Elektromagnetisches Relais

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais

- mit einem Sockel aus Isolierstoff, der mit einer Bodenplat¬ te eine Grundebene definiert und der Teil eines geschlosse¬ nen Gehäuses ist,

- mit in dem Sockel verankerten Festkontaktelementen, die je- weils eine zur Außenseite des Gehäuses geführte Anschlu߬ fahne und einen in dem Gehäuseinneren jeweils einseitig eingespannten, sich freitragend parallel zur Grundebene er¬ streckenden Kontaktträgerabschnitt aufweisen,

- mit mindestens einer mit jeweils einem Kontaktträgerab- schnitt zusammenwirkenden Kontaktfeder, die ebenfalls mit einer zur Gehäuseaußenseite geführten Anschlußfahne verbun¬ den ist, und

- mit einem oberhalb des Sockels in dem Gehäuse angeordneten Elektromagnetsystem mit Spule, Kern und Anker zur Betäti- gung der mindestens einen beweglichen Kontaktfeder.

Derartige Systeme mit im Sockelbereich angeordneten Festkon¬ taktelementen werden beispielsweise bei Miniaturrelais ange¬ wendet, wobei die Kontaktfedern unmittelbar mit einem Wippan- ker verbunden sind, der seinerseits durch ein vorzugsweise polarisiertes Magnetsystem betätigt wird. Da bei solchen Re¬ lais für Schwachstromanwendungen auch sehr geringe Kontaktab¬ stände vorgesehen sind, müssen diese auch bei der Fertigung mit sehr engen Toleranzen eingestellt werden.

So ist aus der EP-A-0 423 834 ein Relais der genannten Art bekannt, bei dem die Festkontaktelemente in einem Sockel der¬ art verankert sind, daß die Kontaktträgerabschnitte zunächst frei an den Stirnseiten des Sockels hervortreten. Auf diese Weise sind sie im Verlauf der Fertigung für den Angriff von Justierwerkzeugen zugänglich. Allerdings ist es bei dem dor¬ tigen Relais dann erforderlich, beim weiteren Zusammenbau die freigesparten Sockelenden durch zusätzliche kappenartige Sok- kelteile abzudecken, damit der so ergänzte Sockel zusammen mit einer Kappe ein geschlossenes Gehäuse bilden kann. Dieses Gehäuse kann dann in bekannter Weise mit Vergußmasse bzw. ei¬ nem aushärtbaren Kleber abgedichtet werden.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Relais der oben genannten Art insbesondere auch nach dem Verschluß des Gehäuses Verän¬ derungen auftreten, die größer sein können als die ursprüng¬ lich vorhandenen und durch die erwähnte Justierung bei der Fertigung behebbaren Abweichungen. Ursachen für diese Verän¬ derungen sind Verspannungen und Relaxationen, die bei Temper- Vorgängen, also insbesondere beim Vergießen und beim Aushär¬ ten der Vergußmasse, auftreten und die bei polarisierten Re¬ lais unter Einwirkung der Magnetkraft des Dauermagneten auf den Anker noch verstärkt werden. Die entsprechenden Entspan¬ nungsvorgänge müssen während des Fertigungsprozesses erfol- gen, damit im späteren Einsatz des Relais keine nachträgli¬ chen Kennwertänderungen auftreten.

Ziel der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, bei dem noch nach dem Zusammenbau aller Konstruktionsteile, nach dem Schließen des Gehäuses und nach der Abdichtung aller Zwi-

schenkonstruktions- und Gehäuseteilen bestehenden Spalte eine

Justierung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Relais der eingangs ge- nannten Art dadurch erreicht, daß die Bodenplatte jeweils im Bereich unterhalb eines jeden Kontaktträgerabschnittes eine zur Außenseite offene fensterförmige Aussparung aufweist. Auf diese Weise kann der Kontaktträgerabschnitt durch die Ausspa¬ rung hindurch auch nach dem Zusammenbau des Relais noch zur Justierung gebogen werden, wobei vorzugsweise eine Sollbiege¬ stelle in der Nähe der Einspannung des Kontaktträgerabschnit- tes vorgesehen ist.

