DE3740873C2 - Verfahren zur Justierung eines thermischen Schalters - Google Patents
Verfahren zur Justierung eines thermischen SchaltersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justierung eines thermischen Schalters mit einem
aus einem Thermo-Bimetallelement gebildeten Temperaturfühler, der über ein
Übertragungsglied in Verbindung mit einem Kontaktsystem bringbar ist, wobei der Abstand
zwischen Kontaktsystem und Thermo-Bimetallelement genau vermessen und die
erforderliche Soll-Länge des Übertragungsgliedes für den festgestellten Abstand rechnerisch
ermittelt wird.
Es ist - gemäß der AT-PS-284 245 - bereits ein Verfahren zur Justierung eines thermischen
Schalters bekannt, bei dem nach Vorliegen des Schalters der Kontaktabstand durch
mechanische Verformung des Schaltergehäuses eingestellt wird. Ein derartiges Verfahren
erfordert die Verwendung eines Metallgehäuses, wobei der erforderliche Kontaktabstand
insbesondere wegen des elastischen Verhaltens des Metallgehäuses nach der Quetschung
nicht genau justierbar ist.
Es sind aber auch andere Justierverfahren bekannt, bei denen entweder Übertragungsglieder
in verschiedenen, eng abgestuften Längen vorrätig gehalten, die Wölbungshöhe jedes
einzelnen Thermo-Bimetallelementes sowie das korrespondierende Maß des jeweiligen
Kontaktsystems gemessen und aus den Übertragungsgliedern jenes mit der richtigen Länge
ausgewählt wird bzw. die Justierung durch Verbiegen des Trägers des Schaltkontaktes bzw.
der Kontaktfeder durchgeführt wird.
Die US-4 581 509 offenbart einen Temperaturschalter, bei welchem ein aus einem
Thermo-Bimetallelement gebildeter Temperaturfühler über ein zylindrisches
Übertragungsglied mit einem Kontaktsystem in Verbindung steht, welches Übertragungsglied
aus Glas oder Kunststoff besteht. Eine Möglichkeit der Justage des Schalters wird nicht
angegeben.
Die DE-29 19 520 C2 befaßt sich mit einem Temperaturschalter der gattungsgemäßen Art
und gibt ein Verfahren zur Justage des Schaltpunktes an. Die Justage erfolgt in der Weise,
daß der Abstand zwischen Stellglied und Kontaktsystem vermessen wird und eine
dementsprechend dicke Klebstoffschicht zwischen Kontaktsystem und Übertragungsglied
eingebracht wird.
Ein anderes Verfahren zur Justage von Schaltern wurde z. B. durch die GB 2 179 282 A
bekannt. Diese Veröffentlichung beschreibt einen Mikroschalter mit einem die
Schalthandlung auslösenden Betätigungsstift. Um den Schaltpunkt einzustellen, wird der
Betätigungsstift entweder abgeschnitten oder plastisch verformt sofern er aus einem relativ
weichen, leicht verformbaren Metall hergestellt ist.
Die DE-30 12 354 C2 offenbart ein Relais mit einem feststehenden und einem beweglichen
Kontakt. Der bewegliche Kontakt ist durch den Relais-Anker betätigbar, der feststehende
Kontakt ist an einem festen Kontakträger gehalten. Um die Lage des feststehenden Kontaktes
zu verändern, ist der Kontakt-Träger mit Einkerbungen versehen, die das Strecken, also das
plastische Verlängern des Kontakt-Trägers erlauben.
Durch die DE-32 26 543 A1 wurde ein Verfahren zur Justierung von einseitig eingespannten
Kontaktfedern bekannt. Die Justage erfolgt hier durch Verbiegen der Feder, was durch
bereichsweise Laserstrahl-Erwärmung der Feder unter gleichzeitiger Einwirkung von Kräften
in der gewünschten Verbiege-Richtung erfolgt.
Im Hinblick auf eine vollautomatisch durchführbare Justage und eine dafür notwendige
automatisch arbeitende Bearbeitungs-Einrichtung wurde durch die CH 147 568 eine
Einrichtung zur Herstellung von Quecksilberschaltern bekannt. Die Einrichtung ist durch eine
kreisförmige Grundplatte gebildet, die um ihre Achse drehbar gelagert ist. Durch die Drehung
der Platte wird der zu fertigende Schalter weiterbewegt und den einzelnen
Bearbeitungsstationen zugeführt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung eines Justierverfahrens
der eingangs beschriebenen Art, bei dem unter Vermeidung der bekannten Nachteile der
Abstand zwischen Übertragungsglied und Kontaktsystem exakt auf das gewünschte Maß
einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Übertragungsglied zumindest
bereichsweise erwärmt, bis auf die errechnete Soll-Länge plastisch verformt und abschließend
in den thermischen Schalter eingesetzt wird.
