DE4110359A1 - Federnder pruefstift - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstift mit einem Halte­ rohr, einem im Bereich eines Endes des Halterohrs in diesem wegbegrenzt längsverschiebbar geführten Kontakt­ stift und einer in dem Halterohr angeordneten, den Kon­ taktstift nach außen vorspannenden Feder.

Es ist bekannt, eine Vielzahl Prüfstifte, von denen jeder einen in einem Halterohr federnd teleskopierbaren Kon­ taktstift umfaßt, in sogenannten Nadelbettadaptern zum Prüfen elektrischer Baugruppen, wie zum Beispiel Schal­ tungsplatinen oder dergleichen zu verwenden. Die Prüf­ stifte sind in dem Nadelbettadapter im Raster der zu kontaktierenden Prüfpunkte der Baugruppe angeordnet, so daß sämtliche Prüfstifte des Nadelbettadapters für die Prüfung gemeinsam auf die zugeordneten Prüfpunkte der Baugruppe aufgesetzt werden.

Bei bekannten Prüfstiften sind die Kontaktstifte unmit­ telbar in dem Halterohr verschiebbar geführt und die den Kontaktstift nach außen vorspannende Feder ist lose an dem inneren Ende des Kontaktstifts einerseits und einer Stirnwand des Halterohrs andererseits abgestützt. Die Kontaktgabe zwischen Kontaktstift und Halterohr erfolgt in erster Linie im Bereich der Führungsflächen, über die der Kontaktstift in dem Halterohr verschiebbar geführt wird. Es hat sich gezeigt, daß es bei herkömmlichen federnden Prüfstiften zu Kontaktproblemen kommen kann. Durch Verschmutzen oder Oxidieren kann sich der Übergangs­ widerstand zwischen Kontaktstift und Halterohr ändern und durch Verschleiß der aneinandergleitenden Flächen von Kontaktstift und Halterohr können Wackelkontakte auftre­ ten. Kontaktschwierigkeiten dieser Art müssen aber mit hoher Sicherheit vermieden werden, da Nadelbettadapter eine Vielzahl Prüfstifte, beispielsweise mehr als 100 Prüfstifte, umfassen können und bereits der Ausfall eines einzelnen Prüfstifts zum Ausfall des gesamten Nadelbett­ adapters führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Zuverlässigkeit eines Prüfstifts der eingangs genannten Art zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Feder mit ihrem einen Ende am Kontaktstift und mit ihrem anderen Ende am Halterohr elektrisch leitend befe­ stigt ist. Durch die Befestigung der Feder sowohl am Kontaktstift als auch am Halterohr wird ein definierter elektrischer Stromweg zwischen Kontaktstift und Halterohr erreicht. Die Materialien des Kontaktstifts und des Halterohrs müssen nicht mehr unter dem Gesichtspunkt guter elektrischer Kontaktgabe im Bereich der aneinander­ liegenden Führungsflächen ausgewählt werden, was bei bekannten Prüfstiften in der Regel zu Lasten der Wider­ standsfähigkeit gegen Abnutzung ging, sondern können nunmehr unabhängig von der Kontaktgabe allein unter dem Gesichtspunkt hoher Verschleißfestigkeit optimal gewählt werden. Selbst bei Prüfstiften mit sehr kleinem Halte­ rohrdurchmesser von zum Beispiel etwa 1 mm läßt sich so eine hohe Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb bei sehr gerin­ gen Übergangswiderständen erzielen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Halterohr an seinem einen Ende einen unter Bildung einer zur Feder weisenden Anschlagschulter im Durchmesser verengten Rohrabschnitt auf, in welchem der Kontaktstift verschieb­ bar geführt ist, wobei das am Kontaktstift befestigte Ende der Feder einen Gegenanschlag bildet. Ein Prüfstift dieser Art läßt sich sehr einfach herstellen selbst bei sehr kleinem Durchmesser des Halterohrs. Insbesondere kann ein Kontaktstift mit einheitlichem Schaftquerschnitt verwendet werden. Der Gegenanschlag der Feder kann bei­ spielsweise durch eine Verformung der Endwindung der Feder gebildet sein. Besonders einfach läßt sich der Gegenanschlag vorsehen, wenn die Feder den Kontaktstift umschlingt, also radial über dessen Schaft vorsteht.

