EP0369290A2 - Trägersubstrat für Linearpotentiometer und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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EP0369290A2
EP0369290A2 EP89120568A EP89120568A EP0369290A2 EP 0369290 A2 EP0369290 A2 EP 0369290A2 EP 89120568 A EP89120568 A EP 89120568A EP 89120568 A EP89120568 A EP 89120568A EP 0369290 A2 EP0369290 A2 EP 0369290A2
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EP
European Patent Office
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carrier substrate
copper strand
copper
collector
elongated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89120568A
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English (en)
French (fr)
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EP0369290A3 (de
Inventor
Ernst Halder
Peter Herlinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horst Siedle KG
Original Assignee
Horst Siedle KG
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Publication date
Application filed by Horst Siedle KG filed Critical Horst Siedle KG
Publication of EP0369290A2 publication Critical patent/EP0369290A2/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C10/00—Adjustable resistors
    • H01C10/30—Adjustable resistors the contact sliding along resistive element
    • H01C10/38—Adjustable resistors the contact sliding along resistive element the contact moving along a straight path

Definitions

  • the invention is based on a carrier substrate and a method for its production according to the preamble of claim 1 and claim 15.
  • a carbon fiber bundle is embedded in the longitudinal direction of the profile of the substrate, which serves in the simplest application to separate the voltage connection for the resistance path of the linear potentiometer from the opposite, So from the end remote from the common contact plug end back into the area of the contact plug, so that the user is not tongued to provide voltage connections for this on opposite sides of the possibly extremely long (for example 2 m or more) linear potentiometer.
  • the synthetic resin profile i.e. the carrier substrate, stores at least this on its surface Resistance track, preferably parallel to this and preferably on the same side still a collector track, which feeds the tapped voltage value to the third, ie the tap connection in the contact area of the linear potentiometer.
  • An embodiment of the known carrier substrate then consists in that in addition to the return carbon fiber bundle, another carbon fiber bundle is arranged on the profile surface carrying the collector path, which can be contacted along this surface and is subject to the collector path coating, so that, as it were, a constant short circuit of each collector path point to Connection or contact area results and the tapped voltage can be detected without any falsifying, if only slight, resistances in the collector area.
  • the problem with the storage of a carbon fiber bundle can be the fact that it is not sufficiently low-resistance and because of the "fibrousness" of the carbon fibers it is not ensured in all circumstances that small carbon fiber approaches do not protrude from the profile surface in the transverse direction or at an angle to it Isolation of such a linear potentiometer could lead to difficulties.
  • a basic material for potentiometer plates is known (DE-OS 23 58 004), in which an insulating plate which forms the potentiometer plate and has a corresponding resistance pattern on its surface consists of polyamide resin which is enriched with a fibrous filler.
  • This filler consists of either asbestos fibers or glass fibers. The production takes place, among other things by extrusion of the plastic provided with the filler.
  • collector track layers which are preferably arranged on the same carrier substrate, with conductive silver in order to add the lowest possible resistance value to the tap connection of the linear potentiometer to the tapped potential value - this is done essentially without current, i.e. by compensation transfer.
  • the invention has for its object to improve the above-mentioned carrier substrate for a linear potentiometer in such a way that a significantly improved voltage feedback from the opposite side of the linear potentiometer to the contact connection area is possible, so that otherwise unavoidable residual voltages are virtually eliminated to zero and further simplifications Extrusion process and the coating as well as the connection with the conductive plastic orders for collector and resistance tracks can be achieved.
  • the invention solves this problem in each case with the characterizing features of claim 1 and claim 15 and has the advantage that the filament structure of the retracted copper strand simplifies the manufacturing process due to its axial extensibility as well results in a special low resistance in the electrical field, which is based on the fact that the preferably still silver-plated copper strand forms practically an immediate short-circuit for the voltages occurring even with long and longest carrier substrates, so that it is possible with the remaining residual voltages, if any, to occur to remain within the extremely low accuracy tolerances that such high-precision linear potentiometers must have as motion detectors, as actual value transmitters for control purposes or for other applications.
  • the copper strand only takes up a space of, for example, 1 mm2 in cross section in order to work with numerical values which, as is understood, of course do not limit the invention.
  • the stranded copper strand during the extrusion process for the carrier substrate advantageously consists of an extremely high number of the finest copper threads, which are initially arranged in bundles of copper threads. These individual bundles are then connected to one another in the manner of a braiding process, that is to say intertwined or over and under brought into a longitudinal configuration that has a pronounced longitudinal flexibility due to the braided structure, but also due to the properties of the finest copper wires, and can also be brought into any cross-sectional shape.
  • the basic shape of the copper strand embedded in the carrier substrate represents a generally band-shaped structure, the rest of the individual copper filaments with their bundles also being able to be arranged in parallel, insofar as this is possible and manageable.
  • the braided copper strand structure in a silver-plated version is preferred, which is guided in parallel during the manufacture of the carrier substrate through the extrusion opening and is pressed in with a correspondingly high pressure into the substrate material, preferably remaining flush with the surface.
