DE102017113416B3 - MICROSWITCH AND TEST SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Ein erfindungsgemäßer Mikroschalter besteht aus einer zylindrischen Hülse, in der ein Kolben axial beweglich gelagert ist. Innerhalb des Kolbens ist wiederum ein Kontaktstift axial beweglich gelagert. Der Kontaktstift wirkt mit zwei in einem Boden der Hülse beabstandet voneinander befestigten Gegenkontakten zusammen. Die Bewegung des Kontaktstiftes wird durch zwei Federn unterstützt. Eine Rückstellfeder ist zwischen Hülsenboden und Kolben angeordnet und bewegt den Kolben bei Nichtbetätigung des Mikroschalters in eine Ausgangsstellung. Eine Dämpfungsfeder ist zwischen Kontaktstift und einer Betätigungskappe des Kolbens angeordnet und sorgt für ein weiches Aufsetzen des Kontaktstiftes auf die Gegenkontakte. Um die Bewegung des Kontaktstiftes nur kurz vor einem Aufsetzen auf die Gegenkontakte zu dämpfen, weist die Dämpfungsfeder eine höhere Federkraft als die Rückstellfeder auf. Der Mikroschalter kann mit einer stabilen Metallhülse aufgebaut werden und kommt trotzdem ohne Isolation zwischen Kolben und Hülse aus. Auch führen die zwei Gegenkontakte zu einer größeren Kontaktfläche und verbesserten Führung des Kontaktstiftes.An inventive micro-switch consists of a cylindrical sleeve in which a piston is mounted axially movable. Within the piston, in turn, a contact pin is mounted axially movable. The contact pin cooperates with two spaced in a bottom of the sleeve spaced from each other mating contacts. The movement of the contact pin is supported by two springs. A return spring is arranged between the sleeve bottom and the piston and moves the piston in non-actuation of the microswitch in a starting position. A damping spring is disposed between the contact pin and an actuating cap of the piston and ensures a soft placement of the contact pin on the mating contacts. In order to dampen the movement of the contact pin just before placing it on the mating contacts, the damping spring has a higher spring force than the return spring. The microswitch can be built with a sturdy metal sleeve and still comes without isolation between the piston and sleeve. Also, the two mating contacts lead to a larger contact area and improved leadership of the contact pin.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikroschalter und ein Prüfsystem zum Testen des Vorhandenseins von Bauteilen, zum Beispiel eines Kabelbaums.The present invention relates to a microswitch and a test system for testing the presence of components, for example a wiring harness.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Herstellung von Kabelbäumen ist eine Vielzahl von Bauteilen an den Leitungen zu befestigen. Sollten Bauteile fehlen oder nicht positionsgenau angebracht worden sein, dann ist eine spätere Reparatur aufwändig, da eine Montage des Kabelbaums im technischen Gerät, z.B. einem Kraftfahrzeug, nicht mit dem Herstellungsort zusammenfällt und Reparaturmittel nicht zur Verfügung stehen. Somit ist die Prüfung des Kabelbaums während oder im Anschluss an die Fertigung von großer Bedeutung.In the manufacture of cable harnesses, a plurality of components to be attached to the lines. If components are missing or have not been accurately positioned, subsequent repair is cumbersome because assembly of the wiring harness in the technical equipment, e.g. a motor vehicle, does not coincide with the place of manufacture and repair equipment is not available. Thus, the inspection of the wiring harness during or after the production of great importance.
Ein Prüfsystem zum Prüfen des Kabelbaums enthält zumindest eine Bauteilaufnahme, in der sich ein Mikroschalter befindet. Die Bauteilaufnahme ist derart auf einem Baubrett für die Fertigung des Kabelbaums positioniert, dass sich ein Bauteil, dessen Vorhandensein und Position getestet werden soll, in die Bauteilaufnahme hineinschieben lässt. Durch diese Bewegung wird der Mikroschalter betätigt. Ein dadurch erzeugtes Signal kann daraufhin ausgewertet werden und bestätigt die korrekte Montage des Bauteils am Kabelbaum.A test system for testing the cable harness contains at least one component receptacle in which a microswitch is located. The component receptacle is positioned on a construction board for the production of the wiring harness such that a component whose presence and position is to be tested can be pushed into the component receptacle. This movement activates the microswitch. A signal generated thereby can then be evaluated and confirms the correct assembly of the component on the wiring harness.