Anstelle der Anbindung über eine Sollbiegestelle kann der Kontaktträgerabschnitt auch über Torsionsstege schwenkbar et¬ wa in der Mitte zwischen zwei freien Enden aufgehängt sein. In diesem Fall wird der Festkontakt durch Torsion dieser Auf¬ hängung wahlweise nach oben oder unten bewegt, je nach dem, an welches Ende des Kontaktträgerabschnittes ein Justierstift angesetzt wird.

Zweckmäßigerweise ist die Form der Aussparung mehr oder weni¬ ger genau an die Umfangskontur des jeweiligen Kontaktträger¬ abschnittes angepaßt, so daß dieser Kontaktträgerabschnitt die Aussparung zur Gehäuseinnenseite weitgehend abdeckt. Auf diese Weise kann die Aussparung nach der Justierung mit einem Tropfen eines Klebers abgedichtet werden, ohne daß dieser Kleber in das Gehäuseinnere verläuft.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines derarti¬ gen Relais besteht darin, daß nach der Montage des Elektroma-

gnetsystems auf dem mit dem Kontaktelement versehenen Sockel und nach dem bekannten Verschließen und Abdichten des Gehäu¬ ses - mit Ausnahme der Aussparungen unterhalb der Kontaktträ¬ gerabschnitte - der jeweilige Kontaktträgerabschnitt zur Ein¬ stellung eines vorgegebenen Kontaktabstandes gegenüber einem zugehörigen beweglichen Kontaktelement mittels eines durch die Aussparung des Sockels greifenden Justierwerkzeuges in seiner Winkelstellung gegenüber der Einspannstelle deformiert wird.

In erster Linie erfolgt diese Justierung mittels eines Ein¬ stellstiftes, der den einseitig eingespannten Kontaktträger¬ abschnitt zum Gehäuseinneren hin drückt und deformiert. Es werden also in diesem Fall bei der Fertigung die Toleranzen zweckmäßigerweise so gewählt, daß die Kontaktträgerabschnitte etwas zur Außenseite hin vorgebogen sind. Grundsätzlich ist aber nicht auszuschließen, daß mit geeigneten Werkzeugen auch nachträglich noch eine Biegung der Kontaktträgerabschnitte nach außen hin vorgenommen wird. Dies kann entweder durch ha- kenförmige Justierwerkzeuge geschehen, die bei entsprechend großer Bemessung der Aussparung an dem Kontaktträgerabschnitt angreifen und diesen nach außen ziehen, oder es könnten auch mit Saugkräften an der Außenseite des Kontaktträgerabschnit¬ tes angreifende Justierwerkzeuge verwendet werden. Bei der Aufhängung des Kontaktträgerabschnittes über Torsionsstege ist ohnehin eine Justierung nach zwei Richtungen möglich.

Wesentlich bei der Erfindung ist, daß der Einstellvorgang zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem das Relais nahezu fertigge- stellt ist. Das heißt, daß das Relais bereits komplett mon¬ tiert, gegebenenfalls auch magnetisiert, vergossen und getem-

pert ist. Alle Relaxations- und Verspannungsvorgänge sind al¬ so bereits abgeschlossen. Die nachträglich allein noch not¬ wendige Abdichtung der Aussparungen kann mit dem ohnehin not¬ wendigen Abdichten von Lüftungslöchern vorgenommen werden; durch das Einfüllen eines Klebers, beispielsweise eines UV- Klebers, in die Aussparungen werden auch die justierten Kon¬ taktträgerabschnitte endgültig fixiert.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes polarisiertes Minia¬ turrelais in einem Längsschnitt,

