DE6920813U

DE6920813U - Rotations-mikrokontakt.

Info

Publication number: DE6920813U
Application number: DE6920813U
Authority: DE
Original assignee: WP Borgmann KG
Current assignee: WP Borgmann KG
Priority date: 1969-05-23
Filing date: 1969-05-23
Publication date: 1970-10-22
Also published as: US3646290A; JPS5031628B1

Description

PATENTANWÄLTE ^

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHON WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER

DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH )

h KÖLN 1, DEICHMANNHAUS ^

22. Mai 1969 Sch-Sg/est

W.P. Borgmann KG, 5063 Overath b. Köln, Kreuzfahrerstr

Ro t at i ons-M ikrokontakt

Die Erfindung betrifft einen Rotations-Mikrokontakt, bei welchem über eine Antriebswelle, einen Übertra mngshebel und ein Federelement eine Kontaltplatt^n tragende Schaltlamelle zwischen zwei Schaltstellungen verstellbar ist, mit einem durch Niete zusammengehaltenen zweiteiligen Gehäuse, aus dem Anschlußfahnen zur elektrischen Kontaktgabe herausragen.

Rotations-Mikrokontakte dieser Art werden beispielsweise als Endschalter in Maschinensteuerungen eingesetzt, und sie sind wegen ihrer gedrungenen Bauweise und hohen Beanspruchbarkeit vielseitig verwendbar. In den letzten Jahren sind die an Mikrokontakte gestellten Anforderungen

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bezüglich der Schaltleistung und der Schaltspannungen erheblich gestiegen, und auch die Kriechstromfestigkeit der Schalter mußte beträchtlich vergrößert werden. Für die Überschlagfestigkeit sind in erster Linie die Luftabstände zwischen zwei unterschiedliche Spannungspotentiale führenden Bauteilen entscheidend, während als Kriechstrecken die Oberflächenentfernungen auf dem Isoliermaterial maßgeblich sind. Die Anforderungen, die ein Schalter zum Schalten hoher Spannungen und Leistungen erfüllen muß, sind in verschiedenen Ländern und auch auf internationaler Ebene durch Normung festgelegt.Eine Schwierigkeit für die Hersteller von Mikrokontakten besteht darin, die durch die Normen vorgegebenen Anforderungen in einem wenig Platz beanspruchenden räumlichen Aufbau zu erfüllen. Hinzu kommt noch die Förderung nach einer robusten, viele Schaltspiele garantierenden Konstruktion und nach einer einfachen Montage und Justierbarkeit, denn es soll auch bei Massenfertigung eine möglichst geringe Streuung der Schaltwerte erzieJ⁴; werden.

Bei Rotations-Mikrokontakten wird durch die mechanische Schaltbewegung eine Antriebswelle in Bewegung gesetzt, die über einen Steuernocken einen Übertragungshebel verstellt. Der freie Hebelarm des Übertragungshebels wirkt auf ein Federelement mit Kippverhalten, das die Schaltlamelle bei Überschreiten des Kippunktes aus ihrer Ruhelage in die Arbeitsstellung drückt und die an ihr befestigte Kontaktplatte mit der gegenüberliegenden fest angebrachten Kontaktplatte in Berührung bringt. Die feststehenden Kontaktplatten sowie die Schaltlamelle

J)O stehen in elektrischer Verbindung mit aus dem Gehäuse

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herausrager.den AnschluiSf ahnen, an die die Anschluß ar al·: te er.tv.'eder r/.echanip.ch angel-:!e:r.rr.t ccer verlöten v.erder. l-icr.-nen. Es ist bekannt, die Anschlußfahnen jev/eils mit Hilfe zweier durchgehender Niete an der Grundplatte des Gehäuses zu befestigen.

Die Lagerung der Antriebsv;elle wirft eine Reihe vcn Prc-blemen auf, da eine Y.'artung und Schmierung bei M ikr ο kontakten nicht möglich ist. Die Konstruktion muß also so ausgeführt sein, daß eine hohe Sicherheit und geringe IC Exemplarstreuung gewährleistet ist. Außerdem muß es möglich sein, den Kippunkt bei der Herstellung möglichst genau einzustellen, ohne daß nachträglich Verschiebungen stattfinden.

