EP0259715A2 - Verfahren zum Verbinden zweier Teile - Google Patents
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- EP0259715A2 EP0259715A2 EP87112505A EP87112505A EP0259715A2 EP 0259715 A2 EP0259715 A2 EP 0259715A2 EP 87112505 A EP87112505 A EP 87112505A EP 87112505 A EP87112505 A EP 87112505A EP 0259715 A2 EP0259715 A2 EP 0259715A2
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- anchor plate
- plate holder
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H69/00—Apparatus or processes for the manufacture of emergency protective devices
Definitions
- the invention relates to a method for connecting two parts, in particular the connection of an armature arrangement, an electromagnetic unit of an encapsulated circuit breaker.
- Encapsulated circuit breakers generally have an encapsulation, which consists of a lower part and a cover part, which is often made of resinous material.
- resinous material allows great flexibility in the manufacturing process compared to metal encapsulation. Since the hard materials also have insulating properties, the current-carrying parts of the circuit breaker can be brought closer to the walls of the encapsulation, so that the dimensions of the circuit breaker encapsulation can also be reduced. Since the resinous materials are relatively easy to process, it is desirable to continue to use these materials in a circuit breaker where possible to reduce size, weight, and manufacturing costs. Understandably, current-carrying parts of a circuit breaker must be made from conductive materials and electromagnetic components from magnetically conductive materials.
- the magnetic trip unit of a thermal, magnetic trip circuit breaker must have an electromagnet to generate the magnetic field and an armature which is attracted by the electromagnet to trip the switch. While the electromagnet and armature must be made of magnetic material, it is not necessary that they be made of magnetic material as a whole. Accordingly, it is desirable to provide only a magnet armature that has sufficient magnetic material to effect the triggering function of the switch, whereas all non-essential parts can be made from non-magnetic material.
- the present invention is therefore based on the object of creating a simple connection which meets the requirements with regard to embrittlement and signs of fatigue. This is achieved in a method of the above type in a simple manner in that at least one of the two parts is made of a resinous material and is provided with shoulder bolts which are inserted into adapted openings in the other part so that they protrude beyond the other part and that the protruding parts are deformed with a radial riveting machine without the use of heat such that the material is displaced both radially inwards and outwards and tangentially.
- This method has proven particularly useful when the other part is an anchor plate and the first is an anchor plate holder.
- the use of an anchor plate with an appropriate anchor plate holder It is an advantage for circuit breakers.
- the material has proven to be particularly advantageous if the first part consists of a polyetherimide resin.
- the first part consists of a polyetherimide resin.
- a projection is formed on the anchor plate holder, on which the anchor plate is pressed during the riveting process.
- the anchor plate 1 is shown with the associated anchor plate holder 2, which has shoulder bolts 3 and 4, to which openings 5, 6 are assigned in the anchor plate 1.
- the anchor plate 1 is shown as a flat plate with openings. However, other designs are also possible.
- the anchor plate 1 is made of magnetic material, for example steel.
- the anchor plate holder 2 is preferably made of resinous material, for example polyetherimide resin. Polyetherimide resin is known, for example, under the trademark ULTEM by General Electric Company, One Plastics Avenue, Pittsville, Massachusetts 01201.
- the anchor plate bracket has one of the necessary in the switch shape corresponding to the function.
- the shoulder bolts 3 and 4 are preferably formed on the anchor plate holder 2 during their manufacture, which reduces the manufacturing effort.
- the shoulder bolts 3 and 4 have a circular cross-section, but can also have other cross-sectional shapes corresponding to the openings 5, 6.
- the anchor plate bracket 2 advantageously has a projection 7, which is also formed and serves as a spacer or stop to control the bias of the connection between the anchor plate 1 and anchor plate bracket 2 when the heads of the shoulder bolts are formed. Pressure is exerted on the projection 7 when the radial riveting machine is used. The pressure drops when the contact pressure is removed. This creates an intimate connection between the anchor plate 1 and the anchor plate holder 2.
