EP0196622A2 - Dreh- und Schiebepotentiometer (Stufenschalter) - Google Patents

Dreh- und Schiebepotentiometer (Stufenschalter) Download PDF

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EP0196622A2
EP0196622A2 EP86104184A EP86104184A EP0196622A2 EP 0196622 A2 EP0196622 A2 EP 0196622A2 EP 86104184 A EP86104184 A EP 86104184A EP 86104184 A EP86104184 A EP 86104184A EP 0196622 A2 EP0196622 A2 EP 0196622A2
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EP
European Patent Office
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circuit board
rotary
grinder
contact
printed circuit
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EP86104184A
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English (en)
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EP0196622A3 (en
EP0196622B1 (de
Inventor
Fritz Ing. Grad. Prestel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bsg-Schalttechnik & Co KG GmbH
Original Assignee
Bsg-Schalttechnik & Co KG GmbH
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Publication of EP0196622A2 publication Critical patent/EP0196622A2/de
Publication of EP0196622A3 publication Critical patent/EP0196622A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/40—Contact mounted so that its contact-making surface is flush with adjoining insulation
    • H01H1/403—Contacts forming part of a printed circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C10/00—Adjustable resistors
    • H01C10/06—Adjustable resistors adjustable by short-circuiting different amounts of the resistive element
    • H01C10/08—Adjustable resistors adjustable by short-circuiting different amounts of the resistive element with intervening conducting structure between the resistive element and the short-circuiting means, e.g. taps

Definitions

  • the invention is based on a rotary or slide potentiometer (acting as a tap changer) according to the preamble of the main claim and a method for its production according to the preamble of the first method claim.
  • actuators are usually potentiometers, designed as rotary or slide potentiometers, although very often there are still some latching options that can also be felt when adjusting or rotating the actuating means, so that the setting is carried out in stages, which is not only for most applications sufficiently precise, but is also preferred because this gives the user a clearer statement about the respective operating state - for example, in the case of an iron, a first or lower temperature level for sensitive tissue, a medium temperature level and a full load level, for example.
  • the invention is therefore based on the object of providing a rotary or slide potentiometer which can be used without problems for the purposes described, as a step switch, which is produced using inexpensive means and is easy to assemble and use, and is considerably more accurate than non-calibrated potentiometers with mechanical detent for example.
  • the invention solves this problem with the characterizing features of the main claim or the first method claim and has the advantage of a particularly simple and inexpensive construction, with the simple and quick arrangement of the counter contacts to the grinder being particularly cost-effective, together with the simplest assembly and excellent contact, also on a long-term basis, whereby the set values to be reproduced are also reproduced with basically any desired value Accuracy can be determined by simply fitting resistors with the appropriate, but then also narrow tolerances.
  • the invention is based on the finding that, when detached from the actual potentiometer principle, the tasks are separated while the adjusting movement for the desired speeds, temperatures and the like is still continuous. It is possible to achieve constant electrical setting values for predetermined areas, which can be identified by mechanical locking or at least marking, over a predetermined range of variations to the right and left for marking or screening, precisely because in this twisting or Adjustment range only the predetermined electrical value is to be achieved and therefore only a certain desired manipulated variable needs to be controlled.
  • the electrical effect is that of a step switch, since contacts which are insulated from one another in each case (in electrical understanding ) are brought into operative connection with a counter contact.
  • the switch movement takes place overall continuously, so that the invention can be described with the same authorization as a rotary or slide potentiometer.
  • a particular advantage in the manufacture of the potentiometer according to the invention is that the counter-contacts to the grinder, which it touches during its (continuous) passage, consist of wire bridges with which the circuit board on which the switch with its essential elements is mounted directly , is loaded.
  • the contact assembly is done in such a way that, and this constitutes an essential inventive moment, the contacts are in the form of longitudinal contacts in wire form, for example made of electrolytic copper or some other common good contact material, the assembly taking place automatically; a well-known pick and place machine pulls out predetermined conductor track pieces from a wire winding and equips the printed circuit board with such a wire length in the same way as if it installs a resistor on the printed circuit board from the assembly side in predetermined receiving openings of the printed circuit board.
  • the counter contacts to the grinder of the rotary or slide potentiometer according to the invention are longitudinal contacts in the form of wires, the bent ends of which are automatically inserted and bent into two openings in the printed circuit board by the assembly machine, the fixing of these wire bridges on the conductor track side in the usual way This is done in the same way and at the same time as all other electrical connections to this circuit board, usually by dip soldering and the like.
  • the wire bridges are applied directly to the component side of the circuit board and fixed by soldering on the other side, so that the Printed circuit board carrier and bearing or housing for the longitudinal contacts, while the actuating element of the rotary or slide switch or rotary or slide potentiometer thus formed, which also carries the slider and the collector track, can be attached to the printed circuit board in any way, preferably by, as in the case of a rotary potentiometer, for example, passing a central axis of the rotary actuator, which the user engages, through an opening in the printed circuit board and, on the opposite side, being latched with noses or otherwise held in place by spring-loaded locking pins.
