenplatte
6 und einem Deckelteil 7, die gasdicht miteinander verschweißt sind. Die Schweißstelle
bildet eine Schulter 8, die in der weiter unten erwähnten Weise zum Festlegen der
Kontakte 3 in dem Spulenkörper 1 herangezogen wird. Die elektrische Verbindung der
Schutzgaskontakte 3 erfolgt über Anschlußdrähte 9, die galvanisch mit dem flußleitenden
Stift 4 bzw.
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mit dem Metallgehäuse des Schutzgaskontaktes verbunden sind. Beim
Einsetzen der Schutzgaskontakte 3 in den Spulenkörper 1 gelangen die Anschlußdrähte
9 in Nuten 10 des Spulenkörpers 1.
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An dem Spulenkörper 1 sind Rippen 11 angeformt, die eine der äußeren
Gestalt der Schutzgaskontakte 3 angepaßte Ausnehmung in dem Spulenkörper 1 seitlich
begrenzen.
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Diese Rippen 11 werden nach dem Einsetzen der Schutzgaskontakte durch
Wärmeeinwirkung erweicht und derart verfcrmt, daß sie sich über die Schultern 8
der S?iiutzgaskontakte 3 legen, um diese formschlüssig in dem Spulenkörper 1 zu
halten.
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Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen
aus zwei von Halogenlampen 12 gebildeten Strahlungsquellen, die in jeweils einem
Brennpunkt je eines als Rotationsellipsoid ausgebildeten Spiegels 13 angeordnet
sind. Im zentralen Bereich zwischen den beiden Spiegeln 13 befinden sich zwei als
Keilspiegel ausgebildete Strahlenteiler 14, die Bestandteil einer nicht näher dargestellten
Aufnahme- und Spannvorrichtung sind. Als Spannflächen dienen die den jeweiligen
Spiegeln 13 abgewandten und daher optisch nicht aktiven Flächen 15 der Strahlenteiler
14. Diese drücken mit einer durch den Pfeil F angedeuteten Kraft auf das zwischen
ihnen eingespannte Werkstück, d.h. auf den Spulenkörper 1 mit den seitlich eingesetzten
Schutzgaskontakten 3.
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Im folgenden werde die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung
kurz erläutert: Nachdem der Spulenkörper 1 mit den eingesetzten Schutzgaskontakten
3 in die Aufnahmevorrichtung eingebracht ist, werden die beiden als Spannbacken
fungierenden Strahlenteiler 14 gegeneinander verspannt, so daß sie mit der Kraft
F gegen die in den Spulenkörper 1 eingeführten Schutzgaskontakte 3 drücken. Sodann
werden die Halogenlampen 12 eingeschaltet. Ihre durch die Spiegel 13 fokussierten
Strahlen werden durch die reflektierenden Keilflächen der Strahlenteiler 14 in Teilstrahlen
zerlegt, die zu den Stegen 11 umgelenkt werden. Einer der Strahlen ist durch die
strichpunktierte Linie 16 angedeutet. Die Strahlenteiler 14 sind so ausgebildet
und angeordnet, daß die Rippen 11 sich an Stellen befinden, dia zu der. jeweils
zweiten 3rennpunkten der von den Spiegeln 13 gebildeten Rotationsellipsoide konjugiert
sind. Daherkonvergiert die Strahlung der Halogen-
lampen 12 am
Ort der Stege 11, so daß diese erwärmt und dadurch erweicht werden. Nach einer vorgegebenen
Zeitspanne werden die Halogenlampen 12 ausgeschaltet, und es werden vier Prägestempel,
von denen nur der Prägestempel 17 angedeutet ist, mittels eines geeigneten Hebelgetriebes
mit solcher Kraft und so weit gegen die Stege 11 geführt, daß diese verformt werden
und sich um die Schultern 8 der Schutzgaskontakte legen, wodurch diese in dem Spulenkörper
1 festgelegt werden. Nach dem Wiedererhärten des Materials der Stege 11 werden zunächst
die Prägestempel 17 wieder zurückgeführt. Sodann wird die von den Strahlenteilern
14 gebildete Spannvorrichtung gelöst, so daß das Werkstück 1 entnommen werden kann.
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7 Patentansprüche 2 Figuren