CH448273A - Kontaktvorrichtung mit Tastkontakt und Schwingzunge - Google Patents

Description

      Kontaktvorrichtung    mit     Tastkontakt    und     Schwingzunge       Es sind Kontaktvorrichtungen     mit    einer schwingen  den Zunge bekannt, bei welchen nach Erreichung einer  bestimmten Schwingungsamplitude der auf elektroma  gnetischem Wege erregten Schwingzunge ein Kontakt im  Takte der Eigenschwingungszahl der Schwingzunge betä  tigt wird.

   Als Schwingmasse der Schwingzunge dient  dabei in der Regel ein Permanentmagnet.     In    anderem  Zusammenhang ist     ferner    bekannt, der Prellneigung von  Telegraphenrelais dadurch entgegenzuwirken, dass man  die freie Federlänge einer Kontaktfeder beim Schliessen  des Relaiskontaktes durch Andrücken eines eine be  stimmte Kurvenform aufweisenden Schaltarmes an die  Kontaktfeder progressiv verkürzt. Ein Nachteil der be  kannten Kontakteinrichtungen mit Schwingzunge ist in  vielen Anwendungsfällen deren kleines Einschaltverhält  nis.

   Unter Einschaltverhältnis soll hier das Verhältnis der  Zeitdauer innerhalb einer Schwingungsperiode der  Schwingzunge, während welcher der     Tastkontakt    ge  schlossen ist, zur Zeitdauer seines geöffneten Zustandes  innerhalb der gleichen Schwingungsperiode verstanden  werden. Bekannte Kontakteinrichtungen der genannten  Art sind ausserdem meist sehr empfindlich gegen unge  wollte mechanische Erschütterungen, die zu Fehlschal  tungen führen können.  



  Zur Behebung dieser Nachteile und gleichzeitigen  Erzielung eines sehr einfachen     Aufbaues    ist eine Kon  taktvorrichtung mit einem     Tastkontakt    und einer vom       Wechselfeld    eines Elektromagneten erregten, ein Kon  taktelement des     Tastkontaktes    tragenden Schwingzunge  gemäss der vorliegenden Erfindung derart ausgebildet,  dass die eine permanent magnetisierte Schwingmasse  aufweisende Schwingzunge im Ruhezustand unter Vor  spannung an einem als Anschlagkurve geformten Kon  struktionsteil in der Nähe des Befestigungsortes des  Kontaktelementes     tangential    anliegt.  



  Einzelheiten ergeben sich aus dem anhand der Zeich  nung nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel  der Erfindung.  



  In der Figur, die eine Kontaktvorrichtung mit     Tast-          kontakt    und Schwingzunge in räumlicher Darstellung  zeigt, bedeuten 1 eine werkstoffsparend gestaltete Grund  platte mit einem abgewinkelten Konstruktionsteil 2, das    aus dem gleichen Werkstoff wie die Grundplatte 1,  vorzugsweise aus einem Kunststoff besteht und an das  eine Anschlagkurve 3     angeformt    ist. Die Grundplatte 1  und die Anschlagkurve 3 können somit in einem einzigen  Arbeitsgang und mit gleichbleibender Formgenauigkeit  hergestellt werden.  



  Am Konstruktionsteil 2 ist mittels eines     Klemmstük-          kes    4 eine aus federelastischem Werkstoff gefertigte  Schwingzunge 5 so befestigt, dass sie unter leichter       Vorspannung    an einem annähernd geradlinigen Bereich 6  der Anschlagkurve 3 anliegt, und zwar insbesondere  möglichst nahe derjenigen Stelle, an welcher das Kon  taktelement 7 beispielsweise durch eine Nietverbindung  auf der Schwingzunge 5 Halt findet.

   Zur Aufnahme eines  in der Zeichnung nicht sichtbaren Nietkopfes des Kon  taktelementes 7 der Schwingzunge 5 besitzt das Kon  struktionsteil 2 auf der Seite der Anschlagkurve 3 eine       Ausnehmung    8 in     Form    einer Nut, welche ein glattes  Anliegen der Schwingzunge 5 an der Anschlagkurve 3  erlaubt und ein übermässiges Ausbiegen der Schwingzun  ge 5 beim Zusammenbau der Kontaktvorrichtung verhin  dert.  