Figur 2 eine stirnseitige Ansicht auf das Relais von Figur l mit aufgeschnittener Kappe und teilweise geschnittenen Tei¬ len,

Figur 3 eine Ansicht auf die Sockeloberseite des Relais von Figur 1,

Figur 4 eine Ansicht auf die Sockelunterseite des Relais von Figur 1, Figuren 5 bis 8 eine Detailansicht auf einen Kontaktträgerab¬ schnitt des Relais von Figur 1 in verschiedenen Fertigungs- bzw. Justierphasen,

Figur 9 eine Detailansicht des Ankers und der Kontaktanord¬ nung aus Figur 2 mit einem zusätzlichen Prüfstift, Figuren 10 bis 12 eine Detailansicht auf einen Kontaktträger¬ abschnitt mit mittiger Aufhängung über Torsionsstege in ver¬ schiedenen Justierphasen und

Figur 13 eine Detailansicht eines Kontaktträgerabschnittes mit zusätzlich befestigter Kontaktfeder.

Das in der Zeichnung dargestellte polarisierte Relais besitzt einen an sich bekannten Aufbau. Ein Sockel 1 bildet eine Bo¬ denplatte 2, die eine Grundebene des Relais definiert, sowie teilweise umlaufende Seitenwände 3. In dem Sockel sind aus einer gemeinsame Platine gestanzte Festkontaktelemente 4 ein¬ gebettet, die zur Unterseite der Bodenplatte austretende An¬ schlußfahnen 5 bilden. An ihren Enden bilden diese Festkon¬ taktelemente 4 jeweils Kontaktträgerabschnitte 6, die jeweils einen Festkontakt 7 tragen.

Unterhalb eines jeden Kontaktträgerabschnittes 6 ist in der Bodenplatte eine Aussparung 8 vorgesehen, über der sich der jeweilige Kontaktträgerabschnitt 6 freitragend erstreckt. Da¬ bei sind die Umfangskonturen der Aussparung 8 und des Kon- taktträgerabschnittes 6 ohne Zwischenraum oder mit geringem Spiel so aneinander angepaßt, daß das freie Ende des Kontakt- trägerabschnittes in die Aussparung 8 hineinbewegt werden kann. In der Nähe seiner Einspannstelle besitzt jedes Kontak¬ telement 6 außerdem eine Kerbe 9, die eine Sollbiegestelle bildet.

Eine Kappe 10 bildet zusammen mit dem Sockel 1 ein geschlos¬ senes Gehäuse, in welchem im oberen Bereich ein Magnetsystem mit einer Spule 11 auf einem Spulenkörper 12, einem stabför- migen Kern 13 sowie zwei Jochen 14 und 15 angeordnet ist. Zwischen den freien Enden der Joche ist ein stabförmiger, dreipoliger Dauermagnet 16 angeordnet, an dessen Mittelpol N über ein Lagerblech 17 ein langgestreckter Anker 18 gelagert ist. Über einen Kunststoffträger 19 sind an dem Anker 18 zwei Mittelkontaktfedern 20 befestigt, die jeweils an zwei Fede¬ renden 21 bewegliche Kontakte 22 tragen. Jeder der bewegli-

chen Kontakte 22 liegt über einem Festkontakt 7 und wird ent¬ sprechend der Wippbewegung des Ankers 18 wahlweise mit diesem zusammengeschaltet. Die beiden Kontaktfedern besitzen jeweils seitlich abgebogene Anschlußfahnen 23, die in Figur 1 nur an- gedeutet sind und auf nicht näher gezeigte Weise auch als La¬ gerbänder für den Anker dienen. Der Aufbau und die Funktion eines derartigen Relais sind allgemein bekannt und brauchen hier nicht weiter erläutert zu werden.

