DE9411566U1

DE9411566U1 - Vorrichtung zum Herstellen einer isolierten Verbindung

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Publication number: DE9411566U1
Application number: DE9411566U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-16
Filing date: 1994-07-16
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2004-07-17

Description

Hermann Le G u i &eegr;

Ravensburger Str. 2 8
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Vorrichtung zum Herstellen einer isolierten Verbindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer isolierten Verbindung zwischen zwei Werkstücken, insbesondere zwischen einem Tastkopf und dessen Verlängerung, Aufnahme od. dgl. Schnittstelle, wobei in den Werkstücken stromführende Teile integriert sind.

Isolierte Verbindungen zwischen zwei Werkstücken sind in vielen Anwendungsfällen notwendig. Nur beispielsweise wird in diesem Zusammenhang auf eine Meßeinrichtung Bezug genommen, die einen relativ zu einem zu vermessenden Werkstück bewegbaren Tastkopf aufweist. Bei einem Meßvorgang wird der Tastkopf zu dem Werkstück hin bewegt, bis der Taststift das Werkstück berührt und aus einer selbstbestimmten Position ausgelenkt wird. Im Tastkopf wird dann ein Signal erzeugt, das an eine entsprechende Meßeinrichtung weitergegeben wird. Wird das Werkstück von mehreren Seiten her mit dem Taststift angefahren, so kann hierdurch die Ausgestaltung des Werkstückes erfaßt werden.

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In vielen Fällen, wie eben gerade bei einem Tastkopf, handelt es sich um relativ zueinander bewegliche Teile, über die bestimmte elektrische Kontakte geschlossen bzw. geöffnet werden sollen. Hierzu ist eine elektrischgalvanisch isolierte Verbindung von zwei oder mehreren elektrisch leitenden Teilen, wie z.B. Kugeln, Stifte, Bolzen, Hülsen etc., welche eine relativ zueinander feste Lage aufweisen müssen, notwendig. Eine elektrischgalvanisch isolierte Verbindung von verschiedenen elektrisch leitenden Materialien ist desweiteren auch an den Schnittstellen für derartige Tastköpfe, deren Verlängerungen und Aufnahmen notwendig.

In der Regel werden derartige Verbindungen durch Zwischenhülsen aus Kunststoff hergestellt, was jedoch bei sehr kleiner Bauweise meist erhebliche Probleme bereitet und vor allem in der Herstellung einen sehr hohen Aufwand bedeutet.

Eine weitere angewandte Methode ist das Verwenden von eloxiertem Aluminium als Trägermaterial, in welches die leitenden Elemente eingepresst werden. Probleme entstehen hierbei vor allem durch Rißbildungen im eloxierten Material, welche die Isolation beeinträchtigen und nicht selten zu Kurzschlüssen führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache elektrisch isolierte Verbindung zwischen zwei oder mehreren Werkstücken zu schaffen, bei der die mechanische Festigkeit verhältnismäßig hoch und auf sehr einfache Weise herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die stromführenden Teile ineinander gesteckt und über O-Ringe gegeneinander abgestützt sind.

Dies hat sich besonders bei Anschlüssen von Tastköpfen und Schnittstellen als sehr günstig erwiesen.

O-Ringe bestehen üblicherweise aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise Gummi oder Kunststoff. Sie bewirken, daß die stromführenden Teile nicht miteinander in Berührung kommen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zur Herstellung

1.0 einer Schnittstelle z.B. durch eine Gewindeverschraubung, bei der zum einen das Gewinde und zum anderen ein sich konzentrisch im Gewinde, elektrisch isoliert, befindlicher Bolzen die elektrischen Kontakte darstellen, bilden die 0-Ringe zwischen sich eine luftabgeschlossene Ringkammer, die mit einem Klebstoff, bevorzugt einem anaeroben Klebstoff gefüllt wird. Der anaerobe Klebstoff hat den Vorteil, daß er unter Luftabschluß aushärtet, und diesen Luftabschluß findet er gerade zwischen den beiden O-Ringen. Nach dem Aushärten des Klebstoffes sind die Teile absolut sicher und fest, jedoch voneinander isoliert, verbunden.