Die bekannten Mikrokontakte erfüllen diese Aufgaben nicht immer vollkommen,und sie genügen insbesondere hinsichtlich Überschlagfestigkeit und Kriechstrcmfestigkeit nicht den gestellten Anforderungen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Rotations-Mikrokontakt zu schaffen, der gegenüber den bekannten Kontakten elek-2C trisch und mechanisch verbessert ist, und der sich auf Grund seines Aufbaues und seiner leichten Justiermöglichkeit für die Kassenfertigung eignet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei eine .. Mikrokontakt der eingangs genannten Art öie Antriebswelle in einen fest am Gehäuse angebrachten seibstschmierenden Kunststofflager drehbar ist und eine einen Steuernocken aufv?ei-sende Buchse ure :., und daß an dem Steuernecken ein Hebelarm des um eine drehfest an Gebäude angebrachte zweite V/elle drehbaren Übertragungshebels angreift.

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Die Antriebswelle ist bei diesem Aufbau vorzüglich stabilisiert, und es ergeben sich gute Justiermöglichkeiten dadurch, daß die den Steuernocken tragende,fest auf der Welle sitzende Buchse bei der Monisge durch gezielte Verdrehung noch verstellt werden kann, so daß der Nockenwinkel in Bezug auf die Welle und damit der zur Durchführung des Schaltvorganges zurückzulegende Wellendrehwinkel genau eingestellt werden kann. Während die Antriebswelle fest in dem in das Gehäuse eingesetzten Lager drehbar ist, ist die zweite Welle rotationsfest angebracht, und sie dient als Drehachse für den Übertragungshebel* der von dem Steuernocken angetrieben ist. Es sind daher nur diejenigen Teile des Mikrokontaktes drehbar oder beweglich, deren Bewegung unmittelbar für die Funktion des Schalters erforderlich ist. Die übrigen Teile sind starr mit dem Gehäuse verbunden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht das Gehäuse aus einer die Bauteile tragenden Grundplatte mit aufgesetzter Abdeckung,und diese Grundplatte ist im Bereich der Halterung der beiden Wellen verstärkt ausgebildet. Sämtliche eine Schalt- oder Befestigungsfunktion ausübenden Bauteile sind also auf der Grundplatte montiert, und diese ist so geformt, daß die beiden die wichtigsten Schalterteile tragenden Wellen einen sicheren Halt bekommen, während sie an den übrigen Stellen aus Gründen der Raum- und Materialersparnis dünner ist.

Vorteilhaft besteht die Schaltlamelle aus zwei parallelen, an ihren Enden verbundenen Stegen, die Kontaktplatten sind an dem Verbindungsstück angebracht,und zwischen den Stegen -*,q 1st das Federelement angeordnet. Hierdurch wird ebenfalls

der Forderung nach kleinen baulichen Abmessungen Rechnung getragen. Das Federelement kann aus einer Rollfeder bestehen, die mit einer fest eingespannten Betätigungsfeder verbunden ist, wobei der Übertragunghebel an der Betätigungsfeder angreift und so über die Rollfeder die Schaltlamelle verstellt, wenn die Kipplage der Rollfeder überschritten wird.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist das Kunststofflager mit einem Flansch an der Außenseite des Gehäuses abgestützt. Es wird damit vermieden, daß eine Verschiebung der Lagerung durch zentrischen Druck auf die Lagerwelle eintritt. Diese Art der Lagerkonstrulction hat sich gerade im vorliegenden Falle außerordentlich bewährt, da ein von außen auf die Welle ausgeübter Druck keine Verschiebung von Welle oder Lager bewirken kann.

Im Rahmen der Erfindung sind bei einem Rotations-Mikrokontakt der genannten Art die Anschlußfahnen in dem aus Kunststoff bestehenden Gehäuse vergossen, und sie tragen an ihren im Gehäuseinneren austretenden Enden Kontaktplatten. Durch die Vermeidung der bisher üblichen Metallniete zum Anbringen der Anschlußfahnen wird nicht nur die Herstellung· des Schalters vereinfacht, sondern es wird auch eine höhere Überschlagfestigkeit und Kriechstromsicherheit erzielt. An ihren innerhalb des Gehäuses austretenden Enden tragen die Anschlußfahnen die feststehenden Kontaktplatten für den Schalter, an denen die Kontaktplatten der Schaltlamelle zur Anlage kommen. Die Stromwege sind daher weitgehend im Kunststoff vergossen, so daß schädliche elektrische Nebenwirkungen vermieden werden.

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Gemäß weiterer Erfindung sind bei einem Rotations-Mikrokontakt am Gehäuse zylInderförmige, die Niete umschliessende Ansätze vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, daß

«j* die Niete . mantelförmig umschlossen werden, so daß sie

vollständig gegen das Sehalterinnere isoliert sind.

