DE9001342U1

DE9001342U1 - Vorrichtung zur Kontaktkraftmessung

Info

Publication number: DE9001342U1
Application number: DE9001342U
Authority: DE
Original assignee: Grote and Hartmann GmbH and Co KG
Current assignee: Grote and Hartmann GmbH and Co KG
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1991-06-06
Anticipated expiration: 2000-02-07

Description

5599 G/I/wi

VORRICHTUNG ZUR KONTAKTKRAFTMESSUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur liessung der Kontaktkraft von Kontaktfederarmen auf Kontaktstifte oder dergleichen bei elektrischen Steckverbindungen.

Bei der Entwicklung und in der Qualitätskontrolle der laufenden Produktion von insbesondere Flachfederkontakten für elektrische Steckverbindungen ist es erwünscht, innerhalb weniger Sekunden mit einfachen Mitteln die von einem Kontaktfederarm eines Kontaktteils auf z.B. einen Kontaktstift eines Gegenkontaktteils wirkende Kontaktkraft zu messen. Die Kontaktkraft sorgt bei einer elektrischen Steckverbindung für einen geringen Kontaktwiderstand im Betriebszustand.

In der Druckschrift "Siemens Forsch, u. Entwickl.-Ber., Bd. 5 (1976) Nr. 1, S. 28 bis 32" werden die Probleme, die bei der Messung der Kontaktkraft zu berücksichtigen sind und Möglichkeiten aufgezeigt, die Kontaktkraft derartiger Kontaktteile in ein elektrisches Signal umzuwandeln und somit die Kontaktkraft indirekt zu messen. Insbesondere wird ein Meßwertwandler beschrieben, der kompliziert aufgebaut ist und bei dem am Kontaktangriffspunkt eine Verformung stattfindet, die das Meßergebnis ungünstig beeinflussen kann. Es ist zwar ein

Kontaktkraftmeßgerät auf der Basis dieses Meßwertwandlers auf dem Markt gewesen. Das Gerät hat sich aber wegen zahlreicher Mangel nicht be* jährt und ist deshalb wieder vom Markt genommen worden.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung zur schnellen und direkten Ermittlung der von &Kgr;&ogr;&kgr; ikrfederarmen ausgeübten Kontaktkraft zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Demgemäß gelingt es, unter Verwendung eines piezoelektrischen Films, eingesetzt in einen Steckerstift oder dergleichen Gegensteckelement, die seit langem bekannten Probleme zu lösen, indem Steckerabmessungen gewählt werden, die denen im Betrieb tatsächlich verwendeter Stecker entsprechen. Da der piezoelektrische Film wenig Raum erfordert, können Meßstecker als Meßtaster in Miniaturbauweise hergestellt werden. Daraus folgt, daß auch die gesamte Meßeinrichtung in Kleinbauweise erstellt werden kann. Der piezoelektrische Film ist flexibel und kann an die Raumform des Meßsteckers bzw. Meßtasters angefaßt werden; es bedarf daher keiner Anpassung der Raumform des Meßtasters mehr an einen Meßwertwandler; letzteres bedingte eine komplizierte Raumform des Meßtasters und Meßungenauigkeiten, die durch die vorliegende Erfindung vermieden werden können.

Aus der DE-PS 28 31 938 ist ein Meßwertaufnehmer mit einem flexiblen Meßelement zur Messung mechanischer Größen bekannt, wobei zut Erfassung des Meßwerts als Meßelement ein flexibler piezoelektrischer Film dient, dessen gegenüberliegende Flächen mit elektrisch leitenden Kontaktflächen wenigstens teilweise in Verbindung stehen. Für den Meßwertauf nehmer verwendbare flexible piezoelektrische Filme werden in Sp. 3, Z. 47 bis 53, tier Druckschrift angegeben. Als besonders geeignet wird ein Film aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) genannt. Mit dem bekannten Meßwert-

aufnehmer können Größen erfaßt werden, welche direkt oder über eine Vorrichtung einen Druck auf den piezoelektrischen Film ausüben, der senkrecht zu seiner Oberfläche wirkt. Der bekannte Meßwertaufnehmer soll mechanische Kräfte messen. Die Messung einer elektrischen Kontaktkraft wird nicht beschrieben.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch in einer Seitenansicht eine elektrische Steckverbindung, deren Funktion auf der Kontaktkraft

beruht;
Fig. 2 perspektivisch und schematisch einen Meßtaster der

Kontaktkraftmeßvorrichtung;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Kontaktkraftmeßstift des Meßtasters.

Mit der erfindungsgemäßen Kontaktkraftmeßvorrichtung soll z.B. die Kontaktkraft des elektrischen Verbinders 1 gemessen werden, der z.B. an einen elektrischen Leiterdraht 2 gecrimpt ist und kontaktbereichsseitig Kontaktfederarme 3 aufweist, zwischen die bei bestimmungsgemäßer Verwendung ein Kontaktstift 4 oder eine Leiterplatte oder dergleichen elektrisches Bauteil eines Gegenkontaktelements gesteckt wird. Dabei müssen die Kontaktfederarme 3 eine bestimmte Kontaktkraft gewährleisten, damit der elektrische Widerstand zwischen den Kontaktfederarmen 3 und dem Kontaktstift 4 möglichst gering ist. Die elektrischen Verbinder sind häufig nicht so einfach aufgebaut wie die in Fig. 1 abgebildeten Verbinder. Es sind vielmehr sehr komplizierte und kleingebaute Elemente aus Blechstanzteilen, deren Kontaktkraft und insbesondere ggf. deren Federkennlinie der Kontaktfederarme ermittelt werden muß, um Aussagen über die Kontaktfähigkeit machen zu können. Dies gelingt auf direktem Wege mit der in den Fig. 2 und 3 abgebildeten Einrichtung.

