DE4408980A1 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents
Elektromagnetisches RelaisInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit ei
ner Spule, deren Achse parallel zu einer Bezugsebene verläuft
und die einen axialen Kern sowie Polschuhe an dessen beiden
Enden aufweist, ferner mit einem außerhalb der Spule annä
hernd parallel zu der Bezugsebene angeordneten flachen Wipp-
Anker, der mit den beiden Polschuhen je einen Arbeits
luftspalt bildet und in seinem Mittelbereich an beiden Längs
seiten jeweils über ein federndes Lagerelement an Lagerstüt
zen eines Trägers um eine Mittelachse schwenkbar gelagert
ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her
stellung eines derartigen Relais.
Ein Relais der oben beschriebenen Art ist beispielsweise aus
der EP 0 423 834 A2 bekannt. Bei diesem Relais wie auch bei
anderen, grundsätzlich ähnlich aufgebauten Miniaturrelais
werden die verschiedenen Baugruppen, also der Sockel mit den
feststehenden Kontaktelementen, der Anker mit den beweglichen
Kontaktelementen und die Spulenbaugruppe in Schichtbauweise
übereinander angeordnet, was zu einer Summierung der Ferti
gungstoleranzen der Einzelteile führt. So ist also bei dem
bekannten Relais gemäß EP 0 423 834 A2 der Anker über Lager
elemente befestigt, die in Form von Torsionsstegen und paral
lel zur Grundebene liegenden Befestigungsarmen auf ebenfalls
parallel zur Grundebene liegenden Stützflächen aufliegend be
festigt sind. Die Abstände zwischen den feststehenden Kon
taktelementen und den mit dem Anker verbundenen beweglichen
Kontaktelementen sind somit durch die Fertigung der Einzel
teile fest vorgegeben. Das bedeutet, daß einerseits die Ein
zelteile sehr toleranzarm und damit aufwendig hergestellt
werden müssen, daß aber trotzdem die verbleibenden Toleranzen
sich bei der Montage summieren. Eine nachträgliche Justierung
der Kontaktabstände ist somit unumgänglich und bei dem be
kannten Relais auch durch Biegen an den Befestigungslappen
vorgesehen.
Auch aus der WO 93/23866 ist ein Relais bekannt, das grund
sätzlich dem eingangs geschilderten Aufbau entspricht, bei
dem jedoch die beweglichen Kontaktelemente nicht mit dem An
ker selbst verbunden sind, sondern über einen am freien An
kerende angreifenden Schieber betätigt werden. Auch bei einem
derartigen Relais mit indirekt betätigten Kontakten könnte
unter Umständen das Problem auftauchen, Toleranzen des Kon
taktsystems und des Schiebers bei der Lagerung des Ankers
aufzufangen. Im übrigen werden die hier betrachteten Wippan
ker zwar vorzugsweise bei polarisierten Systemen, wie etwa
bei den vorher geschilderten beiden Ausführungsformen, ver
wendet, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispiels
weise wäre es vorstellbar, bei einem Aufbau gemäß
EP 0 423 834 A2 mit zwei Wicklungen einen Wippanker auch ohne
Dauermagneten umzuschalten. Auch für solche Systeme kommt
demnach die Erfindung in Betracht.
Ziel dieser vorliegenden Erfindung ist es, ein Relais der
eingangs genannten Art bereits konstruktiv so zu gestalten
und ein Montageverfahren hierfür anzugeben, daß die Toleran
zen der Einzelteile keinen Einfluß auf die Lagerung des An
kers und dessen Zuordnung zu den Kontaktelementen haben. Un
abhängig von der Genauigkeit der Einzelteile soll also der
Anker des Relais jeweils lagerichtig so montierbar sein, daß
eine nachträgliche Justierung nicht mehr erforderlich ist.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel bei einem Relais der ein
gangs genannten Art dadurch erreicht, daß die beiden mit dem
Anker verbundenen Lagerelemente jeweils als flache Lagerbän
der ausgebildet sind, welche sich zumindest mit einem Befe
stigungsabschnitt senkrecht zu der Bezugsebene erstrecken und
mit diesem Befestigungsabschnitt jeweils an der zugehörigen,
ebenfalls senkrecht zu der Bezugsebene angeordneten Lager
stütze befestigt sind.
Bei der erfindungsgemäßen Relaiskonstruktion wird also die
bisherige Schichtbauweise bei der Anordnung und Lagerung des
Ankers verlassen, und die Verbindung zwischen dem beweglichen
Anker und den feststehenden Lagerstützen für den Anker er
folgt in Verbindungsebenen, welche senkrecht zur Bezugsebene
und damit in Richtung der Schaltbewegung verlaufen. Somit
kann bei der Montage des Ankers dessen Position und damit der
Kontaktabstand exakt und stufenlos eingestellt und durch die
Befestigung der Lagerelemente fixiert werden. Damit erspart
man nicht nur eine aufwendige, toleranzarme Fertigung der
Einzelteile, sondern auch die nachträgliche Justierung der
Kontaktabstände.
