WO2009049575A1 - Verfahren zur herstellung eines kontaktstifts für eine leuchtstoffröhre und kontaktstift für eine leuchtstoffröhre - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines kontaktstifts für eine leuchtstoffröhre und kontaktstift für eine leuchtstoffröhre Download PDF

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contact
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Theo Schuck
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Willy Kreutz Gmbh & Co. Kg
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    • H01R33/08—Two-pole devices with two current-carrying pins, blades or analogous contacts, having their axes parallel to each other for supporting tubular fluorescent lamp
    • H01R33/0827—Two-pole devices with two current-carrying pins, blades or analogous contacts, having their axes parallel to each other for supporting tubular fluorescent lamp characterised by the contacts
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49204—Contact or terminal manufacturing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a contact pin for use as an electrical contact element on a fluorescent tube according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a contact pin, as can be produced in particular by the method according to the invention.
  • Known fluorescent tubes have end caps on their axial ends, on each of which two contact pins are provided. These contact pins serve as electrical contact elements, with which the fluorescent tube is fixed in base receptacles and electrically contacted.
  • a recess is provided along the longitudinal axis, in each of which a connecting wire of the fluorescent tube, through which the fluorescent tube is supplied with electrical voltage, can be inserted. The lead wire is after insertion into the recess of the contact pin with the
  • the outer wall of the contact pin has a cylindrical contact area, which is at the start of the lighting
  • BESTATIGUNGSKOPIE tube in the base socket is electrically contacted.
  • an annular collar is provided on the outer wall of the contact pin, which projects beyond the cylindrical Kotakt Scheme. This collar serves as a form-fitting stop, in order to allow the mounting and fixing of the contact pin in the end cap in a simple manner.
  • the end cap has a recess for each contact pin whose diameter is slightly larger than the diameter of the cylindrical contact region of the contact pin.
  • a semi-finished metal product is used, which is made of a brass material.
  • the generic contact pins is a small part to be produced in mass production, so that large quantities have to be produced within a very short time.
  • the use of brass as a starting material for the production of the contact pins however, the maximum achievable production speed is limited, since brass can be processed with known manufacturing processes only with a limited production speed.
  • the object of the present invention is therefore to propose a new method for the production of contact pins for use on fluorescent tubes, with which the production speed can be further increased. It is another object of the present invention to propose a new contact pin, which can be produced in particular with the new method at the highest production speeds.
  • the inventive method is based on the basic idea that for the production of the contact pin, a metal semi-finished product is used, which consists of an aluminum alloy.
  • the second essential aspect of the production method according to the invention is that the shaping of the contact pin takes place after the metal semi-finished product has been cut to length in two process sections which are in principle separate. In the first process section, the cut-to-length section of the metal semifinished product is first of all shaped, with the formation of at least the collar projecting beyond the diameter of the cylindrical contact region being formed by the reshaping.
  • the contact pin is then machined in a subsequent second process section.
  • the metal semi-finished product made of an aluminum alloy By the combined forming and machining of the metal semi-finished product made of an aluminum alloy extremely high production speeds can be achieved.
  • contact pins of the highest quality can be produced with very good electrical properties by the method according to the invention.
  • As a semi-finished metal product it is particularly advantageous if a wire is used, since wires with correspondingly well-tolerated diameters are available at low cost.
  • the substantially endless wire blanket enables quasi-continuous processing and manufacture of the contact pins.
  • the projecting collar On the outer circumference of the contact pin is used, is basically arbitrary. Cold forming processes have proven to be particularly suitable. In particular, the upsetting of the cut-to-size metal semi-finished product is very well suited to form the projecting collar.
  • the projecting collar In order to ensure good post-processability of the contact pin during assembly on the end cap or when contacting the base socket, the projecting collar should preferably be formed on one side with a conical flank and on the opposite side with a flat flank or with a second conical flank become. The flat edge ensures a secure fit of the contact pin when the federal government abuts against the wall of the end cap.
  • a portion of the recess can be made not by machining, but by forming. That is, in the context of the production stage for forming the metal semi-finished product not only the projecting collar is formed on the outside of the cut-to-size metal semi-finished product, but also generates at least a portion of the extending in the interior along the longitudinal axis of the contact pin recess by material flow. In particular, by counterfluxing one or two wells can be made reshaping on the front sides of the initially solid metal semi-finished product.
  • a drilling should be made after completion of the forming of the metal semi-finished product for the production of the recess.
  • the drilling allows a very high production capacity, in particular when drilling at a speed of more than 10,000 rpm, for example at a speed of 12,800 rpm.
  • the material should be cooled and lubricated with a lubricant, especially with a nano-lubricant.
  • the hole can be mounted in stages. In other words, this means that the hole is gradually expanded by using drills of ever larger diameters.
  • Connection wire has the smallest possible diameter, since then already a very small deformation or deformation is sufficient to produce the electrical contact between the connecting wire and pin.
  • the one bore should have a larger diameter from an axial end of the contact pin than the bore extending from the opposite end face. As a result, a recess is thus created in the contact pin, which has a region with a larger diameter and a region with a smaller diameter.
  • the area with the larger diameter points to the fluorescent tube after mounting on the fluorescent tube and thus allows easier insertion of the connecting wire.
  • the smaller diameter portion faces away from the fluorescent tube and serves to contact the terminal wire in the contact pin.
  • a tapered transition section with a drill bit should be drilled between the two cylindrical holes. At the tapered inner wall of this transition region can then be the end of the lead wire from the bore of larger diameter in the area of the bore of smaller diameter out.
  • the geometry of the conical transition region between the two bore sections is basically arbitrary. Particularly suitable is an opening angle of 60 ° has been found, so that for its production a drill bit with a bevel of 60 ° opening angle should be used.