- the shoulder bolts 3 and 4 are deformed such that heads are formed which hold back the anchor plate 1 and connect it to the anchor plate holder 2.
- the anchor plate is held at a distance from the anchor plate holder 2, which can be seen from the gap that exists between the anchor plate 1 itself and the surface of the anchor plate holder 2.
- the heads of the shoulder bolts 3, 4 can be shaped such that the anchor plate comes into contact with the anchor plate holder in a tight fit.
- the shoulder bolts 3 and 4 on the anchor plate holder 2 are passed through openings 5 and 6 in the anchor plate 1, which ensure an accurate placement of the anchor plate with respect to the anchor plate holder.
- the rivet heads on the shoulder bolts 3 and 4 are advantageously produced with a radial riveting machine.
- the radial riveting machine has a head forming tool 8 which comes into contact with the shoulder bolts 3 and 4.
- the advantage of radial riveting machine technology is that the stud bolt material that is treated with it ver ver in a radial direction and not only in a tangential direction is squeezed. This means that the material is deformed into heads in three directions, namely radially outwards, radially inwards and tangentially overlapping. It is a cold forming process that does not use external heat. The process with the radial riveting machine also does not generate any internal heat in the material, so that the shaped heads of the shoulder bolts do not become brittle or brittle and are therefore subjected to fatigue stress.
- FIG. 5 shows the movement template of the head shaping tool 8.
- the head of the head shaping tool 8 of the radial riveting machine goes along the rosette-shaped template R, with each rosette path or rosette loop going through the center Z, the longitudinal axis of the head shaping tool 8 is always overlapped with the center of the riveting point N.
- the rivet template ensures that the resin is deformed radially and less tangentially. In reality, the resin is pressed in three directions radially outward, radially inward and tangentially overlapping.
- a temperature measuring device has registered a head temperature of 26 ° between the anchor plate 1 and the anchor plate holder 2.
- a temperature of 31 ° ie only a temperature increase of 5 °, was measured.
- the measuring temperature of 31 ° is well below the melting point of the ULTEM material, which is above 170 ° C.
- the head has been shaped without the use of heat, which avoids the embrittlement mentioned above.
- the radial riveter has been used successfully at 30 psig pressure. This pressure has enabled the best machine control in this configuration.
- the head shaped in this way withstood a tensile test with a force of approximately 200 pounds. This force is far higher than forces that occur during normal switch operations. It has proven to be advantageous to make the diameter of the head-forming tool larger than the diameter of the shoulder bolts.
- the tool head diameter is 0.375 inches and the shoulder bolt diameter is approximately 0.250 inches.
- the head size was felt to be pleasant during the head shaping process.
- the present invention provides a simple method for fastening the anchor plate with an anchor plate holder, the anchor plate being made of magnetic material and the anchor plate holder being made of non-magnetic resin material.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden zweier Teile, insbesondere die Verbindung einer Ankeranordnung, einer elektromagnetischen Einheit eines gekapselten Leistungsschalters.