Vorzugsweise sind die Lagerbänder als seitlich freigeschnit
tene und abgebogene Fortsätze einer parallel zur Oberfläche
des Ankers angeordneten und mit diesem mittelbar oder unmit
telbar verbundenen Blechplatine ausgebildet. Dabei erstrecken
sich die beiden Lagerbänder jeweils mit einem elastischen Ab
schnitt neben dem Anker derart, daß die Tangentialebene an
jedem Punkt dieses Abschnitts parallel zur Drehachse des An
kers liegt, also der elastische Abschnitt bei der Ankerbewe
gung im wesentlichen nur auf Biegung beansprucht wird. In ei
ner bevorzugten Ausführungsform, bei der bewegliche Kontakt
elemente über einen Isolierstoffträger fest mit dem Anker
verbunden sind, sind auch die Lagerbänder jeweils in seitli
chen Fortsätzen des Isolierstoffträgers derart eingebettet,
daß sie in einer zur Ankerlängsrichtung parallelen Richtung
aus diesem austreten und in eine zur Grundebene senkrechte
Richtung zur Befestigung an den Lagerstützen gebogen sind.
Wenn die Lagerbänder zugleich als Stromzuführung zu den be
weglichen Kontaktelementen dienen, dann sind sie jeweils mit
mindestens einem dieser beweglichen Kontaktelemente, vorzugs
weise einstückig, verbunden, während die Lagerstützen ihrer
seits mit Anschlußelementen in einem Sockel verbunden sind.
Um die Befestigungsstellen der Lagerbänder, die vorzugsweise
als Schweißpunkte ausgebildet sind, beim Schaltvorgang des
Ankers vor einer mechanischen Beanspruchung zu schützen, ist
in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, daß der End
abschnitt des jeweiligen Lagerbandes zwischen der zugehörigen
Lagerstütze und einer gegenüberliegenden Klemmplatte einge
klemmt ist, welche mit einer Endkante eine Einspannstelle für
das Lagerband in dem Bereich vor der eigentlichen Befesti
gungsstelle definiert. Die Klemmplatte kann dabei durch einen
U-förmig umgebogenen Endabschnitt der Lagerstütze gebildet
sein, welcher den Befestigungsabschnitt des Lagerbandes an
dessen Abschlußkante oder auch seitlich umgreift. Der Biege
abschnitt zwischen der eigentlichen Lagerstütze und der
Klemmplatte kann dabei im Querschnitt geschwächt sein, bei
spielsweise durch Prägung zur Verringerung der Dicke und/oder
durch seitliche Einschnitte zur Verringerung der Breite. Es
ist aber auch möglich, daß die Klemmplatte Teil einer U-för
migen, auf die freien Enden der Lagerstütze und des Lagerban
des gesteckten Klammer ist. Mit Hilfe der Klemmplatte bzw.
der U-förmigen Verlängerung der jeweiligen Lagerstütze wird
also das an ihr befestigte Lagerband zwischen der Endkante
dieser Klemmplatte und der eigentlichen Lagerstütze einge
klemmt, so daß diese Einspannstelle auch zugleich die Biege
stelle für das jeweilige Lagerband bei der Ankerbewegung bil
det. Die eigentliche Befestigungsstelle, also vorzugsweise
der Schweißpunkt, wird somit vollständig von den Bewegungs
kräften entlastet.
Eine andere Möglichkeit zur Entlastung der Befestigungsstel
le, welche in der Regel ein Schweißpunkt ist, kann darin be
stehen, daß das Lagerband jeweils mit dem elastischen Ab
schnitt zwischen dem Anker und der Lagerstütze angeordnet ist
und mit einem zusätzlich am Ende oder seitlich angeformten
Befestigungsabschnitt die Lagerstütze umgreifend an einer von
dem elastischen Abschnitt abgewandten Seite der Lagerstütze
befestigt ist. In diesem Fall liegt eine Kante der Lager
stütze zwischen dem Schweißpunkt und dem elastischen Ab
schnitt, so daß wiederum eine Entlastung der Befestigungs
stelle gegeben ist.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsge
mäßen Relais umfaßt die folgenden Schritte:
- a) Der Anker wird derart angeordnet, daß die Lagerbänder an den Lagerstützen höhenverschiebbar anliegen;
- b) durch Höhenverschiebung des Ankers wird eine vorgegebene Position eingestellt;
- c) die Lagerbänder werden in der eingestellten Position des Ankers mit den Lagerstützen verbunden.