Wird das Bauteil aus der Bauteilaufnahme entnommen, so nimmt der Mikroschalter seine Ausgangslage wieder ein. Über einen mehrjährigen Zeitraum der Montage gleichartiger Kabelbäume kommt es zu Tausenden von Schaltvorgängen des Mikroschalters und einer hohen Abnutzung.If the component is removed from the component holder, the microswitch resumes its initial position. Over a period of several years the assembly of similar wiring harnesses, there are thousands of switching operations of the microswitch and a high degree of wear.
Bekannte Mikroschalter, beispielsweise der TS-32 der Firma Salecom Electronics Co., Ltd. nutzen eine Kontaktierung über ein Gehäuse des Mikroschalters und einen zweiten schaltbaren Kontakt, der mit einer beweglichen Kontaktspitze zusammenwirkt. Dadurch muss jedoch das Gehäuse im Inneren vom schaltbaren Kontakt isoliert werden, wobei sich gezeigt hat, dass sich diese Isolierung im Laufe der Zeit abnutzt. Zudem ist der Schaltpunkt des Mikrotasters stark toleranzabhängig, so dass die über das einzuschiebende Bauteil beaufschlagte Kraft und der zurückgelegte Weg genau bemessen werden müssen, um Fehlschaltungen zu verhindern. Dies ist im Fertigungsprozess ungünstig.Known microswitches, for example the TS-32 of Salecom Electronics Co., Ltd. use a contact via a housing of the microswitch and a second switchable contact, which cooperates with a movable contact tip. As a result, however, the housing must be internally isolated from the switchable contact, which has shown that this insulation wears off over time. In addition, the switching point of the micro-probe is highly tolerance-dependent, so that the applied force on the component to be inserted and the distance traveled must be accurately sized to prevent faulty circuits. This is unfavorable in the manufacturing process.
Mikroschalter im Allgemeinen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Mikroschalter und eine Prüfaufnahme bereitzustellen, die eine erhöhte Lebensdauer bei geringem Bauraum und einen definierten Schaltpunkt mit möglichst kleinem Toleranzfeld aufweisen.It is therefore an object of the invention to provide a microswitch and a test receptacle which have an increased service life with a small installation space and a defined switching point with the smallest possible tolerance field.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures.
Ein erfindungsgemäßer Mikroschalter besteht aus einer zylindrischen Hülse, in der ein Kolben axial beweglich gelagert ist. Innerhalb des Kolbens ist wiederum ein Kontaktstift axial beweglich gelagert. Der Kontaktstift wirkt mit zwei in einem Boden der Hülse beabstandet voneinander befestigten Gegenkontakten zusammen. Die Bewegung des Kontaktstiftes wird durch zwei Federn unterstützt. Eine Rückstellfeder ist zwischen Hülsenboden und Kolben angeordnet und bewegt den Kolben bei Nichtbetätigung des Mikroschalters in eine Ausgangsstellung. Eine Dämpfungsfeder ist zwischen Kontaktstift und einer Betätigungskappe des Kolbens angeordnet und sorgt für ein weiches Aufsetzen des Kontaktstiftes auf die Gegenkontakte. Um die Bewegung des Kontaktstiftes nur kurz vor einem Aufsetzen auf die Gegenkontakte zu dämpfen, weist die Dämpfungsfeder eine höhere Federkraft als die Rückstellfeder auf. Der Mikroschalter kann mit einer stabilen Metallhülse aufgebaut werden und kommt trotzdem ohne Isolation zwischen Kolben und Hülse aus. Auch führen die zwei Gegenkontakte zu einer größeren Kontaktfläche und verbesserten Führung des Kontaktstiftes. Durch die Dämpfungsfeder ist zudem der Schaltpunkt besser und toleranter einstellbar, da während des Komprimierens der Dämpfungsfeder der elektrische Kontakt über eine ausreichend lange Wegstrecke erhalten bleibt. Es hat sich gezeigt, dass etwa 500.000 Schaltzyklen mit dem erfindungsgemäßen Mikroschalter möglich sind.An inventive micro-switch consists of a cylindrical sleeve in which a piston is mounted axially movable. Within the piston, in turn, a contact pin is mounted axially movable. The contact pin cooperates with two spaced in a bottom of the sleeve spaced from each other mating contacts. The movement of the contact pin is supported by two springs. A return spring is arranged between the sleeve bottom and the piston and moves the piston in non-actuation of the microswitch in a starting position. A damping spring is disposed between the contact pin and an actuating cap of the piston and ensures a soft placement of the contact pin on the mating contacts. In order to dampen the movement of the contact pin just before putting on the mating contacts, the damping spring has a higher spring force than the return spring. The microswitch can be built with a sturdy metal sleeve and still comes without isolation between the piston and sleeve. Also, the two mating contacts lead to a larger contact area and improved leadership of the contact pin. Due to the damping spring also the switching point is better and tolerant adjustable because during the compression of the damping spring, the electrical contact is maintained over a sufficiently long distance. It has been shown that about 500,000 switching cycles are possible with the microswitch according to the invention.
