DE3820795A1 - Gefederter kontaktstift zum pruefen von prueflingen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gefederten Kontaktstift zum Prüfen von Prüflingen, insbesondere für elektrische Lei­ terplatten, mit in einer Hülse gegen die Kraft einer in dieser lagernden Schraubenfeder bewegbarem Teil einer axial aus der Hülse ragenden Prüfspitze.

Ein derartiger Kontaktstift ist der CH-PS 6 22 103 zu entnehmen mit einer innenliegenden Feder, welche gegen einen Kolben der Prüfspitze drückt. Die Schraubenfeder ist eingesetzt, um beim Anfahren des Stiftes gegen einen elektrischen Konktakt die erforderliche Kontaktkraft zu erzeugen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, Höhen­ unterschiede der zu kontaktierenden Teile auszugleichen, wenn mehrere der gefederten Kontaktstifte gleichzeitig kontaktieren. Dies ist beispielsweise beim Prüfen von elektrischen Leiterplatten beim Funktionstest und beim sogenannten In-Circuit-Test der Fall.

Die Lebensdauer der Feder ist ein wichtiger Parameter für die Lebensdauer des gesamten Kontaktstiftes; dieser muß beim Bruch der Feder ausgewechselt werden. Der Werk­ stoff und daraus folgend die Zugfestigkeit, der E-Modul und der Schubmodul bestimmen die Lebensdauer der Feder ebenso wie die Drahtdicke, der Federdurchmesser, die Windungszahl und der Federweg. Aus diesen Daten lassen sich Schubspannung und Hubspannung errechnen, die im Vergleich mit der theoretisch zulässigen Schubspannung und der aus Dauerfestigkeitsschaubildern entnommenen zu­ lässigen Hubspannung eine Aussage über die Lebensdauer einer bestimmten Feder zulassen.

In Kenntnis dieser Einzelheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die Lebensdauer von Kontaktstiften der eingangs genannten Art zu erhöhen, ohne damit die Ein­ fachheit des Zusammenbaus aufzugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Schraubenfeder wenigstens ein weiterer Kraftspeicher zugeordnet wird, wobei diese Kraftspeicher bevorzugt als Schraubenfeder ausgebildet sind. Erfindungsgemäß weist eine der Schrau­ benfedern den gleichen Außendurchmesser auf wie die ein­ zelne Feder des bisherigen Konstruktionsprinzips.

Eine zweite Feder wird besonders vorteilhaft so dimen­ sioniert, daß sie axial in die erste Feder eingeschoben werden kann. Die Gesamtfederkraft ergibt sich aus der Summe der einzelnen Federkräfte.

Als erheblicher Vorteil dieser Anordnung ist anzusehen, daß jede der - bevorzugt - zwei Schraubenfedern - für sich betrachtet - geringer belastet ist, als eine ein­ zelne Feder. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die beiden Schraubenfedern innerhalb der Hülse ko­ axial angeordnet. Dazu hat es sich als günstig erwiesen, die innenliegende Feder mit einem geringeren Drahtdurch­ messer auszustatten als die äußere Feder. Denn die Auf­ teilung der Gesamtfederkraft auf die Innen- und Außenfeder er­ folgt nicht gleichmäßig. Die Kräfte werden so verteilt, daß bei beiden Federn die Schub- und Hubspannungen in etwa gleich sind.

Durch die so erreichte Verringerung der Spannungen wird eine wesentliche Steigerung der Lebensdauer der Schrau­ benfeder - und damit des Kontaktstiftes - um mehrere 100% erzielt. Dies wurde durch entsprechende interne Versuche nachgewiesen.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß die Windungen der einen Feder zu den Windungen der anderen Feder gegenge­ setzt verlaufen, d. h. im Falle der beiden Federn ist eine links und die andere Feder rechts gewickelt - die Wahl der Windungsrichtung ist dem Einzelfall überlas­ sen. Dank dieser entgegengesetzten Wicklung wird verhin­ dert, daß sich die Federn ineinander verhaken.

