DE69219524T2

DE69219524T2 - Mikrominiaturrelais und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69219524T2
Application number: DE69219524T
Authority: DE
Inventors: Ikuhiro Andoh; Koji Hanada; Takashi Miura; Yoshio Okamoto; Takanori Tanaka; Hajime Tsuboi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-06-18
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: EP0523855A1; US5309623A; MY108274A; DE69219524D1; US5304970A; EP0523855B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches mikrominiatur Wippen-Relais vom Symmetrietyp, welches an einen Austauscher oder ähnlichem in einer hochgedrängten Anordnung montiert wird und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Spezieller betrifft die Erfindung einen Prozeß zur Herstellung einer Anker-Einheit in einer integralen Form von bewegbaren Kontaktfedern mit Kontaktspitzen und einem Anker, der durch die Anziehungskraft eines Magneten betätigt wird, und zur Herstellung der Konstruktion der Anker-Einheit.
Das elektromagnetische Wippen-Relais vom Symmetrietyp benötigt einen verminderten Installations-und Bodenraum, wodurch ein Vorteil dahingehend erzielt wird, daß die verfügbare Vergrößerung im Umfang von Schaltungen pro gedruckter Schaltungsplatine zu einer Erhöhung der Zahl der Teilnehmer führen kann.
Bei einem solchen elektromgnetischen Relais vom Mikrominiaturtyp ergibt sich, da sehr fein strukturierte Teile während des Herstellungsprozesses zusammengebaut werden müssen, eine Forderung nach einer Vereinfachung der Konstruktion, wodurch komplexe Produktionsprozesse vermieden werden.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines herkömmlichen elektromagnetischen mikrominiatur Wippen-Relais vom Symmetrietyp. In Figur 1 besteht das elektromagnetische Relais 1 im Sinne einer breiten Klassifikation aus einem Gehäuse 5, einer Ankereinheit 8, einer Substrateinheit 9 und einer Elektromagneteinheit 10. Die Ankereinheit 8 ist auf gemeinsamen Anschlußstiften 12 montiert, die auf der Substrateinheit 9 vorgesehen sind, und die Elektromagneteinheit 10 ist zwischen der Ankereinheit 8 und der Substrateinheit 9 vorgesehen.
Die Ankereinheit 8 besteht aus zwei bewegbaren Kontaktfedern 2 mit Vorsprüngen 2a, die am Zentrum derselben ausgebildet sind, und mit Kontakten 2b, die an beiden jeweiligen Enden derselben ausgebildet sind, einem Anker 6 mit einer nichtmagnetisierbaren Platte 3 an einem Ende der Bodenfläche desselben, und einem Einsatz-gegossenen Isolator 7 mit Nuten 7b, um die Vorsprünge 2a der bewegbaren Kontaktfedern 2 freizulegen. Obwohl in Figur 1 nicht gezeigt, besitzt der Isolator 7 eine Ausnehmung an einer Bodenfläche, um die Vorsprünge (nicht gezeigt) des Ankers 6 freizulegen.
Die Substrateinheit 9 ist darin mit einer Vielzahl von Anschlußstiften 11 bis 13 vorgesehen, um die Einheit extern anzuschließen. Die Anschlußstifte 11 und 13 besitzen je einen festen Kontakt ha und 13a, und die gemeinsamen Anschlußstifte 12 besitzen bogenförmig gestaltete Nuten 12a und Vorsprünge 12b, die auf den jeweiligen zwei Seiten der bogenförmig gestalteten Nuten 12a ausgebildet sind.
Die Elektromagneteinheit 10 besteht aus einem U- gestalteten Joch 14, einer Erregerspule 15, die auf das Joch 14 aufgewickelt ist, und einem flach gestalteten Permanentmagneten 16, der so befestigt ist, daß er sich an beide Enden des Joches 14 anschließt.
Da die Vorsprünge 2a der bewegbaren Kontaktfedern 2 in die bogenförmig gestalteten Nuten 12a eingreifen, kann die Ankereinheit 8 schwenkbar an der Substrateinheit 9 angeordnet werden. Der Vorsprung des Ankers 6 kontaktiert eine Fläche des Permanentmagneten 16, der so eingestellt ist, daß die nicht magnetische Platte 3 einem Seitenende des Joches 14 gegenüberliegt.
Die Vorsprünge 12b sind auf beiden jeweiligen Seiten der bogenförmigen Nuten 12a der Anschlußstifte 12 ausgebildet, so daß sie mit den beiden jeweiligen Seitenwänden von trapezförmig gestalteten Nuten des Isolators 7 komzidieren; jedes Paar von Vorsprüngen 12b ist als eine Führung ausgebil det, um die Ankereinheit 8 zusammenzubauen und anzuordnen.
Bei einem solchen elektromagnetischen Relais 1 wird das Schalten der Kontaktspitzen durch eine Schwenkbewegung in einer wippenartigen Weise ausgeführt, indem der Magnetfluß durch Erregen der Erregerwicklung 15 variiert wird.
Es soll nun die Betriebsweise der nicht magnetischen Platte 3 unter Hinweis auf die Figuren 2A bis 2C beschrieben werden.
Wie oben beschrieben wurde, wird das elektromagnetische Relais 1 durch Erregen der Erregerwicklung 15 geschaltet und das Vorhandensein eines nicht erregten Zustandes und eines erregten Zustandes ist schematisch in den Figuren 2B und 2C veranschaulicht. Figur 2B zeigt einen nicht erregten Zustand oder gewöhnlichen Zustand und Figur 2C zeigt einen erregten Zustand. Die bewegbaren Kontaktfedern 2 sind in den Figuren 2B und 2C weggelassen.