  • the bore with the larger diameter should form a wall thickness in the region of the one axial end of the contact pin, which can be reshaped, in particular folded over.
  • this axial end is then inserted into the recess of the end cap and pushed so far until the projecting collar abuts the wall of the end cap.
  • the protruding on the inside of the end cap end of the contact pin is formed, for example, riveted and thereby fixed the contact pin on the end cap.
  • the outer edges of the contact pin to be chamfered, for example, to avoid injury to the user or to facilitate assembly by insertion, these outer edges should be chamfered by machining in the machining stage.
  • an optimally adapted to the requirements of the manufacturing process material must be used.
  • This material must also meet the requirements for electrical conductivity and mechanical stability.
  • extensive tests were carried out with a wide variety of aluminum alloy materials. Among other things, materials were used in accordance with the Specification A199.5 (AW 1050), AlMnI (AW 3103), AlZn5.5 MgCu (AW 7075) and similar aluminum alloys studied. The various materials studied could not fully meet the required profile of requirements.
  • the aluminum content of the aluminum alloy should preferably be in the range of 93% to 94%.
  • the copper content should preferably be in the range of 5% to 6%, in particular in the range of 5.4% to 5.6%.
  • the bismuth content should be in the range between 0, 1% to 0.9%, in particular in the range between 0.2% to 0.6%. Best results are achieved with a bismuth content of 0.45% to 0.55%.
  • an aluminum alloy was identified as particularly suitable, the quality of which corresponds to the material designation AICu ⁇ Bi.
  • the aluminum alloy should preferably also have a lead content.
  • the lead content should preferably be in the range between 0.2% to 0.6%, in particular in the range between 0.2% and 0.4%.
  • the aluminum alloy of aluminum, copper and bismuth also contains lead, the aluminum alloy should conform to a quality according to the material designation AICu ⁇ BiPb.
  • the aluminum alloy may also contain traces of silicon, iron, manganese, magnesium, chromium, zinc and / or titanium.
  • the aluminum alloy according to the quality of the material number EN AW 201 1 is outstandingly suitable for producing the contact pins with the method according to the invention.
  • the quality EN AW 201 1 contains, for example, 5.5% copper, 0.48% bismuth, 0.51% lead, 0.06% silicon, 0, 13% iron, 0.01% manganese, 0.01% magnesium , 0.01% chromium, 0.03% zinc and 0.03% titanium.
  • the rest of the aluminum alloy is made of aluminum.
  • the aluminum alloy according to the material number EN AW 201 1 is described in particular in the Euro standard EN 573 -3. Also well suited is the aluminum alloy according to the material number EN AW 201 I A with the somewhat lower minimum copper content of 4.5%.
  • aluminum 5000 series (Al-Mg) wrought aluminum alloys are aluminum alloys according to the material numbers EN AW 5019 (AlMg5) or EN AW 5754 (AlMg3) or EN AW5154A (AlMg3, 5 (A)) or EN AW 5083 (AlMg4 , 5MnO, 7) are very suitable for the production of the contact pins with the method according to the invention.
  • the aluminum wrought alloys of the series 6000 Al-Mg-Si
  • the aluminum alloy according to the material number EN AW 6082 (AlSi IMgMn) is very well suited for the production of the contact pins with the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an end cap for placement on an axial end of a fluorescent tube with two contact pins in cross section.
  • FIG. 2 shows a contact pin according to FIG. 1 in an enlarged cross section
  • Fig. 3 shows the contact pin of Figure 2 in top view.
  • FIG. 4 shows the contact pin according to FIG. 3 in section along the section line A-A;
  • FIG. 5 shows the production of a contact pin according to FIG. 2 by combination of forming and machining.
  • the two pins 01 are made of an aluminum alloy according to the quality described by the material number AW 201 1 (Euro standard EN 573-3) produced.
  • pins 01 To attach pins 01 to a fluorescent tube, they are mounted on a cup-shaped end cap 02.
  • the end cap 02 for its part, is pushed onto an axial end of the glass body of the fluorescent tube and fastened there.
  • the end cap 02 is composed of a cylindrical sleeve 03 and an end cap 04, which is made of an electrically insulating material, such as plastic, assembled.
  • On the outer wall of the contact pin a cylindrical contact region 17 is provided which can be brought into engagement in a base socket of the fluorescent tube to produce an electrical contact between socket and fluorescent tube.
  • the two contact pins 01 each have along their longitudinal axis 05 continuously extending from one axial end to the other axial end recesses 06.
  • a lead wire of the fluorescent tube is inserted and electrically contacted by crimping the pins 01.
  • the recess 06 has a region 06a with a large diameter, a region 06b with a small diameter and a conical transition region 06c.
  • the connecting wire of the fluorescent tube is pushed through into the area 06b and contacted there electrically.
  • the axial ends 07 facing the fluorescent tube whose outer and inner diameter initially corresponds to the outer and inner diameter in the region 06a, are riveted.
  • a collar 08 is also formed on the outer circumference, which comes to rest on the outside of the end cap 04. By the collar 08 and the riveted axial end 07 of the contact pin 01 is positively fixed in the recess of the end cap 04.
  • Fig. 2 shows the contact pin 01 with the areas 06a, 06b and 06c of the recess 06, with the not yet riveted axial end 07 and the collar 08 in an enlarged view.
  • the collar 08 has a conically shaped edge 09 and a flat shaped edge 10.
  • the flat edge 10 comes to the outside of the end cap 04 to the plant.
  • the outer and inner edges are chamfered.
  • the wall thickness of the contact pin 01 in the region of the axial end 07 is just chosen so that the
  • Axialende 07 can be riveted to attach the contact pin 01 to the end cap 04.