Bei der Fertigung deε Relais wird zunächst der Anker 18 auf dem Sockel 1 angeordnet und befestigt, danach wird das Ma¬ gnetsystem aufgesetzt und mit dem Sockel verbunden. Die Kappe 10 schließt das Gehäuse und wird auf bekannte Weise abgedich¬ tet; dabei kann auch die Spule beispielsweise in dem Gehäuse vergossen werden.

Auch wenn bei der Montage des Ankers mit den Kontaktfedern 20 die Kontaktabstände zwischen den Festkontakten 7 und den be¬ weglichen Kontakten 22 eingestellt werden, können sie sich im Lauf der weiteren Fertigung, insbesondere durch Temperaturän¬ derungen beim Abdichten des Relais, wieder in unerwünschter Weise ändern. Aus diesem Grund kann über die Aussparungen 8 auch nach dem Verschluß des Gehäuses eine Justierung der Kon¬ taktabstände vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird über Justierstifte 24 jeweils von unten auf die Kontaktträgerab¬ schnitte 6 gedrückt, bis der Kontaktabstand den vorgegebenen Wert erreicht hat.

Der Einstellvorgang ist anhand der Figuren 5 bis 8 zu sehen. Gemäß Figur 5 ist der Kontaktträgerabschnitt 6 genau parallel zur Grundebene in der Bodenplatte 2 angeordnet. Der Rand der

Aussparung 8 ist so ausgebildet, daß sich der Kontaktträger¬ abschnitt 6 um die durch die Kerbe 9 gebildete Sollbiegestel¬ le sowohl nach unten zur Sockelaußenseite gemäß Figur 6 als auch nach oben zur Sockelinnenseite gemäß Figur 7 schwenken läßt. Da es einfacher ist, mit den in Figur 1 gezeigten Ju¬ stierstiften 24 lediglich von außen auf die Kontaktträgeräb- schnitte zu drücken und sie so gemäß Figur 7 zur Innenseite zu biegen, kann es ratsam sein, die Kontaktträgerabschnitte 6 vor dem Zusammenbau des Relais gemäß Figur 6 etwas nach außen zu biegen, so daß die endgültige Justierung nach dem Zusam¬ menbau in einer Biegung zur Innenseite erfolgen muß. Denkbar wäre es aber auch, am zusammengebauten Relais mit speziellen Justierwerkzeugen den Kontaktträgerabschnitt gemäß Figur 6 nach außen zu biegen. Nach der Justierung wird in die Ausspa- rung 8 jeweils ein Kleber 25 eingefüllt, der den justierten Kontaktträgerabschnitt fixiert und das Gehäuse endgültig ab¬ dichtet. Dieser Kleber ist zweckmäßigerweise selbstaushär¬ tend, so daß eine erneute Erhitzung des gesamten Gehäuses nicht notwendig ist. Wie in Figur 4 außerdem zu erkennen ist, kann der Kleber in eine Mulde 28 eingefüllt werden, von der er dann gleichzeitig in ein ohnehin erforderliches Lüftungsloch 27 und in die Aus¬ sparung 8 fließt.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Relais kann der Justiervor¬ gang etwa in folgender Weise ablaufen: wenn der Dauermagnet 16 des polarisierten Systems aufmagnetisiert ist, liegt der Anker nicht in der dargestellten Mittelstellung, sondern er liegt mit einem Ende an einem Joch, beispielsweise an dem Joch 14, an. In diesem Fall sollte die Kontaktfeder 21 mit dem beweglichen Kontakt 22 auf der entgegengesetzten Seite,

also in Figur 1 auf der rechten Seite, an dem Festkontakt 7 anliegen. Ist dies nicht der Fall, so wird über den Justier¬ stift 24 der Kontaktträgerabschnitt 6 soweit nachgedrückt, bis die Kontaktgabe zum beweglichen Kontakt 22 erfolgt. Dies kann über die Kontaktanschlüsse gemessen werden. Danach wird ein dem Mindestüberhub entsprechender Weg zusätzlich nachge¬ stellt. Damit ist die untere Grenze der Abbrandsicherheit ge¬ währleistet. Danach wird das Relais umgeschaltet, so daß die entgegengesetzte Kontaktseite ebenfalls auf die gleiche Weise justiert werden kann.