Bei einem besonders zweckmäßigen Verfahren werden die Lager
bänder nach der Einstellung der Ankerposition zunächst durch
einen Schweißpunkt, vorzugsweise durch einen Laserschweiß
punkt an der Abschlußkante des Lagerbandes, an der Lager
stütze vorfixiert, und dann wird ein Endabschnitt der Lager
stütze zur Bildung einer Klemmplatte U-förmig über eine Kante
des Lagerbandes gebogen, wobei dann die einanderliegenden Ab
schnitte der Lagerstütze, des Lagerbandes und der Klemmplatte
miteinander verschweißt werden. Zweckmäßigerweise werden da
bei ein oder mehrere Schweißpunkte mit einem Laserschweißver
fahren oder einem ähnlichen Punktschweißverfahren im Kanten
bereich bzw. an der Stirnseite der Lagerbänder und der Lager
stützen bzw. Klemmplatten erzeugt. Es ist aber auch möglich,
den Verbundbereich von Lagerstütze, Lagerband und gegebenen
falls Klemmplatte an seinem freien Ende mit einem beliebigen
Schweißverfahren, vorzugsweise einem WIG-Schweißverfahren,
miteinander zu verschmelzen.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes polarisiertes Relais
in Explosionsdarstellung,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Sockels und der An
kerbaugruppe aus Fig. 1 vor der Montage,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Sockels mit mon
tierter Ankerbaugruppe, wobei die Lagerbänder mit einer zu
sätzlichen Klemmplatte befestigt sind,
Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform des Lagerbereiches
A aus Fig. 3 mit U-förmig abgebogener Lagerstütze,
Fig. 5 eine Seitenansicht des Lagerbereiches A von Fig. 4
mit der Form der Lagerstütze vor und nach dem Abbiegen,
Fig. 6 eine Detailansicht VI auf den Endbereich der Lager
stütze aus Fig. 5,
Fig. 7 bis 11 weitere abgewandelte Ausführungsformen des La
gerbereiches A aus Fig. 3 mit unterschiedlichen Möglichkei
ten zur Befestigung eines Lagerbandes an einer Lagerstütze,
Fig. 12 und 13 weitere Detailansichten eines Lagerbereiches
in schematischer Darstellung für eine andere Ausführungsform
eines Relais, bei welchem das Lagerband jeweils unmittelbar
mit dem Anker verbunden ist.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Relais besitzt einen
Sockel 1, auf welchem eine Kontaktanordnung 2 beweglich gela
gert ist, welche ihrerseits mit einem Wippanker 3 fest ver
bunden ist. Oberhalb des Ankers ist annähernd parallel zu
diesem ein flacher Dauermagnet 4 angeordnet, der mit einem
Mittelpol (N) über der Lagerstelle des Ankers liegt und an
seinen Enden zwei zum Mittelpol ungleichnamige Pole (S) auf
weist. Über dem Dauermagneten und über dem Anker ist eine
Spule 5 angeordnet, in die axial ein stabförmiger Kern 6 ein
geschoben ist. Mit den Enden des Kerns 6 ist jeweils ein Pol
schuh 7 verbunden. Jeder der Polschuhe 7 ist im Bereich eines
Spulenendes auch mit einem Ende des Dauermagneten 4 gekoppelt
und bildet nach unten eine Polfläche für den Anker 3. Mit ei
ner auf den Sockel 1 aufgesetzten Kappe 8 wird schließlich
ein geschlossenes Gehäuse gebildet, das in üblicher Weise
auch abgedichtet werden kann.
Der Sockel 1 besteht aus einem Sockel-Grundkörper 10, der aus
Isolierstoff geformt ist und in welchem feststehende Gegen
kontaktelemente 11, 12, 13 und 14 sowie Anschlußelemente 15
und 16 für bewegliche Mittel-Kontaktelemente verankert sind.
Alle diese Kontaktelemente sind zweckmäßigerweise aus einer
gemeinsamen Platine freigeschnitten und mit einem Befesti
gungsabschnitt parallel zur Bodenfläche des Sockels in den
Grundkörper eingebettet. Von diesen eingebetteten Abschnitten
sind jeweils Anschlußstifte, z. B. 11a, 12a und 15a, senk
recht zur Unterseite des Sockels abgebogen. Die Gegenkon
taktelemente 11, 12, 13 und 14 selbst liegen an der Oberseite
des Bodens im wannenförmigen Sockel-Grundkörper 10 frei und
sind mit Schweißprofilen 11b, 12b, 13b und 14b versehen. Die
Anschlußelemete 15 und 16 jedoch sind an gegenüberliegenden
Seiten des Sockels nach oben abgebogen, wo sie durch entspre
chende Abwinkelungen und Abkröpfungen zwei Lagerstützen 15b
und 16b für die bewegliche Kontaktanordnung bzw. für den An
ker bilden.