- Gekapselte Leistungsschalter haben im allgemeinen eine Kapselung, die aus einem Unterteil und einem Deckteil besteht, das häufig aus harzhaltigem Material besteht. Die Verwendung von harzhaltigem Material erlaubt große Flexibilität beim Herstellungsprozeß im Vergleich zu Metallkapselungen. Da die harzahltigen Materialien auch Isoliereigenschaften aufweisen, können die stromführenden Teile des Leistungsschalters näher an die Wände der Kapselung herangeführt werden, so daß auch die Maße der Leistungsschalterkapselung kleiner werden können. Da die harzhaltigen Materialien relativ einfach zu verarbeiten sind, ist es wünschenswert, diese Materialien weiterhin in einem Leistungsschalter, wo eben möglich, zu benutzen, um Größe, Gewicht und Herstellungskosten zu reduzieren. Verständlicherweise müssen stromführende Teile eines Leistungsschalters aus leitenden Materialien und elektromagnetische Komponenten aus magnetisch leitendem Material hergestellt werden. Z.B. muß die Magnetauslöseeinheit eines thermischen, magnetisch auslösenden Leistungsschalters einen Elektromagneten aufweisen, um das Magnetfeld zu erzeugen, und einen Anker, der angezogen wird durch den Elektromagneten, um den Schalter auszulösen. Während der Elektromagnet und der Anker aus magnetischem Material hergestellt sein muß, ist es nicht notwendig, daß sie insgesamt aus magnetischem Material hergestellt werden. Entsprechend ist es wünschenswert, lediglich einen Magnetanker vorzusehen, der genügend magnetisches Material aufweist, um die Auslösefunktion des Schalters zu bewirken, wohingegen alle nicht wesentlichen Teile aus nichtmagnetischem Material hergestellt werden können.
- Ein Weg ist hierbei, die Teile aus magnetischem Material in harzhaltiges Material einzubetten. Diese Vorgehensweise hat den offensichtlichen Nachteil, daß der Magnetanker eine Form aufweisen muß, die das Einbetten in Harz ermöglicht. Dies kann den Herstellungsaufwand und die hierbei anfallenden Kosten erheblich erhöhen, so daß an einer derartigen Konstruktion kaum Interesse besteht. Würde man jedoch den Anker in einer einfachen, geometrischen Form ausführen und eine Verbindung mit dem harzhaltigen Teil vorsehen, ist es schwierig eine sichere Verbindung zu erreichen, da diese Konstruktion eine Reihe von schweren Tests überstehen muß. Eine Schwierigkeit besteht z.B. darin, daß das harzhaltige Material, wenn es erhitzt wird, um die gewünschte Verbindung mit dem magnetischen Material herzustellen, in den Bereichen, in denen die Verbindung erfolgt, eine Kristallisierung erfährt, die es spröde macht und hiermit anfällig für Ermüdungserscheinungen und Ausfälle.
- Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine einfache Verbindung zu schaffen, die den Anforderungen hinsichtlich Versprödung und Ermüdungserscheinungen gerecht wird. Dies wird bei einem Verfahren der obengenannten Art auf einfache Weise dadurch erreicht, daß mindestens eines der beiden Teile aus einem harzhaltigen Material hergestellt und mit Ansatzbolzen versehen wird, die in angepaßte Öffnungen des anderen Teiles eingeführt werden, so daß diese über das andere Teil hinausragen und daß die überragenden Teile mit einer Radialnietmaschine ohne Wärmeanwendung derart verformt werden, daß das Material sowohl radial nach innen und außen als auch tangential verschoben wird. Dieses Verfahren hat sich insbesondere dann bewährt, wenn das andere Teil eine Ankerplatte und das erste eine Ankerplattenhalterung ist. Die Verwendung einer Ankerplatte mit einer entsprechenden Ankerplattenhalte rung erfolgt mit Vorteil bei Leistungsschaltern. Als Werkstoff hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das erste Teil aus einem Polyetherimid-Harz besteht. Um eine sichere, unbewegliche Halterung der Ankerplatte an der Ankerplattenhalterung zu erreichen ist es weiterhin von Vorteil, wenn an die Ankerplattenhalterung ein Vorsprung angeformt ist, auf dem die Ankerplatte während des Nietvorganges aufgepreßt ist.
- Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben.
- Es zeigen:
- FIG 1 eine teilweise zusammengesetzte Ankerplatte mit einer Ankerplattenhalterung,
- FIG 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach FIG 1,
- FIG 3 ein der FIG 1 ähnliche Darstellung, bei der jedoch die Ankerplatte und die Ankerplattenhalterung bereits in zusammengefügter Lage dargestellt sind,
- FIG 4 eine der FIG 2 entsprechende Darstellung, jedoch im voll zusammengefügten Zustand und
- FIG 5 die rosettenförmige Radialschablone des Kopfes des Formwerkzeuges eines Radialnietmaschine.
