DE3233254A1

DE3233254A1 - Elektromagnetisches relais und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3233254A1
Application number: DE19823233254
Authority: DE
Inventors: Albert Leslie Freeman; Roy Edward Rodney Bishop's Stortford Hertfordshire Smith; Brian Henry Harlow Essex Taylor
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: PED Ltd
Priority date: 1981-09-22
Filing date: 1982-09-08
Publication date: 1983-04-14
Also published as: EP0075393B2; EP0075393B1; AU8845782A; BE894461A; DE3268285D1; DE3233254C2; JPS5866226A; GB2106716B; NZ201852A; AR229365A1; EP0075393A1; GB2106716A; AU556583B2; US4486727A

Description

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Elektromagnetisches Relais und Verfahren zu seiner Herstellung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Miniatur-Relais mit einem Gehäuse mit ineinander gegenübei— stehenden, aus isolierendem Kunststoff bestehenden Seitenwänden eingebetteten leitenden Gerüsten mit äußeren Anschlußelementen und Mitteln zum Tragen der Festkontakte und der beweglichen Relaiskontakte innerhalb des Gehäuses und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Relais.

Ein derartiges Relais ist bekannt aus der GB-PS 1 387 112, wobei die Antriebseinheit zwischen zwei einander gegenüberangeordneten Gehäusehälften gehalten ist, die miteinander verbunden sind, um den Antrieb fest zu umfassen. In den Seitenwänden der Gehäusehälften sind leitende Gerüste eingebettet, von denen Teile unterhalb des Gehäuses herausragen und die äußeren Dual-in-line-AnschlußeLemente bilden und andere Teile auf der anderen Seite jeder Seitenwand überstehen um die festen und beweglichen Kontakte des Relais zu tragen und um Drahtanschlüsse für die Windungsenden der Antriebsspule zu bilden.

Dieses Relais eignet sich nicht ideal für einen automatischen Zusammenbau, und zwar z.T. deswegen weil die Windungen der Antriebsspule manuell an die inneren Anschlußelemente,

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also an die DrahtanschLußeLemente des Leitenden Gerüstes angeschLossen werden, was eine feinfühLige Arbeit bedeutet und infoLge fehLerhafter Kontaktierung zu einer geringen Ausbeute führen kann. Weiterhin besitzt bei einer Ausführungsform des ReLais gemäß diesem Patent das Magnetjoch der Antriebseinheit seitLich abstehende Ansätze, die in Aussparungen der die Leitenden Gerüste tragenden Seitenwände eingreifen, so daß die Aussparungen die Antriebseinheit in ihrer Lage fixieren. Diese Anordnung erfordert daher, daß die Antriebseinheit und die Seitenwände zu einem Bausatz zusammengebaut werden müssen und es ist ein schwieriger Arbeitsprozeß,um, zumindest in kurzer Zeit, hierfür den notwendigen Mechanisierungsgrad für eine annehmbare automatische Fertigung zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Konstruktion zu schaffen, mit der eine automatische Fertigung der ReLais in einfacherWeise und ohne vieL Aufwand an Zeit und ohne kompLizierte Vorrichtungen mögLich ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Antriebseinheit einen SpuLenträger mit zwei am Ende desseLben mit diesem eine bauLiche Einheit biLdenden AnschLußstreifen mit beidseitig abstehenden AnschLußeLementen aufweist, daß die S.puLenenden der SpuLe mit den nach einer Seite abstehenden DrahtanschLußteiLen kontaktiert sind und daß die nach der anderen Seite abstehenden AnschLußeLemente der eingesetzten Antriebseinheit durch entsprechende öffnungen in der Unterseite des einteiLigen Gehäuses hindurchragen. Hierdurch ist es mögLich, die aus SpuLe, Magnetjoch und AnschLüssen bestehende Antriebseinheit aLs vorgefertigte und gegebenenfa LLs getestete Einheit in ein becherförmiges Gehäuse einzusetzen, wobei die durch den Boden hindurchragenden AnschLußeLemente zugLeich eine Lagefixierung der Antriebseinheit im Gehäuse bewirken.