Die bewegliche Kontaktanordnung 2 besitzt einen Kontaktträger
20 aus Isolierstoff, in welchen Kontaktfedern 21, 22, 23 und
24 eingebettet sind. Diese Kontaktfedern arbeiten wahlweise
mit den unter ihnen liegenden feststehenden Gegenkontaktele
menten 11, 12, 13 und 14 zusammen. Zur Bildung von zwei Um
schaltkontakten sind im vorliegenden Beispiel die Kontaktfe
dern 21 und 22 einstückig verbunden, so daß sie ein Mittel
kontaktelement bilden, das über ein Lagerband 25 mechanisch
und elektrisch mit dem Anschlußelement 15 im Sockel verbunden
ist. Entsprechend sind die Kontaktfedern 23 und 24 einstückig
mit einem Lagerband 26 verbunden und an das Anschlußelement
16 gekoppelt. Über zwei Befestigungszapfen 27 ist die Kon
taktanordnung 2 mit dem Anker 3 fest verbunden.
Der Anker 3 besteht aus einem flachen Eisenband 30, dessen
Mittelbereich zu einem quer verlaufenden Lagersteg 31 nach
oben gebogen ist. Damit kann der Anker an dem über ihm lie
genden Dauermagneten 4 abrollen und wahlweise mit einer sei
ner Polflächen 32 oder 33 an einem der Polschuhe 7 anliegen.
Die Bohrungen 34 dienen zur Aufnahme der Befestigungszapfen
27 der Kontaktanordnung, welche in diesen Bohrungen durch
Warmverformung fixiert werden können.
Die Spule 5 besitzt einen aus Isolierstoff geformten Spulen
körper 50, der zwischen zwei Flanschen 51 und 52 eine Wick
lung 57 trägt und im Spulenkörperrohr den stabförmigen Kern 6
aufnimmt. Die Spulenflansche 51 und 52 besitzen an den vier
Ecken des Systems jeweils nach unten verlängerte Ansätze 53,
welche den Sockel 1 schachtelförmig übergreifen und in dessen
Ausnehmungen 18 zu liegen kommen. An den Innenseiten der
Fortsätze 53 sind jeweils Querrippen 54 angeformt, welche je
weils mit den Längsrippen 19 des Sockels kreuzförmig aufein
anderliegen und damit einen Festsitz in beliebiger Lage ge
währleisten. In den Spulenflanschen 51 und 52 bzw. in den
Fortsätzen 53 sind jeweils senkrechte Nuten 55 vorgesehen, in
welche Spulenanschlußelemente 56 eingesteckt sind. In einer
anderen Ausführungsform könnten sie jedoch auch in das Mate
rial des Spulenkörpers eingebettet sein.
Bei der Montage der Spulenbaugruppe werden die Polschuhe 7
von unten in entsprechende Kanäle der Spulenkörperflansche 51
und 52 eingesteckt, wobei sie mit ihren gabelförmigen Enden
71 jeweils den im Spulenkörperrohr befindlichen Kern 6 umfas
sen. Es wäre aber auch denkbar, die Polschuhe 7 jeweils mit
einem nach oben geschlossenen Durchbruch zu versehen, wobei
dann die Polschuhe in Axialrichtung auf den Kern aufgesteckt
werden müßten.
Bei der Montage des Relais wird die bewegliche Kontaktanord
nung 2 zunächst mit dem Anker 3 zu einer Anker-Kontakt-Bau
gruppe vereinigt, wobei die Befestigungszapfen 27 in der oben
beschriebenen Weise in den Bohrungen 34 durch Warmverformung
verankert werden. Dann wird diese Anker-Kontakt-Baugruppe mit
dem Sockel 1 verbunden, wobei die Kontaktabstände in defi
nierter Weise eingestellt werden. Dies soll anhand der Fig. 4
bis 7 nunmehr näher erläutert werden.
Die Lagerbänder 25 und 26, die gleichzeitig als elektrische
Anschlußlappen für die Mittelkontaktelemente 21/22 bzw. 23/24
dienen und mit diesen einstückig aus einer Platine geschnit
ten sind, treten jeweils im wesentlichen waagerecht aus dem
Isolierstoffträger 20 der Kontaktanordnung aus. Zu diesem
Zweck besitzt dieser Träger 20 seitliche Ansätze 28, aus de
nen die beiden Lagerbänder in Längsrichtung des Ankers aus
treten, von wo sie dann mit einem verhältnismäßig kleinen Ra
dius senkrecht nach oben abgebogen sind. Diese nach oben ab
gebogenen Abschnitte der Lagerbänder liegen damit in einer
gemeinsamen, zur Grundebene senkrechten Ebene, welche ande
rerseits auch annähernd durch die Lagerachse des Ankers geht.
Im montierten Relais werden die Lagerbänder 25 und 26 deshalb
nicht auf Torsion, sondern lediglich auf einfache Biegung be
ansprucht. Als Stoßsicherung gegen zu weite Auslenkung des
Ankers in seiner Längsrichtung dienen die Rippen 17, an wel
che der Ansatz 28 bei Stößen anschlägt.