Nach einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung wird eine erste Schräge eingeführt, die sich im Innenraum der Hülse befindet und sich zum Hülsenboden öffnet. Damit wird der Kolben in der Hülse zentriert und beim Zurückführen des Kolbens in die Ausgangsstellung kommt es zu einem gedämpften Anschlag.According to an advantageous development of the invention, a first slope is introduced, which is located in the interior of the sleeve and the Sleeve bottom opens. Thus, the piston is centered in the sleeve and when returning the piston to the starting position, there is a damped stop.
Weiterhin ist es vorteilhaft, eine zweite Schräge in einem Innenzylinder des Kolbens einzuführen, die sich zur Betätigungskappe öffnet. Hiermit wird bei einer Bewegung der Kontaktspitze im Kolben eine Zentrierung der Kontaktspitze erreicht. Vorteilhafterweise sind Hülse, Kolben und Kontaktstift rotationssymmetrisch entlang der Bewegungsachse von Kolben und Kontaktstift ausgeformt.Furthermore, it is advantageous to introduce a second bevel in an inner cylinder of the piston, which opens to the actuating cap. This centering of the contact tip is achieved in a movement of the contact tip in the piston. Advantageously, the sleeve, the piston and the contact pin are rotationally symmetrical along the axis of movement of the piston and the contact pin.
Eine weitere Verbesserung des Mikroschalters sieht vor, dass am Hülsenboden eine Halteplatte aus Kunststoff befestigt ist, in der die Gegenkontakte eingelassen sind. Mit der Halteplatte wird die Isolierung der Gegenkontakte gegenüber der Hülse aus Metall auf konstruktiv einfache Weise bewirkt.A further improvement of the microswitch provides that a holding plate made of plastic is fixed to the sleeve bottom, in which the mating contacts are embedded. With the retaining plate, the insulation of the mating contacts relative to the sleeve made of metal in a structurally simple manner.
Vorteilhafterweise besteht die Betätigungskappe aus Metall, so dass bei einem vieltausendfachen Kontakt mit einem Bauteil, das gegen die Betätigungskappe gedrückt wird, es nur zu einem geringen Abrieb und keinen Beschädigungen kommt. Für eine leichte Montage auf dem Kolben, der vorteilhafterweise aus Kunststoff besteht, wird die Betätigungskappe in den Kolben eingepresst. Eine Auflagenfläche der Betätigungskappe steht über einen zentralen Zylinder heraus, wobei der zentrale Zylinder der Betätigungskappe einen größeren Durchmesser hat als ein Innenzylinder des Kolbens.Advantageously, the actuating cap is made of metal, so that at a thousand-fold contact with a component which is pressed against the actuating cap, it comes only to a low abrasion and no damage. For easy mounting on the piston, which is advantageously made of plastic, the actuating cap is pressed into the piston. A support surface of the actuator cap protrudes beyond a central cylinder, the central cylinder of the actuator cap having a larger diameter than an inner cylinder of the piston.
Wenn die Betätigungskappe seitlich über den Kolben und der Kolben axial über die Hülse herausstehen, dann stellt die Hülse für den Kolben und die Betätigungskappe einen Anschlag bereit, der eine Beschädigung der Kontakte (Kontaktstift und Gegenkontakte) verhindert.If the actuator cap protrudes laterally beyond the piston and the piston axially beyond the sleeve, then the sleeve for the piston and the actuator cap provides a stop which prevents damage to the contacts (pin and mating contacts).
Für eine gute elektrische Verbindung beim Schalten ist es vorteilhaft, die Oberflächen der Kontakte hochwertig zu gestalten. So wird vorgeschlagen, eine Kontaktspitze einzuführen, die in den Kontaktstift einsetzbar ist, auf der den Gegenkontakten zugewandten Seite. Die Kontaktspitze sollte aus einem mit Edelmetall beschichteten Metall bestehen der Kontaktstift kann aus Kunststoff bestehen und die Kontaktspitze in den Kontaktstift eingepresst werden. Damit wird eine einfache Montage der Kontaktspitze ermöglicht und durch die Materialauswahl bei geringen Kosten eine gute Funktionalität erreicht.For a good electrical connection when switching, it is advantageous to make the surfaces of the contacts high-quality. Thus, it is proposed to introduce a contact tip which can be inserted into the contact pin, on the side facing the mating contacts. The contact tip should be made of a metal coated with precious metal. The contact pin can be made of plastic and the contact tip can be pressed into the contact pin. This allows a simple assembly of the contact tip and achieved by the selection of materials at low cost good functionality.