  • Flushness of the surface is required in any case when the silver-plated copper strand is overlaid by a collector conductive plastic application, in which case the copper strand ensures the uninfluenced, that is to say completely residual stress-free, tapping of the voltage from the collector path and its supply to the connection area.
  • the manufacturing process of such a carrier substrate proceeds in such a way that a glass fiber-reinforced synthetic resin profile is first produced for the carrier substrate itself in that lengths of glass fiber are passed into a corresponding impregnating resin and, for example, after passing through a front tool, a main tool with a shaping outlet mouth is fed, in which case the merging with the silver-plated copper braid, for example by pulling it off a supply roll and merging it with the soaked glass fiber bundle in the main tool immediately or only after passing through a front tool and soaking with the same synthetic resin, whereby the profile strand from the mouth of the main tool is sometimes considerable Forces is subtracted.
  • the drawing shows a perspective schematic representation of only a partial area of a carrier substrate, pulled out of the receiving housing of the linear potentiometer, shown as an aluminum profile, without other potentiometer components, which are also not the subject of the present invention.
  • the basic idea is to pull a (silver-plated) copper strand into the carrier substrate for linear potentiometers, preferably flush with the surface during its manufacture, and thus to obtain an electrical switching means which can be used here for a variety of tasks.
  • the conductive plastic layer is then placed on such a carrier substrate, in particular with the same resin base as the substrate of the carrier directly applied, sieved, sprayed, evaporated or the like.
  • the carrier substrate is designated 10; a cut-off potentiometer housing with the profile shape of the substrate in suitable guides. Since the only thing that matters here is the design of the carrier substrate as a carrier for the resistance and collector tracks, there is no need to go into those potentiometer components that are not in operative connection with the substrate occur because they are not the subject of the invention.
  • the carrier substrate 10 is a drawn plastic profile or synthetic resin profile, preferably with embedded, reinforcing glass fibers, glass fiber bundles or glass fiber rovings; the profile is pulled out of the preferably slightly conically narrowing outlet mouth of a heated main tool with considerable force, with at least one copper strand designated 12 (flush with the surface) being drawn into the profile of the carrier substrate directly in this production.
  • This copper braid which is arranged at least once in the carrier substrate, is a bundling of an extremely large number of the finest copper threads or filaments, each of which is combined into smaller bundles, these bundles then being interwoven in the usual case, thus form a kind of woven fabric.
  • the individual bundles therefore do not run in a strictly parallel straight line and in the longitudinal direction to the carrier substrate, but are interlaced with one another, they have slight bends, so that there are also short distances in the transverse direction, as is customary in a braided structure .
  • the individual copper filaments are silver-plated, so that overall there is a silver-plated copper strand which is drawn into the profile of the glass-fiber reinforced plastic, for example, during extrusion or during its manufacture.
  • a copper braid without interlacing could also be provided, in which the bundles and therefore also the individual copper filaments lie parallel to one another; here too there is a certain longitudinal elasticity due to the material properties of the copper itself.
  • the procedure according to a first embodiment can be such that the silver-plated copper strand is impregnated in a front tool with the same plastic from which the carrier substrate is made and together with the soaked glass fibers is guided through the main tool.
  • the copper strand dry to the pulling mouth of the main tool, the copper strand being pressed flat and into the cross-sectional profile shape of the carrier substrate by the pull-out force in the mouth region, so that in any case a completely flat surface of the carrier substrate results, whereby at In certain places, the synthetic resin surface is replaced by the copper wire embedded flush with the surface.
  • At least one of the copper strands can also be arranged inside the carrier substrate, namely when the copper strand is used to return the voltage at the opposite end of the resistance track. It is then only necessary to ensure that the silver-plated copper strand in the contact area comes out and is available.
  • collector layer and the resistance layer are arranged in parallel next to one another on the carrier substrate, one side of the silver-plated copper strands being drawn in to contact each collector station point then being located on this side below the collector layer, while the other copper strand, which is the opposite, preferably also runs flush on the back or underside of the carrier substrate Contacted end of the resistance track and leads back to the common terminal contact area.
  • the copper strand (s) is (are) drawn into the carrier substrate during their manufacture in such a way that they are flush with the surface. If, for example, it has a bundle shape that is approximately round in cross section, the copper strand is flattened in the surface area by the molding tool and then continues in a band-like manner in the transition without a step and without dislocation, smoothly extending the surface and the profile shape of the longitudinal substrate of the carrier.
  • the copper wire can thus also be contacted directly with regard to its electrical properties. The focus is exclusively on the electrical properties of the copper strand, while a new product with particularly reliable functional properties is achieved at the same time.
  • a copper braid as an electrical transmission and conduction element is also particularly cost-effective - a conductive silver underlayer is considerably more expensive and above all also higher impedance than the silver-plated copper wire.
  • the carrier substrate 10 of the drawing has two longitudinal regions 14 and 15 which serve to arrange the collector path and, parallel to it, the resistance path.
  • a preferred exemplary embodiment of the present invention therefore comprises the substrate 10, as shown in the drawing, on the upper side of which, in the lower half in the drawing, the conductive plastic layer of the resistance track is cross-hatched and designated by 14a. No copper braid is underlaid on this resistive conductive plastic layer 14a.