Ein derartiges Verfahren zeichnet sich durch eine besonders einfache und wirtschaftliche
Herstellung eines genau der Soll-Länge entsprechenden Übertragungsgliedes aus. Es erfolgt
somit für jeden thermischen Schalter eine "Maßanfertigung" des Übertragungsgliedes mit der
Folge, daß jeder Schalter exakt das gleiche Schaltverhalten aufweist. Von besonderem Vorteil
ist auch noch die Tatsache, daß nach der Verformung keinerlei arbeitsintensive
Nachbearbeitung des Übertragungsgliedes erforderlich ist. Für die genaue Maßhaltigkeit des
Übertragungsgliedes ist es natürlich unumgänglich, den plastisch verformbaren Werkstoff für
das Übertragungsglied so zu wählen, daß dessen Verformungsbereich oberhalb des für den
Einsatz des Schalters vorgesehenen Temperaturbereiches liegt. Die Soll-Länge (l) des
Übertragungsgliedes läßt sich aus folgender Gleichung errechnen:
1 = K - a + b
dabei entspricht K dem Abstand zwischen der Kontaktfeder und der durch den oberen Rand
der Thermo-Bimetallscheibe gebildeten Ebene. a entspricht dem gewünschten Abstand
zwischen Kontaktfeder und dem oberen Ende des Übertragungsgliedes unmittelbar vor der
Schnappbewegung der Bimetallscheibe. b ist durch den Abstand der Bimetallscheibe
unmittelbar vor deren Schnappbewegung zu der genannten, durch den oberen Rand führenden
Ebene gebildet. Dieser Wert b ist eine von Werkstoff, Prägetiefe und weiteren Parametern
abhängige Konstante.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das
Übertragungsglied zumindest bereichsweise mit Hilfe von Laserstrahlen erwärmt wird. Eine
derartige Erwärmung zur Plastifizierung hat den besonderen Vorteil, daß die Zone der
Erwärmung genau begrenzbar ist und hierdurch keine für die rasche und maßgenaue
Aushärtung bzw. Abkühlung nachteilige Wärmespeicherung erfolgt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
das Übertragungsglied vor der Erwärmung auf die Plastifiziertemperatur vorgewärmt wird.
Eine derartige Vorwärmung des gesamten Übertragungsgliedes führt zu einer wesentlichen
Spannungsreduktion zwischen der anschließenden bis zum Plastifizierungsbereich erwärmten,
zur Betätigung der Kontaktfeder vorgesehenen Zone und den an diesen anschließenden
Bereich des Übertragungsgliedes. Außerdem ist die Verformungstemperatur rascher
erreichbar.
Eine weitere vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß
Übertragungsglieder hintereinander in einem tunnelförmigen Ofen vorgewärmt und
anschließend Stück für Stück einem sich um eine Drehachse rotierenden Rundtisch zugeführt
werden, worauf jedes auf den Rundtisch abgestellte Übertragungsglied jeweils unter
entsprechender Drehung des Rundtisches einer Erwärmungs- bzw. Plastifizierungsstation,
einer Quetschposition und gegebenenfalls einer Nacherwärmstation und einer Abkühlstation
zugeführt wird, wonach das Übertragungsglied in den thermischen Schalter eingebaut wird.
Auf diese Weise ist eine rasche, fließbandmäßige Abgleichung der Übertragungsglieder auf
die gewünschte Soll-Länge durchführbar.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand in der Zeichnung beispielhaft dargestellter
Ausführungen näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen vergrößert dargestellten thermischen Schalter,
Fig. 2 und Fig. 3 jeweils eine stark schematische Darstellung eines derartigen
thermischen Schalters mit entsprechenden Maßangaben,
Fig. 4 eine Funktionsdarstellung des Verformweges
der Thermo-Bimetallscheibe in Abhängigkeit
von der Temperatur,
Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf eine
fließbandmäßige Bearbeitung wieder gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Fresse zur Ab
gleichung des Übertragungsgliedes auf die
gewünschte Soll-Länge und
Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht eines Übertragungs
gliedes.