  • the simultaneous formation of the rotary or slide potentiometer is particularly advantageous for effecting momentary circuits, that is to say for supplementary or sole further contact only by touch, that is to say briefly and only as long as the element is actuated.
  • the actuating element is made of, for example, telescopically sliding parts, and when depressed a nose arranged on the movable part places a contact element of the grinder on one of the longitudinal contact wire bridges.
  • the basic idea of the present invention is, in the case of a circuit element electrically effecting a step-by-step contact, on the one hand to provide a continuously operated grinder with an associated continuously contacted collector return line, and on the other hand to design the counter-elements touched by the grinder as wire bridges directly populating the circuit board.
  • the printed circuit board or printed circuit board is denoted by 1, its conductor track side by 2a and its component side by 2b.
  • the embodiment of the invention shown in Fig. 1 is a rotary potentiometer or rotatable step resistor with push button switch, it being understood that the invention is not limited to this, but can include any type of control potentiometer or step switch; Correspondingly required modifications based on the features according to the invention are possible for a person skilled in the art.
  • the circuit board 1 is the carrier plate for any electronic parts, resistors, integrated circuit modules and the like, not shown in the drawing. Like. And it also serves, namely by the Cu conductor tracks arranged on the conductor track side to link these electronic parts and the switching stages implemented by the invention.
  • the exemplary embodiment according to the invention is described as a rotary potentiometer and designated as such, with the proviso that the switching or contacting takes place in stages and with the understanding that this designation, from a different point of view, also a rotary or slide tap changer as a replacement for includes such potentiometers.
  • the actuating element 20 for the rotary potentiometer 21, which the user can directly attack for adjustment is composed of two parts, a lower part 7 in the plane of the drawing with an axis of rotation 7a, which part is axially fixed but rotatable in an opening or opening in the printed circuit board 1, and an upper part Part 9, which in addition to the circuit board has an axial possibility of movement in that it can be pressed telescopically with the possibility of resetting by a bias spring 12 and the lower part 7 in itself in the direction of the circuit board.
  • Both parts 7 and 9 are roughly pot-shaped; the lower part 7 of the actuating element 20 engages with the (one-piece) axis 7a through the bearing opening 22 of the bearing plate 1 and is locked on the opposite side, preferably with the interposition of a locking bush 17, the passage opening of which is engaged by resilient pins 19 each having a nose 19a , so that when the actuating part 20 is pressed onto the printed circuit board, when the axis 7a with its resilient pin 19 has also penetrated the locking bush 17, the whole thing latches onto the printed circuit board; namely resilient, because the locking sleeve 17 has molded, protruding spring elements 18, which prevent axial play after locking and ensure a smooth, trouble-free rotary movement of the actuating element 20.
  • a collector ring 23 is arranged in the area of the passage opening 22 on the printed circuit board 1 separately from the actuating element 20 and the passage opening 22, preferably in a ring-shaped manner
  • Slider track can be referred to and consists of electrically highly conductive material and has an extension 5 which extends radially from the slip ring track 23, initially forms a protuberance 5a, which serves as a stop for the rotary movement of the actuating element 20 and then the circuit board at 5b 1 interspersed for connection to a given conductor track.
  • the lower actuating part 7 rests against the time plate. te 1 pressed the grinder 4 with the shape shown in more detail in Fig. 3a.
  • the grinder 4 is supported on the slip ring track 5 by two preferably integrally formed slide contact tongues 4a, which are prestressed downward in the plane of the drawing, that is to say on the slip ring track, as a result of which the electrical contact to the slip ring track is established, and is on the lower actuating part 7 by two pins 6 locked, pass through the openings 4b of the grinder 4.
  • the grinder 4 is made of a suitable resilient material with good electrical conductivity and has a first grinder finger 4c, with which, as will be explained further below, it causes the contact connections when the actuating element 20 is rotated here. Opposite the grinder finger 4c, but basically to be arranged anywhere, there is another contact tongue 8 which is integral with the grinder 4 and which, as will be explained below, serves to make a momentary contact.
  • the lower actuating part 7 continues upward, as indicated at 7b, approximately in the shape of a sleeve and engages with this sleeve 7b in an annular recess 9a of the actuating upper part 9, with mutual locking lugs 15, 16, so that the parts 7, 8 can be pressed against each other against the pressure of the biasing spring 12, but can no longer be released after the initial locking.
  • ribs 14 can be provided on the lower part 7, in addition to other means, which engage in corresponding recesses 13 in the upper part 9 for driving the same.
  • the bias spring 12 surrounds a central axis 9b of the upper part 9 and is supported on a lower shoulder on the lower part 7.