Die an zwei durch die Niete zusammengehaltenen Gehäuseteilen vorgesehenen Ansätze können zur Verlängerung der Kriechstromwege teilweise ineinandergreifen.

Die Erfindung wird Im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht der Gehäusegrundplatte bei abgenommener Abdeckung,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1, und

Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Mikrokontaktes von der Seite der Anschlußfahnen her.

Das Gehäuse des dargestellten Rotations-Mikroschalters besteht aus der Grundplatte 10 und der kastenförmigen Ab-

20. deckung 11. Beideieile sind durch einander diagonal gegenüberliegende Hohlniete 12,13 miteinander verbunden. An der Abdeckung sind nach innen weisende rohrförraige Zylinder 14,15 vorgesehen, die die Hohlniete 12,13 umschließen und entsprechende ebenfalls nach Innen gerichtete zylinderförmige Ansätze 16 der Grundplatte 10 um greifen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Hohlniete 12 vollständig gegen das Gehäuseinnere isoliert sind, und durch das Übereinandergreifen der Zylinder 14,16 wird darüber hinaus eine hohe Kriechstromfestigkeit erzielt.

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Die Anschlußfahnen 17,18,19 dienen zum elektrischen Anschluß der Schaltleitungen, und sie sind unmittelbar in der aus Kunststoff bestehenden Grundplatte 10 vergossen. Um einen sicheren Halt zu gewährleisten, sind sie mit '"j Löchern versehen, in die der Kunststoff beim Vergießen eindringt, so daß ein unbeabsichtigtes Hinausgleiten nach der Fertigstellung nicht mehr erfolgen kann. Daneben besteht die Möglichkeit, die Anschlußfahnen 17,l8, 19 beispielsweise mit Ultraschall mit dem Gehäuse zu verschweißen. Hierdurch kann der gleiche Effekt erzielt werden, wie durch das Vergießen. Die Verschweißung der Metallteile mit Kunststoff geschieht in der Weise, daß die Grundplatte 10 mit angespritzten Kunststoffnieten versehen ist, über die die Metallteile 17,18,19 gestülpt werden. Die Verschweißung mit Ultraschall bewirkt, daß die Niete so verlaufen, daß die Metalloberfläche in dem betreffenden Bereich vollständig bedeckt wird.

Das innere Ende der Anschlußfahnen 19 ist senkrecht zu einer Spannplatte 21 abgebogen, in der eine Blattfeder als Betätigungsfeder 22 eingespannt ist. Am Ende der Betätigungslamelle 22 ist eine um l8o^c gebogene Rollfeder 23 angebracht, an deren anderem Ende die die Kontaktplatten 2^,26 tragende Schaltlamelle 24 angreift. Die Betatigungslanelle 22 ist irr. Bereich der Einspannung mit der Schaltlamelle 2h verbunden und durch eine Clip-Feder 60 an der Spannplatte 21 derart befestigt, daß eine elektrisch leitende Verbindung besteht.

Die Kcntaktplatten 25,26 sind zwischen zwei Schaltstellangen verschieblich, v.cbei die in Fig. 1 dargestellte Schaltstellung die Ruhelage ist. In dieser Stellung liegt die Kcntaktplatte 25 an der. in das Gehäuse innere rarer.cer., rechtwinklig abstc'r.enaer. Er.ce 27 cer Anschlu3-z"a":-.ne 17 ar.. Die Anschluß .ahne !■? ist i::: Inr.e:-:i der

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Grundplatte ebenfalls bis zum Ende der Schaltla:nelle 24 geführt und tritt in Fern der Platte 28, an der in der Schaltstellung die Kontaktplatte 26 zur Anlage kommt, aus dem Isoliermaterial heraus.

Im Bereich der Materialverstärkung 30 der Bodenplatte ist eine Lagerbuchse 31 in die Bodenplatte eingesetzt. Die Lagerbuchse 31 besitzt einen Flansch, der an der Außenseite der Bc-denplatte - geringfügig versenkt - an»· liegt, um axiale Druckkräfte aufnehmen zu können. In das aus Kunststoff bestehende selbstschmierende Lager ist die Antriebswelle 33 eingesetzt. Sie ist auf einem Teil 34 ihrer Länge mit geringerem Durchmesser ausgeführt, so daß die Lagerreibung herabgesetzt wird. An ihrem nach außen weisenden Ende trägt sie an einem Flansch 35 einen Stellhebel 36 zum Betätigen des Schal-/ ters, der in der gezeichneten Ruhelage an einem von der

Gehäusev.'and abstehenden Bolzen 37 anliegt.