Das elektromagnetische Wippen-Relais 1 vom Symmetrietyp besitzt Anschlußstifte auf beiden Seiten und das Relais in Figur 2B ist offen und in Figur 2C arbeitet es.
Figur 2A zeigt eine Betriebscharakteristik des Relais, wobei eine vertikale Koordinate eine Kraft wiedergibt und eine horizontale Koordinate einen Hub wiedergibt. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Belastungskraftcharakteristik der Ankereinheit 8; 18 bezeichnet eine Anziehungskraft- Charakteristik des Elektromagneten für die Ankereinheit 8; der obere Abschnitt desselben stellt die Öffnungsseiten- Charakteristik dar und der untere Abschnitt stellt die Arbeitsseiten-Charakteristik dar. Hierbei ergeben sich keine Probleme, wenn die Erregungswicklung 15 erregt wird und in positiver Weise aus dem Zustand von Figur 2B herausgeschaltet wird. Jedoch führt die Anziehungskraft-Charakteristik 18 zu einem Nachteil, wenn ein Schaltvorgang und ein Freigeben der Erregung der Erregungswicklung 15 von einem Arbeitszustand, der in Figur 2C gezeigt ist, in einen Öffnungszustand durch die Belastungskraft der Ankereinheit erfolgt.
Es sei angenommen, daß der Anker 6 vollständig aus gewöhnlichem Metall hergestellt ist und der Anker 6 zum Zeitpunkt des Arbeitens magnetisiert wird, um die Eigenschaft zu besitzen, wie sie durch eine strichlierte Linie 18a dargestellt ist, und eine Anziehungskraft besitzt, die größer ist als die Belastungskraft, wobei es unmöglich ist in den Öffnungszustand zurückzukehren, selbst wenn die Erregung der Erregunswicklung 15 aufgehoben wird.
Wenn andererseits eine nicht magnetisierbare Platte, die aus einem Material hergestellt ist, welches durch den Anker 6 nicht magnetisiert werden kann, vorgesehen ist, so zeigt deren Anziehungskraft die Kennlinie, wie sie durch die ausgezogene Linie 18b dargestellt ist, die verschoben ist und zwar um die Dicke der nicht magnetisierbaren Platte 3, d.h. um den Hub A, so daß sie dadurch kleiner ist als diejenige der Belastungskraft 17, und beim Freigeben der Erregung der Erregungswicklung 15 kann der Anker 6 in den Öffnungszustand zurückgeführt werden.
Aus diesem Grund ist die nicht magnetisierbare Platte 3 für das monostabile elektromgnetische Relais unverzichtbar, obwohl die nicht magnetisierbare Platte 3 nicht für das bistabile elektromagnetische Relais erforderlich ist.
Die Figuren 3A bis 3D veranschaulichen die Betriebsweise des bistabilen elektromagnetischen Relais. Im Falle des bistabilen elektromagnetischen Relais wird der Anker 6 lediglich durch Erregen der Erregungswicklung 15 geschaltet und der Anker 6 wird nicht in seinen ursprünglichen Zustand vor der Erregung der Erregungswicklung 15 zurückgeführt, wie in den Figuren 3A bis 3C gezeigt ist. Die Figur 3A zeigt einen nicht erregten Zustand und die Figur 3B zeigt einen erregten Zustand, in welchem der Anker 6 geschaltet ist. Die Figur 3C zeigt einen nicht erregten Zustand, bei dem der Anker 6 in der gleichen Position wie in Figur 3B verbleibt. Die Figur 3D zeigt einen erregten Zustand, in welchem der Anker 6 geschaltet ist. Die bewegbaren Kontaktfedern 2 sind in den Figuren 3A bis 3D ebenfalls weggelassen.
Ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Relais 1 soll nun unter Hinweis auf die Figuren 4 und 5 im folgenden beschrieben werden.
In Figur 4 werden eine Vielzahl von bewegbaren Kontaktfedern 2 dadurch hergestellt, indem ein Bandeisen-Teil 21, welches durch Verbinden von Stäben 25 gebildet ist, durch Press-Stanzen hergestellt wird. In dem Bandeisen-Teil 21 ist ein Paar von Verstärkungsstücken 24 ausgebildet und zwar an der Außenseite eines Paares von bewegbaren Kontaktfedern 2, um das Bandeisen-Teil 21 zu versteifen. Ferner sind Positionierlöcher 23 im gleichen Intervall an den Verbindungsstäben 25 vorgesehen.
Ein Anker 6 mit einem zentralen Vorsprung 6a ist unabhängig von dem Bandeisen-Teil 21 ausgebildet ebenfalls mit Hilfe eines Press-Stanzverfahrens. Der Mittenvorsprung 6a kann zur gleichen Zeit mit dem Press-Stanzvorgang ausgebildet werden.
Das Bandeisen-Teil 21 der bewegbaren Kontaktfedern 2 und der Anker 6, die jeweils getrennt hergestellt wurden, werden mit einem Isolator 7 beschichtet und zwar durch eine Einsatz-Gießtechnik, um dadurch eine einheitliche Gestalt auszubilden. Spezieller gesagt wird das Bandeisen-Teil 21 in eine Ausnehmung 26 einer Form 10 eingesetzt, und die Position des Bandeisen-Teiles 21 in der Ausnehmung 26 ist durch Löcher 23 an dem Verbindungsstab 25 definiert oder festgelegt und durch Stifte, die am Boden der Ausnehmung 26 vorgesehen sind.