Durch das Nachbiegen der Kontaktträgerabschnitte 6 kann auch jeweils ein Ansprechwert eingestellt werden. In diesem Fall wird das Relais mit einem rampenförmig ansteigenden oder ab- fallenden Wert erregt, bis es umschaltet. Liegt der im An¬ sprechzeitpunkt gemessene Eregungswert nicht in einem Sollbe¬ reich, so kann durch Nachstellen der Kontaktträgerabschnitte die Rückstellkraft auf der betreffenden Seite erhöht werden, so daß das Relais bei geringerer bzw. entsprechend bei höhe- rer Erregung umschaltet.

Es ist aber auch möglich, mechanische Werte an dem verschlos¬ senen Relais zu messen und entsprechend die Kontaktträgerab¬ schnitte nachzujustieren. Dies ist beispielsweise mittels ei¬ nes Meßstiftes 26 möglich, der durch das Lüftungsloch 27 un- terhalb des Ankers eingeführt wird und diesen mechanisch um¬ schaltet. Bei diesem Vorgang kann eine Kraft-Weg-Messung durchgeführt werden, die dann ihrerseits Grundlage für eine Nachjustierung der Kontaktträgerabschnitte sein kann.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß das erfindungs¬ gemäße Prinzip nicht auf das beispielshalber dargestellte po-

larisierte Wippankerrelais beschränkt ist, sondern daß viel¬ mehr eine derartige Anordnung von Festkontaktelementen und eine entsprechende Justierung am geschlossenen Gehäuse auch bei anderen Relaiskonstruktionen und bei anderen polarisier- ten oder neutralen Magnetsystemen vorgesehen werden kann.

Durch das Nachjustieren können auch Verspreizungen zwischen den beiden Kontaktfedern 21 einzeln kompensiert werden. Wenn beispielsweise durch eine Verspreizung der Kontaktfedern die Kontaktabstände al und a2 in Figur 9 unterschiedlich sind, was durch elektrische Messung des Schließzeitpunktes festge¬ stellt werden kann, kann durch unterschiedliches Nachbiegen der Kontaktträgerabschnitte 6 auf beiden Seiten ein gleicher Kontaktabstand hergestellt werden.

In den Figuren 10 bis 12 ist eine weitere Ausführungsform ei¬ nes Kontaktträgerabchnittes analog zu den Figuren 5 bis 7 dargestellt. In diesem Fall ist ein Kontaktträgerabschnitt 28 über der Aussparung 8 mit beiden Enden freigeschnitten und in seiner Mitte beiderseits über Torsionsstege 29 an das Fest¬ kontaktelement 4 angebunden. In der Zeichnung ist ein Schnitt durch einen der Torsionsstege 29 gezeigt. Somit kann bei die¬ ser Ausführungsform mit dem Justierstift 24 wahlweise auf das eine Ende unterhalb des Festkontakts 7 gemäß Figur 11 oder auf das andere Ende gemäß Figur 12 gedrückt werden. Dement¬ sprechend wird der Festkontakt nach oben oder nach unten be¬ wegt, wobei die Torsionsstege 29 bleibend deformiert werden. Die Aussparung 8 kann dann in gleicher Weise wie gemäß Figur 8 vergossen werden.

Figur 13 zeigt noch in weiterer Abwandlung einen Kontaktträ¬ gerabschnitt 30, an dem der Festkontakt 7 nicht unmittelbar, sondern über eine Kontaktfeder 31 befestigt ist. Im übrigen ist dieser Kontaktträgerabschnitt 30 in gleicher Weise ju¬ stierbar wie der Kontaktträgerabschnitt 6 gemäß den Figuren 1 bis 8.