Im Gegenstück zu dieser Schnittstelle besteht ein Überleitungsstück aus einer Außenhülle, einem eingesetzten Hülsenabschnitt und einem sich in dem Hülsenabschnitt befindlichen Kontaktzapfen. Der Kontaktzapfen und der Hülsenabschnitt sollen isoliert voneinander stromleitend sein. D.h., der Kontaktzapfen ist gegenüber dem Hülsenabschnitt und der Hülsenabschnitt gegenüber der Außenhülle über O-Ringe abgestützt. Während sich zwischen den O-Ringen zwischen Hülsenabschnitt und Außenhülle der oben beschriebene anaerobe Kunststoff zur Isolation befindet, stützt sich der Kontaktzapfen lediglich elastisch über die etwas dicker ausgestalteten O-Ringe gegen die Innenwand des Hülsenabschnittes ab. Durch diese O-Ringe ist der Kontaktzapfen sowohl axial als auch radial elastisch in den Hülsenabschnitt eingesetzt. Mit ihm wird bevorzugt ein

Stromkontakt erst nach Verbinden rait dem Gegenstück hergestellt .

Zur elastischen Lagerung des Kontaktzapfens ist dieser besonders ausgestaltet. Er besteht aus zwei Doppelkonen, wobei sich der eine O-Ring zwischen den beiden Doppelkonen befindet. An einen Doppelkonus schließt sich ein Zylinderabschnitt an, der den anderen O-Ring durchgreift. Hierdurch wird die Halterung und die axiale Verschiebbarkeit gewährleistet.

Zur besseren Halterung des Hülsenabschnittes in der Außenhülle weist die Außenhülle an einem Ende einen nach innen gerichteten Ringflansch auf, der einen Eckbereich ausbildet, in dem der eine O-Ring liegt. Gegen diesen O-Ring drückt der Hülsenabschnitt mit einer Fase, so daß der 0-Ring in dem Eckbereich eingeklemmt ist. Andernends ist der zweite O-Ring in eine Ringmulde in dem Hülsenabschnitt eingesetzt und stützt sich gegen die Innenwand der Außenhülle ab.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Tastkopf zur Erfassung einer Auslenkung eines Tasters gezeigt, welcher mit einem bewegbar gelagerten Wippelement verbunden ist, welches zumindest ein Kontaktelement aufweist, das mit Gegenelementen zum Schließen und Öffnen eines Stromkreises zusammenwirkt. Dabei sind die Gegenelemente in einer bedruckten Leiterplatte aufgenommen, die in den Stromkreis eingeschaltet ist, wobei der Druck auf der Leiterplatte zwischen den Gegenelementen für ein Kontaktelement unterbrochen ist. Kugeln und Stifte welche zum einen eine kinematisch genau definierte Lage des Wippelementes und zum anderen den Schaltkontakt herstellen bzw. bei Auslenkung des am Wippelement befestigten Tasters den Kontakt unterbrechen werden, sind direkt in einen Elektronikprint eingelötet.

An dem Print, der das Wippelement darstellt, ist bevorzugt mittig der Kontaktzapfen für einen Taststift angebracht, welcher auch so gestaltet sein kann, daß dieser gleichzeitig zur Stabilisierung des Prints dient. Da die bevorzugt drei Kugeln und die Gegenelemente einer Kugelaufnahme zueinander isoliert sein müssen, werden aus der leitenden Beschichtung der Prints entsprechende Felder, Stege od. dgl. abgesetzt bzw. unbedruckt gelassen.

