Verfahren zur Einstellung des Kontaktabstandes an einem Re- lais

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung des Kontaktabstandes an einem Relais, bei dem ein um eine Mittelachse verschwenkbarer Wippanker im Bereich bei- der Ankerenden mit mindestens einem Kontaktfederabschnitt verbunden ist und im Bereich seiner Mittelachse beiderseits je einen Befestigungsabschnitt aufweist, wobei ferner ein un¬ terhalb des Ankers angeordneter Sockel jeweils unterhalb ei¬ nes jeden Kontaktfederabschnittes ein Gegenkontaktelement und im Bereich eines jeden Befestigungsabschnittes jeweils einen Träger aufweist.

Das Hauptpatent (Aktenzeichen EP 94103581.8) betrifft bereits ein derartiges Verfahren in allgemeiner Form und unter ande- rem auch eine Ausführungsform bei einem Relais mit Wippanker, wobei der Anker zur Einstellung des Kontaktabstandes bzw. des Ankerhubes zunächst mittels zweier auf seiner Oberseite an¬ greifender Schenkel auf die Gegenkontaktelemente gedrückt und danach mittels eines Dauermagneten gehalten und angehoben wird. Hat in einem solchen Fall der Anker jedoch eine unebene oder schiefe Oberfläche, so besteht die Gefahr, daß er durch die auf seiner Oberseite an verschiedenen Stellen aufliegen¬ den Andruckschenkel und durch den Dauermagneten beim Anheben leicht verkantet wird, so daß er gegebenenfalls auch schief angeschweißt werden kann.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren nach dem Hauptpatent für ein Wippankerrelais so weiterzubilden, daß der Kontaktabstand bzw. der Ankerhub noch zuverlässiger bereits bei der Herstellung eingestellt werden kann, ohne daß allzu hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Einzelteile gestellt werden müssen.

Zur Erreichung dieses Zieles weist das erfindungsgemäße Ver¬ fahren die folgenden Schritte auf: jeder Kontaktfederabschnitt wird mittels einer vorgegebe- nen, zentrisch auf den Anker einwirkenden Andruckkraft auf die zugehörigen Gegenkontaktelemente gedrückt, durch Messung des Stromdurchgangs wird geprüft, ob alle Kontakte geschlossen sind, der Anker wird mit einer Hubvorrichtung unter Beibehal- tung seiner Lage erfaßt und angehoben, bis alle Kontakte öffnen, danach wird der Anker unter Beibehaltung seiner Winkel¬ lage um einen vorgegebenen Weg entsprechend der Hälfte eines vorgesehenen Kontaktabstandes angehoben und - schließlich wird jeder Befestigungsabschnitt mit dem zu¬ gehörigen Träger des Sockels verbunden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also der Anker in einem ersten Schritt mit einer Andruckkraft auf die Gegenkon- takte im Sockel gedrückt, welche genau auf den Ankermittel¬ punkt wirkt und somit kein Drehmoment auf den Anker ausübt, selbst wenn dessen Oberfläche uneben oder schief sein sollte. Die einwirkende Andruckkraft verteilt sich auf diese Weise gleichmäßig auf alle Kontaktfederabschnitte, so daß alle Kon- takte auch eine annähernd gleiche Kontaktkraft erhalten. Da¬ nach wird der Anker so erfaßt und angehoben, daß die zuvor erreichte Winkellage, also im wesentlichen eine horizontale Lage parallel zum Sockel, auch beim Anheben bis zum Anschwei¬ ßen der Befestigungsabschnitte an dem jeweiligen Träger bei- behalten wird. Dadurch wird auch sichergestellt, daß der Kon¬ taktabstand an allen Kontakten annähernd gleich eingestellt wird. Wenn, wie üblich, der Anker mehr als ein Kontaktfeder¬ paar aufweist, also beispielsweise zwei Mittelkontaktfedern, welche mit je zwei Kontaktfederabschnitten wahlweise an dem einen bzw. dem anderen Ankerende Kontakt geben, ist in einer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, daß der Anker in mindestens zwei Schritten angehoben wird, um den Hub zwischen

dem Öffnen des ersten Kontaktes und dem des letzten Kontaktes messen zu können. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob fertigungsbedingte Federverspreizungen bzw. sonstige Ab¬ weichungen zwischen den einzelnen Kontaktfederabschnitten in- nerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegen. Fehler¬ hafte Ankerbaugruppen mit zu starken Unterschieden zwischen den Federabschnitten können somit bereits in diesem Stadium ausgeschieden werden. Das festgestellte Maß der Ungleichmä- ßigkeit kann aber in jedem Fall als Qualitätsmerkmal für das betreffende Relais bereits in diesem Verfahrensstand und ohne zusätzlichen Meßaufwand ermittelt und gespeichert werden.