  • the conductive plastic layer for the collector track is then applied to the upper half of the upper side of the substrate, i.e. in the longitudinal region 15, which is not shown for reasons of clarity - this conductive plastic layer of the collector track is underlaid with the silver-plated copper strand 12, as explained earlier.
  • the illustration of the drawing also shows the second copper strand 12a arranged on the back or underside of the substrate 10, which serves to connect the averted resistance path potentiometer connection to the voltage to be supplied.
  • the potentiometer in any case in the area of the substrate connections, to be designed to be line-free or cable-free.
  • low-resistance contact surfaces can also be provided at the end areas, for example conductive silver applications.
  • the procedure can be such that conductive silver layers are applied or underlaid in the corresponding areas, and the electrical contact connection is then made by a U-shaped, resilient bracket which points to the end area of the substrate is plugged in that it touches the respective contact surfaces on both sides and is manufactured without cables or wires.
  • the bracket then embraces the end region of the substrate in a U-shape in the manner of a bridge and thus connects the contact surfaces arranged on the top and bottom.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats (10) bei Linearpotentiometern und nach dem Verfahren hergestelltes Trägersubstrat (10), auf welchem, vorzugsweise in Form von Leitplastikschichten Kollektorbahn und/oder Widerstandsbahn aufgebracht ist. In das Kunstharzprofil des Trägersubstrats ist unmittelbar bei dessen Herstellung vorzugsweise zusammen mit dieses Profil verstärkenden Glasfaserbündeln mindestens eine versilberte Kupferlitze (12) so eingezogen, daß diese der Zuführung der Potentiometerspannung zum abgewandten Ende der Widerstandsbahn über die Länge des Linearpotis dient, wobei ferner dem Kollektorbahnbereich eine weitere versilberte Kupferlitze (12a) unterlegt sein kann. Die eingelagerten Kupferlitzen bilden einen glatten Übergang zu den angrenzenden Profilteilen.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Trägersubstrat und einem Verfahren zu seiner Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 15.
  • Bei einem bekannten Trägersubstrat dieser Art für ein Linearpo­tentiometer (DE-OS 34 06 366) ist in das aus einem Kunst­harz bestehende Profil des Substrats in Längsrichtung ein Kohlefaserbündel eingelagert, welches im einfachsten Anwendungsfall dazu dient, den Spannungsanschluß für die Widerstandsbahn des Linearpotentiometers vom abge­wandten, also von dem zum gemeinsamen Kontaktstecker­ende entfernten Ende in den Bereich des Kontaktsteckers zurückzuführen, so daß der Anwender nicht gezungen ist, auf entgegengesetzten Seiten des unter Umständen extrem langen (beispielsweise 2 m oder mehr) Linear­potentiometers Spannungsanschlüsse für dieses vorzusehen.
  • Dabei lagert das Kunstharzprofil, also das Träger­substrat auf seiner Oberfläche mindestens diese Widerstandsbahn, vorzugsweise parallel zu dieser und vorzugsweise auf der gleichen Seite noch eine Kollektorbahn, die den abgegriffenen Spannungswert dem dritten, d.h. dem Abgriffsanschluß im Kontaktbe­reich des Linearpotentiometers zuführt.
  • Eine Ausgestaltung des bekannten Trägersubstrats besteht dann darin, daß zusätzlich zu dem Rückführ-­Kohlefaserbündel ein weiteres Kohlefaserbündel auf der die Kollektorbahn tragenden Profiloberfläche angeordnet ist, welches längs dieser Oberfläche kontaktierbar ist und der Kollektorbahnbeschichtung unterliegt, so daß sich hierdurch sozusagen ein ständiger Kurzschluß jedes Kollektorbahnpunktes zum Anschluß- oder Kontaktbereich ergibt und die abgegriffene Spannung ohne evtl. verfälschende, wenn auch nur geringfügige Widerstände im Kollektor­bereich erfaßt werden kann.
  • Problematisch kann allerdings bei der Einlagerung eines Kohlefaserbündels der Umstand sein, daß dieses nicht hinreichend niederohmig ist und aufgrund der "Faserigkeit" der Kohlefasern nicht unter allen Umständen sichergestellt ist, daß aus der Profil­oberfläche nicht in Querrichtung oder schräg zu dieser kleine Kohlerfaseransätze herausragen, die im Bereich der Isolierung eines solchen Linearpo­tentiometers zu Schwierigkeiten führen könnten. Um im übrigen bei der Verwendung von Kohlefasern zur Rückführung des abgewandten Widerstandsbahn-­Anschlußendes einen hinreichend niedrigen Widerstand zu erzielen, ist es bei diesem bekannten Linearpo­ tentiometer erforderlich, eine sich praktisch über den gesamten Profilquerschnitt erstreckende wannen­förmige Ausnehmung mit dem Kohlefasermaterial anzu­füllen, so daß im Querschnitt gesehen das Profil des Trägersubstrats doch erhebliche Fremdmaterialmen­gen,verglichen mit dem verwendeten Kunststoff auf­weist, die möglicherweise zu einem evtl. auch nur schwachen Durchbiegen oder zu Änderungen im Verhalten des Trägersubstrats auf Temperaturveränderungen führen können.