  • Fig. 3 shows the contact pin 01 with the projecting collar 08 from the direction of the axial end 07.
  • the geometry of the teeth 12 can be seen from the cross section of FIG. 4.
  • Fig. 5 shows the production of the contact pin 01 in various stages of production. First, in a first stage of a wire material, a portion of predetermined length is cut to length. Subsequently, the cut-to-size metal semi-finished product is cold-formed in one or two stages.
  • the collar 08 When forming the collar 08 is formed so that the material over the outer circumference of the wire, whose outer periphery corresponds to the outer periphery of the contact pin 06 protrudes.
  • a cup 14 is produced by counter-extrusion in the forming at the axial end 07. The cup 14 forms the first part of the recess 06.
  • the semi-finished metal product 13 is subsequently machined in eight stages.
  • the first three stages of machining bores 15 and 16 are mounted in stages at the axial ends 07 and 11 with rapidly rotating drills.
  • the axial edges 07 and 1 1 chamfered or the edges are broken.
  • the bore 15 is deepened in three further stages, each with drills are used with gradually smaller outer diameter.
  • the inner contour is then drilled to completion using a drill whose drill tip has a bevel with an opening angle of 60.degree., Whereby the conical transition region 06c is formed by the drill bit.

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstifts (01) zur Verwendung als elektrisches Kontaktelement einer Leuchtstoffröhre, wobei der Kontaktstift eine entlang seiner Längsachse (05) verlaufende Ausnehmung (06) aufweist, in die einen Anschlussdraht der Leuchtstoffröhre einsteckbar ist und elektrisch mit dem Kontaktstift (01 ) verbunden werden kann, und wobei die Außenwandung des Kontaktstifts (01) einen zylindrischen Kontaktbereich (17) aufweist, der in einer Sockelfassung der Leuchtstoffröhre unter Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen Sockelfassung und Leuchtstoffröhre zum Eingriff bringbar ist, und wobei die Außenwandung des Kontaktstifts (01) einen ringförmigen Bund (08) aufweist, mit der der Kontaktstift beim Einstecken in eine Ausnehmung einer Endkappe (02), die am Axialende der Leuchtstoffröhre angeordnet wird, an der Wandung (04) der Endkappe (02) zur Anlage kommt.

Description

8. August 2008
Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstifts für eine Leuchtstoffröhre und Kontaktstift für eine
Leuchtstoffröhre
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstifts zur Verwendung als elektrisches Kontaktelement an einer Leuchtstoffröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Weiter betrifft die Erfindung einen Kontaktstift, wie er insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann.
Bekannte Leuchtstoffröhren weisen an ihren Axialenden jeweils Endkappen auf, an denen jeweils zwei Kontaktstifte vorgesehen sind. Diese Kontaktstifte dienen als elektrische Kontaktelemente, mit denen die Leuchtstoffröhre in Sockelfassungen befestigt und elektrisch kontaktiert wird. Bei den gattungsgemäßen Kontaktstiften ist dabei entlang der Längsachse eine Ausnehmung vorgesehen, in die jeweils ein Anschlussdraht der Leuchtstoffröhre, durch den die Leuchtstoffröhre mit elektrischer Spannung versorgt wird, einsteckbar ist. Der Anschlussdraht wird nach dem Einstecken in die Ausnehmung des Kontaktstifts mit dem
Kontaktstift elektrisch kontaktiert, was insbesondere durch Ankrempeln geschehen kann. Die Außenwandung des Kontaktstifts weist einen zylindrischen Kontaktbereich auf, der bei Inbetriebnahme der Leucht-
BESTATIGUNGSKOPIE stoffröhre in der Sockelfassung elektrisch kontaktiert wird. Weiter ist an der Außenwandung des Kontaktstifts ein ringförmiger Bund vorgesehen, der über den zylindrischen Kotaktbereich übersteht. Dieser Bund dient als formschlüssiger Anschlag, um die Montage und Fixierung des Kon- taktstifts in der Endkappe in einfacher Weise zu ermöglichen. Die Endkappe weist für jeden Kontaktstift eine Ausnehmung auf, deren Durchmesser etwas größer als der Durchmesser des zylindrischen Kontaktbereichs des Kontaktstifts ist. Bei der Montage des Kontaktstifts wird der Kontaktstift mit einem Ende in die Ausnehmung der Endkappe eingesteckt, bis der angeformte Bund an der Endkappe zur Anlage kommt.
Zur Herstellung der bekannten Kontaktstifte wird ein Metallhalbzeug verwendet, das aus einem Messingmaterial hergestellt ist. Bei den gattungsgemäßen Kontaktstiften handelt es sich um ein in Massenpro- duktion herzustellendes Kleinteil, so dass große Stückzahlen innerhalb kürzester Zeit produziert werden müssen. Durch die Verwendung von Messing als Ausgangswerkstoff zur Herstellung der Kontaktstifte wird die maximal erreichbare Produktionsgeschwindigkeit jedoch begrenzt, da Messing mit bekannten Fertigungsverfahren nur mit einer begrenzten Produktionsgeschwindigkeit verarbeitet werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb ein neues Verfahren zur Herstellung von Kontaktstiften zur Verwendung an Leuchtstoffröhren vorzuschlagen, mit dem die Produktionsgeschwindigkeit weiter erhöht werden kann. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen neuen Kontaktstift vorzuschlagen, der insbesondere mit dem neuen Verfahren bei höchsten Produktionsgeschwindigkeiten herstellbar ist.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren und durch einen Kontaktstift nach der Lehre der beiden unabhängigen Hauptansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, dass zur Herstellung des Kontaktstifts ein Metallhalbzeug verwendet wird, das aus einer Aluminiumlegierung besteht. Zweiter wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist es, dass die Formge- bung des Kontaktstifts nach dem Ablängen des Metallhalbzeugs in zwei prinzipiell getrennten Prozessabschnitten erfolgt. Im ersten Prozessabschnitt wird der abgelängte Abschnitt des Metallhalbzeugs zunächst umgeformt, wobei durch die Umformung zumindest der über den Durchmesser des zylindrischen Kontaktbereichs überstehende Bund geformt wird. Durch die Umformung des Metallhalbzeugs ist es möglich, den überstehenden Bund an das Metallhalbzeug anzuformen, so dass als Ausgangsmaterial ein Metallhalbzeug Verwendung finden kann, dessen Durchmesser dem Durchmesser des zylindrischen Kontaktbereichs entspricht. Ein Metallabtrag am Außenumfang des Kontaktstifts kann auf diese Weise im Wesentlichen entfallen.