  Das Kontaktelement 7 bildet zusammen mit einem  Kontaktniet 9 einen     Tastkontakt    10. Mit Vorteil ist der  Kontaktniet 9 auf einem starr mit der Grundplatte 1  verbundenen Kontaktträger 11 angeordnet, welcher bei  spielsweise aus einem     Z-förmig    abgewinkelten Blechteil  mit einer Lötfahne 12 besteht, die mindestens einen  seitlich     angeformten    Lappen 13 aufweist. Nach dem  Durchstecken der Lötfahnen 12 durch einen Durchbruch  der Grundplatte 1 wird der Kontaktträger 11 lediglich  durch Verwinden des nun auf der Unterseite der Grund  platte 1 liegenden Lappens 13 in dieser befestigt, wo  durch sich eine äusserst einfache und haltbare Verbin  dung ergibt.

   Dieses Verwinden kann sowohl durch  Verbiegen des     Lappens    13 als auch durch axiales Verdre  hen der Lötfahne 12 erfolgen.  



  Die Justierung des     Tastkontaktes    erfolgt lediglich  durch die     Passgenauigkeit    der wegen ihrer einfachen  Formgebung leicht mit genügend engen Toleranzen her  stellbaren Teile so, dass der Abstand des Kontaktelemen  tes 7 vom Kontaktniet 9 0,2 bis 0,3 Millimeter beträgt,      was für die Arbeitsweise der Kontaktvorrichtung als  optimal ermittelt wurde.  



  In gleicher Weise wie der Kontaktträger 11 ist auch  das Klemmstück 4 mit einer Lötfahne 14 versehen, die  mindestens einen Lappen 15 aufweist, welcher nach dem  Durchstecken der Lötfahne 14 durch einen Durchbruch  der Grundplatte 1 verbogen wird. Das Klemmstück 4  besitzt im wesentlichen eine U-förmige Gestalt und  ausserdem einen abgewinkelten Steg 16, welcher in eine  Nut 17 des Konstruktionsteiles 2 federnd eingreift und  damit eine sichere Verankerung der Schwingzunge 5  ermöglicht.

   Zwei     Ausnehmungen    18 und 19 im Klemm  stück 4, in welche abgewinkelte Teile 20 und 21 der  Schwingzunge 5 eingreifen, verhindern, dass diese durch  das Gewicht einer an der Schwingzunge 5 ebenfalls in  vorteilhafter Weise durch abgewinkelte Teile 22, 23, 24  und 25 derselben befestigte Schwingmasse 26 um eine  Stelle 27 verdreht werden kann, an welcher die Schwing  zunge 5 mit dem Klemmstück 4 vernietet ist.  



  Die Schwingmasse 26 der Schwingzunge 5 ist vorzugs  weise derart magnetisch polarisiert, dass die     magnetische     Hauptachse in die Schwingungsrichtung der Schwingzun  ge 5 weist, dass sie bei der gewählten Darstellung also  parallel zur Hauptebene der Grundplatte 1 liegt.  



  Bei Erzielung günstiger     Anschwingeigenschaften    der  Schwingzunge 5 kann die Schwingmasse 26 mit Vorteil  einseitig - wie gezeichnet - an die Schwingzunge 5  angebracht werden; dies vereinfacht auch die bereits  geschilderte Befestigungsart durch abgewinkelte Teile 22  bis 25.

   Die Schwingmasse 26 besteht vorzugsweise aus  keramischem     Dauermagnetwerkstoff.    Sie kann auch aus       kunstharzgebundenem        Dauermagnetpulver    hergestellt  und dabei mit Vorteil unmittelbar an die Schwingzunge 5       i        angeg        gossen        sein.        Natürlich        lässt        sich        ein        keramischer          Dauermagnet    anstatt durch abgewinkelte Teile der  Schwingzunge 5 auch durch Klebemittel auf dieser  haltbar befestigen.  



  Weiter oben wurde gesagt, dass die Anschlagkurve 3  einen     annähernd    geradlinigen Bereich 6 aufweist. Dieser  reicht vom Klemmstück 4 bis etwa zur     Ausnehmung    8  und geht in Höhe der     Ausnehmung    8 in einen Bereich 28  von wenigstens     annähernd    kreisbogenförmiger Gestalt  über. Die     Kreisbogenform    ist leicht     herstellbar    und ergibt  günstige Betriebseigenschaften der Kontaktvorrichtung,  jedoch sind auch andere Kurvenformen möglich. Wichtig  ist,     dass    die Schwingzunge 5 an der Anschlagkurve 3       tangential    anliegt, und zwar in der Nähe des Befesti  gunmortes des Kontaktelementes 7.  



  Zur Erzeugung eines die Schwingzunge 5 zu Schwin  gungen erregenden magnetischen Wechselfeldes ist auf  der Grundplatte 1 eine Erregerspule 29 mittels eines  Kernbolzens 30 befestigt, der ausserdem zur Befestigung  zweier Polbleche 31 und 32 auf je einer von Stirnseiten 33  und 34 der Erregerspule 29 dient.