Bevorzugt soll dieser erfindungsgemäße Tastkopf bei einer oben erwähnten Vorrichtung zum Herstellen einer isolierten Verbindung zwischen zwei Werkstücken Anwendung finden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
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Fig. 1 einen Querschnitt durch ein als Überleitungsstück ausgebildetes Werkstück;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein als Anschlußstück ausgebildetes Werkstück;

Fig. 3 einerseits eine Seitenansicht und andererseits einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel für einen Einsatz des Überleitungsstückes gemäß Fig. 1 und des Anschlußstückes gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine obere Leiterplatte;
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine untere Leiterplatte;

Fig. 6 ein elektrisches Schema für einen Taster.

Ein Überleitungsstück 1 weist gemäß Fig. 1 eine Außenhülle 2, beispielsweise aus Metall, auf. Diese Außenhülle 2 bildet im unteren Bereich einen nach innen gerichteten Ringflansch 3 aus.

In die Außenhülle 2 ist ein Hülsenabschnitt 4 eingesetzt, der zum Ringflansch 3 hin eine Fase 5 besitzt. Diese Fase 5 stützt sich im Eckbereich des Ringflansches 3 gegen einen O-Ring 6 ab. Ferner wird der Hülsenabschnitt 4 über einen weiteren O-Ring 1, der sich in einer Ringnut 8 befindet, gegen eine Innenwand 9 der Außenhülle 2 abgestützt, so daß sich zwischen den beiden O-Ringen 6 und 7 ein bevorzugt luftabgeschlossener Ringkanal 10 ausbildet.

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Bei der Montage des Hülsenabschnittes 4 in der Außenhülle 2 wird in diesen Ringkanal 10 ein anaerober Kunststoff eingegeben, der unter Luftausschluß aushärtbar ist. Hierdurch erfolgt eine hervorragende Isolierung des Hülsenab-Schnitts 4 gegenüber der Außenhülle 2.

Der Hülsenabschnitt 4 weist andererseits des Ringflansches 3 einen eigenen nach innen gerichteten Ringflansch 11 auf, in dessen Eckbereich ein weiterer O-Ring 12 eingelegt ist.

Dieser O-Ring 12 besitzt einen relativ starken Durchmesser und dient zusammen mit einem zweiten O-Ring 13 dem elastischen Lagern eines Kontaktzapfens 14. Der Kontaktzapfen 14 ist mit zwei Doppelkonen 15 und 16 versehen, wobei der O-Ring 13 in eine Ringmulde 17 zwischen den beiden Doppelkonen 15 und 16 eingreift, während sich an den oberen Doppelkonus 15 ein Zylinderabschnitt 18 anschließt, der den 0-Ring 12 durchgreift. Dieser Zylinderabschnitt 18 bildet mit seiner Stirnfläche 19 einen Anschluß an einen Stift 20, über den Strom übertragen wird. Neben dem Stift 20 ist ein Stift 21 vorgesehen, der wiederum Strom auf den Hülsenabschnitt 4 überträgt. Beide Stifte 20 und 21 sind bevorzugt federgelagert.

In einen Teil der Innenwand des Hülsenabschnitts 4 ist ein Innengewinde 22 eingeformt, in welches ein Anschlußstück 23 einschraubbar ist. Hierzu weist ein Einsatz 24 in dem Anschlußstück 23 ein Außengewinde 25 auf.

Der Einsatz 24 sitzt in einem Gehäuse 26 und ist gegenüber diesem Gehäuse 26 durch zwei weitere O-Ringe 27 und 28 abgestützt. Auch zwischen diesen O-Ringen 27 und 28 wird eine Ringkammer 29 ausgebildet, die mit einem anaeroben Kunststoff geschlossen sein kann, so daß der Einsatz 24 gegenüber dem Gehäuse 26 isoliert ist.
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Zur besseren Lagerung sitzt der O-Ring 28 zwischen einem Außenflansch 30 des Einsatzes 24 und einer Gehäuseschulter