  • the actuating element 20 can be actuated by the user directly or in that a further rotating piece engages in an upper central receiving slot 24.
  • the counter contacts which are in each case touched by the grinder finger 4c during a rotary movement, generally during a displacement movement of the actuating element, as flat-lying wire pieces in the form of wire bridges 3 arranged on the component side 2b of the printed circuit board 1, on which the grinder finger 4c, which can still have a lower spherical protuberance, rests resiliently for good contact and slides when rotating.
  • the wire bridges 3 can be arranged around the angle of rotation range of the rotary potentiometer 21, either following a square shape, as shown in FIG.
  • the counter contacts for the wiper finger 4c are successive longitudinal contacts, formed by free wire Lengths, which are arranged as wire bridges made of a suitable, highly conductive material, preferably electrolytic copper, on the component side and thus, as shown in FIG. 3b, with their ends through openings of the printed circuit board 1 receiving conventional ends of the resistors, capacitors and other circuit elements led to the conductor track side and bent there.
  • the wiper finger 4c is designed so wide that it briefly detects two of the longitudinal contact wire bridges arranged on the component side with a predetermined distance 3a (see FIG. 2) in the transition between the individual switching stages, i.e. both during the rotary movement Longitudinal contact wire bridges bridged and connected to each other.
  • This can be advantageous electrically;
  • switch isolating by letting the slider slide off one wire bridge before contacting the other, or by interposing wire bridges, for example of shorter construction, which are not connected.
  • Another advantageous exemplary embodiment of the present invention includes the momentary contact which is still possible at the same time as a result of such an embodiment of the actuating element, grinder and mating contacts.
  • This purpose is served by the radially projecting contact tongue 8, which is connected in one piece to the grinder 4 and, in the normal case and without the two parts 7 and 9 being telescoped into one another, has a predetermined distance from a specific or any longitudinal contact wire bridges 3.
  • the nose 10 on the upper part 9 is preferably designed as a spring element which is molded onto the upper actuating part 9; the shape of the spring can best be seen in the illustration in FIG. 2; it is fastened to the upper part 9 via approximately diametrically opposite projections 10a and continues on both sides in an annular manner via the segments 10b, which are free to the upper part 9, up to the actuating nose 10, which is therefore also elastically flexible, the overstroke of the telescoped parts 7, 9 fields and provides the contact force for contacting.
  • the wire bushing longitudinal contacts can also be arranged in a linear extension and can then be contacted in succession by a rectilinearly moved grinder / contact element in the case of a sliding potentiometer or sliding step resistor.

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Abstract

Bei einem Dreh- oder Schiebepotentiometer (Stufenschalter) und einem Verfahren zu seiner Herstellung wird vorgeschlagen, auf einer Leiterplatte unmittelbar aus Drahtbrücken bestehende Längskontakte anzuordnen, die vom Schleifer eines das Betätigungselement des Schalters oder Dreh- oder Schiebepotentiometers bildenden Stellglieds bei dessen Verdrehung oder Verschiebung überstrichen werden, wobei die Längskontakt-Drahtbrükken auf der Bestückungsseite der Leiterplatte gegeneinander isoliert und mit mindestens einem Ende bis zur Leiterbahnenseite durchgeführt und dort elektrisch verbunden und mechanisch arretiert sind, vorzugsweise durch Tauchlötung.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Dreh- oder Schiebepotentiometer (mit Wirkung als Stufenschalter) nach der Gattung des Hauptanspruchs und einem Verfahren zu seiner Herstellung nach der Gattung des ersten Verfahrensanspruchs.
  • Es ist bekannt, zur Steuerung oder Regelung von Drehzahlen beielektrischen Maschinen, von Temperaturen etwa bei Heizgeräten, Bügelgeräten u. dgl. neben der jeweiligen elektronischen oder elektrischen Schaltung, die eine bekannte Phasenanschnittsteuerung o. dgl. sein kann, von dem jeweiligen Benutzer zu betätigende Stellmittel oder Betätigungsorgane vorzusehen, die das Einstellen einer bestimmten Drehzahl oder einer vorgegebenen Temperatur ermöglichen. Diese Stellmittel sind üblicherweise Potentiometer, ausgebildet als Dreh- oder Schiebepotentiometer, wobei allerdings sehr häufig irgendwelche Rastmöglichkeiten noch vorgesehen sind, die beim Verstellen oder Verdrehen der Betätigungsmittel auch fühlbar sind, so daß man die Einstellung in Stufen vornimmt, was für die meisten Anwendungszwecke nicht nur hinreichend genau, sondern auch deshalb bevorzugt ist, weil sich hierdurch für den Benutzer eine eindeutigere Aussage über den jeweiligen Betriebszustand ergibt - bei einem Bügeleisen beispielsweise eine erste oder untere Temperaturstufe für empfindliches Gewebe, eine mittlere Temperaturstufe und eine Vollaststufe beispielsweise. Wird auf diese Weise das vorhandene Potentiometer ohnehin nur stufig eingesetzt, ist also mit seinen Übergangsbereichen im wesentlichen überflüssig, so ergibt sich bei der Verwendung solcher Potentiometer noch der erhebliche Nachteil, daß diese Ungenauigkeiten bis zu +20 % aufweisen, so daß man unter Umständen sogar einen zusätzlichen Eichungsbedarf einbeziehen muß.