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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Relais in folgenden Verfahrensschritten hergestellt:

In ein Gehäuse mit in der Unterseite entsprechend der Anordnung der äußeren Anschlußelemente vorgesehenen öffnungen wird eine vorgefertigte Antriebseinheit mit äußeren Anschlußelementen,, die am Spulenträger befestigt sind und mit denen die auf dem Spulenträger vorgesehene Wicklung kontaktiert ist, so in das Gehäuse eingesetzt, daß sich die beiden äußeren Anschlußelemente in zwei der öffnungen im Gehäuseboden befinden, wodurch die Antriebseinheit in ihrer Lage fixiert wird, daß anschließend zwei Seitenteile aus Kunststoff mit leitenden eingebetteten Gerüsten, die die äußeren Anschlüsse des Relais bilden und die die festen und beweglichen Relaiskontakte tragen, in je einen entsprechenden Zwischenraum zwischen der Antriebseinheit und den Seitenwänden des Gehäuses eingesetzt werden, wobei die äußeren Anschlußelemente der Gerüste sich in den öffnungen des Gehäusebodens befinden und die Seitenteile im Gehäuse in ihrer Lage fixieren .

-Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsansicht der wesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Miniatui—DIL-Relais,

Fig. 2 die Antriebseinheit der Fig. 1 und Fig. 3 eine Staubkappe.

Das Relais enthält ein aus Kunststoff gespritztes oder gegossenes Gehäuse, das an der unteren Fläche zwei Reihen

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von je vier öffnungen (nicht dargestellt) aufweist, die die äußeren AnschLußeIemente 15, 16, 17, 18; 15a, 16a, 17a und 21 des Relais aufnehmen. In des Gehäuse 1 sind eine Antriebseinheit 2, die deutlicher in Fig. 2 dargestellt ist, und ein am Ende eines Magnetjoches 4 der Antriebseinheit 2 vorgesehener Anker 3 eingesetzt. Durch eine Rückstellfeder 5 kann der Anker 3 in eine Lage gebracht werden, in der die beweglichen Kontakt federn 6 und 7 in ihrer Ruhelage an den unteren Festkontakten 8 bzw. 9 anliegen und der Anker 3 besitzt einen Kunst stoff steg 10, der die beweglichen Kontaktfedern 6, 7 während der Arbeitsphase anhebt. Wenn das Relais in Betrieb ist, sind die beweglichen Kontaktfedern 6, 7 mit Festkontakten 12 bzw. 11 in Kontakt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Festkontakte 8 und 11 und ein Montageteil 13 für die bewegliche Kontaktfeder 6 aus einem leitenden Gerüst geformt, das aus einem kontinuierlichen Band aus leitendem Material ausgestanzt und in ein Seitenteil 14 aus Kunststoff eingebettet ist. Die Festkontakte 8 und 11 und das Montageteil 13 sind mit entsprechenden äußeren Anschlußelementen 15, 16 und 17 verbunden, die durch die vorgenannten nicht dargestellten öffnungen in der Unterseite des Gehäuses 1 hindurch ragen, wenn das Seitenteil 14 in einen Zwischenraum 25 zwischen der Außenwand 1a des Gehäuses und der angrenzenden Seite der Antriebseinheit 2 eingesetzt wird. Diese drei äußeren Anschlußelemente 15, 16, 17 bilden zusammen mit einem weiteren äußeren Anschlußelement 18 eine Reihe der Anschlußelemente des Dual-in-line-Relais.

Das äußere Anschlußelement 18 ist nicht in das Seitenteil eingebettet, sondern ist stattdessen,, wie in Fig. 2 gezeigt,

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an einem Endteil 19 der Spute bzw. deren Spulenträger der Antriebseinheit 2 befestigt. Das obere Ende dieses Anschlußelementes 18 bildet einen Drahtanschluß 18a für ein Ende 20b der Wicklung 20 der Antriebseinheit 2. Gleichermaßen ist ein weiteres weiteres Anschlußelement 21 auf der anderen Seite der Antriebseinheit 2 am Endteil 19 vorgesehen und mit dessen oberem Drahtanschluß 21a ist das. andere Ende 20a der Wicklung 20 der Antriebseinheit 2 verbunden. Beide Anschlußelemente 18 und 21 sind, wie erwähnt, am Endteil 19 der Spule bzw. des Spulenträgers angebracht und besteht im vorliegenden Fall aus einem Kunststoff-Spritzgußteil. Die Anschlußelemente 18, 21 weisen einen verformten beispielsweise verdrillten Abschnitt auf, der sich in einer Aushöhlung oder einer Rille des Endteils 19 verklemmt oder sie können auch wahlweise während des Spritzgußprozesses bei der Herstellung der Endteile 19 mit eingebettet sein. In beiden Fällen sind sie fest und unverrückbar zur Antriebseinheit 2 angebracht. Dies ermöglicht es, die Wicklung,die für 48 V Betriebsspannung,wie sie für die Postbehörden von Großbritannien gebräuchlich ist, ausgelegt ist, mit sehr feinem Drahtdurchmesser in der Größenordnung von 0,03 bis 0,09 mm automatisch zu wickeln und zu kontaktieren. Wenn die Wicklung gewickelt und angeschlossen (oder angeklemmt) ist, werden diese angelötet, worauf die Spule auf einen magnetischen Eisenkern 22 montiert wird, auf den ein Joch 23 an dessen in der Zeichnung in Fig. 2 rechts gezeigtem Ende aufgesteckt und an ihm befestigt ist.