  • Der Grundaufbau eines solchen Linearpotentiometers, bei dem Widerstands- und/oder Kollektorbahnschichten auf einem Profilträger angeordnet sind, ist eben­falls bekannt (US-PS 3 036 284), wobei das längliche Trägersubstrat im Gehäuse des Linearpotentiometers in geeigneter Weise befestigt ist. Die parallel­liegenden Widerstands- und Kollektorbahnen werden beim Durchlauf des Abgriffs des Linearpotentiometers gleichzeitig von Schleiferfingern berührt, wodurch sich das von der Widerstandsbahn abgegriffene Po­tential auf die Kollektorbahn und von dieser nach außen übertragen ist.
  • Es ist auch bekannt, Widerstandsmaterialien für Präzisionspotentiometer auf der Basis von leitfähigen Partikeln, vorwiegend Ruße (Kohlenstoff) herzustellen, wobei metallisierte Rußgemische in verschiedene Harze als Matrixwerkstoffe eingelagert Werden. Ein auf diese Weise gewonnenes elektrisch leitendes Widerstandsmaterial bildet dann elektrisch leitende Bahnen (Leitplastikbahnen) bei Potentiometern belie­ biger Art (DD-PS 211 421).
  • Bekannt ist ferner die doppelseitige Belegung von Trägersubstraten mit Leiterbahnen bei Einstellpoten­tiometern oder Einstellwiderständen (DE-OS 15 15 625), wobei die auf einen isolierenden Grundkörper aufge­dampften, aufgespritzten oder aufgedruckten Wider­stands- und Gleitschichten durch einen übergreifenden Kontaktbügel miteinander verbunden sind.
  • Schließlich ist ein Grundmaterial für Potentiometer­platten bekannt (DE-OS 23 58 004), bei dem eine die Potentiometerplatte bildende, an ihrer Ober­fläche entsprechend verlaufende Widerstandsmuster aufweisende Isolierplatte aus Polyamidharz besteht, der mit einem faserförmigen Füllstoff angereichert ist. Dieser Füllstoff besteht entweder aus Asbest­fasern oder aus Glasfasern. Die Herstellung erfolgt u.a. durch Extrusion des mit dem Füllstoff versehenen Kunststoffs.
  • Speziell bei der Herstellung von Linearpotentiometern ergeben sich erhebliche Anforderungen an die Herstel­lungsgenauigkeit und die noch zulässigen Toleranzen, insbesondere wenn es sich um Präzisionssysteme mit längeren Abmessungen handelt, die beispielsweise für die Stellungsrückmeldung an Maschinen o.dgl. eingesetzt werden. Nicht zuletzt wegen der erhebli­chen Längserstreckung solcher Präzisionslinearpoten­tiometer müssen auf unterschiedlichen Materialkom­binationen, auf Temperatureinflüsse, auf Durchbie­gung der Trägersubstrate u.dgl. zurückgehende Pro­ bleme überwunden werden.
  • Im allgemeinen Zusammenhang ist es auch bekannt, die vorzugsweise auf dem gleichen Trägersubstrat angeordneten Kollektorbahnschichten mit Leitsilber zu unterlegen, um den abgegriffenen Potentialwert - dies geschieht im übrigen im wesentlichen strom­frei, also durch Kompensation -, mit einem möglichst niedrigen Widerstandswert an den Abgriffanschluß des Linearpotentiometers zu übertragen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das ein­gangs genannte Trägersubstrat für ein Linearpoten­tiometer dahingehend zu verbessern, daß eine we­sentlich verbesserte Spannungsrückführung von der abgewandten Seite des Linearpotentiometers zum Kon­taktanschlußbereich möglich ist, so daß sonst nicht vermeidbare Restspannungen praktisch zu Null eli­miniert sind und wobei ferner Vereinfachungen beim Extrudiervorgang und der Beschichtung sowie der Verbindung mit den Leitplastikaufträgen für Kol­lektor- und Widerstandsbahnen erzielbar sind.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe jeweils mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 15 und hat den Vorteil, daß sich durch die Filaments-Struktur der eingezogenen Kupferlitze sowohl Vereinfachungen beim Herstellungsvorgang aufgrund von deren axialer Dehnbarkeit als auch eine besondere Niederohmigkeit im elektrischen Bereich ergibt, die darauf beruht, daß die vorzugsweise noch versilberte Kupferlitze auch bei langen und längsten Trägersubstraten praktisch einen unmittel­baren Kurzschluß für die hier auftretenden Spannun­gen bildet, so daß es gelingt, mit den verbleibenden Restspannungen, soweit solche überhaupt noch auftreten, innerhalb der extrem niedrigen Genauigkeitstoleranzen zu verbleiben, die solche Hochpräzisions-Linearpoten­tiometer als Bewegungsmelder, als Istwertgeber für Regelungszwecke oder für sonstige Anwendungen auf­weisen müssen.