Nach dem Einsetzen der Anker-Kontakt-Baugruppe in den Sockel
1 gemäß Fig. 5 und 6 werden die Kontaktabstände auf vorge
gebene Werte eingestellt. Damit liegen die Lagerbänder 25 und
26 der Anker-Kontakt-Baugruppe auf der gewünschten Höhe zu
den Lagerstützen 15b und 16b der Sockelbaugruppe. In dieser
Position werden jeweils die Lagerbänder 25 bzw. 26 mit den
anliegenden Lagerstützen 15b bzw. 16b verschweißt. Die
Schweißung kann beispielsweise als Widerstandsschweißung oder
Laserschweißung erfolgen.
Danach wird das Magnetsystem, die Spule 5 mit dem Kern 6, den
Polschuhen 7 und dem Dauermagneten 4, auf die Sockelbaugruppe
geschoben, bis der gewünschte Ankerhub erreicht ist. Der Spu
lenkörper 50 klemmt auf dem Sockel-Grundkörper 10, wobei die
waagerechten Rippen 54 des Spulenkörpers auf den senkrechten
Rippen 19 des Sockels - nötigenfalls zusammen mit weiteren,
nicht dargestellten Rippen an beiden Teilen - den Festsitz in
jeder gewünschten Lage gewährleisten. Durch Abgleichen des
Dauermagneten 4 können sowohl monostabile als auch bistabile
Schalteigenschaften des Relais erreicht werden.
In der Fig. 3 ist der Sockelbereich des Relais mit dem Anker
und einer modifizierten Lagerbefestigung gezeigt. Auf einem
Sockel 1 ist der Anker 3 mit seiner Kontaktanordnung 2 ange
ordnet. Der Anker besitzt seitlich aus dem Kontaktträger 20
austretende Lagerbänder 25 und 26, deren elastischer Ab
schnitt 25d in einen Endabschnitt 25a bzw. 26a übergeht, wo
bei zumindest letzterer senkrecht zur Grundebene steht und an
einem ebenfalls senkrecht zur Grundebene stehenden Endab
schnitt 175a bzw. 176a einer Lagerstütze 175 bzw. 176 an
liegt. Den Endabschnitten 175a und 176a der Lagerstützen ge
genüber ist eine zusätzliche Klemmplatte 177 bzw. 178 ange
ordnet, die den Endabschnitt 25a bzw. 26a des jeweiligen La
gerbandes einklemmt und mit ihrer Unterkante 177a bzw. 178a
eine Einspannstelle zur Entlastung der Schweißstelle 179 bil
det. Diese Schweißstelle 179 ist als Laserschweißpunkt stirn
seitig im Bereich der aufeinandergeschichteten Seitenkanten
der Endabschnitte 175a der Lagerstütze 25a, des Lagerbandes
und der Klemmplatte 177 in einem gewissen Abstand von der Un
terkante 177a angebracht. Ein weiterer Schweißpunkt 180 kann
auch auf der Oberseite vorgesehen werden. In gleicher Weise
ist das Lagerband 26 an der gegenüberliegenden Seite des An
kers befestigt.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung des Lagerbereiches A, wobei ei
ne Klemmplatte 187 durch eine U-förmige Abbiegung des Endab
schnittes der Lagerstütze 175 erzeugt wurde. Ansonsten ist
die Funktion und die Befestigung der Klemmplatte 187 genauso
wie bei der Klemmplatte 177. Jedoch ist bei der Ausführungs
form gemäß Fig. 4 der Biegebereich zwischen Lagerstütze 175a
und Klemmplatte 187 im Querschnitt vermindert. Zu diesem
Zweck wird die Lagerstütze vor dem Biegen von außen her mit
einer Einprägung 181 versehen; außerdem ist auch die Breite
der Lagerstütze in diesem Bereich durch gestanzte Ausnehmun
gen 182 von beiden Seiten her vermindert (siehe auch Fig.
6).