Es sei bemerkt, daß die Drahtanschlüsse 18a und 21a nach innen gebogen sind, um die Wicklungsenden 20a und 20b zu arretieren, wie in Fig. 1 gezeigt.

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Wenn die Antriebseinheit 2 getestet ist wird sie, wie Fig. 1 zeigt, in das Gehäuse 1 eingesetzt, so daß die AnschLußelemente 18,21 durch die entsprechenden nicht dargesteLLten öffnungen an der Unterseite des Gehäuses 1 heraus nagen. So bewirken die AnschLußeLemente 18, 21 zusammen mit dem EndteiL 19 die genaue Lagefixierung der Antriebseinheit 2 im Gehäuse 1, wobei auf jeder Seite ein Zwischenraum 25 von genau der richtigen Größe für die Aufnahme der SeitenteiLe 14 und 14a beLassen wird.

Im nächsten Verfahrensschritt wird der Anker 3 an das Ende des Joches 23 angebracht und die Antriebseinheit wird über ihre AnschLußeLemente 18, 21 angeschLossen, um den Anker 3 in seiner BetriebssteL Lung zu haLten. Es ist einzusehen, daß dies in einer FLießbandfertigung geschehen kann, wobei die AnschLußeLemente 18 und 21 dazu dienen, die Antriebseinheit 2 im Gehäuse 1 sowohL aufzunehmen und weiterzutransportieren aLs auch die WickLung an Spannung zu Legen.

AnschLießend an diese vorgenannten Verfahrensschritte werden die SeitenteiLe 14 und 14a mit ihren eingebetteten AnschLußeLementen, den Festkontakten und den bewegLichen Kontakten zum Gehäuse 1 mit der eingesetzten Antriebseinheit 2 gebracht und zwischen die Antriebseinheit 2 und die angrenzenden Außenwände, wie z.B. die Außenwand 1a in Fig. 1, geschoben,bis die äußeren AnschLußeLemente 15. 16, 17 und 15a, 16a und 17a in den entsprechenden öffnungen der Untei— seite des Gehäuses 1 angeordnet sind.

An den schmaLen Enden der SeitenteiLe 14 und 14a sind Aussparungen 5a und 5b zu sehen,in die entsprechende Ansätze 5c bzw. 5d der RücksteLLfeder 5 eingreifen. Die RücksteLL-feder 5 ist an den Enden der SeitenteiLe 14, 14a vorgesehen

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und Letztere werden dann weiter in das Gehäuse 1 geschoben, so daß die Rückstellfeder 5 zwischen der Endwand des Gehäuses 1 und den Schlitzen 5a, 5b bzw. den Seitenteilen 14, 14a eingeschlossen ist.

An den entsprechenden Anschlußelementen sind Spreitzzungen 15b, 15c, 16b, 16c und 17c angeformt,die die AnschlußeLemente im Gehäuse 1 sicher befestigen.

Die zum Einsetzen der SeitenteiLe 14, 14a aufzuwendende Kraft kann überlagert werden durch eine Ultraschallenergie, um zwecks leichteren Einsetzens derselben die Reibung zu überwinden und den Kunststoff teilweise zu verflüssigen. Die ohne Ultraschallenergie aufzuwendende Einsetzkraft würde etwa 1 kg betragen. Die Ultraschallenergie kann von einem piezoelektrischen K raft erzeuger zugeführt werden, der in Reihe zu einer in Einsetzrichtung wirkenden Kraft angeordnet ist. Er könnte ein halbes Watt Ultraschallenergie zuführen, wodurch die aufzuwendende Einsetzkraft geringer sein könnte als 1 kg. Die Frequenz kann zwischen 20 und 200 kHz bet ragen.