Um die Ausnehmung im Inneren des Kontaktstifts herzustellen wird der Kontaktstift dann in einer nachfolgenden zweiten Prozessabschnitt spanend bearbeitet.
Durch die kombinierte Umformung und spanende Bearbeitung des aus einer Aluminiumlegierung hergestellten Metallhalbzeugs können extrem hohe Produktionsgeschwindigkeiten erreicht werden. Außerdem können durch das erfindungsgemäße Verfahren Kontaktstifte höchster Qualität bei sehr guten elektrischen Eigenschaften hergestellt werden. Als Metallhalbzeug ist es dabei besonders vorteilhaft, wenn ein Draht zur Verwendung kommt, da Drähte mit entsprechend gut tolerierten Durchmessern kostengünstig zur Verfügung stehen. Außerdem ermöglicht das im Wesentlichen endlose Drahthalbzeug eine quasi-kontinuierliche Verarbeitung und Herstellung der Kontaktstifte.
Welches Umformverfahren zur Herstellung des überstehenden Bundes am Außenumfang des Kontaktstifts zum Einsatz kommt, ist grundsätzlich beliebig. Als besonders geeignet haben sich dabei Kaltumformverfahren erwiesen. Insbesondere das Stauchen des abgelängten Metallhalbzeugs ist sehr gut geeignet um den überstehenden Bund anzuformen. Um eine gute Weiterverarbeitbarkeit des Kontaktstifts bei der Montage an der Endkappe bzw. beim Kontaktieren an der Sockelfassung zu gewährleisten, sollte der überstehende Bund bevorzugt auf einer Seite mit einer konischen Flanke und auf der gegenüberliegenden Seite mit einer ebenen Flanke oder mit einer zweiten konischen Flanke umgeformt werden. Durch die ebene Flanke wird ein sicherer Sitz des Kontaktstifts bei Anlage des Bundes an der Wandung der Endkappe gewährleistet.
Um ein Verdrehen der Kontaktstifte relativ zu der Endkappe, wodurch die Kontaktdrähte der Leuchtstoffröhre abgedreht werden könnten, zu vermeiden, sollte Form- und Kraftschluss zwischen der ebenen Flanke des Bundes am Kontaktstift und der gegenüberliegenden Wandung der Endkappe bestehen. Um dies zu gewährleisten können in einfacher Weise durch das Umformverfahren überstehende Zähne an der ebenen Flanke des Bundes angeformt werden. Da die Ausformung der überstehenden Zähne im Rahmen der Umformung des Aluminiumlegierungsmaterials erfolgt, werden dadurch keine wesentlichen Mehrkosten verursacht.
Das durch den spanenden Abtrag vom Metallhalbzeug abgenommene Material kann nur noch als Metallschrott weiterverwendet werden und ist somit nahezu wertlos. Um die Menge dieses durch die spanende Bearbei- tung anfallenden Spanabfalls zu reduzieren, kann gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante ein Teil der Ausnehmung nicht durch spanende Bearbeitung, sondern durch Umformung hergestellt werden. Das heißt im Rahmen der Produktionsstufe zur Umformung des Metallhalbzeugs wird nicht nur der überstehende Bund an der Außenseite des abgelängten Metallhalbzeugs angeformt, sondern auch zumindest ein Teil der sich im Inneren entlang der Längsachse des Kontaktstifts erstreckenden Ausnehmung durch Materialfließen erzeugt. Insbesondere durch Gegenfließpressen kann an den Stirnseiten des zunächst noch massiven Metallhalbzeugs ein bzw. zwei Näpfe umformend hergestellt werden.
Um die gewünschten Produktionsleistungen zu erreichen, sollte nach Abschluss der Umformung des Metallhalbzeugs zur Herstellung der Ausnehmung eine Bohrbearbeitung vorgenommen werden. Die Bohrbearbeitung ermöglicht eine sehr hohe Produktionsleistung, insbesondere wenn mit einer Drehzahl von mehr als 10.000 U/min, beispielsweise mit einer Drehzahl von 12.800 U/min gebohrt wird. Während der spanenden Bearbeitung sollte das Material dabei mit einem Schmierstoff, insbesondere mit einem Nano-Schmierstoff gekühlt und geschmiert werden.
Um zu gewährleisten, dass die Bohrung sich exakt entlang der Längsachse des Kontaktstifts erstreckt und der Bohrer während des Bohrens nicht seitlich auswandert, ist es besonders empfehlenswert die Ausnehmungen von beiden Stirnseiten ausgehend zu bohren. Die Bohrung kann dabei stufenweise angebracht werden. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Bohrung stufenweise durch Verwendung von Bohrern mit immer größeren Durchmessern aufgeweitet wird.