Gewöhnlich besitzt die Form 20 mehrerepaare von Positionierstiften. Dann wird die entsprechende Zahl von Ankern 6 in jede der Tiefenausnehmungen 27 eingesetzt. Das Einsetzen des Bandeisen-Teiles 21 und des Ankers 6 in die Form wird durch einen Industrie-Roboter ausgeführt.
Auf diese Weise sind das Bandeisen-Teil 21 und der Anker 6 in der Form 20 gehaltert und es wird dann einem geschmolzenen Isolator die Möglichkeit gegeben, in die Form 20 einzufliessen, sich abzukühlen, so daß der Isolator sich verfestigt, wodurch das Bandeisen-Teil 21 und der Anker 6 in eine integrierte Gestalt gebracht sind, wie dies in Figur 5 gezeigt ist.
Danach wird eine nicht magnetisierbare Platte 3 zur Verbesserung einer Öffnungscharakteristik an dem innenseitigen Ende des Ankers 6 durch Schweißen oder ähnliches befestigt und schließlich werden die Verbindugnsstäbe 25 des Bandeisen-Teiles 21 abgeschnitten, wie dies durch strichlierte Linien gezeigt ist, und zwar durch Abschneiden oder ähnliches, um die Ankereinheit zu vervollständigen.
Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren der Herstellung des elektromagnetischen Wippen-Relais vom Symmetrietyp müssen beim Einsatz-Gießbetrieb die bewegbaren Kontaktfedern 2 und der Anker 6 getrennt zu der Form 20 zugeführt werden und zwar durch einen Industrie-Roboter und müssen darin gehaltert werden und zwar nahezu zur gleichen Zeit. Daher wird die Konstruktion des Industrie-Roboters komplex, wenn dieser gleichzeitig die bewegbaren Kontaktfedern 2 und den Anker 6 zuführen muß. Nachdem die bewegbaren Kontaktfedern 2 und der Anker 6 durch die Einsatz-Gießprozedur miteinander verbunden sind, wird die nicht magnetisierbare Platte, die früher hergestellt worden ist, an dem einen Seitenende des Ankers 6 angeschweißt, so daß demzufolge ein mühsamer Prozeß für die Montage einer solch kleinen nicht magnetischen Platte erforderlich ist und ein automatischer Betrieb auch einen komplexen und kostspieligen Industrie-Roboter erforderlich macht.
Ein elektromagnetisches Relais gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der EP-A- 0 293 199 bekannt. Die freien Kanten der Schwenkarme und die gemeinsamen Anschlüsse sind flach ausgebildet und sind durch Löten befestigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elektromagnetisches Relais, welches eine Ankereinheit enthält, die zusammengesetzt ist aus zwei bewegbaren Kontaktfedern mit einem Schwenkarm, der am Zentrum derselben ausgebildet ist und wobei Kontakte an jedem Ende derselben ausgebildet sind, einen Anker enthält, der einen Vorsprung auf der Rückseite aufweist, um eine Schwenkbewegung auszuführen, und einen Einsatz-gegossenen Isolator, eine Substrateinheit, die zusammengesetzt ist aus einem gemeinsamen Anschluß zur Befestigung des Schwenkarmes, die elektrisch mit einem gemeinsamen Anschlußstift verbunden ist, einem Paar von Schaltanschlüssen mit festen Kontakten zum Anschließen der Kontakte, die elektrisch mit den Anschlußstiften verbunden sind, und einer Elektromagneteinheit, bestehend aus einem Joch, einer Erregerwicklung, die um das Joch gewickelt ist, einem flach gestalteten Permanentmagneten, der zwischen beiden Enden des Joches vorgesehen ist, und zwei Anschlußstiften, die elektrisch mit dem Anfang und dem Ende der Erregerwicklung jeweils verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schwenkarm, der sich von dem zentralen Teil der bewegbaren Kontaktfeder aus erstreckt, U-förmig gestaltet ist, und ein Positionierteil an der freien Kante oder Rand desselben oder an dem gemeinsamen Anschluß vorgesehen ist, um den Schwenkarm zu befestigen, und daß
das Positionierteil aus einer U-förmigen Ausnehmung an der freien Kante besteht oder aus einem Loch, welches an dem zentralen Teil der freien Kante vorgesehen ist, und aus einem Kontaktstift an dem gemeinsamen Anschluß besteht.
Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Relais ergibt sich aus dem Anspruch 5.