Das Fügeverfahren der Ankerbaugruppe auf der Sockelbaugruppe
ist für die Ausführungsform von Fig. 4 anhand der Fig. 5
und 6 verdeutlicht. Gezeigt ist dabei eine Seitenansicht auf
den Lagerbereich mit dem Lagerband 25 und der Lagerstütze
175. Bei der Montage wird nun zunächst die Ankerbaugruppe mit
dem Anker 3 und dem daran befestigten Kontaktträger 20 so auf
dem Sockel 1 positioniert, daß der Endabschnitt oder Befesti
gungsabschnitt 25a des Lagerbandes 25 an dem Endabschnitt
175a der Lagerstütze 175 anliegt, wobei die Klemmplatte 187
als Verlängerung der Lagerstütze 175 zunächst noch in einer
Ebene mit dem Endabschnitt 175a liegt. Dieser Zustand ist mit
dem Bezugszeichen 187-1 bezeichnet. Zwischen dem Endabschnitt
175a und der Klemmplatte 187-1 ist ein im Querschnitt vermin
derter Biegebereich 183 durch eine trapezförmige Einprägung
181 von der dem Lagerband 25 gegenüberliegenden Seite her er
zeugt. Zugleich ist dieser Biegeabschnitt 183 durch seitliche
Einschnitte 182 auch in der Breite vermindert. Wenn die An
kerbaugruppe durch Höhenverschiebung entlang der Doppelpfeile
95 die gewünschte Relativposition zum Sockel 1 erreicht hat,
wird das Lagerband 25 zunächst mit einem Laserschweißpunkt
154 mit seiner Endkante am Endabschnitt 175a der Lagerstütze
175 angeheftet. Danach wird die Klemmplatte 187 U-förmig über
das Ende des Lagerbandes 25 gebogen, so daß es die in Fig. 5
mit 187-2 bezeichnete Position einnimmt (Biegung entlang der
gestrichelten Linie 184). Durch die erwähnte Querschnittsver
minderung des Biegeabschnitts 183 wird erreicht, daß nur ge
ringe Biegekräfte zum Umbiegen des empfindlichen Lagerberei
ches benötigt werden, beispielsweise nur 1/8 gegenüber den
Kräften bei voller Materialstärke. Die zur Abstützung des La
gerbandes 25 dienende Endkante 187a der Klemmplatte 187 er
hält dabei eine optimale Lage; außerdem kann durch diesen ge
ringen Querschnitt ein enger Biegeradius in Anpassung an die
Dicke des Lagerbandes 25 erzielt werden, so daß die Klemm
platte 187 parallel zum Lagerband steht und die Heftschwei
ßung am Schweißpunkt 154 nicht belastet wird. Die Klemmplatte
ist im Bereich der Endkante 187a abgerundet, so daß Kerbwir
kungen an der Abstützstelle gegenüber dem Lagerband vermieden
werden. Nach dem Umbiegen der Klemmplatte 187 wird diese an
der Stirnseite, wie bereits beschrieben, durch einen oder
mehrere Laserschweißpunkte mit dem Lagerband 25 und dem End
abschnitt 175a der Lagerstütze verbunden. Dieser Laser
schweißpunkt 179 als eigentliche Befestigungsstelle ist somit
durch die Klemmplatte von den auftretenden Kräften bei der
Ankerbewegung entkoppelt.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit des Lagerbereiches zeigt
Fig. 7. Hier ist ebenfalls eine U-förmige Abbiegung zur Er
zeugung einer Klemmplatte 188 vorgesehen, allerdings ist
diese jetzt nicht über die Abschlußkante der Lagerstütze 175,
sondern über deren Seitenkante gebogen. Auch in diesem Fall
wird eine Entlastung des Schweißpunktes 180, der nunmehr oben
liegt, erreicht.
Wie in Fig. 8 gezeigt ist, könnte zur Entlastung der
Schweißstelle 179 auch ein zusätzlich aufgesetztes, U-förmi
ges Klemmelement 189 verwendet werden, welches auf diese
Weise eine Klemmplatte 190 bildet. Der Schweißpunkt 179 sitzt
an der gleichen Stelle wie in Fig. 7.
In Fig. 9 ist eine weitere Möglichkeit gezeigt, um ohne zu
sätzliche Klemmplatte die Schweißstelle zu entlasten. In die
sem Fall ist zwar wie vorher ein flexibler Abschnitt 25d des
Lagerbandes 25 zwischen dem Kontaktträger 20 und der Lager
stütze 175 angeordnet; dieser liegt auch so, daß eine Tangen
tialebene an jedem Punkt des Lagerbandes parallel zur
Schwenkachse des Ankers steht. Jedoch ist nunmehr ein Endab
schnitt 25b über eine Endkante 175b der Lagerstütze 175 hin
weg in die Senkrechte gebogen und auf der dem flexiblen Be
reich gegenüberliegenden Seite der Lagerstütze mit einem
Schweißpunkt 191 befestigt. Da das Lagerband an der Kante
175b anliegt, ist auch in diesem Fall der Schweißpunkt 191
bei Bewegung des Ankers entlastet, wenn auch in geringerem
Maße als bei Verwendung einer Klemmplatte.
In einer Abwandlung der Ausführungsform von Fig. 9 ist gemäß
Fig. 10 am Ende des Lagerbandes 25 ein seitlicher Lappen 25c
abgebogen und an der Außenseite der Lagerstütze 175 ver
schweißt (Schweißpunkt 192). Auch in diesem Fall steht der
Endabschnitt 25a ebenso wie der abgebogene Lappen 25c senk
recht zur Grundebene, ermöglicht also eine Justierung vor dem
Befestigen. Trotzdem ist auch in diesem Fall der Schweißpunkt
192 von dem flexiblen Abschnitt 25d des Lagerbandes 25 ent
koppelt.