Um den Anschlussdraht der Leuchtstoffröhre einfach in die Ausnehmung einstecken zu können, ist ein besonders großer Durchmesser der Ausnehmung wünschenswert. Umgekehrt ist es vorteilhaft, wenn die Aus- nehmung im Bereich der Kontaktierung zwischen Kontaktstift und
Anschlussdraht einen möglichst geringen Durchmesser aufweist, da dann bereits eine sehr geringe Umformung bzw. Verformung ausreicht, um den elektrischen Kontakt zwischen Anschlussdraht und Kontaktstift herzustellen. Um beide Forderungen an einem Kontaktstift zu realisieren, sollte die eine Bohrung von einem Axialende des Kontaktstifts einen größeren Durchmesser als die von der gegenüberliegenden Stirnseite ausgehende Bohrung aufweisen. Im Ergebnis wird also eine Ausnehmung im Kontaktstift geschaffen, die einen Bereich mit größerem Durchmesser und einen Bereich mit kleinerem Durchmesser aufweist. Der Bereich mit dem größeren Durchmesser weist nach der Montage an der Leuchtstoffröhre zur Leuchtstoffröhre hin und ermöglicht somit das einfachere Einschieben des Anschlussdrahts. Der Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser weist von der Leuchtstoffröhre weg und dient der Kontaktierung des Anschlussdrahts im Kontaktstift.
Um ein einfaches Durchschieben des Anschlussdrahts vom Abschnitt mit größerem Durchmesser in den Abschnitt mit kleinerem Durchmesser zu gewährleisten, sollte zwischen den beiden zylindrischen Bohrungen ein konischer Übergangsbereich mit einer Bohrspitze gebohrt werden. An der konischen Innenwandung dieses Übergangsbereichs kann dann das Ende des Anschlussdrahts ausgehend von der Bohrung mit größerem Durchmesser in den Bereich der Bohrung mit kleinerem Durchmesser geführt werden.
Die Geometrie des konischen Übergangsbereichs zwischen den beiden Bohrungsabschnitten ist grundsätzlich beliebig. Als besonders geeignet hat sich ein Öffnungswinkel von 60° erwiesen, so dass zu dessen Herstellung eine Bohrerspitze mit einem Anschliff von 60° Öffnungswinkel Verwendung finden sollte.
Um den Kontaktstift in einfacher Weise an der Endkappe fixieren zu können, sollte die Bohrung mit dem größeren Durchmesser im Bereich des einen Axialendes des Kontaktstifts eine Wandstärke bilden, die umgeformt, insbesondere umgenietet werden kann. Zur Montage des Kontaktstifts an der Endkappe wird dann dieses Axialende in die Aus- nehmung der Endkappe eingesteckt und soweit durchgeschoben, bis der überstehende Bund an der Wandung der Endkappe zur Anlage kommt. Anschließend wird das an der Innenseite der Endkappe überstehende Ende des Kontaktstifts umgeformt, beispielsweise umgenietet und dadurch der Kontaktstift an der Endkappe fixiert. Soweit die Außenkanten des Kontaktstifts angefast sein sollen, um beispielsweise Verletzungen der Benutzer zu vermeiden bzw. die Montage durch Einführschräge zu erleichtern, sollten diese Außenkanten im Rahmen der spanenden Bearbeitungsstufe durch spanabhebende Bearbeitung angefast werden.
Um die Potentiale des erfindungsgemäßen Verfahrens optimal ausnutzen zu können, insbesondere im Hinblick auf eine hohe Produktionsleistung, bei der beispielsweise eine Stückleistung von 135 bis 155 Stück/min gefordert wird, muss ein optimal auf die Anforderungen des Herstellungsverfahrens angepasstes Material eingesetzt werden. Dieses Material muss außerdem den Anforderungen im Hinblick auf die elektrische Leitfähigkeit und im Hinblick auf die mechanische Standfestigkeit genügen. Um optimale Produktionsleistungen zu erreichen, wurden umfangreiche Versuche mit unterschiedlichsten Aluminiumlegierungsmaterialien durchgeführt. Unter anderem wurden Materialien gemäß der Spezifikation A199,5 (AW 1050), AlMnI (AW 3103), AlZn5,5 MgCu (AW 7075) und ähnliche Aluminiumlegierungen untersucht. Die verschiedenen untersuchten Materialien konnten das geforderte Anforderungsprofil jeweils nicht vollständig erfüllen.
Im Rahmen der Untersuchungen hat sich erwiesen, dass optimale Produktionsbedingungen und ein optimaler Kompromiss im Hinblick auf die Werkstoffkosten, die elektrischen Eigenschaften und die mechanischen Eigenschaften durch Verwendung von Aluminiumlegierungen, insbesondere Aluminiumknetlegierungen, erreicht werden, soweit diese Alumini- umlegierungen einen Mindestgehalt von 90% Aluminium und einen
Mindestgehalt von 4,5% Kupfer und/oder einen Mindestgehalt von 0,5% Magnesium aufweisen. Diese Vorgaben können insbesondere durch Aluminiumknetlegierungen aus der Serie 2000 (Al-Cu) oder durch Aluminiumknetlegierungen aus der Serie 5000 (Al-Mg) oder durch Aluminiumknetlegierungen aus der Serie 6000 (Al-Mg-Si) erfüllt werden Soweit im Rahmen der Erfindung die unterschiedlichen Materialgehalte in Prozent angegeben sind, handelt es sich dabei um Angaben in Gewichtsprozent.
Der Aluminiumgehalt der Aluminiumlegierung sollte bevorzugt im Bereich von 93 % bis 94% liegen. Der Kupfergehalt seinerseits sollte bevorzugt im Bereich von 5% bis 6%, insbesondere im Bereich von 5,4% bis 5,6% liegen.
Eine noch weitere Verbesserung der Bearbeitbarkeit des Aluminiumlegierungsmaterials bei der zweistufigen Verarbeitung mit einer Umform- stufe und einer Zerspanstufe wird erreicht, wenn die Aluminiumlegierung zusätzlich noch Bismut enthält. Bismutmaterial wird teilweise auch als Wismut bezeichnet.