Um erfindungsgemäß den Anker lagerichtig zu erfassen und an¬ zuheben, ist in einer Ausgestaltung des Verfahrens weiterhin vorgesehen, daß der Anker mittels paarweise von beiden Seiten angreifender Greifbacken erfaßt wird, wobei zweckmäßigerweise der Greifmechanismus zweimal hintereinander geschlossen wird. So wird die Ankerbaugruppe beim ersten Schließen der Greif¬ backen zunächst nur zentriert und erst beim zweiten Schließen erfaßt und angehoben.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens besitzt eine Aufnahme für den Sockel des Relais, eine Meßeinrichtung zur Adaptierung der Kontaktanschlüsse und zur Messung des Stromdurchgangs an den einzelnen Kontakten, fer¬ ner eine Andrückeinrichtung zur Kraftausübung auf die Mitte des auf dem Sockel liegenden Ankers, eine Hebevorrichtung zum Greifen und Anheben des Ankers, ferner eine Schweißvorrich¬ tung zum Anschweißen der Befestigungsabschnitte des Ankers an die zugehörigen Träger und eine Steuereinrichtung zur Betäti¬ gung der Hebevorrichtung und der Schweißvorrichtung in Abhän¬ gigkeit von der Meßeinrichtung.

Die Andrückeinrichtung wird in besonders zweckmäßiger Weise durch einen in einer senkrechten Führung frei beweglichen, stabförmigen Andruckkörper gebildet, der durch sein Eigenge¬ wicht die erforderliche Andruckkraft auf den Anker und damit

auf die Kontaktfedern ausübt. Es wäre aber auch denkbar, diese Andrückkraft auf andere Weise, etwa durch eine Feder oder dergleichen, zu erzeugen.

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

Figur 1 eine Montage- und Justiervorrichtung für die erfin¬ dungsgemäße Einstellung des Kontaktabstandes,

Figur 2 einen Sockel und eine Ankerbaugruppe eines Relais vor der Montage und

Figur 3 ein fertig montiertes Relais in einem Längsschnitt.

Das in Figur 3 gezeigte Relais entspricht weitgehend demjeni¬ gen im ersten Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes. Es be¬ sitzt einen Sockel 1, auf welchem eine Kontaktanordnung 2 be¬ weglich gelagert ist, welche ihrerseits mit einem Wippanker 3 fest verbunden ist. Oberhalb des Ankers ist annähernd paral¬ lel zu diesem ein flacher Dauermagnet 4 angeordnet, der mit einem Mittelpol über der Lagerstelle des Ankers liegt und an seinen beiden Enden zwei zum Mittelpol ungleichnamige Pole aufweist. Über dem Dauermagneten und über dem Anker ist eine Spule 5 angeordnet, welche auf einem Spulenkörper 50 mit zwei Flanschen 51 und 52 eine Wicklung 57 trägt und im Spulenrohr einen stabförmigen Kern 6 aufnimmt. Mit den Enden des Kerns ist jeweils ein Polschuh 7 verbunden. Jeder der Polschuhe 7 ist im Bereich eines Spulenendes auch mit einem Ende des Dauermagneten 4 gekoppelt und bildet nach unten eine Polflä¬ che für den Anker 3. Mit einer auf den Sockel 1 aufgesetzten Kappe 8 wird schließlich ein geschlossenes Gehäuse gebildet, das in üblicher Weise auch abgedichtet werden kann.

Der Sockel 1 (Figur 2) besteht aus einem Sockel-Grundkörper 10, der aus Isolierstoff geformt ist und in welchem festste¬ hende Gegenkontaktelemente 11, 12, 13 und 14 sowie Anschluß-

elemente 15 und 16 für bewegliche Mittel-Kontaktelemente ver¬ ankert sind. Alle diese Kontaktelemente sind zweckmäßiger¬ weise aus einer gemeinsamen Platine freigeschnitten und mit einem Befestigungsabschnitt parallel zur Bodenfläche des Sockels in den Grundkörper 10 eingebettet. Von diesen einge¬ betteten Abschnitten sind jeweils Anschlußstifte, z. B. 11a, 12a und 15a, senkrecht zur Unterseite des Sockels abgebogen. Die Gegenkontaktelemente 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 Anschlußelemente 15 und 16 jedoch sind an ge¬ genüberliegenden Seiten des Sockels nach oben abgebogen, wo sie zwei Lagerstützen 15b und 16b für die bewegliche Kontakt- anordnung 2 bzw. für den Anker 3 bilden.

Die bewegliche Kontaktanordnung 2 besitzt einen Kontaktträger 20 aus Isolierstoff, in welchem 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- kontaktele ent 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 bzw. dessen Lagerstütze 16b gekoppelt. Über zwei Befesti¬ gungszapfen 27 ist die Kontaktanordnung 2 mit dem Anker 3 fest verbunden.

Bei der Montage des Relais wird die bewegliche Kontaktanord¬ nung 2 zunächst mit dem Anker 3 zu einer Anker-Kontakt-Bau¬ gruppe vereinigt; dann wird diese mit dem Sockel 1 verbunden, wobei die Kontaktabstände bzw. der jeweilige Kontaktüberhub in definierter Weise eingestellt werden. Dies geschieht mit der Anordnung gemäß Figur 1.