Ein in Fig. 1 ersichtlicher thermischer Schalter (1)
besteht im wesentlichen aus einem in den meisten Fällen
zylindrischen Gehäuse (2) aus Keramik, einer im Bodenbe
reich angeordneten, tellerförmigen Thermo-Bimetallscheibe
(3), und Stromzuführungen (4), die über Vernietungen mit
einem Kontakt (5) bzw. mit einer Kontaktfeder (6) und
einem an deren Ende befestigten Kontakt (7) in Verbindung
stehen. Etwa im mittigen Bereich der Kontaktfeder (6)
bzw. der Thermo-Bimetallscheibe (3) ist ein scheiben
förmiges Übertragungsglied (8) verschiebbar geführt. Bei
der Herstellung derartiger bekannter thermischer Schalter
(1) tritt das Problem auf, daß zufolge der schlechten
Maßhaltigkeit der keramischen Gehäusebauteile relativ
große Toleranzen auftreten, sodaß unter Summierung mit
weiteren Ungenauigkeiten hinsichtlich der Bügelkontakte
und dergleichen der Abstand zwischen dem Boden der
Thermo-Bimetallscheibe (3) und der Kontaktfeder nicht
immer gleich ist. Derartige Ungenauigkeiten müssen jedoch
zur Erzielung thermischer Schalter (1) mit exakt gleichem
Schaltverhalten genau berücksichtigt werden, indem die
Länge des Übertragungsgliedes (8) an die beim fertigen
Schalter (1) festgestellten Maße angepaßt wird.
Bei dem in Fig. 2 schematisch dargestellten thermischen
Schalter (1) handelt es sich um einen Öffner, d. h., daß
normalerweise bei Raumtemperatur geschlossene Kontakte
vorliegen, die mit steigender Temperatur schließlich
geöffnet werden. Die mit (l) bezeichnete Länge des Über
tragungsgliedes (8) entspricht der gewünschten Soll-
Länge, die sich aus folgender Gleichung errechnen läßt:
1 = K - a + b
Dabei entspricht K dem nach Fertigstellung des thermi
schen Schalters (1) festgestellten Abstand zwischen der
Kontaktfeder (6) und dem oberen Rand der in normaler
Umgebungstemperatur befindlichen Thermo-Bimetallscheibe
(3). a entspricht dem Abstand zwischen dem oberen Ende
des Übertragungsgliedes (8) und der Kontaktfeder (6)
unmittelbar vor der Schnappbewegung der Thermo-Bimetall
scheibe (3). Diese Schnappbewegung setzt nach Beendigung
des Vorschleichweges V ein. b entspricht der um den Vor
schleichweg reduzierten Prägetiefe der Thermo-Bimetall
scheibe (3) und ist eine vom Werkstoff,
Scheibendicke und weiteren Parametern abhängige
Konstante. Die strichlierte Darstellung der Thermo-Bime
tallscheibe (3) entspricht deren Lage bei normaler Umge
bungstemperatur. Sobald diese ansteigt, erfolgt eine in
Fig. 4 in einem Diagramm dargestellte Verformung in Abhän
gigkeit vom Temperaturanstieg, bis es plötzlich bei einer
bestimmten Temperatur - nach Beendigung des Vorschleich
weges V - zu der Schnappbewegung kommt.
Der in Fig. 3 schematisch dargestellte thermische Schalter
(1) ist ein sogenannter Schließer, der mit steigender
Temperatur die Kontakte schließt, die bei normaler Raum
temperatur geöffnet sind.
Das in Fig. 4 ersichtliche Diagramm zeigt den Verformungs
weg der Thermo-Bimetallscheibe (3) in Abhängigkeit von
der Temperatur, wobei nach Beendigung des Vorschleich
weges V ein großer Sprung (Schnappbewegung) mit dem Vor
schaltweg V1 erfolgt. Bei Abkühlung der Thermo-Bimetall
scheibe (3) erfolgt die Bewegung in umgekehrter Richtung,
wobei es nach Beendigung des Rückschleichweges Rs zu der
Schnappbewegung mit dem Rückschaltweg R kommt.