  • Besonders vorteilhaft ist, daß dabei die Kupferlitze im Querschnitt lediglich einen Platz von beispiels­weise 1 mm² einnimmt, um hier mit numerischen Werten zu arbeiten, die, wie es sich versteht, die Erfindung natürlich nicht einschränken. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß auch bei Einziehen von zwei Kup­ferlitzen dann auf entgegengesetzten Seiten des Trägersubstratprofils der sich hierdurch ergebende Fremdmaterialanteil nur sehr geringfügig ist und die Grundeigenschaften der das Profil bildenden Harzkomponente praktisch nicht beeinträchtigt.
  • Dabei besteht die während des Extrudiervorgangs für das Trägersubstrat mit eingezogene Kupferlitze mit Vorteil aus einer extrem hohen Anzahl von fein­sten Kupferfäden, die zunächst zu Bündeln von Kup­ferfäden geordnet sind. Diese einzelnen Bündel werden dann nach Art eines Flechtvorgangs miteinan­der verbunden, also verflochten oder über- und unter­ einander verlaufend in eine Längskonfiguration ge­bracht, die aufgrund der Flechtstruktur, aber auch aufgrund der Eigenschaften der feinsten Kupferdrähte eine ausgeprägte Längsnachgiebigkeit aufweist und im übrigen in beliebige Querschnittsformen gebracht werden kann. Die Grundform der in das Trägersubstrat eingelagerten Kupferlitze stellt eine allgemein bandförmige Struktur dar, wobei im übrigen die ein­zelnen Kupferfädchen mitihren Bündeln auch parallel angeordnet sein können, soweit dies möglich und handhabbar ist. Bevorzugt ist jedoch die geflochtene Kupferlitzenstruktur in versilberter Ausführung, die bei der Herstellung des Trägersubstrats parallel mit durch die Extrudieröffnung geführt und mit ent­sprechend hohem Druck in das Substratmaterial vor­zugsweise oberflächenbündig verbleibend, eingepreßt wird.
  • Die Oberflächenbündigkeit ist auf jeden Fall dann erforderlich, wenn die versilberte Kupferlitze durch einen Kollektor-Leitplastikauftrag überlagert wird, wobei dann die Kupferlitze für den unbeeinflußten, also vollkommen restspannungsfreien Abgriff der Spannung von der Kollektorbahn und ihrer Zuführung zu dem Anschlußbereich sorgt.
  • Vorteilhaft ist dabei, daß eine solche versilberte Kupferlitze im Vergleich zu bisher verwendeten Kohle­faserrovings oder auch Leitersilberschichten ko­stengünstiger ist und bei wesentlich höherer Leit­fähigkeit ebenfalls keine Quereinflüsse auf das Kunstharzmaterial des Trägersubstrats hat, es also weder chemisch noch mechanisch, etwa bei Einwir­kung unterschiedlicher Temperaturen u. dgl., beein­flußt.
  • Das Herstellungsverfahren eines solchen Trägersub­strats läuft so ab, daß zunächst für das Trägersubstrat selbst ein glasfaserverstärktes Kunstharzprofil dadurch erzeugt wird, daß in ein entsprechendes Tränkharz Glasfaserlängen geführt und beispielsweise nach Durchlaufen eines Vorwerkzeugs einem Hauptwerk­zeug mit einer formenden Austrittsmündung zugeführt werden, bei welchem dann auch die Zusammenführung mit der versilberten Kupferlitze erfolgt, indem diese beispielsweise von einer Vorratsrolle abgezo­gen und sofort oder erst nach Passieren eines Vor­werkzeugs und Tränken mit dem gleichen Kunstharz im Hauptwerkzeug mit dem getränkten Glasfaserbündel zusammengeführt und eingezogen wird, wobei der Profil­strang aus der Mündung des Hauptwerkzeugs mit zum Teil erheblichen Kräften abgezogen wird. Es ergibt sich hierdurch eine einwandfreie, lückenlose Einbet­tung der Kupferlitze in dem Profilquerschnitt des Trägersubstrats, vorzugsweise in flächenbündiger Position, so daß sich ein einstückiges Bauteil für ein Linearpotentiometer ergibt, welches dann sofort weiterbearbeitet, beispielsweise mit den Leitplastik­schichten für die Kollektor- und Widerstandsbahn überzogen werden kann.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maß­nahmen sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiter­bildungen möglich. So ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kupferlitze versilbert ist, wodurch sich eine zusätzliche erhebliche Reduzierung des elektri­schen Widerstandes erzielen läßt, zusammen mit einer günstigeren Beschaffung der Kupferlitzenoberfläche, insbesondere auch zur ergänzenden Kontaktierung einer darüber angeordneten Kollektorleitplastik­schicht. Außerdem werden Oxidationsprozesse an den Leitsilberanschlüssen vermieden.