Zum Gehäuseinnern hin ragt die Welle 33 über die Lagerbuchse 31 hinaus, und auf das Wellenende ist im Paßsitz eine weitere Buchse 38 aufgesetzt. Diese Buchse 38 ist

im Gegensatz zur Lagerbuchse 31 mit der Welle 33 drehbar, Sie ist mit einem hohlen, senkrecht zur Wellenachse abstehenden Bolzen 39 ausgestattet, von dem ein parallel zur Wellenachse weisender Steuernocken 4o absteht. Auch im Bereich der Buchse 38 ist die Welle 33 mit einem Absatz 4l verringerten Durchmessers versehen, der die zwischen Welle 33 und Buchse jö auftretende Reibung verringern soll, da beide Teile zum Zwecke der Justierung bei der Montage noch versteilbar sein sollen, während sie durch die während des Betriebes auftretenden Kräfte nicht gegeneinander verstellt werden seilen.

Neben der in dem Lager 3I drehbaren Welle 33 ist im Bereich der Grundplattenverstärkung 3C eine zweite Welle

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42 nacn Art eines Bolzens fest in die Grundplatte 11 eingelassen. An der zweiten Welle 42, deren anderes Ende mit einem Flansch 43 versehen ist, ist der Übertragungshebel 44 drehbar angebracht. Die Welle 42 ist zur Vermlnderung der Lagerreibung ebenfalls auf einem Teil 45 ihrer Länge im Durchmesser verringert. Der Übertragungshebel 44 besteht aus einer auf der Welle 42 drehbaren Nabe 46, von der der durch den Steuernocken 4o gesteuerte Hebelarm 47 senkrecht absteht. Der zweite Hebelarm 48 weist zur entgegengesetzten Seite hin, und er greift an der Mittelachse der Betätigungsfeder 22 an der mit 49 bezeichneten Linie an dieser an. Die Hebelarme 47 und 48 sind in Achsenrichtung derart auf der Nabe 46 versetzt angeordnet, daß der axiale Abstand a vom Angriffsmittelpunkt des Hebelarmes 47 vom Hebelarm 48 gleich derr. axialen Abstand b des Hebelarmes 48 vom gegenüberliegenden Nabenende ist. Hierdurch wird eine einseitige Beanspruchung der Welle 42 vermieden.

Der Übertragungshebel 44 und die Grundplatte 10 sind an den nach innen gerichteten Kanten mit Verstärkungsstegen 50,51,52,55 versehen. Diese dienen einmal der Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Schaltelemente und zum anderen der Verlängerung der Kriechstromwege.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Rotations-Mikrckontaktes ist folgende:

Wird der Stellhebel 36 nach der Darstellung dei Fig. £ in die Zeichnungsebenc hineingedrückt, so dreht sich die Welle 33 gemäß Fig, 1 im Gegenuhrzeigersinn. Der Steuernocken 4ü drückt den Hebel 44 nach unten, und der gesamte Übertragungshebel 44 dreht sich in dem Sinne, daß der Hebelarm 48 die Betätigungsfeder 22 an der Linie 49 nach eben drückt. Bei Überschreiten der Kipplage klappt die Rollfeder 23 um, und die Kontaktplatte 26 kommt an der gegenüberliegenden feststehenden Platte 28, die mit

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der Kentaktfahne lS verbunden ist, zur Anlage. L,ä3t danach der Druck auf den Stellhebel 36 wieder nach, so vrird infolge der Vorspannung der Betätigungsfeder 22 und der Rollfeder 23 die in den Zeichnungen dargestellte Lage wieder eingenommen, d.h. der Stellhebel 36 kommt wieder am Anschlagbolzen 37 zur Anlage.

Die Einstellung des Kippunktes kann durch Verdrehen der Buchse 38 gegenüber der Welle 33 vorgenommen werden. Diese Verdrehung erfolgt bei der Montage unmittelbar vor dem Vernieten des Gehäuses mit den Hohlnieten 12,13· Die Relativposition der Buchse 38 zur Welle 33 wird danach nicht mehr verändert.

Die Schaltlamelle 24, die an der Platte 21 fest eingespannt ist, ist U-förmig ausgebildet, und an ihrem Querblech sind die Kontaktplatten 25,26 beidseitig angebracht, Die Schenkel 5^,55 haben einen solchen gegenseitigen Abstand, daß sich die Betätigungsfeder 22 und die Rollfeder 23 unbehindert zwischen ihnen bewegen kann.