- In den FIG 1 und 2 ist die Ankerplatte 1 mit der zugeordneten Ankerplattenhalterung 2, die Ansatzbolzen 3 und 4 aufweist, dargestellt, denen Öffnungen 5, 6 in der Ankerplatte 1 zugeordnet sind. Die Ankerplatte 1 ist als flache Platte mit Öffnungen dargestellt. Es sind aber auch andere Ausführungen möglich. Die Ankerplatte 1 ist aus magnetischem Material, beispielsweise Stahl, hergestellt. Die Ankerplattenhalterung 2 ist vorzugsweise aus harzförmigem Material, beispielsweise Polyetherimidharz. Polyetherimidharz ist beispielsweise unter dem Warenzeichen ULTEM der Firma General Electric Company, One Plastics Avenue, Pittsville, Massachusetts 01201, bekannt. Die Ankerplattenhalterung hat eine der im Schalter notwendi gen Funktion entsprechende Gestalt. Die Ansatzbolzen 3 und 4 sind vorzugsweise an der Ankerplattenhalterung 2 bei ihrer Herstellung mitangeformt, was den Herstellungsaufwand reduziert. Die Ansatzbolzen 3 und 4 haben kreisförmigen Querschnitt, können aber auch entsprechend den Öffnungen 5, 6 andere Querschnittsformen aufweisen. Die Ankerplattenhalterung 2 hat vorteilhafterweise einen Vorsprung 7, der ebenfalls angeformt ist und als Abstandshalter oder Anschlag dient, um die Vorspannung der Verbindung zwischen Ankerplatte 1 und Ankerplattenhalterung 2 zu steuern, wenn die Köpfe der Ansatzbolzen geformt werden. Auf den Vorsprung 7 wird ein Druck ausgeübt, wenn die Radialnietmaschine angewandt wird. Der Druck läßt nach, wenn der Anpreßdruck entfernt ist. Hierdurch wird eine innige Verbindung zwischen der Ankerplatte 1 und der Ankerplattenhalterung 2 hergestellt.
- In den FIG 3 und 4 sind die Ansatzbolzen 3 und 4 derart verformt, daß sich Köpfe bilden, die die Ankerplatte 1 zurückhalten und mit der Ankerplattenhalterung 2 verbinden. Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist die Ankerplatte im Abstand zur Ankerplattenhalterung 2 gehalten, was durch den Spalt erkennbar ist, der zwischen der Ankerplatte 1 selbst und der Oberfläche der Ankerplattenhalterung 2 besteht. Entsprechend der gewünschten Anwendung können die Köpfe der Ansatzbolzen 3, 4 so geformt werden, daß die Ankerplatte im Festsitz mit der Ankerplattenhalterung in Verbindung kommt. Die Ansatzbolzen 3 und 4 an der Ankerplattenhalterung 2 werden durch Öffnungen 5 und 6 in der Ankerplatte 1 hindurchgeführt, die für eine genaue Plazierung der Ankerplatte in bezug auf die Ankerplattenhalterung sorgen. Die Nietköpfe an den Ansatzbolzen 3 und 4 werden vorteilhafterweise mit einer Radialnietmaschine hergestellt. Die Radialnietmaschine hat ein Kopfformwerkzeug 8, das mit den Ansatzbolzen 3 und 4 in Berührung kommt. Der Vorteil der Radialnietmaschinentechnologie liegt darin, daß das Ansatzbolzenmaterial, das hiermit behandelt wird, in eine radiale Richtung und nicht allein in eine tangentiale Richtung ver quetscht wird. D.h. das Material wird in drei Richtungen, nämlich radial nach außen, radial nach innen und tangential überlappend zu Köpfen verformt. Das ist ein Kaltformprozeß, bei dem keine externe Wärme benutzt wird. Der Prozeß mit der Radialnietmaschine erzeugt ebenfalls keine interne Wärme im Material, so daß die geformten Köpfe der Ansatzbolzen nicht spröde oder brüchig werden und so einer Ermüdungsbeanspruchung ausgesetzt sind.