Spezielle Ausführungsformen eines Relais und dessen Herstellung soll nun im Gegensatz zum Stand der Technik beschrieben werden und zwar unter Hinweis auf die anhängenden Zeichnungen, in denen:
Figur 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines herkömmlichen elektromagnetischen mikrominiatur und monostabilen Wippen-Relais vom Symmetrietyp zeigt;
Figur 2 eine Betriebscharakteristik des in Fig.1 gezeigten Relais wiedergibt;
Figur 2B eine illustrative Ansicht der Betriebsweise einer nicht magnetisierbaren Platte des Relais in Fig.1 ist, wenn eine Erregerwicklung nicht erregt ist;
Figur 2C eine illustrative Ansicht der Betriebsweise einer nicht magnetisierbaren Platte des Relais in Fig.1 ist, wenn eine Erregerwicklung erregt ist;
Figuren 3A bis 3D die Betriebsweise eines Ankers eines bistabilen elektromagnetischen mikrominiatur Wippen-Relais vom Symmetrietyp zeigt, welches keine nicht-magnetisierbare Platte am Anker besitzt;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht ist, welche eine herkömmliche Produktion einer Ankereinheit an einem Bandeisen-Teil unter Verwendung einer Form veranschaulicht;
Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines Bandeisen- Teiles und einer nicht magnetisierbaren Platte ist, und zwar nach einem Einsatz-Gießprozeß, wobei dies als ein herkömmliches Herstellungsverfahren veranschaulicht ist;
Figur 6 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines elektromagnetischen mikrominiatur Wippen-Relais vom Symmetrietyp gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 7 eine perspektivische Bodenansicht eines monostabilen Ankers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 8 eine erläuternde Schnittdarstellung ist, welche eine Beziehung zwischen einem Anker und einer Erregungswicklung in dem Relais gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Figur 9 eine Draufsicht eines Bandeisen-Teiles gemäß dem ersten Schritt nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 10A eine perspektivische Ansicht eines monostabilen Ankers gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
Figur 10B eine perspektivische Ansicht eines bistabilen Ankers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 11 eine Draufsicht auf einen mit einem Bandeisen- Teil verbundenen Anker gemäß dem zweiten Schritt der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
Figur 12 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Herstellung einer Ankereinheit an dem mit dem Bandeisen-Teil verbundenen Anker unter Verwendung einer Form gemäß dem dritten Schritt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Figur 13 eine Draufsicht von Ankereinheiten an einem Bandeisen-Teil ist und zwar nach einem Einsatz-Gießprozeß gemäß einem vierten Schritt der vorliegenden Erfindung;
Figur 14A eine perspektivische Ansicht ist, die einen Teil eines Ankers und eines Anschlußstiftes zeigt, an dem ein Schwenkarm des Ankers gemäß der Erfindung montiert ist;
Figur 14B eine perspektivische Ansicht des gleichen Teiles, wie es in Fig.13 gezeigt ist, darstellt, wobei ein Schwenkarm des Ankers gezeigt ist, der an einem Anschlußstift gemäß der Erfindung befestigt ist;
Figur 15A eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Schwenkarmes und des Anschlußstiftes zeigt;
Figur 15B eine perspektivische Ansicht des gleichen Teiles ist, wie es in Fig.15A gezeigt ist, nachdem der Schwenkarm und der Anschlußstift verschweißt wurden;
Figur 16 eine perspektivische Ansicht des gleichen Teiles, wie in Figur 13 gezeigt ist, wiedergibt, wobei ein herkömmlicher Schwenkarm des Ankers, der an einem Anschlußstift angeschweißt ist, dargestellt ist;
Figuren 17A bis 17C andere Typen von Schwenkarmen zeigen, die ein gegabeltes Ende besitzen; und
Figuren 18A und 18D zusammen Typen von Schwenkarmen zeigen, die an dem Endteil ein Loch oder Bohrung besitzen.
Figur 6 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines elektromagnetischen mikrominiatur Wippen-Relais vom Symmetrietyp gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Figur 7 zeigt eine perspektivische Bodenansicht einer Ankereinheit.
In Figur 6 umfaßt das elektromagnetische Relais 30 gemäß einer breit gefaßten Klassifikation eine Ankereinheit 38, eine hohle Substrateinheit 39 und eine Elektromagneteinheit 40. Die Ankereinheit 38 ist an gemeinsamen Anschlußstiften 42 befestigt, die an der Substrateinheit 39 vorgesehen sind, und es ist die Elektromagneteinheit 40 in der hohlen Substrateinheit 39 und unter der Ankereinheit 38 vorgesehen.
Die Ankereinheit 38 besteht aus zwei bewegbaren Kontaktfedern 32 mit einem Schwenkarm 32a, der am Zentrum derselben ausgebildet ist und wobei Kontakte 32b an den zwei jeweils gegabelten Enden derselben ausgebildet sind, einem Anker 36 mit einer nicht magnetisierbaren Platte 33 an einem Ende der Bodenfläche desselben, und einem Einsatz-gegossenen Isolator 37 mit Nuten 37b zum Freilegen des Schwenkarmes 32a der bewegbaren Kontaktfedern 32. Der Schwenkarm 32a ist U- förmig gestaltet und die freie Kante oder Rand desselben ist gegabelt. Wie in Figur 7 gezeigt ist, besitzt der Isolator 37 eine seichte Nut 37a an einer Bodenfläche und eine Ausnehmung 37c in der Nut 37a, um die Vorsprünge 36b des Ankers 36 freizulegen.
Die Substrateinheit 39 ist hohl und es sind eine Vielzahl von Anschlüssen 41 bis 43 am oberen Rand derselben vorgesehen. Diese Anschlüsse 41 bis 43 sind elektrisch mit Stiften 51 bis 53 verbunden, die jeweils an der seitlichen Außenfläche der hohlen Substrateinheit 39 vorgesehen sind und zwar für einen externen Anschluß. Die Anschlüsse 41 und 43 besitzen je einen festen Kontakt 41a und 43a und der Anschluß 42 besitzt einen Kontaktstift 42a, wobei die Position des gemeinsamen Stiftes 42 höher liegt als diejenige der anderen Anschlüsse 41 und 43 und zwar um einen Projektionsteil 39a der Substrateinheit 39.
