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Vorrichtung zum Justieren von Kontaktfedern Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Justieren von Federn für elektrische Kontakte durch die Federkennlinie
beeinflussende bleibende Verformung. In fast allen elektrischen Geräten werden Kontaktfedern
verwendet, deren Kontaktkraft oder Kontaktweg bestimaten Bedingungen unterliegt.
Je komplizierter die Aufgaben der Geräte sind, um so höher sind die Anforderungen
an die Einhaltung der vorgegebenen Bedingungen. Dabei kann für eine bestimmte Kontaktfeder
zwar eine Kontaktkraft bzw. ein Kontaktweg in einer bestimmten Zeit durch eine bestimmte
A\rslenlrkraft vorausberechnet werden. Die tatsächliche Einhaltung der vorausberechlieten
Werte hängt aber sowohl von den nichtbeeinflußbaren Haterialkonstantell als auch
von denen nur zum Teil beeinflußbaren Fertigungstoleranzen ab. Es wird daher in
aller Regel notwendig sein, Kontaktfedern vor ihrem Einsatz einer Prüfung und Justierung
zu unterziehen.
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Bei dieser Prüfung wurden bisher von Hand mit Hilfe von Zangen bestimmte
Verformungen an den Kontaktfedern vorgenorraflen, bis an den kontaktseitigen Enden
die notwendigen Werte erreicht waren.
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Da die Verformung der Kontaktfedern dabei von der manuellen Geschicklichl;eit
der justieronden Person abhängig war und nicht auf stets wiederholbare Vorgänge
zurückgreifen konnte, war zum Justieren von Kontaktfedern eine größere Anzahl von
Vorgängen der Verformung und dazwischengeschalteteten Meßvorgängen notwendig.
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Zweck der Erfindung ist es, von dem manuellen Einfluß auf den Vorgang
der Verformung unabhängig zu werden und jeweils nur wiederholbare
Verformungsvorgänge
anzuwenden. Dabei sollen eine möglichst große Vielzahl von verschiedenen Verformungsvorgängen
zur Verfügung stehen, deren unterschiedliche Auswirkungen bei unterschiedlichen
Material- oder Formkonstanten der zu verformenden Feder unterschiedliche Ergebnisse
erzielen können. Durch Sammeln und Auswerten von Erfahrungen über den Einfluß eines
bestimmten ersten Biegevorganges auf eine Feder soll es möglich sein, für jede Feder
einen weiteren bestimmten Biegevorgang auszuwählen, der die endgültige Biegung herstellt.
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Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß einer Einspannvorrichtung
zur einseitigen Halterung der Feder Formkörper unterschiedlicher Ausbildung und
ein Andruckstift zugeordnet sind, wobei der freie Bereich der Feder zwischen dem
Formkörper und dem auf diese zu und in Richtung der Längsachse der Feder beweglichen
Andruckstift liegt.
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Formkörper und Andruckstift bilden im vorliegenden Falle ein zangenartiges
Werkzeug, das eine bestimmte, jederzeit wiederholbare Kraftauswirkung auf die Feder
und damit eine Verbiegung derselben bewirkt. Im Gegensatz zu bekannten Verformungswerkzeugen,
bei denen zwei bestimmte Formbacken gegeneinandergeführt werden, ergeben sich durch
die Nachbildung des einen Backen mit Hilfe einer beweglichen Rolle erfindungsgemäß
die Vorteile, unterschiedliche Biegevorgänge mit Hilfe von unterschiedlichen Formkörpern
vornehmen zu können. Dabei kann z.B. versucht werden, bestimmten Sorten von Federn
eine ganz bestimmte Vorbiegung zuzuordnen, wobei die Vorbiegung so bemessen ist,
daß im Idealfall, wenn auch Material und Federabmessungen den vorgegebenen Bedingungen
entsprechen, die Feder in der Betätigungslage die gewünschte Kraft hat. Die sich
tatsächlich ergebenden Abweichungen können über ein mechanisches, mechanisch-elektrisches
oder optisches Meßgerät festgestellt werden, wobei es möglich ist, Erfahrungswerte
in Tabellen- oder Kurvenform aufzustellen, aus denen sich ohne weiteres der notwendige
zweite Biegevorgang ergibt.