    • Zeichnung
  • Die Zeichnung zeigt in einer perspektivischen schema­tisierten Darstellung lediglich einen Teilbereich eines Trägersubstrats, herausgezogen aus dem auf­nehmenden, als Aluminiumprofil dargestellten Gehäuse des Linearpotentiometers, ohne sonstige Potentiome­terbestandteile, die insoweit auch nicht Gegenstand vorliegender Erfindung sind.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Der Grundgedanke besteht darin, in das Trägersubstrat bei Linearpotentiometern eine (versilberte) Kupfer­litze unmittelbar bei dessen Herstellung vorzugsweise oberflächenbündig einzuziehen und so ein elektri­sches Schaltmittel zu gewinnen, welches an dieser Stelle für vielfältige Aufgaben eingesetzt werden kann.
  • In einer Ausgestaltung wird dann auf ein solches Trägersubstrat die Leitplastikschicht, insbesondere mit identischer Harzbasis wie das Substrat des Trä­gers unmittelbar aufgebracht, aufgesiebt, aufgesprüht, aufgedampft o. dgl.
  • In der Zeichnung ist das Trägersubstrat mit 10 be­zeichnet; ein abgeschnittenes, die Profilform des Substrats in geeigneten Führungen aufnehmendes Po­tentiometergehäuse mit 11. Da es hier lediglich auf die Ausbildung des Trägersubstrats als Träger für die Widerstands- und Kollektorbahnen ankommt, braucht auf solche Potentiometerkomponenten nicht eingegangen zu werden, die nicht mit dem Substrat in Wirkverbindung treten, da diese nicht Gegenstand der Erfindung sind.
  • Das Trägersubstrat 10 ist ein gezogenes Kunststoff­profil oder Kunstharzprofil vorzugsweise mit einge­lagerten, verstärkenden Glasfasern, Glasfaserbün­deln oder Glasfaserrovings; das Profil wird aus der sich vorzugsweise leicht konisch verengenden Austrittsmündung eines erwärmten Hauptwerkzeugs mit erheblicher Kraft ausgezogen, wobei unmittelbar bei dieser Herstellung mindestens eine mit 12 bezeich­nete Kupferlitze (oberflächenbündig) in das Profil des Trägersubstrats mit eingezogen wird.
  • Bei dieser Kupferlitze, die mindestens einmal im Trägersubstrat angeordnet ist, handelt es sich um eine Bündelung einer extremen Vielzahl feinster Kupferfäden oder -filamente, die jeweils zu kleine­ren Bündeln zusammengefaßt sind, wobei diese Bündel dann im üblichen Fall miteinander verflochten sind, also eine Art Flechtgewebe bilden. Die einzelnen Bündel verlaufen daher bei der bevorzugten Ausfüh­rungsform der Kupferlitze nicht strikt parallel geradlinig und in Längsrichtung zu dem Trägersubstrat, sondern sind zueinander verschränkt, sie weisen leichte Biegungen auf, so daß sich auch in Quer­richtung kurze Wegstrecken ergeben, wie dies bei einer Flechtstruktur üblich ist. Dies führt dazu, daß sich bei einer solchen Kupferlitze, wie diese Struktur im folgenden ausschließlich noch bezeichnet wird, auch eine gewisse Längselastizität ergibt. Dabei sind entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die einzelnen Kupferfädchen versilbert, so daß sich insgesamt eine versilberte Kupferlitze ergibt, die in das Profil des beispiels­weise glasfaserverstärkten Kunststoffs beim Extrudie­ren oder bei dessen Herstellung mit eingezogen wird.
  • Soweit technisch und manipulierbar beherrschbar, könnte auch eine Kupferlitze ohne Verflechtung vorge­sehen sein, bei der also die Bündel und damit auch die einzelnen Kupferfilamente parallel zueinander liegen; auch hier ergibt sich eine gewisse Längsela­stizität aufgrund der Materialeigenschaften des Kupfers selbst.
  • Zur Einlagerung der mindestens einen Kupferlitze in das Trägersubstrat kann dabei entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel so vorgegangen werden, daß die versilberte Kupferlitze in einem Vorwerkzeug mit dem gleichen Kunststoff getränkt wird, aus welchem auch das Trägersubstrat besteht und zusammen mit den getränkten Glasfasern durch das Hauptwerkzeug geführt wird.
  • Es ist aber auch möglich, die Kupferlitze trocken der Ziehmündung des Hauptwerkzeugs zuzuführen, wobei durch die Ausziehkraft im Mündungsbereich die Kupfer­litze entsprechend flach und in die Querschnitts­profilform des Trägersubstrats eingedrückt wird, so daß sich auf jeden Fall eine vollkommen flache Oberfläche des Trägersubstrats ergibt, wobei an bestimmten Stellen eben die Kunstharzoberfläche durch die oberflächenbündig eingelagerte Kupfer­litze ersetzt ist.
  • Es versteht sich und liegt daher auch im Rahmen vorliegender Erfindung, daß bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mindestens eine der Kupferlitzen auch inherhalb des Trägersubstrats angeordnet werden kann, nämlich dann, wenn die Kupferlitze zur Rück­führung der Spannung am abgewandten Ende der Wider­standsbahn verwendet wird. Es muß dann lediglich dafür gesorgt werden, daß im Kontaktierungsbereich die versilberte Kupferlitze nach außen tritt und verfügbar ist.