  • Problematisch kann ferner, wenn man zu diesem Zweck nämlich auf Schalter übergeht, was denkbar wäre, neben dem erheblich größeren Schalterbedarf eines Stufenschalters auch der Umstand sein, daß bei Zuordnung zu einer Leiterplatte dann die Leiterbahnen mit erheblichen Kosten, jedenfalls im Schalterbereich veredelt werden müssen, beispielsweise müssen die Kupferschichten versilbert werden, wenn man mit einem Schaltkontakt über diese fährt, und man muß hier noch den weiteren Nachteil in Kauf nehmen, daß man auf der Leiterplattenseite mit Schaltungselementen arbeiten muß und nicht alle Teile auf der Bestückungsseite anbringen kann, was zu Montage-und Raumproblemen führen kann. Schließlich würde man bei einer Veredelung von Leiterbahnen auch nur wieder zu flachen Kontaktstellen gelangen, während eine Kontaktgabe möglichst ballige, sich berührende Flächen als ideale Kontaktstücke voraussetzt; auch die Verwendung von Stanzteilen beim Schalteraufbau erfordert die Beschichtung dieser üblicherweise als Kupfer hergestellten Teile mit Kohle oder Gold- oder Silberauflage und deren umständliche Montage.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein für die geschilderten Zwecke problemlos einsetzbares Dreh-oder Schiebepotentiometer in seiner Wirkung als Stufenschalter zu schaffen, welches mit kostengünstigen Mitteln hergestellt ist und in Montage und Anwendung problemlos, dabei erheblich genauer ist als nichtgeeichte Potentiometer mit mechanischer Rastung beispielsweise.
    • Lösung der Aufgabe
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. des ersten Verfahrensanspruchs und hat den Vorteil eines besonders einfachen und kostengünstigen Aufbaus, wobei besonders die einfache und schnelle Anordnung der Gegenkontakte zum Schleifer mit einer besonderen Kostengünstigkeit herauszuheben sind, zusammen mit einfachster Montage und hervorragender Kontaktgabe auch auf Langzeitbasis, wobei darüber hinaus auch die jeweils zu reproduzierenden, eingestellten Werte mit im Grunde beliebig hoher Genauigkeit festgelegt werden können, und zwar durch einfache Bestückung mit Widerständen mit den entsprechenden, dann aber auch engen Toleranzen.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß unter Loslösung vom eigentlichen Potentiometerprinzip eine Trennung der Aufgaben bei dennoch kontinuierlich verlaufender Stellbewegung für die gewünschten Drehzahlen, Temperaturen u. dgl. möglich ist, indem für vorgegebene Bereiche, die durch eine mechanische Rastung oder jedenfalls Markierung kenntlich gemacht werden können, konstante elektrische Einstellwerte erzielt werden, und zwar über eine vorgegebene Variationsbreite rechts und links zur Markierung oder Rasterung, eben weil in diesem Verdreh- oder Verstellbereich nur der vorgegebene elektrische Wert erzielt werden soll und daher auch nur eine bestimmte gewünschte Stellgröße angesteuert zu werden braucht.
  • Erfolgt daher bei vorliegender Erfindung die Betätigung des Potentiometers oder Schalters in der üblichen Art eines Dreh- oder Schiebepotentiometers oder Dreh- oder Schiebeschalters mit mechanischen Rastungen oder Stellungsmarkierungen, so ist die elektrische Wirkung die eines Stufenschalters, da nacheinander jeweils zueinander isolierte Kontakte (im elektrischen Verständnis) mit einem Gegenkontakt in Wirkverbindung gebracht werden. Die Schalterbewegung erfolgt jedoch insgesamt schleifend kontinuierlich, so daß die Erfindung mit gleicher Berechtigung als Dreh- oder Schiebepotentiometer bezeichnet werden kann.