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Es erscheint vorteilhaft, die Halterung des Formkörpers in drei
Ebenen
verschiebbar anzuordnen. Diese Anordnung ergibt den größten Freiheitsgrad für die
Verwendung von Formkörpern hinsichtlich ihrer Außenabmessungen und erlaubt es außerdem,
durch Lageveränderung des Formkörpers die jeweils der Feder gegenüberliegende Außenform
so schnell wie möglich zu wechseln.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung können die Außenkonturen
des Formkörpers zumindest in dem der Feder zugewandten Bereich einem Zylindermantel
entsprechen. Die damit erzielte kreisbogenförmige Vorbiegung ist besonders für Drei
eckfedern, deren Betätigungslage eine gerade Linie sein soll, geeignet. Aber auch
beliebige andere Federn können damit ganz oder teilweise vorgespannt werden. Die
Oberfläche des Zylindermantels bietet dabei die einfachste Biegeform, da sie in
ihrer ganzen Breite parallel zur Halterung der Feder dieser eine Auflage bietet.
Zudem kann sie leicht auswechselbar angeordnet und, als Rundkörper mit hoher Genauigkeit
herstellbar, in verschiedenen Abmessungen, also für verschiedene Biegeradien zur
Verfügung gestellt werden.
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Es erscheint aber auch möglich, die Vorrichtung in vorteilhafter Weise
so auszustatten, daß die Außenkonturen des Formkörpers zumindest in dem der Feder
zugewandten Bereich einem Kegelmantel entsprechen. Bei parallel zur Federhalterung
angeordneter Oberkante des kegelförmigen Formkörpers, also bei Neigung der Formkörperachse
gegenüber der Halterung, stehen durch seitliche Verschiebung des Kegelmantels eine
Vielzahl vonstufenlos ineinander übergehenden, elliptischen Biegekörpern zur Verfügung.
In beiden Fällen ist auch hier von einem ersten Biegevorgang, der möglichst die
ideale Biegeform erzeugt, auszugehen und nach Feststellung der Auswirkung durch
eine Seitenverschiebung des Formkörpers die Feder in einen Bereich zu bringen, der
ihr eine Formkörperkurve zur Verfügung stellt, mit Hilfe derer über den Andruckstift
die endgültige Form hergestellt werden kann.
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Gemäß einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann
der Formkörper aus bandförmigen, mit ihren größten Flächen
aneinanderliegenden,
in Richtung einer Achse verschiebbaren Lamellen gebildet sein, die an einer ihrer
kleineren Flächen abgestützt werden und deren gegenüberliegende kleinere Flächen
die Biegekontur des Formkörpers bilden. Der wesentliche Vorteil dieser Weiterbildung
ist, daß mit ihrer Hilfe der Feder beliebige Formkörper, also Flächen für beliebige
Biegekurven, zur Verfügung gestellt werden können. Dabei ist es ebenso möglich,
gerade Linien unterschiedlichster Neigungen, als auch Kurven beliebigen Ablaufes
durch Verschieben der Lamellen, zu bilden. Da der Andruckstift, wie auch in den
vorhergehenden Anordnungen nur einer ausreichenden Bewegungsfreiheit und einer an
allen Punkten gleichmäßigen Kraft bedarf, ist er in der Lage, jeder beliebigen Kurve
zu folgen.