Der erfindungsgemäSe Meßtaster 5 weist sine obere Platte 6 und

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eine untere Platte 7 z.B. aus Hartmetall oder Keramik auf. An der Vorderkante 8 jeder Platte 6,7 ist eine Kontaktstifthälfte 9 angeformt. Zwischen den Platten 6,7 und den Kontaktstifthälften 9 ist ain an sich bekannter piezoelektrischer Film 10 angeordnet, der - wie an sich bekannt - mittig als Meßelement den piezoelektrischen Film mit Kontaktoberflächen aufweist, wobei auf den Kontaktoberflächen elektrisch leitende Schichten als Elektroden angeordnet sind. Zwischen den elektrisch leitenden Schichten und den Hartmetallplatten 6,7 bzw. den Kontaktstifthäiften 9 ist eine elektrisch isolierende Schicht 11 vorgesehen, die neben der elektrischen Isolation einen mechanischen Verbund zwischen den Hartmetallplatten 6,7 bzw. den Kontaktstifthäiften 9 und dem piezoelektrischen Film gewährleisten soll. Die als Elektroden wirkenden elektrisch leitenden Schichten sind in an sich bekannter Weise über elektrisch leitende Elemente, z.B. Kabel ooler Steckelemente, mit einem elektrischen Meßinstrument verbunden (nicht dargestellt).

Der abgebildete Meßkontaktstift 12 wird aus den Kontaktstifthäiften 9 und dem über die elektrisch isolierenden Schichten 11 mit diesen in Verbindung stehenden piezoelektrischen Film 10 gebildet. Die Abmessungen des MeSkcntsktstifts 12 betragen z.B.!

Länge: etwa 1 mm

Breite: 0,7 mm

Dicke: 0,7 mm.

Damit entsprechen insbesondere die Breite und Dicke den Abmessungen des Kontaktstifts 4, der im Betriebszustand der elektrischen Steckverbindung in den elektrischen Verbinder 1 gesteckt ist. Zur Messung der Kontaktkraft wird der Meßkontaktstift 12 mit einer vorbestimmten Länge zwischen die Kontaktfederarme 3 geschoben. Die Kraft, die die Kontaktfederarme 3 auf die planparallelen Oberflächen 13 des Meßkontaktstifts 12 ausüben, wird mit dem nicht dargestellten Meßinstrument direkt gemessen.

Vorteilhaft ist, daß der Verlauf der Kontaktkraft während des

Steckens roIt entsprechenden, an sich bekannten Meßinstrumenten registriert werden kann, so daß auch die Auswirkungen von Fehlsteckungen oder Schrägsteckungen ermittelt werden können. Zudem kann die Koncaktkraftermüdung durch häufiges Stecken des Meßkontaktstifts 12 festgestellt werden. Auch ist die Ermittlung der Federkennlinie möglich, indem Meßkontaktstifte 12 unterschiedlicher Dicke oder ein Meßkontaktstift 12 mit nach hinten, d.h. zu den Platten 6,7 hin stufenweise oder kontinuierlich ansteigender Dicke üuei weChäeluuör Dicke verwendet wsrdsn (nicht dargestellt).

Da sich die Dimension des Meßkontaktstifts 12 während der Messung nicht verändert, ist die Messung sehr genau, einfach und schnell - weil direkt - auszuführen, wobei der Aufbau des Meßkontaktstifts 12 sehr einfach ist.

Anstelle des Meßkontaktstifts 12 kann jedes andere Steckelement, das im Betriebszustand der Steckverbindung verwendet wird, simuliert werden. Zum Beispiel kann ein einer Leiterplatte gleichendes Steckelement oder eine Steckverbinderzunge oder ein Steckerdraht oder dergleichen im Prinzip wie der Meßkontaktstek-12 aii-frrohan-tr uorrtnn.

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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelingt es erstmals, auch die Kontaktkraft von Kontakten, die mit einer Stahlüberfeder ausgerüstet sind, zu messen.

Claims

5599 G/I/wi ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Messung der von Kontaktfederarmen eines elektrischen Kontaktelements einer elektrischen Steckverbindung auf ein Kontaktelement eines elektrischen Gegenkontaktteils wirkenden Kontaktkraft mit einem Meßtaster aus Hartmetall, der mit elektrischen MeBsr-zeigegeräten in Verbindung steht,

gekennzeichnet durch

einen piezoelektrischen Film (IG) zwischen zwei Steckels= mentklappen (6,7) aus Hartmetall als Meßtaster.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der piezoelektrische Film (10) zwischen .sj'-w.j. übereinander angeordneten Meßkontaktelementhälften (9) angeordnet ist, die an die Vorderkante (8) von Hartmetallplatten (6,7) angebunden sind.

3. Verrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der außenseit.ig Elektroden aufweisende Film (10) über eine Isolierschicht (11) mit der jeweiligen Meßkontakteiementhälfte (9) in Verbindung steht.

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4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkontaktelementhälften (9) zusammen mit den Schichten (11) und dem piezoelektrischen Film (10) das Meßkontaktsteckelement (12) bilden, das die Abmessungen des im Betrieb der elektrischen Steckverbindung verwendeten Kontaktelements (4) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkontaktelementhälften (9) im wesentlichen planparallel ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßkontaktelement (12) eine nach hinten ansteigende Dicke aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke kontinuierlich ansteigt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke stufenförmig ansteigt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennz« lehnet, daß das Meßkontaktelement (12) eine nach hinten wechselnde Dicke aufweist.