Wenn die Seitenteile 14, 14a in eine bestimmte Tiefe eingesetzt werden, beginnt der Steg 10 des Ankers 3 der noch an Spannung angeschlossenen Antriebseinheit 2 den beweglichen Hebelarm der Kontaktfedern 6 und 7 anzuheben,biε sie von den Festkontakten 8 bzw. 9 abheben und gegebenenfalls mit ihren entsprechenden oberen Festkontakten 11 bzw. 12 in Kontakt kommen.

Die Anschlußelemente 15 und 17 und 15a und 17a können in Verbindung mit einem Sensor-Schaltkreis dazu verwendet werden, um festzustellen, wann mit den entsprechenden oberen

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Kontakten 11, 12 der Kontakt hergestellt ist und dies kann als Signal zur Anzeige der genauen Einsetztiefe der Seitenteile 14, 14a ins Gehäuse 1 benutzt werden. Um einen richtigen Betrag eines Überhubs des Ankers 3 während des normalen Betriebes des Relais zu erhalten, werden nach Empfang des Signals, das angibt, daß die oberen Kontakte 11, 12 erreicht· sind, die Seitenteile 14 , 14a um einen genauen vorherbestimmten Weg weiter eingesetzt,der den richtigen Betrag des Überhubs des Ankers 3 festlegt. Die Seitenteile 14, 14a werden dann in dieser Lage im Gehäuse 1 festgeklebt um die eingestellte Lage zu fixieren und um die Anschlußelemente in ihren 'Öffnungen in der Unterseite des Gehäuses 1 abzudichten. Die Anwendung von U 11rascha I I energie ermöglicht eine größere Genauigkeit als bisher.

Schließlich wird zur Komplettierung des Relais eine Staubkappe 24, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist, über die Kante 1c an der Oberseite des Gehäuses 1 gesteckt.

Es ist ersichtlich, daß durch die Herstellung der Antriebseinheit 2 mit ihren eigenen Anschlußelementen in Verbindung mit den getrennten Seitenteilen 14, 14a eine Fließbandtechnik angewendet werden kann, die eine vollautomatische Fertigung ermöglicht. So erhält das Gehäuse 1 zuerst die Antriebseinheit 2, dann wird der Anker 3 an der Antriebseinheit 2 plaziert, die Antriebseinheit 2 wird an Spannung gelegt, dann werden die Seitenteile 14, 14a in die Zwischenräume zwischen den Gehäuseseiten 1a und den Seiten der Antriebseinheit einen bestimmten Betrag eingesetzt, die Rückstellfeder 5 in die Aussparungen 5a, 5b eingesetzt und darauf die Seitenteile 14, 14a weiter eingeschoben, bis die Rückstellfeder 5 eingeklemmt ist und zwischen den beweglichen Kontakten 6, 7 und ihren entsprechenden oberen Festkontakten 11, 12 der Kontakt hergestellt ist, worauf das

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durch den Kontakt schLuß erzeugte Signal benutzt wird, um anzuzeigen, daß diese EinschubLage erreicht ist, hierauf werden die Seitenteile 14. 14a um ein vorbestimmtes Maß weiter eingeschoben um den gewünschten Betrag des Überhubs festzulegen, schließlich werden die Seitenteile 14, 14a in ihrer Lage im Gehäuse 1 mittels eines Klebers fixiert und abgedichtet und die Staubkappe 24 auf dem Gehäuseoberteil befestigt.

Die Herstellung der Seitenteile 14,14a mit ihren eingebetteten Anschlußelementen ist eine an sich bekannte Technik, aber bisher wurden alle vier Anschlußelemente einer Reihe, im Beispiel also einschließlich der für die Wicklung der Anschlußeinheit 2 notwendigen Anschluße lemente/iη das Kunststoffseitenteil mit eingebettet. Beim beschriebenen erfindungsgemäßen Relais sind jedoch die Anschlußelemente der Wicklung der Spule der Antriebseinheit 2 zugeordnet, was eine wesentliche Abkehr dieses Relaistyps vom bisherigen bedeutet. Dies hat den großen Vorteil, daß es die automatische Wicklung und Kontaktierung der Spule ermöglicht, weil die Anschluße I e mente sich bereits an der Spule befinden und die Anschlußelemente 18, 21 dazu dienen,die Antriebseinheit 2 im Gehäuse 1 zu positionieren, bevor die Seitenteile 14, 14a in das Gehäuse 1 eingesetzt werden.