Das dem Kontaktstift ferne Ende des Halterohrs weist zweckmäßigerweise eine Verengung sowie eine Öffnung im Bereich der Verengung auf. An der Verengung kann sich die Feder von innen her abstützen, und durch die vorzugsweise stirnseitige Öffnung hindurch läßt sich die Feder bei­ spielsweise mittels einer Schweißverbindung am Halterohr befestigen.

Für eine dauerhafte und sichere elektrisch leitende Verbindung zwischen Feder und Kontaktstift bzw. Halterohr wird die Feder zweckmäßigerweise angelötet oder besser angeschweißt.

Der zur Führung des Kontaktstifts vorgesehene verengte Rohrabschnitt des Halterohrs kann einteilig an dem Halte­ rohr angeformt sein. Als unter mehreren Aspekten günsti­ ger hat es sich jedoch herausgestellt, wenn es sich bei diesem Rohrabschnitt um einen zusätzlich in das Halterohr eingesetzten, vorzugsweise im Preßsitz an diesem gehalte­ nen Rohrabschnitt handelt. Unabhängig von den Toleranzen des Halterohrs läßt sich der zusätzliche Rohrabschnitt mit besonders geringen Führungstoleranzen aus einem hochabriebfesten Material, wie zum Beispiel Präzisionsstahlrohr, kostengünstig herstellen, ohne daß an das übrige Halterohr ähnlich hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Auch die Montage des Prüfstifts verein­ facht sich, da das Halterohr für die Führung des Kontakt­ stifts nicht gesondert bearbeitet werden muß. Der bereits elektrisch leitend mit der Feder verbundene Kontaktstift wird mit der Feder voraus in das Halterohr eingesetzt, wonach das kontaktstiftferne Ende der Feder seinerseits am Halterohr elektrisch leitend befestigt wird. Der Rohrabschnitt wird nachträglich in das Halterohr einge­ preßt. Es versteht sich, daß der Rohrabschnitt nicht nur durch Preßsitz im Halterohr befestigt werden kann; er kann auch eingeklebt, eingeschweißt oder in sonstiger bekannter Weise axial fixiert werden. Nachdem die Gleit­ führung des Kontaktstifts im Rohrabschnitt keine elektri­ sche Kontaktgabe mehr übernehmen muß, kann in das Halte­ rohr gegebenenfalls zusätzlich ein Schmiermittel zur Verschleißminderung der Gleitführung eingebracht werden.

Herkömmliche Kontaktstifte sind zur Minderung des Kontakt­ übergangswiderstands mit einer Goldschicht beschichtet. Es hat sich gezeigt, daß die Goldschicht im Dauerbetrieb beim Aufsetzen des Kontaktstifts auf den üblicherweise noch mit Lötmittel (Kolophonium) überzogenen Prüfpunkt sehr rasch deformiert wird bzw. daß sehr rasch die Gold­ beschichtung abgeschabt wird, so daß die Kontaktierungs­ eigenschaften des Kantaktstifts sich verschlechtern. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Kontaktstift aus Hartmetall hergestellt. Es ergibt sich eine hohe Lebensdauer sowohl im Bereich der Führungsflä­ chen als auch der Kontaktspitze. Die vorstehend erläuter­ ten Ausführungsformen des Prüfstifts kommen der Wahl von Hartmetall entgegen, da sich der Kontaktstift bei diesen Ausführungsformen aus einfachem Draht- oder Stangenmate­ rial herstellen läßt, also einen Schaft mit bis auf dessen dem Halterohr ferne Spitze einheitlichen Quer­ schnitt hat.