  • Bevorzugt ist aber die beidseitige, oberflächenbün­dige Einlagerung jeweils einer Kupferlitze, einmal für die Kontaktierung des abgewandten Endes der Widerstandsbahn und zum anderen als Unterlegung für eine auf der ganzen nach außen freiliegenden Oberfläche der versilberten Kupferlitze aufgebrach­ten Kollektorschicht. Somit können Kollektorschicht und Widerstandsschicht parallel nebeneinander auf dem Trägersubstrat angeordnet werden, wobei sich auf dieser Seite unterhalb der Kollektorschicht dann eine der miteingezogenen, versilberten Kupfer­litzen zur Kontaktierung jedes Kollektorbahnpunktes befindet, während auf der Rückseite oder Unterseite des Trägersubstrats die andere Kupferlitze vorzugs­weise ebenfalls oberflächenbündig verläuft, die das abgewandte Ende der Widerstandsbahn kontaktiert und zum gemeinsamen Anschlußkontaktbereich zurück­führt.
  • Die Kupferlitze(n) wird (werden) also bei ihrer Herstellung so in das Trägersubstrat mit eingezogen, daß sie oberflächenbündig abschließen. Die Kupfer­litze wird, wenn sie beispielsweise eine im Quer­schnitt in etwa runde Bündelform hat, durch das Formwerkzeug im Oberflächenbereich flachgedrückt und setzt dann bandförmig im Übergang ohne Absatz und ohne Versetzung glatt verlaufend die Oberfläche und die Profilform des Trägerlängssubstrats fort. Die Kupferlitze ist somit hinsichtlich ihrer elektri­schen Eigenschaften auch unmittelbar kontaktierbar. Dabei wird ausschließlich auf die elektrischen Eigen­schaften der Kupferlitze abgestellt, wobei gleichzeitig ein neues Erzeugnis mit besonders zuverlässigen Funktionseigenschaften erzielt wird.
  • Die Verwendung einer Kupferlitze als elektrisches Übertragungs- und Leitungselement ist auch von be­sonderer Kostengünstigkeit - eine Leitsilberunter­schicht ist erheblich teurer und vor allen Dingen auch hochohmiger als die versilberte Kupferlitze.
  • Das Trägersubstrat 10 der Zeichnung weist zwei Längs­bereiche 14 und 15 auf, die der Anordnung der Kollek­torbahn und parallel zu dieser der Widerstandsbahn dienen.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung umfaßt daher das Substrat 10, wie in der Zeichnung dargestellt, auf dessen Oberseite auf der einen, in der Zeichnung unteren Hälfte die Leit­plastikschicht der Widerstandsbahn kreuzschraffiert aufgebracht und mit 14a bezeichnet ist. Dieser Wi­derstandsbahn-Leitplastikschicht 14a ist keine Kupfer­litze unterlegt.
  • Auf der oberen Hälfte der Substratoberseite, also im Längsbereich 15 ist dann die Leitplastikschicht für die Kollektorbahn aufgebracht, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit eingezeichnet ist - diese Leitplastikschicht der Kollektorbahn ist durch die versilberte Kupferlitze 12 unterlegt, wie weiter vorne schon erläutert.
  • In der Darstellung der Zeichnung ist auch die auf der Rückseite oder Unterseite des Substrats 10 an­geordnete zweite Kupferlitze 12a erkennbar, die dazu dient, den abgewandten Widerstandsbahn-Poten­tiometeranschluß mit der zuzuführenden Spannung zu verbinden.
  • Es ist daher möglich, durch die Einbettung der elek­ trisch leitenden, besonders niederohmigen versilber­ten Kupferlitzen 12, 12a das Potentiometer, jeden­falls im Bereich der Substratanschlüsse, leitungs-0 bzw. kabelfrei auszubilden. Hierzu können dann noch niederohmige Kontaktierflächen an den Endbereichen vorgesehen sein, z.B. Leitsilberaufträge.
  • Für die Kontaktierung des anderen Endes der Leitpla­stik-Widerstandsbahn mit der Rückführkupferlitze 12a kann so vorgegangen werden, daß in den entspre­chenden Bereichen Leitsilberschichten aufgebracht oder unterlegt werden und die elektrische Kontakt­verbindung dann durch einen U-förmigen, federnden Bügel, der auf den Endbereich des Substrats so aufge­steckt wird, daß er beidseitig die jeweiligen Kon­taktflächen berührt, kabel- bzw. leitungsfrei herge­stellt wird. Der Bügel umfaßt dann U-förmig den Endbereich des Substrats nach Art einer Brücke und verbindet so die auf der Ober- bzw. Unterseite ange­ordneten Kontaktflächen.
  • Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (20)

1. Längliches Trägersubstrat für Linearpotentiometer in Form eines Kunstharz enthaltenden Profils mit einer Kollektorbahn und gegebenenfalls Wi­derstandsbahn(en), dadurch gekennzeichnet, daß in das Trägersubstrat mindestens eine Kupferlitze (12, 12a) in Längsrichtung eingelagert ist.