31 in der Innenwand des Gehäuses 26. Ferner bildet der Einsatz 24 eine Schrägschulter 32 aus, welche den O-Ring 27 in einen Eckbereich eines nach innen gerichteten Ringflansches 33 des Gehäuses 26 drückt.
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In einer Innenbohrung 34 des Einsatzes 24 wird ein Verbindungsstift 35, beispielsweise zu einem nicht näher gezeigten Tastkopf, gehalten. Dieser Verbindungsstift 35 besitzt zwei jeweils nahe einem Ende vorgesehene Ringnuten 36 und 37, in welche jeweils ein O-Ring 38 und 39 eingelegt ist. Über diese O-Ringe 38 und 39 stützt sich der Verbindungsstift 35- gegenüber der Innenbohrung 34 ab.^ Bevorzugt ist auch hier eine Ringkammer 40 mit einem anaeroben Kunststoff zur Isolierung des Verbindungsstiftes 35 gegenüber dem Einsatz 24 ausgefüllt.

Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung wird vor allem anhand des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 beschrieben:

Dort ist einerseits in einer Verlängerungshülse 44 ein erfindungsgemäßes · Überleitungsstück 1 und andererseits ein erfindungsgemäßes Anschlußstück 23a eingesetzt. Der Verbindungsstift 35a in dem Anschlußstück 23a steht dabei über eine Verbindungsstange 45 direkt mit dem Kontaktzapfen 14a in Verbindung.

Dieses Bauelement, welches insgesamt als Verlängerungsstück 4 6 bezeichnet werden kann, wird nun mit einem Tastkopf 47 verbunden, in dem das Überleitungsstück 1 mit seinem Innengewinde 22 auf das Außengewinde 25 eines weiteren Anschlußstückes 23b geschraubt wird. Dieses Anschlußstück 23b sitzt in einem Gehäuse 48, welches nach unten offen ist, wobei aus einer entsprechenden Öffnung 49 ein Taster 50 herausragt.

Der Taster 50 durchgreift eine Öffnung 51 in einer unteren Leiterplatte 52 und liegt an einer oberen Leiterplatte 53 fest. Diese stützt sich über eine Schraubenfeder 54 gegen den Verbindungsstift 35 in dem Anschlußstück 23b ab.

Die Schraubenfeder 54 drückt Kugeln 55 in der oberen Leiterplatte 53 in eine Kugelauf nähme 56 in der unteren Leiterplatte 52, wobei diese Kugelaufnahme 56 von zwei Walzen gebildet wird, die in der unteren Leiterplatte 52 sitzen. In Figur 5 ist eine solche Kugelaufnahme 56 mit den Walzen 57 und 58 gezeigt. Die anderen Kugelaufnahmen sind ohne Walzen dargestellt.

Ferner wird in Figur 4 und 5 die Bedruckung der Leiterplatten 52 und 53 deutlich. In Figur 4 ist erkennbar, daß Löcher 59, welche die Kugeln 55 aufnehmen, jeweils voneinander durch unbedruckte Stege 60 sowie einem unbedruckten Außenring 61 und einem unbedruckten Innenring 62 isoliert sind. Auf der unteren Leiterplatte 52 verlaufen dagegen unbedruckte Stege 63 von einem unbedruckten Außenring 64 zu einem unbedruckten Innenring 65 direkt durch jede Kugelaufnahme 56, wodurch nur jeweils zwei Walzen zweier benachbarter Kugelaufnahmen immer in elektrischer Verbindung stehen. Beidseits eines weiteren Trennsteges 6 6 sind in jeweils einer bedruckten Fläche Anschlußbohrung 67 und 68 erkennbar, an welchen eine elektrische Verbindung über in Figur 3 dargestellte Leitungen 69 und 70 hergestellt werden kann.

Entsprechend dem elektrischen Schema gemäß Figur 6 wird deutlich, daß, gleichgültig welche Kugel 55 von den Walzen 57 bzw. 58 abgehoben wird, auch der Stromfluß von der Leitung 69 zur Leitung 70 unterbrochen wird.