Fig. 11 zeigt eine weitere Möglichkeit der Befestigung des
Lagerbandes 25 an der Lagerstütze 175. Gezeigt ist dabei die
Ausführungsform gemäß Fig. 3 oder Fig. 4, wobei die Lager
stütze 175 an ihrem Ende U-förmig über das Ende des Lagerban
des 25 gebogen ist, um dieses festzuhalten. Anstelle des vor
her gezeigten Laser-Schweißpunktes wird nunmehr das gekrümmte
Ende der Lagerstütze 175 bzw. der Lagerplatte 187 einschließ
lich der zwischen beiden eingeklemmten Endkante des Lagerban
des 25 zu einem Schweißkopf 193 verschmolzen. Dies kann vor
zugsweise durch WIG-Schweißen (Widerstand-Inertgas-Schweißen)
oder mit einem anderen Schweißverfahren erfolgen.
Anhand der Fig. 12 und 13 ist noch schematisch gezeigt,
daß das erfindungsgemäße Prinzip auch dann Anwendung finden
kann, wenn die Lagerbänder des Ankers nicht über eine Iso
lierstoffumspritzung unter Einschluß von Kontaktfedern, son
dern unmittelbar mit der Oberfläche des Ankers verbunden
sind. Gezeigt ist jeweils lediglich als Detailausschnitt das
Lager an einer Seite des Ankers, nämlich eines ferromagneti
schen Ankers 203, der über ein Lagerband 204 auf einer Lager
stütze 205 befestigt wird. Das Lagerband 204 ist Teil einer
Platine 206, welche unmittelbar auf der Oberfläche des Ankers
in dessen Mittelbereich mit Schweißpunkten 207 oder auf andere
Weise befestigt ist. Dabei ist das Lagerband im seitenbereich
des Ankers 203 so ausgeschnitten und gebogen, daß bei der
Schwenkbewegung des Ankers um eine Schwenkachse 208 das La
gerband 204 nur auf Biegung beansprucht wird. Bei dem gezeig
ten Ausführungsbeispiel besitzt der Anker zum Halten des La
gerbandes einen seitlichen Lagerfortsatz 209; denkbar wäre
aber auch eine andere Gestaltung von Anker und Lagerband,
beispielsweise die Führung des Lagerbandes in einem Schlitz
des Ankers oder die Befestigung des Lagerbandes an der Unter
seite des Ankers.
Das Lagerband 204 besitzt einen Befestigungsabschnitt 210,
der an einem entsprechenden Endabschnitt oder Befestigungsab
schnitt 211 der Lagerstütze 205 über senkrecht zu einer Be
zugsebene stehende Kontaktflächen anliegt und während der
Montage zur Justierung höhenverschiebbar ist. Die Lagerstütze
besitzt weiterhin analog zu Fig. 5 eine Klemmplatte 212,
welche als Verlängerung der Lagerstütze über einen im Quer
schnitt geschwächten Biegeabschnitt 213 angeformt ist. Wie
anhand von Fig. 5 bereits beschrieben, wird auch in diesem
Fall nach Einjustierung des Ankers die Klemmplatte 212 über
das Ende der Lagerstütze 205 gebogen und danach über einen
Schweißpunkt 214 fixiert.
In Fig. 13 ist die Anordnung von Fig. 12 etwas modifiziert
für den Fall, daß die Verbindung zwischen der Lagerstütze 205
und dem Lagerband 204 im Bereich unterhalb des Ankers vorge
nommen werden soll. In diesem Fall wird eine Klemmplatte 215
analog zu Fig. 7 über eine Seitenkante des Lagerbandes 204
gebogen und in beschriebener Weise mit einem Schweißpunkt 216
fixiert.
Weitere Modifikationen und Kombinationen der verschiedenen
beschriebenen Merkmale sind möglich. Insbesondere kann die
Erfindung bei verschiedenen Wippankersystemen angewandt wer
den, unabhängig davon, ob es sich um ein polarisiertes oder
um ein neutrales System handelt. Die Lagerstütze kann wie bei
dem Beispiel von Fig. 1 in einem Sockel verankert sein. Sie
kann aber auch je nach der Gesamtkonstruktion des Relais an
verschiedenen Konstruktionselementen befestigt sein, bei
spielsweise an einem Dauermagneten, wenn das System ähnlich
wie in der WO 93/23886 aufgebaut ist, wenn also die Kontakt
elemente getrennt betätigt werden und eine Isolation zwischen
Lagerbändern, Anker und gegebenenfalls Dauermagnet nicht er
forderlich ist. Bei einem System mit Mittelflansch, wie dies
grundsätzlich in der EP 0 423 834 A2 mit zwei getrennten
Wicklungen gezeigt ist, könnten Lagerstützen auch in einem
Mittelflansch des Spulenkörpers verankert sein.
Im übrigen sei noch erwähnt, daß neben dem beschriebenen
Schweißverfahren zur Befestigung der Lagerbänder auch andere
Verfahren in Betracht kommen, wie Lötverfahren, Klebeverfah
ren oder auch mechanische Befestigungsverfahren mit nietarti
ger Verformung der zu verbindenden Teile.