Die schematisch dargestellte Montagevorrichtung 120 umfaßt eine nur schematisch und unvollständig gezeigte Aufnahmevor¬ richtung 121 für den Sockel 1 des Relais, der gemäß den Figu¬ ren 2 und 3 ausgebildet ist. Oberhalb der Sockelaufnahme ist eine Hebevorrichtung 122 angeordnet, die zwei Paare von nach unten vorstehenden, schwenkbaren Greifbacken 123 besitzt. Zentrisch in der Hebevorrichtung 122 ist außerdem ein An¬ druckkörper in Form eines Stiftes 124 angeordnet, der in senkrechter Richtung frei beweglich geführt ist und durch sein Eigengewicht einen vorbestimmten Druck nach unten aus¬ üben kann. Außerdem besitzt die Montagevorrichtung noch zwei Andruckarme 125 für die Lagerbänder 25 und 26 des Relais so¬ wie zwei Gegenhalter 126 für die Lagerstützen 15b und 16b (jeweils nur auf einer Seite gezeigt) . Ein Betätigungsmecha- nismus für die Greifarme 123 ist lediglich als Schieber 127 auf der Oberseite der Hebevorrichtung 122 gezeigt. In dieser Vorrichtung angeordnete Steuermechanismen sind nicht darge¬ stellt.

Bei der Ankermontage wird zunächst gemäß Figur 1 der Sockel 1 in die Aufnahmevorrichtung 121 eingelegt. Der Anker 3 mit der an ihm befestigten beweglichen Kontaktanordnung 2 wird auf den Sockel gelegt. Dann wird die Hebevorrichtung 122 nach un¬ ten bewegt, so daß die geöffneten Greifarme 123 jeweils seit- lieh neben dem Anker liegen, ohne diesen zunächst zu berüh¬ ren. Der frei bewegliche Andruckstift 124 liegt nunmehr auf der Oberseite des Ankers genau in dessen Zentrum auf und übt auf die Kontaktfedern einen vorgegebenen Druck aus, wodurch alle Kontakte geschlossen werden. Durch ein einmaliges Schließen der Greifarme 123 wird der Anker zentriert, so daß der Stift 124 genau in der Mitte aufliegt und der Anker beim späteren Anheben auch nicht mehr verschoben wird. Über eine nicht dargestellte Adaptervorrichtung werden die Kontaktan¬ schlüsse, z. B. 11a, 12a und 15a, sowie die nicht sichtbaren Anschlußstifte auf der Gegenseite adaptiert und eine Meßein¬ richtung angeschlossen. Über diese Meßeinrichtung wird nun der Stromdurchgang an allen Kontakten gemessen, und es wird

festgestellt, ob alle Kontakte ordnungsgemäß mit entsprechen¬ dem Kontaktdruck geschlossen sind.

Danach wird der Anker mit den Greifbacken 123 von den Seiten her erfaßt und angehoben, während der Stromdurchgang an allen Kontakten weiter gemessen wird. Während des Anhebens wird ein erster Zeitpunkt registriert, zu dem der erste Kontakt öff¬ net, und es wird außerdem ein zweiter Zeitpunkt registriert, bei dem der letzte der Kontakte öffnet. Idealerweise würden alle Kontakte zum gleichen Zeitpunkt öffnen, was jedoch bei einer Teilefertigung mit vertretbarem Aufwand nicht erreicht werden kann. Aus dem Abstand der beiden gemessenen Zeitpunkte läßt sich nun die Spreizung zwischen den verschiedenen Kon¬ taktfedern ermitteln, was ein Qualitätsmerkmal für das zu fertigende Relais darstellt. Für eine bestimmte Relaisquali¬ tät wird gefordert, daß der Abstand der beiden gemessenen Zeitpunkte unterhalb einer vorgegebenen Grenze liegt. Wird diese Grenze eingehalten, so erfüllt das Relais die Anforde¬ rungen und kann weiter montiert werden. Wird die gesetzte Grenze überschritten, so entspricht die Ankerbaugruppe nicht den Anforderungen und wird bereits zu diesem Zeitpunkt ausge¬ schieden.

Nach dem öffnen des letzten Kontaktes wird die Ankerbaugruppe weiter angehoben, und zwar um einen Betrag d (Figur 3), der etwa dem halben Kontaktabstand der Kontaktfedern in den je¬ weiligen Endlagen des Wippankers entspricht.

Nachdem durch Anheben der Ankerbaugruppe die Abstände d ein- gestellt sind, liegen die beiden Lagerbänder 25 und 26 in der richtigen Höhe an den entsprechenden Lagerstützen 15b und 16b an. Sie werden gemäß Figur 1 durch schematisch gezeigte La¬ serstrahlen 128 angeheftet. Danach werden die freien Enden der Lagerstützen 15b und 16b auf nicht weiter dargestellte Weise über die Lagerbänder 25 und 26 gebogen und zusätzlich mit diesen verschweißt.

Durch die erfindungsgemäße Einstellung der Kontaktabstände während der Montage können keine Fertigungstoleranzen in die Kontaktabstände eingehen, selbst wenn die Einzelteile an sich Toleranzen aufweisen. Eine nachträgliche Justierung ist nicht erforderlich.