  • Ein besonderer Vorteil bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Potentiometers besteht dabei darin, daß die Gegenkontakte zum Schleifer, die dieser bei seinem (kontinuierlichen) Durchlauf jeweils berührt, aus Drahtbrücken bestehen, mit welcher die Leiterplatte, auf welcher der Schalter mit seinen wesentlichen Elementen unmittelbar montiert ist, bestückt wird. Im Detail erfolgt die Kontaktbestückung daher so, daß,und dies macht einen wesentlichen erfinderischen Moment aus, die Kontakte als Längskontakte in Drahtform ausgebildet sind, beispielsweise aus Elektrolytkupfer oder aus einem sonstigen gängigen guten Kontaktmaterial bestehen können, wobei die Bestückung automatisch erfolgt; eine für sich gesehen durchaus bekannte Bestückungsmaschine zieht vorgegebene Leiterbahnstücke von einem Drahtwickel ab und bestückt die Leiterplatte mit einer solchen Drahtlänge in der gleichen Weise, als wenn sie in vorgegebene Aufnahmeöffnungen der Leiterplatte von der Bestückungsseite aus einen Widerstand an der Leiterplatte anbringt. Mit anderen Worten, die Gegenkontakte zum Schleifer des erfindungsgemäßen Dreh- oder Schiebepotentiometers sind Längskontakte in Form von Drähten, deren abgebogene Enden in zwei Öffnungen der Leiterplatte von der Bestückungsmaschine automatisch eingeführt und umgebogen werden, wobei dann die Fixierung dieser Drahtbrücken auf der Leiterbahnseite in der üblichen Weise so erfolgt und auch zeitlich zur gleichen Zeit, wie alle anderen elektrischen Verbindungen dieser Leiterplatte vorgenommen werden, üblicherweise also durch Tauchlöten u. dgl. Die Drahtbrücken werden unmittelbar auf der Bestückungsseite der Leiterplatte aufgebracht und durch das Löten auf der anderen Seite fixiert, so daß die Leiterplatte Träger und Lager bzw. Gehäuse für die Längskontakte ist, während das Betätigungselement des so gebildeten Dreh- oder Schiebeschalters oder Dreh- oder Schiebepotentiometers, welches auch den Schleifer und die Kollektorbahn trägt, in an sich beliebiger Weise auf der Leiterplatte befestigt werden können, vorzugsweise indem man, wie beispielsweise bei einem Drehpotentiometer, eine zentrale Achse des Betätigungsdrehelements, an welchem der Benutzer angreift, durch eine öffnung der Leiterplatte führt und auf der Gegenseite durch federnd zurückspringende Raststifte mit Nasen verrastet oder sonstwie festhält.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist die gleichzeitige Ausbildung des Dreh- oder Schiebepotentiometers zur Bewirkung von Momentschaltungen, also zur ergänzenden oder alleinigen weiteren Kontaktgabe lediglich durch Tastung, also kurzzeitig und nur solange, wie das Element betätigt wird. Zu diesem Zweck ist das Betätigungselement aus zwei beispielsweise teleskopartig ineinandergleitenden Teilen hergestellt und beim Niederdrücken setzt eineam beweglichen Teil angeordnete Nase ein Kontaktelement des Schleifers auf eine der Längskontakt-Drahtbrücken auf.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als Drehpotentiometer oder Drehstufenschalter mit zusätzlichem Tastschalter im Längsschnitt auf einer lediglich teilweise dargestellten Leiterplatte,
    • Fig. 2 die Ausführungsform der Fig. 1 in einer Draufsicht und

    die Figuren 3a und 3b in verkleinerter Darstellung einmal den Schleifer mit zusätzlichem einstückigen , Kontakt zur Momentkontaktgabe sowie im Querschnitt eine mögliche Ausführungsform einer Längskontakt-Drahtbrücke. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, bei einem elektrisch eine stufige Kontaktgabe bewirkenden Schaltungselement einerseits einen kontinuierlich zu betätigenden Schleifer mit zugeordneter durchlaufend kontaktierter Kollektorrückleitung vorzusehen, andererseits die vom Schleifer berührten Gegenelemente als die Leiterplatte unmittelbar bestückende Drahtbrücken auszubilden. Man erhält daher unmittelbar eine Stufigkeit der Einstellung, wobei in einem vorgegebenen Stellbereich um einen gewünschten Wert keine Änderung der elektrischen Größen resultiert, weil stets die gleiche Drahtbrücke kontaktiert ist, andererseits ergibt sich ein vorteilhaftes Überstreichen einerVielzahl von Schaltstufen, wobei der Schleifer so ausgebildet sein kann, daß er im Übergang entweder kurzzeitig zwei Stufen überbrückt, also beide Drahtbrücken berührt, oder, falls dies aus irgendwelchen Gründen (ausnahmsweise) nicht gewünscht ist, auch über ein Isolierstück gleiten kann, welches beispielsweise eine Zwischendrahtbrücke ohne elektrischen Anschluß auf der Leiterbahnseite sein könnte.