Der Kontaktstift weist an seinem dem Halterohr fernen Ende bevorzugt eine Kontaktspitze mit einem Kegelwinkel von weniger als 20°, vorzugsweise weniger als 16°, auf. Dieser verglichen mit dem Kegelwinkel herkömmlicher Kontaktspitzen geringe Winkel sorgt dafür, daß die Kon­ taktspitze verhärtete Überzüge beispielsweise von Kolo­ phonium oder dergleichen, die die Lötstellen oder Leiter­ bahnen an den Prüfpunkten der zu prüfenden Baugruppe umgeben, sicher durchstoßen kann und auch noch in die Zinnschicht des Prüfpunkts eindringen kann. Die Kontakt­ spitze ist hierbei zweckmäßigerweise zusätzlich verrun­ det, und zwar mit einem Radius, der vorzugsweise zwischen 25 und 60 µm liegt. Kontaktspitzen mit einem derart kleinen Kegelwinkel und der genannten Verrundung bestehen aus Gründen der Haltbarkeit bevorzugt aus Hartmetall.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Figur der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungs­ gemäßen federnden Prüfstift.

Der Prüfstift umfaßt ein beispielsweise aus Messing bestehendes Halterohr 1, in das an einem Ende ein Rohrab­ schnitt 3 aus einem Präzisionsstahlrohr eingepreßt ist. In dem Rohrabschnitt 3 ist mit engen Toleranzen ein Kontaktstift 5 längsverschiebbar geführt. Der Kontakt­ stift 5 hat bis auf eine kegelförmige Spitze 7 an seinem dem Halterohr 1 fernen, äußeren Ende einen einheitlichen Querschnitt und ist aus stangen- oder drahtförmigem Hartmetallmaterial gefertigt. In dem Halterohr 1 ist eine vorgespannte Schraubendruckfeder 9 angeordnet, die mit ihrem einen Ende das innere Ende des Kontaktstifts 5 umschließt und über eine Schweißverbindung 11 am inneren Ende des Kontaktstifts 5 elektrisch leitend befestigt ist. Das andere Ende der Schraubendruckfeder 9 stützt sich an einer nach innen gebördelten Verengung 13 an dem der Spitze 7 fernen Ende des Halterohrs 1 ab und ist durch eine Schweißverbindung 15 ebenfalls elektrisch leitend an der Verengung 13 des Halterohrs 1 befestigt. Die Verengung 13 umschließt eine stirnseitige Öffnung 17, durch die hindurch die Schweißverbindung 15 hergestellt und gegebenenfalls kontrolliert werden kann. Das der Schraubendruckfeder 9 zugewandte Ende des Rohrabschnitts 3 bildet eine Anschlagfläche 19, an der das den Kontakt­ stift 5 umschließende Ende der Schraubendruckfeder 9 in der vollständig ausgeschobenen Stellung des Kontaktstifts 5 anschlägt. Die Spitze 7 des Kontaktstifts 5 hat einen Kegelöffnungswinkel α von weniger als 20°, vorzugsweise von weniger als 16°, und eine mit einem Radius zwischen 25 und 60 µm verrundete Kegelspitze.

Bei der Montage des Prüfstifts wird zunächst die Schrau­ bendruckfeder 9 am Kontaktstift 5 bei 11 angeschweißt und mit der Schraubendruckfeder 9 voraus in das Halterohr 1 eingesetzt. Danach wird der Rohrabschnitt 3 in das Halte­ rohr 1 eingepreßt und das andere Ende der Schraubendruck­ feder 9 bei 15 an der Verengung 13 angeschweißt.