Claims

—10— ···· ·· , · Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Herstellen einer isolierten Verbindung zwischen zwei Werkstücken, insbesondere zwischen einem Tastkopf und dessen Verlängerung, Aufnahme od. dgl. Schnittstelle, wobei in den Werkstücken stromführende Teile (4, 14; 24, 25) integriert sind,
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dadurch gekennzeichnet,

daß die stromführenden Teile (4, 14; 24, 25) ineinandergesteckt und über O-Ringe (12, 13; 38, 39) gegeneinander abgestützt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die äußeren stromführenden Teile (4, 14) über O-Ringe (6, 7; 27, 28) gegen eine Außenhülle (2) bzw. ein Gehäuse

(26) abgestützt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die O-Ringe (6, 7; 27, 28; 38, 39) zwischen sich eine Ringkammer (10, 29, 40) ausbilden, die mit einem anaeroben, d.h. unter Luftabschluß, aushärtbaren Kunststoff gefüllt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Hülsenabschnitt (4) ein Kontaktzapfen (14) über O-Ringe (12, 13) elektrisch isoliert eingesetzt und elastisch gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere O-Ring/e (12) in einem von einem nach innen ragenden Ringflansch (H) gebildeten Eckbereich gehalten ist/sind und der Kontaktzapfen (14) mit einem zylinderähnlchen Abschnitt (18) den O-Ring (12)

durchgreift, während ein oder mehrere andere O-Ring/e (13) in einer Ringmulde (17) zwischen zwei Doppelkonen (15, 16) gehalten ist/sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hülsenabschnitt (4) einerseits über eine Fase (5) gegen den O-Ring (6) in einem von einem Ringflansch (3) einer Außenhülle (2) gebildeten Eckbereich und andererseits über den O-Ring (7) gegen diese Außenhül-Ie (2) abstützt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontaktherstellung bewegbare, beispielsweise federgelagerte Stifte (20, 21) dem Hülsenabschnitt (4) und dem Anschlußzapfen (14) zugeordnet sind.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenabschnitt (4) ein Innengewinde (22) aufweist, in welches ein Anschlußstück

(23) einsetzbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (23) aus einem Einsatz (24) mit integriertem Verbindungsstift (35) in einem Gehäuse (26) besteht, wobei sich der Einsatz (24) über die O-Ringe (27, 28) gegen das Gehäuse (26) und der Verbindungsstift (35) über die O-Ringe (38, 39) in dem Einsatz· (24) abstützt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) über einen Ringflansch (33) einen Eckbereich zur Aufnahme des O-Ringes (27) und eine Gehäuseschulter (31) zur Aufnahme des anderen O-Ringes (28) ausbildet, wobei auf den O-Ring (27) eine Schrägschulter (32) und auf den O-Ring (28) ein Außenflansch (30) des Einsatzes (24) drückt.

11. Tastkopf zur Erfassung einer Auslenkung eines Tasters (50), welcher mit einem bewegbar gelagerten Wippelement verbunden ist, welches zumindest ein Kontaktelement aufweist, welches mit Gegenelementen zum Schließen und Öffnen eines Stromkreises zusammenwirkt, dadurch gekennzeichent, daß die Gegenelemente (57, 58) in einer bedruckten Leiterplatte (52) aufgenommen sind, die in den Stromkreis eingeschaltet ist, wobei der Druck auf der Leiterplatte (52) zwischen den Gegenelementen (57, 58) für ein Kontaktelement (55) unterbrochen ist.

12. Tastkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Wippelement als bedruckte Leiterplatte (53) ausgebildet ist.

13. Tastkopf nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement eine Kugel (55) ist, welche in einem Loch (59) in dem Wippelement aufgenommen ist.

14. Tastkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Kugeln (55) durch unbedruckte Stege (60) voneinander isoliert sind.

15. Tastkopf nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelemente Walzen (57, 58) sind, die eine Kugelaufnahme (50) ausbilden, wobei die Leiterplatte (52) so bedruckt ist, daß die Walzen (57, 58) einer Kugelaufnahme (56) durch einen unbedruckten Steg (63) voneinander getrennt, Walzen zweier benachbarter Kugelaufnahmen (56) elektrisch miteinander aber in Verbindung stehen.