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Um zu verhindern, daß etwa beim Andruck der Feder gegen den Formkörper
an den bei dieser Anordnung zwangsläufig entstehenden Stufen des Formkörpers Narben
an der Feder entstehen, erscheint es zweckmäßig, zwischen dem Formkörper und der
zu justierenden Feder eine weitere in jeder Lage der Lamellen durch Andrücken eine
Hüllkurve bildenden Feder zu befestigen. Diese Feder kann zweckmäßig aus einem gegenüber
dem Andruck der Stufen unempfindlichen Material bestehen, so daß sie für jede Lage
der Kurve der Feder eine gleichmäßig gebogene, stufenlos ineinander übergehende
Andruckfläche bietet.
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Es erscheint vorteilhaft, jeder Lamelle ein bewegliches, senkrecht
zu den größten Flächen gelagertes, parallel zu diesen verschiebbares Steuerglied
zuzuordnen. Mit Hilfe von beispielsweise scheibenförmigen, auf einer gemeinsamen
Achse unabhängig voneinander befestigten Nocken ist es möglich, jede Lamelle stufenlos
in jede beliebige, innerhalb des Bewegungsbereiches des Nocken liegende Stellung
zu bringen und dort festzuhalten. Dies ermöglicht die wiederholbare Einstellung
der kompliziertesten Kurven für die Ausbildung des Formkörpers und erlaubt auch
die kleinsten Änderungen der Kurve, um wirklich genaue Endwerte zu erzielen.
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Bei den meisten Justiervorgängen wird es nicht notwendig sein,
beliebige
Formkörper bereit zu halten, sondern es wird ausreichen, Änderungen innerhalb bestimmter
Endwerte anzubieten. Dafür können die Steuerglieder zu einem gemeinsam beweglichen
Steuerkörper zusammengefaßt werden. Ein drehbarer Steuerkörper, der aus lauter gleich
großen Scheiben besteht, deren Mittelpunkte auf einer Geraden liegen, könnte je
nach Lage der Mittelpunkte auf 900 seiner Umfangslinie jeweils die Änderung zwischen
einer Kurvenlinie, etwa einem Kreisbogen und einer Geraden anbieten. Beispielsweise
also den kontinuierlichen Übergang zwischen einem kleinsten Kreisbogen mit dem Radius
x und dem Radius Derartige Steuerkörper können auch aus Steuergliedern verschiedener
Größe und Außenkonturen hergestellt werden, so daß beispielsweise zwei oder mehrere
definierte Radien innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches oder auf dem gesamten
Umfang verteilt, vorhanden sind.
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Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß das
die Federberührung bewirkende freie Ende des Andruckstiftes mit einer Rolle versehen
ist. Mit Hilfe einer Rolle werden beim Andrücken und insbesondere beim Bewegen des
Andruckstiftes in Richtung der Längsachse der Feder etwaige unerwünschte Streckungen
des Federmaterials oder ein Oberflächenabrieb vermieden.
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Selbstverständlich kann die Rolle auch als eine über die seitliche
Begrenzung der Feder hinausgehende Walze ausgebildet sein, die von zwei Armen an
den Seiten gehalten mit Hilfe des größeren Hebelarmes eine stabile und genaue Parallelführung
zur Ebene des Formkörpers ermöglicht.
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Zweckmäßig wird der Vorrichtung eine die Federauslenkung anzeigende
Meßanordnung zugeordnet. Mit Hilfe einer solchen durch Zei gerausschlag oder durch
Vergleich der Federbiegung mit gewünschten Kurven vergleichbare Werte angebenden
Meßvorrichtung kann das Ergebnis jeden Biegevorganges unmittelbar nach Beendigung
desselben festgestellt und aus zur Verfügung gestellten Erfahrungswerten die Notwendigkeit
des nächsten Biegevorganges direkt ablesbar gemacht werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele näher
erläutert.
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Dabei zeigen Fig. 1 eine prinzipielle Anordnung von Andruckstift,
Kontaktfeder und verschiedenen Formkörpern mit zylindrischen Außenkonturen, Fig.
2 eine Seitenansicht der Fig. 1, Fig. 3 eine Vorrichtung mit kegelförmigem Formkörper,
Fig. 4 die Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Justiervorrichtung.