- In der FIG 5 ist die Bewegungsschablone des Kopfformwerkzeuges 8 dargestellt. Im Gegensatz zur kreisförmigen Bewegung des Taumel- oder Flatterwerkzeuges geht der Kopf des Kopfformwerkzeuges 8 des Radialnietmaschine entlang der rosettenförmigen Schablone R, wobei jeder Rosettenpfad oder jede Rosettenschleife durch das Zentrum Z geht, wird die Längsachse des Kopfformwerkzeuges 8 immer überlappt mit dem Zentrum des Nietpunktes N. Die Nietschablone sorgt dafür, daß das Harz radial und weniger tangential verformt wird. In Wirklichkeit ist das Harz in drei Richtungen radial auswärts, radial innwärts und tangential überlappend verdrückt. In einer Anordnung hat eine Temperaturmeßeinrichtung eine Kopftemperatur von 26° zwischen der Ankerplatte 1 und der Ankerplattenhalterung 2 registriert, Nachdem der Kopf an dem Ansatzbolzen angeformt war, wurde eine Temperatur von 31°, also lediglich eine Temperaturerhöhung von 5°, gemessen. Die Meßtemperatur von 31° liegt gut unter dem Schmelzpunkt des Werkstoffes ULTEM, der über 170° C liegt. So ist der Kopf ohne Anwendung von Wärme geformt worden, was die oben erwähnten Versprödungen vermeidet. Die Radialnietmaschine ist mit Erfolg bei einem Druck von 30 psig benutzt worden. Dieser Druck hat die beste Maschinensteuerung in der vorliegenden Configuration ermöglicht. Der so geformte Kopf hat einem Zugversuch mit einer Kraft von ungefährt 200 Pfund überstanden. Diese Kraft liegt weit höher als Kräfte, die bei normalen Schalteroperationen auftreten. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den Durchmesser des Kopfformwerkzeuges größer zu machen als den Durchmesser der Ansatzbolzen. In einem Beispiel hat der Werkzeugkopfdurchmesser 0,375 inch und der Ansatzbolzendurchmesser ungefähr 0,250 inch. Die Kopfgröße wurde als angenehm beim Kopfformprozeß empfunden. Durch die vorliegende Erfindung ist eine einfache Methode zur Befestigung der Ankerplatte mit Ankerplattenhalterung aufgezeigt, wobei die Ankerplatte aus magnetischem Material und die Ankerplattenhalterung aus nichtmagnetischem Harzmaterial besteht.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US90579486A | 1986-09-10 | 1986-09-10 | |
US905794 | 1986-09-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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EP0259715A2 true EP0259715A2 (de) | 1988-03-16 |
EP0259715A3 EP0259715A3 (de) | 1989-12-20 |
Family
ID=25421479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP87112505A Withdrawn EP0259715A3 (de) | 1986-09-10 | 1987-08-27 | Verfahren zum Verbinden zweier Teile |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0259715A3 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2707224A1 (de) * | 1977-02-19 | 1978-08-24 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum befestigen eines elements mit einem boden und einem einstueckig mit diesem verbundenen zapfen, der durch eine ausnehmung eines anderen bauteils greift |
DE2619002B2 (de) * | 1975-12-08 | 1979-02-08 | Elesta Ag, Elektronik, Bad Ragaz (Schweiz) | Elektromagnetisches Klappankerrelais |
-
1987
- 1987-08-27 EP EP87112505A patent/EP0259715A3/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
MACHINERY AND PRODUCTION ENGINEERING * |
MASCHINE UND WERKZEUG * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0259715A3 (de) | 1989-12-20 |
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