Der Bismutgehalt sollte dabei im Bereich zwischen 0, 1 % bis 0,9%, insbesondere im Bereich zwischen 0,2% bis 0,6% liegen. Beste Ergebnis- se werden mit einem Bismutgehalt von 0,45% bis 0,55% erreicht. Im Rahmen der Werkstoffversuche wurde insbesondere eine Aluminiumlegierung als besonders geeignet identifiziert, deren Qualität durch die Werkstoffbezeichnung AICuόBi entspricht.
Weiter sollte die Aluminiumlegierung bevorzugt auch einen Bleianteil aufweisen. Der Bleigehalt sollte dabei bevorzugt im Bereich zwischen 0,2% bis 0,6%, insbesondere im Bereich zwischen 0,2% und 0,4% liegen.
Soweit die Aluminiumlegierung aus Aluminium, Kupfer und Bismut zusätzlich auch noch Blei enthält, sollte die Aluminiumlegierung einer Qualität gemäß der Werkstoffbezeichnung AICuόBiPb entsprechen. Neben den angegebenen Inhaltsstoffen (Aluminium, Kupfer, Bismut, Blei) kann die Aluminiumlegierung zusätzlich auch noch Spuren von Silicium, Eisen, Mangan, Magnesium, Chrom, Zink und/oder Titan enthalten.
Von den Aluminiumknetlegierungen aus der Serie 2000 (Al-Cu) ist insbesondere die Aluminiumlegierung gemäß der Qualität der Werkstoffnummer EN AW 201 1 hervorragend zur Herstellung der Kontaktstifte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet. Die Qualität EN AW 201 1 enthält dabei beispielsweise 5,5% Kupfer, 0,48% Bismut, 0,51 % Blei, 0,06% Silicium, 0, 13% Eisen, 0,01 % Mangan, 0,01 % Magnesium, 0,01 % Chrom, 0,03 % Zink und 0,03 % Titan. Der Rest der Aluminiumlegierung wird von Aluminium gebildet. Die Aluminiumlegierung gemäß der Werkstoffnummer EN AW 201 1 ist insbesondere auch in der Euro-Norm EN 573 -3 beschrieben. Ebenfalls gut geeignet ist die Aluminiumlegierung gemäß der Werkstoffnummer EN AW 201 I A mit dem etwas gerin- geren Kupfermindestgehalt von 4,5%.
Alternativ dazu sind von den Aluminiumknetlegierungen aus der Serie 5000 (Al-Mg) die Aluminiumlegierungen gemäß der Werkstoffnummern EN AW 5019 (AlMg5) oder EN AW 5754 (AlMg3) oder EN AW5154A (AlMg3 ,5(A)) oder EN AW 5083 (AlMg4,5MnO,7) sehr gut zur Herstel- lung der Kontaktstifte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet. Von den Aluminiumknetlegierungen aus der Serie 6000 (Al-Mg-Si) ist die Aluminiumlegierung gemäß der Werkstoffnummer EN AW 6082 (AlSi IMgMn) sehr gut zur Herstellung der Kontaktstifte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet.
Verschiedene Aspekte der Erfindung werden in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Endkappe zur Anordnung an einem Axialende einer Leuchtstoffröhre mit zwei Kontaktstiften im Querschnitt;
Fig. 2 einen Kontaktstift gemäß Fig. 1 im vergrößerten Querschnitt;
Fig. 3 den Kontaktstift gemäß Fig. 2 in Ansicht von oben;
Fig. 4 den Kontaktstift gemäß Fig. 3 im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A;
Fig. 5 die Herstellung eines Kontaktstifts gemäß Fig. 2 durch Kombi- nation von Umformung und spanender Bearbeitung.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt zwei Kontaktstifte 01 zur elektrischen Kon- taktierung einer Leuchtstoffröhre durch Anbringung in einer Sockelfassung. Die beiden Kontaktstifte 01 sind dabei aus einer Aluminiumlegierung gemäß der Qualität die durch die Werkstoffnummer AW 201 1 (Euro-Norm EN 573-3) beschrieben ist, hergestellt. Um die beiden
Kontaktstifte 01 an einer Leuchtstoffröhre befestigen zu können, werden sie an einer napfförmigen Endkappe 02 montiert. Die Endkappe 02 ihrerseits wird an einem Axialende des Glaskörpers der Leuchtstoffröhre aufgeschoben und dort befestigt. Die Endkappe 02 ist aus einer zylindri- sehen Hülse 03 und einer Stirnkappe 04, die aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff, hergestellt ist, zusammengesetzt. An Außenwandung des Kontaktstifts ist ein zylindrischen Kontaktbereich 17 vorgesehen, der in einer Sockelfassung der Leuchtstoffröhre unter Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen Sockelfassung und Leuchtstoffröhre zum Eingriff bringbar ist. Die beiden Kontaktstifte 01 weisen jeweils entlang ihrer Längsachse 05 sich durchgehend von einem Axialende zum anderen Axialende erstreckende Ausnehmungen 06 auf. In diese Ausnehmungen 06 wird jeweils ein Anschlussdraht der Leuchtstoffröhre eingesteckt und durch Crimpen der Kontaktstifte 01 elektrisch kontaktiert. Die Ausnehmung 06 weist einen Bereich 06a mit großem Durchmesser, einen Bereich 06b mit kleinem Durchmesser und einen konischen Übergangsbereich 06c auf. Der Anschlussdraht der Leuchtstoffröhre wird bis in den Bereich 06b durchgeschoben und dort elektrisch kontaktiert.