Die Elektromagneteinheit 40 besteht aus einem U- förmigen Joch 44, einer Erregerwicklung 45, die um das Joch 44 gewickelt ist, und aus einem flach gestalteten Permanentmagneten 46, der an beiden Enden des Joches 44 befestigt ist und sich dort anschließt. Beide Seiten des Joches 44 sind in Kunststoff gegossen, so daß Endblöcke 47 und 48 gebildet sind. Zwei Anschlußstifte 49, die elektrisch mit dem Anfang und dem Ende der Erregerwicklung 45 jeweils verbunden sind, sind auf der Seite des Endblockes 47 vorgesehen.
Da die freie Kante oder Rand des Schwenkarmes 32a mit dem gemeinsamen Anschluß 42 in Eingriff steht, der durch den Vorsprungsteil 39a der Substrateinheit 39 angehoben ist, kann die Ankereinheit 38 schwenkbar an der Substrateinheit 39 angeordnet werden. Wie in Figur 8 gezeigt ist, kontaktiert der Vorsprung 36b des Ankers 36 eine Oberfläche des Permanentmagneten 46, der so einzustellen ist, daß die nicht magnetisierbare Platte 33 mit einem Seitenende des Joches 44 in Gegenüberlage steht.
Bei einem solchen elektromagnetischen Relais 30 wird das Schalten des Kontaktanschlußes, d.h. das Umschalten von der Verbindung von dem gemeinsamen Stift 52 und dem Stift 51 auf die Verbindung des gemeinsamen Stiftes 52 und des Stiftes 53 oder umgekehrt durch eine Schwenkbewegung der Ankereinheit 38 in einer wippenförmigen Weise Y ausgeführt, indem der Magnetfluß durch Erregen der Erregerwicklung 45 varriert wird, wie in Fig.8 gezeigt ist.
Ein Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Relais 30 soll nun unter Hinweis auf die Figuren 9 bis 13 im folgenden beschrieben werden.
Figur 9 ist eine Draufsicht auf ein Bandeisenteil 61, welches bei dem ersten Schritt der Herstellung des elektromagnetischen Relais 30 gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. In Figur 9 sind die gleichen Teile, die zuvor erläutert wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so daß die Bezugszeichen 32 eine bewegbare Kontaktfeder angeben, 32a einen Schwenkarm bezeichnet, der von dem Mittelteil der bewegbaren Kontaktfeder 32 abgeht und 33 eine nicht magnetisierbare Platte bezeichnet. Ferner sind beide Enden der bewegbaren Kontaktfeder 32 und ein Ende der nicht magnetisierbaren Platte 33 durch einen Verbindungsstab 62 verbunden, der Positionieröffnungen 63 und Verstärkungsteile 64 in gleichen Intervallen aufweist.
In Figur 9 bilden die Teile, die durch eine strichlierte Linie umrandet sind ein Gruppe, die für ein elektromagnetisches Relais 30 verwendet werden, d.h. ein Paar von bewegbaren Kontaktfedern 32, je mit einem Schwenkarm 32a und zwei nicht magnetisierbare Platten 36 werden für ein elektromagnetisches Relais 30 verwendet. Das Bandeisenteil 61 ist in einer integrierten Konfiguration aus einer Vielzahl von Gruppen durch eine Press-Stanzprozedur hergestellt. Die nicht magnetisierbare Platte 33, die als eine vorspringende Platte von dem Verbindungsstab 62 ausgebildet ist, die einander gegenüberliegen, wird dazu verwendet, um einen Anker bei dem letzteren Prozeß zu haltern. Ferner sind die Positionieröffnungen 63 in dem Verbindungsstab dafür vorgesehen, um das Bandeisenteil in einen Press-Stempel bei dem letzteren Prozeß zu positionieren.
Figur 10A zeigt eine perspektivische Ansicht eines monostabilen Ankers 36 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Anker 36 ist an seiner Mitte mit einem Vorsprung 36a aufgrund einer Press-Stanzprozedur ausgebildet. Der Vorsprung 36b ist auf der Rückseite des Ankers 36 ausgebildet, um eine Fläche des Permanentmagneten 46 zu kontaktieren, wie zuvor erläutert wurde.
Figur 10B zeigt eine perspektivische Ansicht eines bistabilen Ankers 36' gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Vorsprung 36b' ist ebenfalls an der Rückseite des Ankers 36' ausgebildet, um eine Fläche des Permanentmagneten 46 zu kontaktieren, wie zuvor erläutert wurde. Ferner ist eine Nut 36c an beiden Enden der Rückseite vorgesehen, um die nicht magnetisierbare Platte 33' aufzunehmen. Die Tiefe der Nuten 36c ist größer als oder gleich groß wie die Dicke des Bandeisenteiles 61, um die Oberfläche der Rückseite des Ankers 36' flach zu machen, nachdem die nicht magnetisierbare Platte 33 in den Nuten 36c aufgenommen ist.
Figur 11 zeigt den zweiten Schritt, bei dem ein Anker 36 mit dem Bandeisenteil 61 fest verbunden wird. Der Anker 36 für ein elektromagnetisches mikrominiatur Wippen-Relais vom Symmetrietyp ist lediglich an einem Ende desselben an der nicht magnetisierbaren Platte 33 angeschweißt, wie durch X in Figur 11 gezeigt ist. Das andere Ende des Ankers 36 wird dann durch die nicht magnetisierbare Platte 33 gehaltert. Jedoch sind beide Enden des Ankers 36' für das elektromagnetische mikrominiatur Wippen-Relais vom Symmetrietyp in Nuten 36c aufgenommen und beide Enden sind an die nicht magnetisierbare Platte 33 angeschweißt. Der Prozeß der Verbindung des Ankers 36 oder 36' mit dem Bandeisenteil kann mit Hilfe einer Automatik-Vorrichtung ausgeführt werden wie beispielsweise einem Industrie-Roboter außerhalb eines Prägestempels.