  • In der Darstellung der Fig. 1 ist die Leiterplatte oder Printplatte mit 1, ihre Leiterbahnseite mit 2a und ihre Bestückungsseite mit 2b bezeichnet. Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Drehpotentiometer oder drehbarer Stufenwiderstand mit Tastschalter, wobei es sich versteht, daß die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist, sondern jede Art von Stellpotentiometer oder stufigen Schalter umfassen kann; entsprechend erforderliche Abänderungen unter Zugrundelegung der erfindungsgemäßen Merkmale sind für einen Fachmann möglich. Die Leiterplatte 1 ist die Trägerplatte für beliebige, in der Zeichnung nicht dargestellte Elektronikteile, Widerstände, integrierte Schaltungs-Bausteine u. dgl. und sie dient auch, und zwar durch die auf der Leiterbahnseite angeordneten Cu-Leiterbahnen der Verknüpfung dieser Elektronikteile und der durch die Erfindung realisierten Schaltstufen. Im folgenden wird das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel als Drehpotentiometer beschrieben und durchgetend so bezeichnet, mit der Maßgabe, daß die Umschaltung oder Kontaktierungen stufig erfolgen und mit dem Verständnis, daß diese Bezeichnung, von einem anderen sesichtspunkt eben auch einen Dreh- oder Schiebe-Stufenschalter als Ersatz für solche Potentiometer umfaßt.
  • Das Betätigungselement 20 für das Drehpotentiometer 21, an welchem der Benutzer zur Verstellung unmittelbar angreifen kann, setzt sich aus zwei Teilen zusammen, einem in der Zeichenebene unteren Teil 7 mit Drehachse 7a, welches Teil in einer öffnung oder Druchbrechung der Leiterplatte 1 axial fest, jedoch drehbar gelagert ist, und aus einem oberen Teil 9, der zusätzlich noch zur Leiterplatte eine axiale Bewegungsmöglichkeit dadurch aufweist, daß er teleskopartig mit Rückstellmöglichkeit durch eine Vorspannungsfeder 12 und dabei den unteren Teil 7 stärker in sich aufnehmend, in Richtung auf die Leiterplatte gedrückt werden kann. Beide Teile 7 und 9 sind grob topfförmig ausgebildet; der untere Teil 7 des Betätigungselements 20 durchgreift mit der (einstückigen) Achse 7a die Lageröffnung 22 der Lagerplatte 1 und .arretiert sich auf der gegenüberliegenden Seite, vorzugsweise unterZwischenlage einer Arretierbüchse 17, deren Durchtrittsöffnung von federnden, jeweils eine Nase 19a aufweisenden Zapfen 19 hintergriffen wird, so daß beim Aufpressen des Betätigungsteils 20 auf die Leiterplatte dann, wenn die Achse 7a mit ihren federnden Zapfen 19 auch die Arretierbuchse 17 durchsetzt hat, das Ganze auf der Leiterplatte verrastet; und zwar federnd, weil die Arretierbüchse 17 über angespritzte, nach oben ragende Federelemente 18 verfügt, die ein axiales Spiel nach Verrastung verhindern und eine gleichmäßige, störungsfreie Drehbewegung des Betätigungselements 20 gewährleisten.
  • Dabei ist im Bereich der Durchtrittsöffnung 22 auf der Leiterplatte 1 separat zum Betätigungselement 20 und die Durchtrittsöffnung 22 vorzugsweise ringförmig umgebend ein Kollektorring 23 angeordnet, der auch als Schleiferbahn bezeichnet werden kann und aus elektrisch gut leitendem Material besteht und einen Fortsatz 5 aufweist, der sich radial von der Schleiferringbahn 23 ausgehend erstreckt, zunächst noch eine Aufstülpung 5a bildet, die als Anschlag für die Drehbewegung des Betätigungselements 20 dient und anschließend bei 5b die Leiterplatte 1 durchsetzt zur Verbindung mit einer vorgegebenen Leiterbahn.
  • Der untere Betätigungsteil 7 lagert gegen die Zeiterplat- . te 1 gepreßt den Schleifer 4 mit der in Fig. 3a genauer dargestellten Formgebung. Der Schleifer 4 stützt sich auf der Schleiferringbahn 5 durch zwei vorzugsweise einstückig ausgebildete, nach unten in der Zeichenebene, also auf die Schleiferringbahn vorgespannte Gleitkontaktzungen 4a ab, wodurch gleichzeitig der elektrische Kontakt zur Schleiferringbahn hergestellt wird,und ist am unteren Betätigungsteil 7 durch zwei Zapfen 6 arretiert, die öffnungen 4b des Schleifers 4durchsetzen.
  • Der Schleifer 4 besteht aus einem geeigneten federnden Werkstoff mit guter elektrischer Leitfähigkeit und verfügt über einen ersten Schleiferfinger 4c, mit welchem er, wie weiter unten noch erläutert wird, die Kontaktverbindungen bei hier vorzunehmender Verdrehung des Betätigungselements 20 bewirkt. Dem Schleiferfinger 4c gegenüberliegend, im Grunde aber an beliebiger Stelle anzuordnen, befindet sich eineweitere, mit dem Schleifer 4 einstückige Kontaktzunge 8, die, wie gleich noch erläutert wird, einerMomentkontaktgabe dient.