Zur Befestigung der Kontaktstifte 01 an der Stirnkappe 04 werden die zur Leuchtstoffröhre weisenden Axialenden 07, deren Außen- und Innendurchmesser zunächst dem Außen- und Innendurchmesser im Bereich 06a entspricht, umgenietet. Um eine Fixierung der Kontaktstifte 01 durch das Umnieten zu gewährleisten, ist außerdem am Außenumfang ein Bund 08 angeformt, der an der Außenseite der Stirnkappe 04 zur Anlage kommt. Durch den Bund 08 und das umgenietete Axialende 07 wird der Kontaktstift 01 formschlüssig in der Ausnehmung der Stirnkappe 04 fixiert.
Fig. 2 zeigt den Kontaktstift 01 mit den Bereichen 06a, 06b und 06c der Ausnehmung 06, mit dem noch nicht umgenieteten Axialende 07 und dem Bund 08 in vergrößerter Darstellung. Der Bund 08 weist dabei eine konisch geformte Flanke 09 und eine eben geformte Flanke 10 auf. Die ebene Flanke 10 kommt an der Außenseite der Stirnkappe 04 zur Anlage. Im Bereich des Axialendes 07 und im Bereich des Axialendes 1 1 sind die Außen- und Innenkanten angefast. Die Wandstärke des Kontaktstifts 01 im Bereich des Axialendes 07 ist dabei gerade so gewählt, dass das
Axialende 07 zur Befestigung des Kontaktstifts 01 an der Stirnkappe 04 umgenietet werden kann.
Fig. 3 zeigt den Kontaktstift 01 mit dem überstehenden Bund 08 aus Blickrichtung des Axialendes 07. Auf der ebenen Flanke 10 des Bundes 08 sind sechs überstehende Zähne 12 angeformt, die sich beim Umnieten des Axialendes 07 in das Material der Stirnkappe 04 formschlüssig eingraben und ein Verdrehen der Kontaktstifte 01 verhindern. Die Geometrie der Zähne 12 ist aus dem Querschnitt gemäß Fig. 4 ersichtlich. Fig. 5 zeigt die Herstellung des Kontaktstifts 01 in verschiedenen Produktionsstufen. Zunächst wird in einer ersten Stufe von einem Drahtmaterial ein Abschnitt vorbestimmter Länge abgelängt. Anschließend wird das abgelängte Metallhalbzeug ein- oder zweistufig kalt umgeformt. Bei der Umformung wird der Bund 08 angeformt, so dass das Material über den Außenumfang des Drahts, dessen Außenumfang dem Außenumfang des Kontaktstifts 06 entspricht, übersteht. Außerdem wird bei der Umformung am Axialende 07 ein Napf 14 durch Gegenfließpressen hergestellt. Der Napf 14 bildet dabei den ersten Teil der Ausnehmung 06.
Zur Herstellung der Ausnehmung 06 mit ihren Bereichen 06a, 06b und 06c wird das Metallhalbzeug 13 anschließend in acht Stufen spanend bearbeitet. In den ersten drei Stufen der spanenden Bearbeitung werden mit schnell drehenden Bohrern Bohrungen 15 und 16 stufenweise an den Axialenden 07 und 1 1 angebracht.
Nach den ersten drei Stufen zur Herstellung der Ausnehmung 06 durch die Bohrungen 15 und 16 werden die Axialkanten 07 und 1 1 angefast bzw. die Kanten gebrochen. Anschließend wird die Bohrung 15 in drei weiteren Stufen vertieft, wobei jeweils Bohrer mit stufenweise kleinerem Außendurchmesser zum Einsatz kommen. In der letzten Bearbeitungsstu- fe wird dann mit einem Bohrer, dessen Bohrerspitze einen Anschliff mit 60° Öffnungswinkel aufweist, die Innenkontur fertig gebohrt und dabei der konische Übergangsbereich 06c durch die Bohrspitze gebildet.
Bezugszeichenliste
Kontaktstift Endkappe Hülse Stirnkappe Längsachse Ausnehmung Axialende Bund Konische Flanke Ebene Flanke Axialende Zahn Abgelängtes Metallhalbzeug Napf Bohrung Bohrung zylindrischen Kontaktbereich

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstifts (01) zur Verwendung als elektrisches Kontaktelement einer Leuchtstoffröhre, wobei der
Kontaktstift eine entlang seiner Längsachse (05) verlaufende Ausnehmung (06) aufweist, in die einen Anschlussdraht der Leuchtstoffröhre einsteckbar ist und elektrisch mit dem Kontaktstift (01) verbunden werden kann, und wobei die Außenwandung des Kontaktstifts (01) einen zylindrischen Kontaktbereich (17) aufweist, der in einer
Sockelfassung der Leuchtstoffröhre unter Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen Sockelfassung und Leuchtstoffröhre zum Eingriff bringbar ist, und wobei die Außenwandung des Kontaktstifts (01) einen ringförmigen Bund (08) aufweist, mit der der Kontaktstift beim Einstecken in eine Ausnehmung einer Endkappe (02), die am
Axialende der Leuchtstoffröhre angeordnet wird, an der Wandung (04) der Endkappe (02) zur Anlage kommt, durch folgende Verfahrensschritte: a) Ablängen eines Metallhalbzeugs (13 a), insbesondere eines Drah- tes, das aus einer Aluminiumlegierung besteht und dessen Durchmesser dem Durchmesser des zylindrischen Kontaktbereichs (17) entspricht, b) Umformen des abgelängten Metallhalbzeugs (13b) zur Herstellung des über den Durchmesser des zylindrischen Kontaktbereichs über- stehenden Bundes, c) spanende Bearbeitung des umgeformten Metallhalbzeugs (13d - 13k) zur Herstellung der Ausnehmung (06).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das abgelängte Metallhalbzeug (13b) zur Herstellung des überstehenden Bundes (08) durch Kaltumformen, insbesondere durch Stauchen, umgeformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der überstehenden Bund (08) auf einer Seite mit einer konischen Flanke (09) und auf der gegenüberliegenden Seite mit einer ebenen Flanke (10) oder mit einer zweiten konischen Flanke umgeformt wird, wobei die ebenen Flanke (10) oder die zweite konischen Flanke an der Wandung (04) der Endkappe (02) zur Anlage kommt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ebenen Flanke (10) des Bundes (08) überstehende Zähne