Figur 12 zeigt den dritten Schritt, bei dem der Anker, der mit dem Bandeisenteil 61 verbunden ist, Einsatz-gegossen wird und zwar durch Verwendung einer Form 70. In Figur 12 ist lediglich eine untere Form 70 dargestellt, es gibt jedoch auch eine obere Form, die nicht gezeigt ist. Ferner werden bei dieser Ausführungsform vier Ankereinheiten durch die Form 70 zu einem Zeitpunkt hergestellt. Die Form 70 besitzt einen seichten Graben 71 für die Aufnahme des Kanten- oder Randteiles der nicht magnetisierbaren Platte 33, einen tiefen Graben 72 zur Herstellung eines Isolators durch Einsatz-Gießtechnik, und einen Stift 73 zum Einführen in die Positionierbohrung 63 an dem Verbindungsstab 62 des Bandeisenteiles 61.
Das Bandeisenteil 61, welches zusammenhängend mit dem Anker 36 oder 36' ausgebildet ist, wird in die Form 70 durch eine Automatik-Vorrichtung überführt wie beispielsweise durch einen Industrie-Roboter und wird in der Form 70 positioniert, indem der Stift 73 daran in die Positionierbohrung 63 an dem Bandeisenteil 61 eingeführt wird. Dann wird die obere Formhälfte (nicht gezeigt) auf die Formhälfte 70 herabgeschwenkt und fließfähige Isoliermasse wie Kunststoffe werden in den tiefen Graben 72 eingeleitet, um einen Isolator 37 gießtechnisch herzustellen, wie in Figur 6, 7 und 13 gezeigt ist, der die bewegbaren Kontaktfedern 32 und den Anker 36 bedecken kann.
Der Isolator 37 wird Einsatz-gegossen, um Nuten 37a auszubilden, die je eine trapezförmige Gestalt haben, um den Schwenkarm 32a der bewegbaren Kontaktfedern 32 freizulegen, und um eine Ausnehmung 37b auszubilden, um den Vorsprung 36a des Ankers 36 freizulegen, wie in Fig.6 und 7 gezeigt ist.
Figur 13 zeigt den vierten Schritt, bei dem ein mit einem Anker verbundenes Bandeisenteil 61 unter Verwendung einer Gießform 70 Einsatz-gegossen wird. Bei diesem Schritt ist ein Teil, der durch strichlierte Linien in Fig.13 angezeigt ist, durch Abtrennen weggeschnitten oder ähnliches, um die bewegbaren Kontaktfedern 32 und die nicht magnetisierbare Platte 33 von den Verbindungsstäben 32 zu trennen. Wenn das Relais vom monostabilen Typ ist, wird eine der nicht magnetisierbaren Platten 33 in Lage gebracht, wenn jedoch das Relais vom bistabilen Typ ist, wird keine der nicht magnetisierbaren Platten 33 in Lage gebracht.
Schließlich werden bei dem fünften Schritt bewegbare Kontakte 32b an beiden jeweiligen Enden der bewegbaren Kontaktfedern 32 durch Goldplatierung und ähnlichem ausgebildet, wie in den Figuren 6 und 7 gezeigt ist.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen mikrominiatur Wippen-Relais 30 vom Symmetrietyp werden bei dem Einsatz-Gießbetrieb die bewegbaren Kontaktfedern 32 und der Anker 36 in die Form 70 zugeführt und zwar als ein Körper mit Hilfe eines Industrie- Roboters und werden darin zur gleichen Zeit gehaltert. Dadurch wird die Konstruktion des Industrie-Roboters einfach. Ferner ist die nicht magnetisierbare Platte, die sich von der Verbindungsstange oder Strebe des Bandeisenteiles weg erstreckt, an einen oder beiden Seitenenden des Ankers 36 bei dem Einsatz-Gießprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung angeschweißt, es entfällt somit eine mühsame Verarbeitung und Befestigung einer solch kleinen nicht magnetischen Platte und der automatische Betrieb wird vereinfacht und die Kosten für den Industrie-Roboter werden vermindert.
Das gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte elektromagnetische mikrominiatur Wippen-Relais 30 vom Symmetrietyp zeigt verbesserte Eigenschaften und führt zu einer verbesserten Produktivität, da eine Verbindung an dem Verbindungsbereich sichergestellt wird und stabilisiert wird und zwar selbst bei einem kleineren Verbindungsbereich zwischen dem Schwenkarm 32a, der von der bewegbaren Kontaktfeder 32 absteht, und dem Anschlußstift 42.
Auf dem Gebiet der Elektronik und der Computersysteme wurden in den letzten Jahren, um den Anforderungen hinsichtlich einer Miniaturisierung der Vorrichtung Rechnung zu tragen, elektromagnetische Relais, die auf Schaltungssubstraten und ähnlichem zu montieren sind, ebenfalls für eine Miniaturisierung entwickelt. Dies bedeutet, daß die jeweiligen Teile, die das elektromagnetische Relais 30 bilden, nun ebenfalls in der Entwicklungsstufe sind.