Die in Fig. 5 schematisch dargestellte Vorrichtung zur
fließbandmäßigen Soll-Längenabgleichung der Übertragungs
glieder (8) setzt sich aus einem eine Vielzahl von Über
tragungsglieder (8) aufweisenden Schwingtopf (9), einem
tunnelförmigen Vorwärmofen (10) und einem um eine verti
kale Achse drehbaren Rundtisch (11) zusammen. Nach Über
führung der Übertragungsglieder (8) in den Vorwärmofen
(10) werden diese vorgewärmt (bestehen die Übertragungs
glieder (8) aus Corning-Glas, so beträgt diese Vorwärm
temperatur etwa 500°C). Nach Beendigung dieses Vorwärm
prozesses erfolgt eine Aufstellung auf dem Rundtisch
(11), wo die Übertragungsglieder (8) nach Drehung des
Rundtisches (11) einzelnen Arbeitsstationen zugeführt
werden. Die erste Arbeitsposition ist aus einer um eine
vertikale Achse verschwenkbaren Heizquelle (12) gebildet,
die entweder aus einer offenen Flamme oder einem Laser
strahl gebildet sein kann. Nächstfolgend ist eine
Quetschposition (13) vorgesehen, in der die Übertragungs
glieder auf die gewünschte Soll-Länge reduziert bzw. ver
formt werden. In einem Nachbrenner (14) werden die auf
die Soll-Länge abgeglichenen Übertragungsglieder nachge
wärmt, um die Bildung von Spannungen im Verformungs
bereich zu reduzieren. Als nächstes folgt eine Abkühl
position (15) in der die erwärmten Übertragungsglieder
(8) abgekühlt werden. In einer weiteren Station (16)
erfolgt die Entnahme der Übertragungsglieder (8) vom
Rundtisch (11), um sie dem jeweiligen thermischen
Schalter (1) zuzuführen.
Eine in Fig. 6 dargestellte Presse (17) für die Quetsch
position (13) besteht aus einem Preßrahmen (18) und einem
oberen Stempel (19), der mit einem Hydraulikzylinder (20)
in Verbindung steht. Ein unterer Stempel (21) steht über
eins Schraubenspindel (22) mit einem Schrittmotor (23) in
Verbindung. Sobald die erforderliche Soll-Länge (l) nach
Vermessung des entsprechenden thermischen Schalters (1)
errechnet wurde, erfolgt die entsprechende Verstellung
des unteren Stempels (21) über den Schrittmotor, sodaß
das obere Ende des unteren Stempels (21) vom oberen
Rahmenende genau in der errechneten Soll-Länge entfernt
liegt. Sobald das Übertragungsglied (8) in die Presse
(17) eingeführt ist, kann der obere Stempel (19) mit
Hilfe des Hydraulikzylinders (20) abgesenkt werden, wo
durch es zu einer entsprechenden Verformung des überlan
gen Übertragungsgliedes (8) kommt. Eine derartige Presse
(17) hat den Vorteil einer schnellen Verformungsmöglich
keit mit einem großen Öffnungsweg und einer Anschlagskon
trolle.
Das in Fig. 7 vergrößert dargestellte Übertragungsglied
(8) weist bombierte Seitenflächen (24) und einen mittigen
Fortsatz (25) auf. Eine derartige Ausbildung hat den Vor
teil, daß lediglich dieser Fortsatz mit einer relativ
geringen Masse auf Verformungstemperatur erwärmt und ver
formt werden muß. Der restliche größere Teil des Übertra
gungsgliedes (8) bleibt von diesem Vorgang völlig unbe
einflußt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellt und beschrie
bene Ausführungsform einer rechteckigen Scheibe
beschränkt. Das thermisch verformbare Übertragungsglied
kann auch in Form eines zylindrischen, im Gehäuse geführ
ten Stiftes ausgeführt sein, der an einem seiner Enden
unter Wärmeeinwirkung zum Zwecke der erfindungsgemäßen
Justierung angestaucht wird.
Claims (4)
1. Verfahren zur Justierung eines thermischen Schalters mit einem aus einem Thermo-
Bimetallelement gebildeten Temperaturfühler, der über ein Übertragungsglied in Verbindung
mit einem Kontaktsystem bringbar ist, wobei der Abstand zwischen Kontaktsystem und
Thermo-Bimetallelement genau vermessen und die erforderliche Soll-Länge des
Übertragungsgliedes für den festgestellten Abstand rechnerisch ermittelt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied zumindest bereichsweise erwärmt, bis auf die
errechnete Soll-Länge plastisch verformt und abschließend in den thermischen Schalter
eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied
zumindest bereichsweise mit Hilfe von Laserstrahlen erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Übertragungsglied vor der Erwärmung auf die Plastifiziertemperatur vorgewärmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
Übertragungsglieder hintereinander in einem tunnelförmigen Ofen vorgewärmt und
anschließend Stück für Stück einem sich um eine Drehachse rotierenden Rundtisch zugeführt
werden, worauf jedes auf den Rundtisch abgestellte Übertragungsglied jeweils unter
entsprechender Drehung des Rundtisches einer Erwärmungs- bzw. Plastifizierungsstation,
einer Quetschposition und gegebenenfalls einer Nacherwärmstation und einer Abkühlstation
zugeführt wird, wonach das Übertragungsglied in den thermischen Schalter eingebaut wird.
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