Wenn die Federn so gefertigt werden können, daß der Leerraum zwischen den einzelnen Windungen kleiner ist als der Drahtdurchmesser der anderen Feder, dann müssen die beiden Federn nicht zwingend entgegengesetzt ge­ wickelt sein; durch die genannte Dimensionierung wird das befürchtete Verhaken verhindert.

Es hat sich gezeigt, daß die Vorteile des erfindungsge­ mäßen Konstruktionsprinzipes nicht nur dann vorliegen, wenn die Schraubenfedern von gleicher Länge sind; die genannten Vorteile entstehen auch dann, wenn sich auf­ grund der Geometrie der Einzelteile eines gefederten Kontaktstiftes ungleiche Federlängen ergeben.

Der erfindungsgemäße Vorschlag löst die vom Erfinder ge­ sehene Aufgabe und ermöglicht dies trotz der geringen vorhandenem Platzverhältnisse; letztere haben bislang dazu geführt, daß die eingesetzte Feder bis an die Gren­ ze der zulässigen Belastung ausgelegt wurde bzw. daß diese Grenze überschritten wurde dann, wenn hohe Feder­ kräfte von beispielsweise mehr als 2,5 N gefordert wa­ ren. Hierdurch ist beim Stande der Technik die Lebens­ dauer der eingesetzten Feder immer sehr begrenzt gewe­ sen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Unteran­ sprüchen zu entnehmen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung ei­ nes bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung, welche den Querschnitt durch einen Kontakt­ stift 10 in vergrößerter Darstellung wiedergibt.

Der Kontaktstift 10 zum Prüfen von aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellten elektrischen Leiterplatten od. dgl. Prüflingen weist in einer mit einem Boden 12 und einem dazu parallelen Ring­ kragen 13 ausgestatteten Hülse 14 eines inneren Durch­ messers d von hier 1,35 mm einen Kolben 16 auf, der eine mit ihm einstückige Prüfspitze 18 trägt. Diese ist mit dem Kolben 16 in der Längsachse A des Kontaktstiftes 10 zwischen dem Boden 12 und dem Ringkragen 13 bewegbar.

Gegen den - gegebenenfalls auch als Ring ausgebildeten - Boden 12 der Hülse 14 einerseits und eine - ebene gewölbte oder kegelförmige - Stirnfläche 17 des Kolbens 16 anderseits stützt sich eine äußere Schraubenfeder 20 eines mittleren Federdurchmessers e von hier 1,1 mm ab, welche koaxial eine Innenfeder 22 des Federdurchmessers f von 0,7 mm umgibt.

Der Draht- oder Querschnittsdurchmesser n der Außenfeder 20 ist größer als der Querschnittsdurchmesser z der In­ nenfeder 22. Die Länge q der zwischen den Querschnitten benachbarter Windungen der Außenfeder 20 in deren Ruhe­ lage bestehenden Leerräume 24 ist hier größer als der Drahtdurchmesser z der kleineren Innenfeder 22.

Die Windungen der Innenfeder 22 sind gegenläufig zu de­ nen der Außenfeder 20 gerichtet.

Claims (6)

1. Gefederter Kontaktstift zum Prüfen von Prüflingen, insbesondere von elektrischen Leiterplatten mit in einer Hülse gegen die Kraft einer in dieser lagern­ den Schraubenfeder bewegbarem Teil einer axial aus der Hülse ragenden Prüfspitze, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenfeder (20) zumindest ein weiterer Kraftspeicher (22) zugeordnet ist.

2. Kontaktstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der weitere Kraftspeicher als Schraubenfe­ der (22) ausgebildet ist.

3. Kontaktstift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Kraftspeicher oder Schraubenfe­ dern (20, 22) innerhalb der Hülse (14) koaxial ange­ ordnet sind.

4. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Windungen der einen Feder (20, 22) zu den Windungen der anderen Feder (22, 20) gegengerichtet verlaufen.

5. Kontaktstift nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerraum (Maß q) zwischen zwei benachbarten Querschnitten der einen Schraubenfeder (20, 22) kürzer ist als der Durchmesser (z) des Querschnittes der anderen Schraubenfeder (22, 20).

6. Kontaktstift nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schub- und Hubspannungen der Federn (20, 22) etwa gleich sind.