Der Prüfstift hat, selbst wenn er mit einem Halterohr­ durchmesser von nur beispielsweise 1,3 mm hergestellt wird, den Vorteil, daß die Befestigung der Schraubendruck­ feder 9 sowohl am Kontaktstift 5 als auch am Halterohr 1 für eine von zufälligen Übergangswiderständen unabhängige Kontaktgabe zwischen Kontaktstift 5 einerseits und Halte­ rohr 1 andererseits sorgt. Der Prüfstift ist damit unab­ hängig von zufälliger Verschmutzung oder Oxidation, und das Halterohr 1 kann zur Minderung der Gleitreibung gegebenenfalls auch Schmiermittel enthalten. Der Kontakt­ stift 5 wird unabhängig von der Kontaktgabe ausschließ­ lich vom Rohrabschnitt 3 geführt, der aus abriebfestem Material bestehen kann. Das Material des Rohrabschnitts 3 kann ohne Berücksichtigung der elektrischen Kontaktie­ rungseigenschaften gewählt werden. Von Vorteil ist auch, daß der Rohrabschnitt 3 aus Präzisionsrohr hergestellt werden kann, ohne daß zugleich das Halterohr 1 aus Präzi­ sionsrohr bestehen muß. Da der Kontaktstift 5 aus Hart­ metall besteht und seine Spitze 7 einen sehr geringen Kegelwinkel hat und mit sehr geringem Radius verrundet ist, hat er gute Verschleißeigenschaften, und zwar sowohl was seine unter dem Gesichtspunkt guter Kontaktierung bemessene Spitze als auch seine Gleitführung in dem Rohrabschnitt 3 betrifft. Das Halterohr 1, der Rohrab­ schnitt 3 und die Kontaktspitze 5 lassen sich durch Ablängen aus Halbzeugmaterial mit nur geringer Nachbear­ beitung herstellen.

Claims (12)

1. Prüfstift mit einem Halterohr (1), einem im Bereich eines Endes des Halterohrs (1) in diesem wegbegrenzt längsverschiebbar geführten Kontaktstift (5) und einer in dem Halterohr (1) angeordneten, den Kontaktstift (5) nach außen vorspannenden Feder (9), dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (9) mit ihrem einen Ende am Kontaktstift (5) und mit ihrem anderen Ende am Halterohr (1) elektrisch leitend befestigt ist.

2. Prüfstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterohr (1) an seinem einen Ende einen unter Bildung einer zur Feder (9) weisenden Anschlagschulter (19) im Durchmesser verengten Rohrabschnitt (3) auf­ weist, in welchem der Kontaktstift (5) verschiebbar geführt ist, und daß das am Kontaktstift (5) befestig­ te Ende der Feder (9) einen Gegenanschlag bildet.

3. Prüfstift nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (9) den Kontaktstift (5) umschlingt.

4. Prüfstift nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Kontaktstift (5) ferne Ende des Halterohrs (1) eine Verengung (13) sowie eine insbesondere stirnseitige Öffnung (17) im Bereich der Verengung (13) aufweist.

5. Prüfstift nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (9) am Halterohr (1) und am Kontaktstift (5) angelötet oder angeschweißt ist.

6. Prüfstift nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in das Halterohr (1) zur Führung des Kontaktstifts (5) ein zusätzlicher Rohrabschnitt (3) eingesetzt ist.

7. Prüfstift nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (3) im Preßsitz in dem Halterohr (1) gehalten ist.

8. Prüfstift nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rohrabschnitt (3) aus Stahl besteht.

9. Prüfstift nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (5) aus Hartme­ tall besteht.

10. Prüfstift nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (5) einen Schaft mit bis auf dessen dem Halterohr (1) ferne Kontakt­ spitze (7) einheitlichen Querschnitt aufweist.

11. Prüfstift nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (5) an seinem dem Halterohr (1) fernen Ende eine Kontaktspitze (7) mit einem Kegelwinkel von weniger als 20°, vorzugs­ weise weniger als 16°, aufweist.

12. Prüfstift nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktspitze (7) verrundet ist, insbesonde­ re mit einem Radius zwischen 25 µm und 60 µm.