2. Längliches Trägersubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlitze versilbert ist.
3. Längliches Trägersubstrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die versilberte Kupferlitze aus einer Vielzahl kleinster Kupfer­drähte oder -filamente besteht.
4. Längliches Trägersubstrat nach Anspruch 3, da­durch gekennzeichnet, daß die kleinen Kupferdräht­chen zu Bündeln zusammengefaßt und die Bündel miteinander verflochten sind.
5. Längliches Trägersubstrat nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die zu Bündeln zusammen­gefaßten feinen Kupferdrähte parallel in Längs­ausrichtung zum Trägersubstrat verlaufen.
6. Längliches Trägersubstrat nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Kup­ferlitze (12a) oberflächenbündig oder von Kunst­harzmaterialien des Substrats überdeckt auf der Substratunterseite zum abgewandten Widerstandsbahn­anschluß geführt und dort mit diesem elektrisch verbunden ist zur Zuführung der Potentiometerspan­nung von einem gemeinsamen Anschlußbereich.
7. Längliches Trägersubstrat nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere versilberte Kupferlitze (12) oberflächenbündig im Bereich des Kollektorbahnbereichs angeordnet und die Kollektorbahn-Leitplastikschicht an jedem Punkt elektrisch kontaktierend dieser Schicht unterlegt ist.
8. Längliches Trägersubstrat nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Trägersub­strat unmittelbar (eine) Leitplastikschicht(en) zur Beschichtung der Kollektorbahn und gegebenen­falls zur Bildung von mindestens einer Wider­standsbahn mit Schichtstärken insbesondere > 50 µ aufgetragen sind.
9. Längliches Trägersubstrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz in den Leitpla­stikschichten identisch ist mit dem Kunstharz des Trägersubstrats.
10. Längliches Trägersubstrat nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung des Trägersubstrats in dieses eingelagerte Glas­faserbündel mit dem gleichen Kunstharz wie die Kupferlitze (12, 12a) getränkt sind.
11. Längliches Trägersubstrat nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Leitplastikschicht auf der Basis des im Trägersub­strat enthaltenen Kunstharzes lediglich zur Bildung der Widerstandsbahn (14a) in einem ersten Längs­bereich (14) aufgebracht ist und die Kollektorbahn mit unterlegter versilberter Kupferlitze (12) in einem zweiten parallelen Längsbereich (15) angeordnet ist.
12. Längliches Trägersubstrat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die im zweiten Längsbereich (15) angeordnete Kupferlitze (12) die leitende Unterlage für die über ihr aufgebrachte Kollektor-­Leitplastikschicht bildet.
13. Längliches Trägersubstrat nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem Endbereich des Trägersubstrats elektrisch leitende, dem Abgriff von Spannungen oder der Zu- und Abführung von Strömen dienende zusätzliche Kontaktflächen gebildet sind, die mit der/den Kupferlitze(n) (12, 12a) und gegebenenfalls an­grenzenden Leitplastikschichten elektrisch leitend verbunden sind.
14. Längliches Trägersubstrat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen gebildet sind von mindestens teilweise mit der/den Kupfer­litze(n) (12, 12a) und gegebenenfalls die Leit­plastikschichten überlappend, insbesondere darüber­liegend oder darunterliegend angeordneten, hoch­leitfähigen Schichten, insbesondere Leitsilber­schichten.
15. Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats mit Kollektorbahn und Widerstandsbahn in Form eines länglichen Kunstharzprofils als Bestand­teil eines Linearpotentiometers gemäß einem der Ansprüche 1-14 durch Ausziehen des das Trägersub­strat bildenden Profils aus einer Werkzeug-Form­öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Ausziehen des Trägersubstrats mindestens eine Kupferlitze aus der Werkzeug-Formöffnung mit ausgezogen wird, so daß sich im glatten Über­gang ein von der Kupferlitze eingenommener, in Längsrichtung durchlaufender, längs der Oberfläche des Trägersubstrats kontaktier­barer Raum im Trägersubstrat ergibt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­net, daß zusammen mit der ersten Kupferlitze mindestens eine weitere Kupferlitze miteingezogen wird, wobei die eine Kupferlitze auf der Substrat­oberseite und die zweite auf der Substratunterseite verläuft.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch ge­kennzeichnet, daß die mindestens eine miteingezo­gene Kupferlitze oberflächenbündig angeordnet ist derart, daß sie längs ihrer Oberfläche von der darüberliegenden Kollektorbahn an jedem Punkt elektrisch kontaktiert ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlitze vor dem Auszie­hen aus der Werkzeug-Formöffnung versilbert wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-18, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Kupfer­litze trocken unter Verzicht auf eine vorherige Tränkung der Werkzeug-Formöffnung zugeführt und in das Profil des Trägersubstrats eingezogen wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlitze in einem ersten Werkzeug mit dem Kunstharz des Träger­profils getränkt und anschließend der Werkzeug-­Formöffnung zum Einziehen in das Profil zugeführt wird.
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