(12) umgeformt werden, die form- und kraftschlüssig an der Wandung (04) der Endkappe (02) zum Eingriff kommen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn der spanende Bearbeitung zumindest eine Stirnseite des Metallhalbzeugs (13 c), insbesondere durch Gegenfließpressen, umgeformt wird, um einen Teil der Ausnehmung (06) als Napf (14) umformend herzustellen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das umgeformte Metallhalbzeug (13d - 13k) zur Herstellung der Ausnehmung (06) durch Bohren, insbesondere durch Bohren mit einer Drehzahl von mehr als 10.000 U/min, spanend bearbeitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (06) von den beiden stirnseitigen Axialenden (07, 1 1) des Metallhalbzeug (13d — 13k) ausgehend, insbesondere stufenweise, als zwei getrennte Bohrungen (15, 16) gebohrt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Bohrung (15) einen größeren Durchmesser als die andere Bohrung (16) aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung der beiden zylindrischen Bohrungen (15, 16) , die jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, ein konischer Übergangsbereich (06c) durch Bohren mit einer Bohrerspitze hergestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohrerspitze verwendet wird, die einen Anschliff mit 60° Öffnungswinkel aufweist.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Bohrung (15) mit dem größeren Durchmesser im Bereich des einen Axial endes (07) des Kontaktstifts (01) eine Wandstärke gebildet wird, die zum Befestigen des Kontaktstifts an der Endkappe (02) umgeformt, insbesondere umgenietet, werden kann.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während der spanenden Bearbeitung die Außenkanten des Metallhalbzeugs (13 g) an den stirnseitigen Axialenden (07, 1 1) angefast werden.
13. Kontaktstift (01 ) zur Verwendung als elektrisches Kontaktelement einer Leuchtstoffröhre, wobei der Kontaktstift eine entlang seiner Längsachse (05) verlaufende Ausnehmung (06) aufweist, in die einen Anschlussdraht der Leuchtstoffröhre einsteckbar ist und elektrisch mit dem Kontaktstift (01) verbunden werden kann, und wobei die
Außenwandung des Kontaktstifts (01) einen zylindrischen Kontaktbereich (17) aufweist, der in einer Sockelfassung der Leuchtstoffröhre unter Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen Sockelfassung und Leuchtstoffröhre zum Eingriff bringbar ist, und wobei die Außenwandung des Kontaktstifts (01) einen ringförmigen Bund (08) aufweist, mit der der Kontaktstift beim Einstecken in eine Ausnehmung einer Endkappe (02), die am Axialende der Leuchtstoffröhre angeordnet wird, an der Wandung (04) der Endkappe (02) zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (01) aus einer Aluminiumlegierung, insbesondere einer Aluminiumknetlegierung, hergestellt ist, wobei die Aluminiumlegierung einen Mindestgehalt von 90% Aluminium (Al) und einen Mindestgehalt von 4,5% Kupfer (Cu) und/oder einen Mindestgehalt von 0,5% Magnesium (Mg) aufweist.
14. Kontaktstift nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Aluminiumgehalt im Bereich von 93% bis 94% aufweist.
15. Kontaktstift nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Kupfergehalt im Bereich von 5% bis 6%, insbesondere einen Kupfergehalt im Bereich von 5,4% bis 5,6% aufweist.
16. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Bismut (Bi) enthält.
17. Kontaktstift nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Bismutgehalt im Bereich von 0, 1 % bis 0,9%, insbesondere einen Bismutgehalt im Bereich von 0,2% bis 0,6%, aufweist.
18. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Blei (Pb) enthält.
19. Kontaktstift nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Bleigehalt im Bereich von 0,2% bis 0,6%, insbesondere einen Bleigehalt im Bereich von 0,2% bis
0,4%, aufweist.
20. Kontaktstift nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung der Qualität gemäß der Werkstoffbe- Zeichnung AICuόBiPb entspricht.
21. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Spuren von Silizium (Si), insbesondere im Bereich von 0,01 % bis 0,09 %, enthält.
22. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 13 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Spuren von Eisen (Fe), insbesondere im Bereich von 0,05% bis 0,25 %, enthält.
23. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Spuren von Mangan (Mn), insbesondere im Bereich von 0,05% bis 0, 15 %, enthält.
24. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Spuren von Magnesium (Mg), insbesondere im Bereich von 0,05% bis 0, 15 %, enthält.
25. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Spuren von Chrom (Cr), insbesondere im Bereich von 0,0005% bis 0,0015 %, enthält.
26. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Spuren von Zink (Zn), insbesondere im Bereich von 0,001 % bis 0,005 %, enthält.
27. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Spuren von Titan (Ti), insbesondere im Bereich von 0,01 % bis 0,05 %, enthält.
28. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung der Qualität gemäß der Werkstoffnummer EN AW 201 1 (AlCuόBiPB) entspricht.
29. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 13 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung der Qualität gemäß der Werkstoffnummern EN AW 5019 (AlMg5) oder EN AW 5754 (AlMg3) oder EN AW 6082 (AlSiIMgMn) oder EN AW5154A (AlMg3,5(A)) oder EN AW 5083 (AlMg4,5MnO,7) entspricht.
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