Claims

- 11 Ansprüche

1. Rotations-Mikrokontakt, bei welchen* über eine Antriebswelle, einen Übertragungshebel und ein Feederelement eine Kontaktplatten tragende Sehaltlamelle zwischen zwei Schaltstellungen verstellbar ist, mit einem durch Niete zusammengehaltenen zweiteiligen Gehäuse, aus dem Anschlußfahnen zur elektrischen Kontaktgabe herausragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (33) in einem fest am Gehäuse (10,11) angebrachten selbstschmierenden Kunststofflager (31) drehbar ist und eine einen Steuernocken (40) aufweisende Buchse (39) trägt, und daß an dem Steuernocken (40) ein Hebelarm (47) des um eine drehfest am Gehäuse angebrachte zweite Welle (42) drehbaren Übertragungshebels(44) angreift.

2. Rotations-Mikrokontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einer die Bauteile tragenden Grundplatte (10) mit aufgesetzter Abdeckung (11) besteht, und daß die Grundplatte (10) im Bereich der Halterung der beiden Wellen (33,42) verstärkt ausgebildet ist(30).

3. Rotations-Mikrokontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltlamelle (24) aus zwei parallelen, an ihren Enden verbundenen Stegen (54,55) besteht, daß die Kontaktplatten (25,26) an dem Verbindungsstück angebracht sind, und daß zwischen den Stegen (54,55) das Federelement (23) angeordnet ist.

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4. Rotations-Mirokontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststofflager (31) mit einem Flansch (32) an der Außenseite des Gehäuses abgestützt ist.

■ 5. Rotations-Mikrokontakt nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungs-

hebel (44) und die Grundplatte (10) an nach Innen gerich-

teten Kanten mit Verstärkungen (50,51,52,53) zur Ver-

ί längerung der Kriechstromwege ausgestattet sind.

6. Fotations-Mikrokontakt, bei welchem über eine Antriebswelle, einen Übertragungshebel und ein Federelement eine Kontaktplatten tragende Schaltlamelle zwischen zwei Schaltstellungen verstellbar ist, mit einem durch Niete zusammengehaltenen zweiteiligen Gehäuse, aus dem Anschlußfahnen zur elektrischen Kontaktgabe herausragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahnen (17,18,19) in dem aus Kunststoff bestehenden Gehäuse (10,11) vergossen sind und an ihren Im Gehäuseinnern austretenden Enden als Kontaktplatten (21,27,28) ausgebildet sind.

7. Rot at ions-Mikrokontakt, bei welchem über eine Antriebswelle, einen Übertragungshebel und ein Felderelement eine Kontaktplatten tragende Schaltlamelle zwischen zwei Schalt Stellungen verstellbar ist, mit einem durch Niete zusammengehaltenen zweiteiligen Gehäuse, aus dem Anschlußfahnen zur elektrischen Kontaktgabe heraus/gen, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (10,11) zylinderförmige,die Niete (12,13) umschließende Ansätze (I4,l6) vorgesehen sind.

8. Rctations-Mikrokontakt nach Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an zwei durch die Niete (12,13) zusammengehaltenen Gehäuseteilen (10,11) vorgesehenen Ansätze (l4,l6) zur Verlängerung der Kriechstromwege teilweise ineinandergreifen.

9. Rotations-Mikrokcntakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (47) an einer um die Welle (42) drehbaren Nabe (46) in einem axialen Abstand a von einem zweiten Hebelarm (48) angebracht ist, der dem axialen Abstand b des Hebelarms (43) von dem gegenüberliegenden Nabenende entspricht.

10. Rotations-Mikrokontakt, bei welchem über eine Antriebswelle, einen Übertragungshebel und ein Federelement eine Kontaktplatten tragende Schaltlamelle zv/ischen zwei Schaltstellungen verstellbar ist, mit einem durch Niete zusammengehaltenen zweiteiligen Gehäuse, aus dem Anschlußfahnen zur elektrischen Kontaktgabe herausragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahnen (17,18,19) durch """er schweißung mit Kunststoff teilen des Gehäuses (10,11) an ihren in das Gehäuse hineinragenden Teilen mit Kun-ststoff überzogen sind.

11. Rotations-Mikrokontakt nach Anspruch 6 oder den feisenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelcmente (22,24) sur Herstellung der elektrischen Kontaktverbindung durch eine Clipfeder (60) an einer der Kontaktplatten (21) befestigt sind.

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