   Durch diese Anord  nung ergibt sich eine äusserst einfache Ausbildung und  Befestigung des     Elektromagnetsystems.    Um ein Verdre  hen der Polbleche 31 und 32 um den Kernbolzen 30  sicher zu     verhindern,    besitzen die Polbleche 31 und 32       Ausnehmungen    35 und 36, in welche jeweils ein an der  Stirnseite 33 bzw. 34     angeformter    Führungsstift,     z.B.    37,  sowie ein an die Grundplatte 1     angeformter    Führungsstift  38 eingreifen. Aus Fertigungsgründen sind beide Polble  che 31 und 32 gleichartig geformt; sie liegen der Schwing  masse 26 der Schwingzunge 5 in deren Schwingungsrich  tung etwas versetzt gegenüber.

   Diese asymmetrische  Anordnung begünstigt das     Anschwingen    vor allem dann,  wenn die der Anschlagkurve 3     zugekehrte    Polfläche der    Schwingmasse 26 von dem der Anschlagkurve 3 näher  liegenden der beiden Polbleche 31, 32 im Ruhezustand  der Schwingzunge 5 einen geringeren Abstand aufweist  als die andere Polfläche der Schwingmasse 26 vom  zweiten Polblech 32.  



  Die Erregerspule 29 besitzt zwei in einem Ansatz 39  des     Spulenkörpers    vernietete Anschlussstifte 40 und  41.  



  Wenn die Schwingzunge 5, wie verlangt, an der  Anschlagkurve 3 im Bereich 6 unter leichter     Vorspan-          nung    anliegt, so können ungewollt auf die Schwingzunge  5 einwirkende Erschütterungen oder magnetische Fremd  felder diese nicht ohne weiteres zu Schwingungen anre  gen, die zu einem Schliessen des     Tastkontaktes    10 führen.  Eine richtige Wahl des Kontaktabstandes zwischen dem  Kontaktelement 7 und dem Kontaktniet 9 sowie der Lage  der Berührungslinie zwischen der ruhenden Schwingzunge  5 und der Anschlagkurve 3 ist für das Schaltverhalten des       Tastkontaktes    sehr wichtig.  



  Bei, wie gezeichnet, einseitiger Befestigung der  Schwingmasse 26 an der Schwingzunge 5 entsteht durch  die magnetischen Anziehungskräfte eine leichte Verfor  mung der Schwingzunge 5 und dadurch eine     Unsymme-          trie    des auf die Polbleche 31 und 32 übergreifenden  Dauermagnetfeldes, die das     Anschwingen    ebenfalls     be-          günstigt.     



  Die Eigenschwingungszahl der Schwingzunge 5 ist  vorzugsweise auf subharmonische Resonanz oder allen  falls auf eine Harmonische einer die Erregerspule spei  senden Wechselspannung von     z.B.    50 Hz abgestimmt. In  derjenigen Halbschwingung der Schwingzunge 5, in wel  cher sich diese der     Anschlagkurve    3 nähert, wird die  wirksame Federlänge der Schwingzunge 5 in Abhängig  keit von der Amplitude ihrer Schwingung stetig verkürzt  und damit die Federkonstante der Schwingzunge 5  progressiv vergrössert. Dies bewirkt eine Verkürzung der  Schwingungsdauer während dieser Halbschwingung.

   Bei  der entgegengesetzten Halbschwingung wird der     Tastkon-          takt    10 wegen seines sehr kleinen Kontaktabstandes  schon nach einem relativ kleinen Schwingungsweg der  Schwingzunge 5 geschlossen und damit nahezu während  der vollen Dauer der freien Halbschwingung der  Schwingzunge 5 in geschlossenem Zustand gehalten. Weil  nun beide Halbschwingungen ungleich lang sind, lässt  sich durch richtige mechanische Abstimmung ohne Mühe  erreichen, dass der     Schwingzungenkontakt    etwa für die  halbe Zeitdauer einer vollen Periode der Schwingzungen  schwingung geschlossen ist, entsprechend einem Ein  schaltverhältnis von 1:1.