Le Λ3.

erseite

Claims

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC
CORPORATION, NEW YORK

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Patentansprüche

M-/ Elektromagnetisches Miniatur-Relais mit einem Gehäuse mit in einander gegenüberstehenden, aus isolierendem Kunststoff bestehenden Seitenwänden eingebetteten leitenden Gerüsten mit äußeren Anschlußelementen und Mitteln zum Tragen der festen und der beweglichen Relaiskontakte innerhalb des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (2) einen Spulenträger mit zwei am Ende desselben mit diesem eine bauliche Einheit bildenden Anschlußstreifen (18, 18a; 21, 21a) mit beidseitig abstehenden Anschlußelementen (18, 21) aufweist, daß die Spulenenden (20a, 20b) der Spule (20) mit den nach einer Seite abstehenden DrahtanschLußteilen (18a, 21a) kontaktiert sind und daß die nach der anderen Seite abstehenden Anschlußelemente (18, 21) der eingesetzten Antriebseinheit (2) durch entsprechende öffnungen in der Unterseite des einteiligen Gehäuses (1) hindurchragen.
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (14, 14a) in das Gehäuse (1) zwischen der Antriebseinheit (2) und der Außenwand da) des Gehäuses (1) eingeschoben sind.

ZT/P-Hs/rk

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3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es obere und untere Festkontakte (11, 12; 8, 9) und einen beweglichen Hebelarm (6, 7) aufweist.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch g e kennzeichnet, daß eine Rückstellfeder (5) für den Anker

(3) zwischen einer Stirnwand des Gehäuses (1) und Aussparungen (5a, 5b) und den der Stirnwand gegenüberliegenden Enden der Seitenteile (14, 14a) eingeschlossen ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Relais mit den Kennzeichen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (1) mit an der Unterseite entsprechend der Anordnung der äußeren Anschlußelemente (15, 16, 17, 18, 15a, 16a, 17a, 21) vorgesehenen öffnungen eine aus einer Spule mit zwei Anschlußelementen (18, 21), an die die Spulenwicklung (20) angeschlossen ist, bestehende Antriebseinheit (2) in das Gehäuse (1) derart eingesetzt wird, daß sich die AnschLuße lemente (18, 21) in zwei der öffnungen in der Unterseite des Gehäuses (1) befinden und durch diese hindurchragen und die Antriebseinheit (2) im Gehäuse (1) in ihrer Lage fixieren, daß anschließend zwei aus Isoliermaterial bestehende, mit eingebetteten leitenden Gerüsten für äußere Anschlußelemente (15, 16, 17, 15a, 16a, 17a) und die Festkontakte (8, 9; 11, 12) und die beweglichen Kontakte (6, 7) tragende Seitenteile (14, 14a) in entsprechende Zwischenräume (25) zwischen der Antriebseinheit (2) und den Außenwänden da) des Gehäuses (1) derart eingesetzt werden, daß die äußeren Anschlußelemente (15, 16, 17, 15a, 16a, 17a) des leitenden Gerüstes in den entsprechenden öffnungen in der Unterseite des Gehäuses (1) stecken und daß die Seitenteile (14, 14a) dauerhaft im Gehäuse (1) fixiert werden.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einsetzvorganges der Seitenteile (14, 14a) ULtraschaLLenergie derart angewendet wird, daß die Einsetzkraft verringert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem voLL ständigen Einsetzen der SeitenteiLe (14, 14a) der Anker (3) der Antriebseinheit (2) insbesondere durch AnLegen einer Betriebsspannung an die Antriebseinheit (2) in BetriebssteLLung gebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsetzen der SeitenteiLe (14, 14a) für die Einstellung eines Überhubes des Ankers (3) ein Signal durch Kontaktgabe der Re Laiskontakte erzeugt wird und dieses SignaL zur Einstellung des Überhubes verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anker-Rückstellfeder (5) an den Enden der SeitenteiLe (14, 14a) vorgesehen ist und diese bei fortschreitendem Einsetzvorgang der SeitenteiLe (14, 14a) in das Gehäuse (1) zwischen diesen Enden und einer Seite des Gehäuses (1) eingeschlossen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die SeitenteiLe (14, 14a) durch Zugabe eines KLebers in ihrer Lage fixiert und durch diesen zugleich die Anschlußelemente in ihren öffnungen abgedichtet werden.