Zur Befestigung des Hülsenbodens ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Hülse am Hülsenboden nach Einsetzen der Halteplatte umgebördelt wird, also so umgeformt wird, dass Hülsenboden und Halteplatte fest verbunden sind.For attachment of the sleeve bottom, it is advantageously provided that the sleeve is crimped on the sleeve bottom after insertion of the retaining plate, that is converted so that sleeve bottom and retaining plate are firmly connected.
Wird eine Kugel zwischen Dämpfungsfeder und Kontaktstift angeordnet, dann kann der Kontaktstift ständig ausgerichtet werden. Damit bleibt ein leichtes Taumeln des Kontaktstifts erlaubt, wodurch sich eine gleichmäßige Kontaktierung, eine geringere Reibung und eine konstantere Federkraft ergeben. Die Kugel ist vorteilhafterweise aus nicht leitendem Material aufgebaut, z.B. Kunststoff oder Glas, um nach außen potentialfrei zu bleiben, selbst wenn der gesamte Kolben aus einem Metall gefertigt ist.If a ball between damper spring and contact pin arranged, then the contact pin can be constantly aligned. This allows a slight wobbling of the contact pin, resulting in a uniform contact, a lower friction and a more constant spring force. The ball is advantageously constructed of non-conductive material, e.g. Plastic or glass to remain floating to the outside, even if the entire piston is made of a metal.
Der beschriebene erfindungsgemäße Mikroschalter wird wie folgt in einem erfindungsgemäßen Prüfsystem verbaut:The described microswitch according to the invention is installed as follows in a test system according to the invention:
Das Prüfsystem umfasst eine Bauteilaufnahme, die einen Hohlraum in Form des aufzunehmenden Bauteils aufweist. In diesen Hohlraum wird der Mikroschalter eingesetzt. In der Regel wird eine Vielzahl von Bauteilaufnahmen mit Mikroschaltern vorzusehen sein, um einen Kabelbaum oder andere technische Gerätschaften umfassend zu prüfen. Eine Auswerteeinrichtung des Prüfsystems ist mit den Gegenkontakten des Mikroschalters verbunden und kann so die durch das Schalten erzeugten elektrischen Signale auswerten und das Vorhandensein und die richtige Positionierung des Bauteils verifizieren.The test system comprises a component receptacle which has a cavity in the form of the male component. In this cavity, the micro-switch is used. In general, a plurality of component holders with micro-switches will be provided to comprehensively test a wire harness or other technical equipment. An evaluation device of the test system is connected to the mating contacts of the microswitch and can thus evaluate the electrical signals generated by the switching and verify the presence and correct positioning of the component.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 eine erste Variante des erfindungsgemäßen Mikroschalters, -
2 eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Mikroschalters, und -
3 ein erfindungsgemäßes Prüfsystem.
-
1 a first variant of the microswitch according to the invention, -
2 a second variant of the microswitch according to the invention, and -
3 an inventive test system.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic representations and serve only to illustrate the invention. Identical or equivalent elements are consistently provided with the same reference numerals.
Ein erster erfindungsgemäßer Mikroschalter
Der Kolben
Die Rückstellfeder
Auch der Kontaktstift
Für dieses weiche Aufsetzen ist eine Dämpfungsfeder
Ein weiterer Anschlag ist durch die Form von Betätigungskappe
Damit wird der Rand der Betätigungskappe
Ein alternativer zweiter Mikroschalter
Jedoch wird hier auf eine gesonderte Kontaktspitze
Die in der Halteplatte
Zur besseren Ausrichtung des Kontaktstiftes
Der Mikroschalter
Ein erfindungsgemäßes Prüfsystem unter Nutzung eines Mikroschalters
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Mikroschaltermicroswitch
- 22
- Hülseshell
- 33
- Kolbenpiston
- 44
- Kontaktstiftpin
- 66
- RückstellfederReturn spring
- 77
- Dämpfungsfederdamping spring
- 88th
- erste Schrägefirst slope
- 99
- zweite Schrägesecond slope
- 1010
- HalteplatteRetaining plate
- 1111
- Kontaktspitzecontact tip
- 1212
- KugelBullet
- 1313
- Isolationisolation
- 1414
- Kabelelectric wire
- 2121
- Bodenground
- 3131
- Betätigungskappeovercap
- 4040
- Bauteilaufnahmecomponent pick
- 4141
- Hohlraumcavity
- 4242
- Auswerteeinrichtungevaluation
- 51, 5251, 52
- Gegenkontaktemating contacts
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