Um beispielsweise das elektromagnetische Relais 30 zu miniaturisieren, bei dem der Schwenkarm 32a und der gemeinsame Anschlußstift 42, der daran elektrisch anzuschließen ist, wechselseitig verbunden sein müssen, ist es schwierig einen Bereich zu erhalten, der für eine Verbindung des Schwenkarmes 32a und des gemeinsamen Anschlußstiftes 42 ausreichend ist, was zu einer Schwachstelle in dem elektromagnetischen Relais 30 führt und unstabile Verbindungsbereiche verursacht. Daher wird eine Gegenmaßnahme zur Lösung des zuvor erwähnten Problems gefordert.
Demnach wird die Konstruktion des Schwenkarmes 32a, der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, und der eine ausreichende Verbindungskraft besitzt, im folgenden erläutert und es werden andere Abwandlungen des Schwenkarmes 32a ebenso dargestellt.
Figur 14A zeigt eine wesentliche Aufbauansicht der Ausführungsform des Relais 30 bevor der Schwenkarm 32a und der gemeinsame Anschlußstift 42 gemäß der Erfindung miteinander verbunden werden, wobei 32 die bewegbare Kontaktfeder angibt, 32a der Schwenkarm ist, 36 der Anker ist, 37 der Einsatz- Gieß-Isolator ist, 38 die Ankereinheit angibt, 42 den gemeinsamen Anschlußstift zeigt und 42a der Kontaktstift ist. Ferner zeigt Figur 14B den Zustand nachdem der Schwenkarm 32a und der gemeinsame Anschlußstift 42 miteinander verbunden wurden.
Wie in Figur 14A gezeigt ist, erstreckt sich der Schwenkarm 32a von der U-förmig gestalteten bewegbaren Kontaktfeder 32 aus und der freie Rand oder Kante 34 desselben ist gegabelt und zwar durch eine U-förmige Ausnehmung 34a. Wenn die Ankereinheit 38 an der Substrateinheit (nicht gezeigt) montiert wird, wird der Kontaktstift 42a des gemeinsamen Anschlusses 42, der auf der Substrateinheit vorgesehen ist, in die U-förmige Ausnehmung 34a eingeführt, wie in Fig.148 gezeigt ist.
Figur 15A zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die den eingeschobenen Zustand des Kontaktstiftes 42a in die U-förmige Ausnehmung 43a veranschaulicht. Nach dem Einschieben des Kontaktstiftes 42a in die U-förmige Ausnehmung 34a werden der Kontaktstift 42a und der freie Rand oder Kante 34 des Schwenkarmes 32a verschweißt, wie in Figur 15B durch das Bezugszeichen W angegeben ist. Die Schweißstelle W des Kontaktstiftes 42a und der freien Kante oder Rand 34 ist dreidimensional, so daß diese Schweißstelle W eine ausreichende Verbindungskraft besitzt und fester ist als die herkömmliche zweidimensionale Schweißverbindung F, wie in Fig.16 gezeigt ist, bei der eine freie Kante 32c des Schwenkarmes 32a flach ist und der gemeinsame Anschluß 42 keinen Kontaktstift besitzt.
Die Figuren 17A bis 17C zeigen Abwandlungen des freien Randes 34 des Schwenkarmes 32a mit der U-förmigen Ausnehmung 34a. Der freie Rand 34 in Fig.17A bis 17C besitzt zwei gebogene Platten 34b auf beiden Seiten derselben und die Biegerichtung der zwei gebogenen Platten 34b ist jeweils verschieden, d.h. zwei gebogene Platten 34b sind in eine Abwärtsrichtung in Fig.17A gebogen, sind in Fig.17B in eine Aufwärtsrichtung gebogen und zwei gebogene Platten 34b sind in eine nach oben verlaufende bzw. nach unten verlaufende Richtung gebogen, wie in Fig.17C gezeigt ist. Wenn die gebogenen Platten 34b auf beiden Seiten des freien Randes 34 des Schwenkarmes 32a vorgesehen sind, ist der freie Rand 34 widerstandfähig gegenüber einer Spannung in einer vertikalen Richtung.
Figur 18A zeigt eine andere Ausführungsform des freien Randes 34 des Schwenkarmes 32a. Der freie Rand 34 dieser Ausführungsform besitzt eine Öffnung oder Bohrung 34c anstatt der U-förmigen Ausnehmung 34a. Der Durchmesser der Öffnung oder Bohrung 34c ist gleich oder größer als der Durchmesser des Kontaktstiftes 42a. Die Figuren 18B und 18D zeigen Abwandlungen des freien Randes 34 des Schwenkarmes 32a mit der Bohrung oder Öffnung 34c. Der freie Rand 34 in Fig.18A bis 18C besitzt zwei gebogene Platten 34b auf beiden Seiten desselben und die Biegerichtung der zwei gebogenen Platten 34b ist jeweils verschieden, d.h. zwei gebogene Platten 34b sind in Abwärtsrichtung in Fig.18B gebogen, sind in Fig.18C in einer Aufwärtsrichtung gebogen und zwei gebogene Platten 34b sind gemäß Fig.18D jeweils in einer nach oben verlaufenden Richtung und nach unten verlaufenden Richtung gebogen. Wenn die gebogenen Platten 34b auf beiden Seiten des freien Randes 34 des Schwenkarmes 32a vorgesehen sind, ist der freie Rand 34 widerstandsfähig gegenüber einer Spannung in einer vertikalen Richtung.