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In Fig. 1 ist eine Kontaktfeder 1 zwischen beliebig ausbildbaren und
beispielsweise mit einer Schnellspannvorrichtung versehenen Haltebacken 2 und 3
eingespannt. Unter dem freien Ende der Feder 1 ist ein Formkörper 4, der als Zylindersegment
ausgebildet ist, angeordnet. Ein Andruckstift 5, der sowohl in Richtung auf das
Lager 6 des Formkörpers 4 als auch auf das freie Ende der Feder 1 zu bewegbar ist,
verbiegt bei seiner Bewegung die Feder 1 entsprechend der Kontur des Formkörpers
4, der durch Zusammenwirken des Lagers 6, der Haltebacke 3 und einer Stütze 7 ein
festes Gegenlager bildet. Nach dem Rückführen des Andruckstiftes wird die Feder
in eine Lage zurückkehren, die sich aus den Auswirkungen der Naterial- und Formbedingungen
und der durch den Andruck erfolgten bleibenden Verformung ergibt.
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In Fig. 2 ist die gleiche Anordnung in einer um 900 gedrehten Ansicht
dargestellt. Außerdem ist der Andruckstift 5 in seiner vorderen unteren Endlage
mit der gebogenen Feder 1 dargestellt. Zum Einsetzen eines anderen Formkörpers 4
ist der Andruckstift 5 zu entfernen und Achse 6 und Stütze 7 in ihrer Lage zu verändern.
Der Andruckstift 5 erhält einen dem neuen Biegeradius entsprechenden Arm 8.
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Fig. 3 zeigt eine Anordnung mit -einem kegelartigen Formkörper 9.
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Die Achse des Haltekegels ist gegenüber dem unteren Ende des Andruckstiftes
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soweit geneigt, daß die der Feder 1 gegenüberliegende Oberkante des Formkörpers
9 parallel zur Unterkante eines Andruckstiftes 5 verläuft, der wegen der Seitenverschiebung
des Formkörpers auf einer aus der Bildebene herausragenden, verstellbaren Bahn 11
geführt wird. Der Formkörper 9 wird an beliebiger Stelle parallel zur Feder 1 geschnitten
und erhält eine Führung 17, die seitliche Verschiebung erlaubt. Beim Abrollen der
Feder 1 auf dem Formkörper 9 entstehen Biegungen, die nicht mehr reine Radien sind,
sondern je nach Neigung des Kegels mehr oder weniger stark in Ellipsen übergehen.
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In Fig. 4 ist der zwischen den Haltebacken 2 und 3 gelagerten Feder
1 von oben eine Andruckrolle 12 zugeordnet. Sie ist ebenso wie der Andruckstift
5 in den vorhergehenden Figuren sowohl in Richtung auf die Feder zu als auch in
Richtung auf das freie Ende der Feder hin beweglich. Der gegenüberliegende Formkörper
ist aus Lamellen 13 zusammengesetzt. Diese sind mit ihren senkrechten Flächen gegeneinander
verschiebbar und werden an ihren waagerechten unteren Flächen von Steuerscheiben
14, die gemeinsam auf einer Welle 15 gelagert sind, abgestützt. Durch Verdrehen
der Steuerscheiben 14 auf der Welle 15 können definierte Änderungen der Biegekurven
erzielt werden. Eine gedachte Verbindungslinie der oberen Kanten der Lamellen ergibt
den jeweiligen Abrollradius für die Feder 1. Um evtl. Verletzungen der Feder 1 an
den Kanten der Lamellen 13 zu vermeiden, ist unterhalb der Feder 1 eine weitere
Feder 16 eingespannt, die beim Abrollen der Andruckrolle 5 über den Lamellen 11
eine Hüllkurve und damit für die Feder 1 einen Formkörper mit kontinuierlich verlaufender
Biegefläche bildet.
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10 Patentansprüche h Figuren