   Ein wesentlicher Teil der  Erfindung liegt     z.B.    in der Erreichung dieses Zieles mit  Mitteln, die an Einfachheit kaum mehr zu überbieten  sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Kontaktvorrichtung mit einem Tastkontakt und einer vom Wechselfeld eines Elektromagneten erregten, ein Kontaktelement des Tastkontaktes tragenden Schwing zunge, dadurch gekennzeichnet, dass die eine permanent magnetisierte Schwingmasse (26) aufweisende Schwing zunge (5) im Ruhezustand unter Vorspannung an einem als Anschlagkurve (3) geformten Konstruktionsteil (2) in der Nähe des Befestigungsortes des Kontaktelementes (7) tangential anliegt. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagkurve (3) an eine Grundplatte (1) der Kontaktvorrichtung aus dem Werk stoff der Grundplatte (1) angeformt ist. 2. Kontaktvorrichtung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) und das die Anschlagkurve (3) aufweisende Konstruktionsteil (2) aus Kunststoff bestehen. 3. Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ,gekennzeichnet, dass die Schwingzunge mittels eines Klemmstückes (4) am Konstruktionsteil (2) befestigt ist. 4.

   Kontaktvorrichtung nach Unteranspruch 3, da ,durch gekennzeichnet, dass das Klemmstück (4) eine Lötfahne (14) mit mindestens einem seitlich an diese angeformten Lappen (15) aufweist, die durch einen Durchbruch der Grundplatte (1) hindurchgesteckt und durch Verwinden des Lappens (15) in dieser befestigt ist. 5. Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber dem Kontaktelement (7) der Schwingzunge (5) ein Kontaktniet (9) auf einem starr mit einer Grundplatte (1) der Kontaktvorrichtung ver bundenen Kontaktträger (11) angeordnet ist. 6.

   Kontaktvorrichtung nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (11) eine Lötfahne (12) mit mindestens einem seitlich an diese angeformten Lappen (13) aufweist, die durch einen Durchbruch der Grundplatte (1) hindurchgesteckt und durch Verwinden des Lappens (13) in dieser befestigt ist. 7. Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch und Un teranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Kontaktelementes (7) vom Kontaktniet (9) 0,2 bis 0,3 Millimeter beträgt. B. Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagkurve (3) am Befesti gungsort des Kontaktelementes (7) der Schwingzunge (5) eine Ausnehmung (8) aufweist. 9.

   Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagkurve (3) in dem zwischen der Ausnehmung (8) und dem Klemmstück (4) liegenden Bereich (6) annähernd geradlinig und im übrigen Bereich (28) annä hernd kreisbogenförmig ausgebildet ist. 10. Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundplatte (1) eine Erregerspule (29) mittels eines Kernbolzens (30) befestigt ist, der ausserdem zur Befesti gung zweier Polbleche (31, 32) auf je einer von den Stirnseiten (33, 34) der Erregerspule (29) dient. 11.

   Kontaktvorrichtung nach Unteranspruch 10, da durch gekennzeichnet, dass die Polbleche (31, 32) Aus- nehmungen (35, 36) zur Aufnahme von an den Stirnsei- ten (33, 34) der Erregerspule (29) und an der Oberfläche der Grundplatte (1) angeformten Führungsstiften (37, 38) aufweisen. 12.

   Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass beide Polbleche (31, 32) gleichartig geformt und der Schwing masse (26) der Schwingzunge (5) in deren Schwingungs richtung versetzt gegenüberliegend angeordnet sind, wo bei die der Anschlagkurve (3) zugekehrte Polfläche der Schwingmasse (26) von dem der Anschlagkurve (3) näher liegenden der beiden Polbleche (31, 32) im Ruhezustand der Schwingzunge (5) einen geringeren Abstand aufweist als die andere Polfläche der Schwingmasse (26) vom zweiten Polblech (32). 13. Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Schwingmasse (26) an der Schwingzunge (5) einseitig angeordnet ist. 14.

   Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingmasse (26) auf keramischem Dauermagnetwerk- stoff besteht. 15. Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingmasse (26) aus kunstharzgebundenem Dauerma- gnetpulver besteht. 16. Kontaktvorrichtung nach Unteranspruch 15, da durch gekennzeichnet, dass die Schwingmasse (26) an die Schwingzunge (5) angegossen ist. 17.

   Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingmasse (26) an der Schwingzunge (5) durch abgewinkelte Teile (22 bis 25) derselben klemmend befestigt ist. 18. Kontaktvorrichtung nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass das Klemmstück (4) zwei Ausnehmungen (18, 19) aufweist, in welche abgewinkelte Teile (20, 21) der Schwingzunge (5) eingreifen. 19. Kontaktvorrichtung nach Unteranspruch 3 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingzunge (5) mit dem Klemmstück (4) vernietet ist. 20. Kontaktvorrichtung nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass das Konstruktionsteil (2) eine Nut (17) aufweist, in welche ein abgewinkelter Steg (16) des Klemmstückes (4) eingreift. 21.

   Kontaktvorrichtung nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 12 und 13, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schwingmasse (26) derart magnetisch polarisiert ist, dass die magnetische Hauptachse in die Schwingungsrichtung der Schwingzunge (5) weist.