Claims (13)
1. Elektromagnetisches Relais mit einer Spule (5), deren
Achse parallel zu einer Bezugs ebene verläuft und die einen
axialen Kern (6) sowie Polschuhe (7) an dessen beiden Enden
aufweist, ferner mit einem außerhalb der Spule annähernd par
allel zu der Bezugsebene angeordneten flachen Wipp-Anker (3;
203), der mit den beiden Polschuhen (7) je einen Arbeitsluft
spalt bildet und in seinem Mittelbereich an beiden Längssei
ten jeweils über ein federndes Lagerelement (25, 26; 204) an
Lagerstützen (15b, 16b; 175; 205) eines Trägers um eine Mit
telachse schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden mit dem Anker (3; 203) verbundenen Lagerelemente
(25, 26; 204) jeweils als flache Lagerbänder ausgebildet
sind, welche sich zumindest mit einem Befestigungsabschnitt
(25a, 25b, 26a; 210) senkrecht zu der Bezugsebene erstrecken
und mit diesem Befestigungsabschnitt jeweils an der zugehöri
gen, ebenfalls senkrecht zu der Bezugsebene angeordneten La
gerstütze (15b, 16b; 175, 176; 205) befestigt sind.
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich
die beiden Lagerbänder (25, 26; 204) jeweils mit einem ela
stischen Abschnitt neben dem Anker (3) derart erstrecken, daß
die Tangentialebene an jedem Punkt dieses Abschnitts parallel
zur Drehachse des Ankers liegt, also der elastische Abschnitt
bei der Ankerbewegung auf Biegung beansprucht wird.
3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lagerbänder (25, 26; 204) als seitlich frei geschnittene
und abgebogene Fortsätze einer parallel zur Oberfläche des
Ankers angeordneten und mit diesem mittelbar oder unmittelbar
verbundenen Blechplatine ausgebildet sind.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Endabschnitt (25a, 26a) des jeweiligen La
gerbandes (25, 26) zwischen der zugehörigen Lagerstütze (151,
161; 175, 176) und einer gegenüberliegenden Klemmplatte (152,
162; 177; 178; 187; 188; 190) eingeklemmt ist, welche mit ei
ner Endkante (155, 165; 177a, 178a) eine Einspannstelle für
das Lagerband vor dessen Befestigungsstelle definiert.
5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Klemmplatte (152, 162; 187; 188) durch einen U-förmig umgebo
genen Endabschnitt der Lagerstütze (151, 161; 175) gebildet
ist, welcher den Endabschnitt des Lagerbandes an seiner Ab
schußkante oder seitlich umgreift.
6. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Biegeabschnitt zwischen der eigentlichen Lagerstütze (175)
und der Klemmplatte (187) im Querschnitt geschwächt ist.
7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Klemmplatte (190) Teil einer U-förmigen, auf die freien Enden
der Lagerstütze (175) und des Lagerbandes (25) gesteckten
Klammer (189) ist.
8. Relais nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Befestigung des Lagerbandes (25) durch ei
nen die aneinanderliegenden Stirnseiten der Lagerstütze
(175), des Lagerbandes (25) und der Klemmplatte (177; 187;
188) verschmelzenden Schweißpunkt (179; 180) vorgenommen ist.
9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Lagerband (25) mit einem elastischen Ab
schnitt (25d) zwischen dem Anker und der Lagerstütze (17) an
geordnet ist und mit einem Endabschnitt (25b; 25c) die Lager
stütze (175) umgreifend an einer von dem elastischen Ab
schnitt (25d) abgewandten Seite der Lagerstütze befestigt
ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Relais nach einem der An
sprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) der Anker (3) wird derart angeordnet, daß die Lagerbänder (25, 26) an den Lagerstützen (15b, 16b) höhenverschiebbar anliegen;
- b) durch Höhenverschiebung des Ankers (3) wird eine vorgege bene Position eingestellt;
- c) die Lagerbänder (25, 26) werden in der eingestellten Po sition des Ankers mit den Lagerstützen (15b, 16b) verbun den.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lagerbänder (25, 26) nach der Einstellung der Ankerposi
tion zunächst durch einen Schweißpunkt an der Lagerstütze
vorfixiert werden, daß dann ein Endabschnitt der Lagerstütze
zur Bildung einer Klemmplatte U-förmig über eine Kante des
Lagerbandes gebogen wird und daß schließlich die aneinander
liegenden Abschnitte der Lagerstütze, des Lagerbandes und der
Klemmplatte miteinander verschweißt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich
net, daß zur Befestigung der Lagerbänder (25, 26) ein oder
mehrere Schweißpunkte (179, 180), insbesondere Laser-Schweiß
punkte, an den Stirnseiten der Lagerbänder und der Lagerstüt
zen erzeugt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Befestigung der Lagerbänder jeweils de
ren Endabschnitte mit der zugehörigen Lagerstütze und gegebe
nenfalls der Klemmplatte mit WIG-Schweißung verbunden werden.
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