Wie zuvor vollständig beschrieben wurde, wird bei einem Herstellungsprozeß nach der vorliegenden Erfindung die nicht magnetisierbare Platte an dem Bandeisenteil zum gleichen Zeitpunkt ausgebildet, zu dem das Bandeisenteil mit einer Vielzahl von bewegbaren Kontaktfedern verbunden wird und es sind demzufolge Prozesse für die Herstellung einer nicht magnetisierbaren Platte und die Vorbereitung einer nicht magnetisierbaren Platte in getrennter Weise nicht erforderlich. Gleichzeitig wird durch die Verbindung der nicht magnetisierbaren Platte und des Ankers der Anker einstückig oder zusammenhängend mit den bewegbaren Kontaktfedern ausgebildet und als Ergebnis der Einsatz-Gießtechnik, wird eine einheitliche Ausbildung sowohl hinsichtlich der bewegbaren Kontaktfedern als auch des Ankers erreicht, wodurch eine gleichzeitige Zufuhr derselben in die Form ermöglicht wird und daher ein automatisierter Herstellungsprozeß mit einem niedrigeren Kostenaufwand erzielt werden kann.
Ferner kann, wie zuvor vollständig beschrieben wurde, gemäß der Erfindung ein elektromagnetisches Relais realisiert werden, welches verbesserte Eigenschaften bei verbesserter Produktivität besitzt, indem ein Verbindungszustand an dem Verbindungsbereich sichergestellt wird und stabilisiert wird und zwar selbst im Falle eines kleinen Verbindungsbereiches zwischen der bewegbaren Kontaktfeder und dem Anschlußstift.

Claims

1. Elektromagnetisches Relais (30) mit einer Ankereinheit (38), die zusammengesetzt ist aus zwei bewegbaren Kontaktfedem (32) mit einem Schwenkarm (32a), der am Zentrum derselben ausgebildet ist und mit Kontakten (32b), die an jedem Ende desselben ausgebildet sind, einem Anker (36) mit einem Vorsprung (36b) auf der Rückseite für eine Schwenkbewegung, und einem Einsatz-gegossenen Isolator (37), einer Substrateinheit (39), bestehend aus einem gemeinsamen Anschluß (42) zur Befestigung des Schwenkarmes (32a), der elektrisch mit einem gemeinsamen Anschlußstift (52) verbunden ist, einem Paar Schaltanschlüssen (41, 43) mit festen Kontakten (41a, 43a) für ein Anschließen der Kontakte (32b), die elektrisch mit den Anschlußstiften (51,53) verbunden sind, und mit einer Elektromagneteinheit (40), bestehend aus einem Joch (44), einer auf das Joch (44) gewickelten Erregerwicklung (45), einem flach gestalteten Permanentmagneten (46), der zwischen beiden Enden des Joches (44) vorgesehen ist, und mit zwei Anschlußstiften (49), die elektrisch mit dem Anfang bzw. dem Ende der Erregerwicklung (45) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,

der vom Zentrumsteil der bewegbaren Kontaktfeder (32) abgehende Schwenkarm (32a) U-förmig gestaltet ist, und daß ein Positionierteil an dem freien Rand (34) desselben oder an dem gemeinsamen Anschluß (42) vorgesehen ist, um den Schwenkarm (32a) zu befestigen, und daß

das Positionierteil aus einer U-förmigen Ausnehmung (34a) an dem freien Rand (34) oder einer Öffnung (34c) am Zentrumsteil des freien Randes (34) und einem Kontaktstift (42a) an dem gemeinsamen Anschluß (42) besteht.

2. Elektromagnetisches Relais (30) nach Anspruch 1, bei dem beide Seiten des freien Randes (34) nach oben oder nach unten gebogen sind.

3. Elektromagnetisches Relais (30) nach Amspruch 1 oder 2, bei dem das Relais (30) ein monostabiles Wippen-Relais vom Symmetrietyp ist und bei dem ein Ende des Ankers (36) an eine nicht magnetisierbare Platte (33) angeschweißt ist.

4. Elektromagnetisches Relais (30) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Relais (30) ein bistabiles Wippen-Relais vom Symmetrietyp ist und bei dem beide Enden des Ankers (36) an einer nicht magnetisierbaren Platte (33) angeschweißt sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Relais nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, mit den folgenden Schritten:

Ausbilden eines Bandeisenteiles (31) in einer zusammenhängenden Konfiguration einer Vielzahl von Gruppen mit Hilfe einer Press-Stanzprozedur; wobei jede Gruppe ein Paar von bewegbaren Kontaktfedern (32) enthält, die je einen Schwenkarm (32a), zwei nicht magnetisierbare Platten (33) und zwei Verbindungsstäbe (62) besitzen, die beide Enden der Federn (32) und ein Ende der nicht magnetisierbaren Platte (33) verbinden;

Plazieren des Ankers (36) an den freien Rand der nicht magnetisierbaren Platte (33) des Bandeisenteiles (61) und Verschweißen von wenigstens einem Ende des Ankers (36) mit dem freien Rand der nicht magnetisierbaren Platte (33);

Ausbilden eines Isolators (37) durch eine Einsatz-Gieß- Prozedur, um die bewegbaren Kontaktfedern (32) und den Anker (36) zu bedecken, und

Ausbilden der Ankereinheit (38) durch Abschneiden von Grenzabschnitten zwischen den Verbindungsstäben (62) und den bewegbaren Kontaktfedern (32) und der nicht magnetisierbaren Platte (33).