  • Das untere Betätigungsteil 7 setzt sich nach oben, wie bei 7b angedeutet, in etwa hülsenförmig fort und greift mit dieser Hülse 7b in eine Ringausnehmung 9a des Betätigungsoberteils 9 ein, mit gegenseitigen Rastnasen 15, 16, so daß die Teile 7, 8 zwar gegen den Druck der Vorspannungsfeder 12 ineinanderpreßbar, jedoch nicht mehr, nach der anfänglichen Verrastung, lösbar sind. Zur Bewirkung einer Drehmitnahme können, neben anderen Mitteln, am Unterteil 7 Rippen 14 vorgesehen sein, die zur Mitnahme des Oberteils 9 in entsprechende Ausnehmungen 13 an diesem eingreifen. Die Vorspannungsfeder 12 umgibt eine zentrale Achse 9b des Oberteils 9 und stützt sich an einer unteren Abschulterung am Unterteil 7 ab. Das Betätigungselement 20 kann vom Benutzer unmittelbar oder dadurch betätigt werden, daß in einem oberen zentralen Aufnahmeschlitz 24 ein weiterführendes Drehstück eingreift.
  • Es ist ein wesentliches Merkmal vorliegender Erfindung, die vom Schleiferfinger 4c bei einer Dreh-, allgemein bei einer Verschiebebewegung des Betätigungselements jeweils berührten Gegenkontakte als auf der Bestückungsseite 2b der Leiterplatte 1 angeordnete flachliegende, jedenfalls einen flachen Verlauf aufweisende Drahtstücke in Form von Drahtbrücken 3 auszubilden, auf denen der Schleiferfinger 4c, der noch eine untere ballige Ausstülpung haben kann, federnd zur guten Kontaktgabe aufliegt und bei Drehbewegung gleitet. Die Drahtbrükken 3 können um den Drehwinkelbereich des Drehpotentiometers 21 angeordnet werden, entweder einer Viereckform folgend, wie in Fig. 2 gezeigt, oder in beliebiger gewünschter Konfiguration; mit anderen Worten, die Gegenkontakte für den Schleiferfinger 4c sind aufeinanderfolgende Längskontakte, gebildet von freien Drahtlängen, die als Drahtbrücken aus einem geeigneten, gut leitenden Material, vorzugsweise Elektrolytkupfer auf der Bestückungsseite angeordnet und so, wie in Fig. 3b gezeigt, mit ihren Enden durch übliche, Drahtenden von Widerständen, Kondensatoren und sonstigen Schaltungselementen aufnehmende öffnungen der Leiterplatte 1 nach unten auf die Leiterbahnseite geführt und dort umgebogen sind.
  • Es ist daher ferner ein bevorzugtes Merkmal vorliegender Erfindung, diese Längskontakt-Drahtbrücken im automatischen Bestückungsverfahren herzustellen, indem die üblicherweise vorhandene und für sich gesehen bekannte Bestückungsmaschine anstelle üblicher Widerstandsbestückung oder sonstiger Elementebestückung von einer Vorratsrolle einfach abgeschnittene Drahtstücke verarbeitet, in die vorgesehenen Durchführungsöffnungen der Leiterplatte 1 anordnet und die Enden so umbiegt, daß die Längskontakt-Drahtbrücken soweit festsitzen, woraufhin sie dann durch Lötung auf der Unterseite befestigt und gleich mit den entsprechenden Leiterbahnen verbunden werden. Ein solches Bestückungsverfahren ist besonders kostengünstig und einfach und ist vor allen Dingen auch für den späteren Gebrauch des Drehpotentiometers von besonderem Vorteil, denn mit den Drahtbrükken 3 bzw. den an diese angeschlossenen Leiterbahnen lassen sich dann problemlos Widerstände, auch mit vergleichsweise engen Toleranzen, und vorzugsweise mit der gleichen Bestückungsmaschine sofort verbinden, so daß man sehr genaue elektrische Einstellwerte erzielen kann.
  • Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist der Schleiferfinger 4c so breit ausgelegt, daß er im Ubergang zwischen den einzelnen Schaltstufen kurzzeitig zwei der mit vorgegebenem Abstand 3a (vgl. Fig. 2) auf der Bestückungsseite angeordneten Längskontakt-Drahtbrücken erfaßt, also bei der Drehbewegung beide Längskontakt-Drahtbrücken überbrückt und miteinander verbindet. Dies kann elektrisch vorteilhaft sein; selbstverständlich besteht die Möglichkeit, hier auch isolierend zu schalten, indem man den Schleifer von einer Drahtbrücke abgleiten läßt, bevor die andere kontaktiert wird, oder indem man Drahtbrücken , beispielsweise kürzerer Bauart, dazwischenlegt, die nicht angeschlossen sind.
  • Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung umfaßt die durch eine solche Ausbildungsform von Betätigungselement, Schleifer und Gegenkontakten gleichzeitig noch mögliche Momentkontaktierung. Diesem Zweck dient die einstückig mit dem Schleifer 4 verbundene, radial vorspringende Kontaktzunge 8, die im Normalfall und ohne daß die beiden Teile 7 und 9 ineinander teleskopiert sind, einen vorgegebenen Abstand zu einem bestimmten oder zu beliebigen Längskontakt-Drahtbrücken 3 aufweist. Ist in einer bestimmten Schaltstellung, beispielsweise auch in der Ausposition, wenn etwa der Schleiferfinger 4c an den hochgebogenen Vorsprung 5a der Schleiferringbahn 5 anschlägt, ein bestimmtes Signal, etwa für die Maximaldrehzahl oder eine bestimmte Temperatur erwünscht, dann wird das Oberteil 9 niedergedrückt mit der Folge, daß eine am Oberteil 9 befestigte, radial vorspringende und auf die federnde Kontaktzunge 8 des Schleifers 4 gerichtete Nase 10 die Kontaktzunge 8 zur Kontaktgabe am jeweiligen Gegenlängskontakt niederdrückt. Dieses Niederdrücken geschieht federnd und sichert eine gute Kontaktgabe deshalb, weil es zu einem gewissen Überdrücken der Kontaktzunge 8 kommt, die also durch einen bestimmten überhub,- wenn die Teile 7 und 9 bis zu einem inneren Anschlag fest ineinanderteleskopiert sind, mit der erforderlichen Auflagekraft auf den zugeordneten Gegenlängskontakt aufliegt. Zu diesem Zweck ist die Nase 10 am Oberteil 9 bevorzugt als Federelement ausgebildet, welches am Betätigungsoberteil 9 angespritzt ist; die Form der Feder läßt sich am besten der Darstellung der Fig. 2 entnehmen; sie ist über sich in etwa diametral gegenüberliegende Ansätze 10a am Oberteil 9 befestigt und setzt sich beidseitig ringförmig über die Segmente 10b, die zum Oberteil 9 frei sind, bis zur Betätigungsnase 10 fort, die daher ebenfalls elastisch nachgiebig ausgebildet ist, den überhub der ineinanderteleskopierten Teile 7, 9 auffängt und die Auflagekraft für die Kontaktierung zur Verfügung stellt.
  • Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
  • Es versteht sich, daß die Drahtbüchsen-Längskontakte auch, wie bei 3' in Fig. 2 angedeutet, in linearer Erstreckung angeordnet werden können und dann bei einem Schiebepoti oder Schiebe-Stufenwiderstand von einem geradlinig bewegten Schleifer/Kontaktelement aufeinanderfolgend kontaktiert werden.

Claims (11)

1. Dreh- oder Schiebepotentiometer (Stufenschalter), vorzugsweise mit Mitteln zur zusätzlichen Kontaktgabe durch Tastung (Momentkontakt) mit gerasteter Teilung, einer Kollektorbahn, einem auf dieser gleitenden Schleifer und am Schleifer angreifende Betätigungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel (20) mindestens indirekt auf einer Leiterplatte (Printplatte 1 u. dgl.) gelagert und der vom Schleifer (4) kontaktierte Teil aus einer Reihe gegeneinander elektrisch isolierter Drahtlängs-Kontakte besteht, die jeweils so auf der Leiterplatte (1) angeordnet sind, daß sie mindestens mit einem Endbereich elektrisch mit einer zugeordneten Leiterbahn verbunden und in Abfolge von dem Schleiferfinger (4c) bei Bewegung der Betätigungsmittel (20) kontaktiert sind.
2. Dreh- oder Schiebepotentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Bestückungsseite (2b) der Leiterplatte (1) eine Schleifer:(ring)bahn (5) aufgebracht und mit einem vorspringenden Endbereich durch die Leiterplatte zur Kontaktgabe auf der Leiterbahnseite geführt ist.
3. Dreh- oder Schiebepotentiometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifer (4) am Betätigungsmittel durch in Ausnehmungen (4b) greifende, angespritzte Zapfen (6) gehalten und federnd auf die Gegenlängskontakt-Drahtbrücken (3) gedrückt ist.
4. Dreh- oder Schiebepotentiometer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Längsverschieblichkeit des Schleifers mit dem Betätigungsmittel die Längskontakt-Drahtbrücken (3) in geradliniger Abfolge, gegebenenfalls in gegeneinander versetzter Doppelreihe auf der Leiterplatte (4) gelagert sind.
5. Dreh- oder Schiebepotentiometer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drehung des Betätigungselements (20) dieses an einem unteren Teil (7r eine zentrale Dreh- und Lagerachse (7a) aufweist, die eine Lageröffnung (22) der Leiterplatte (1) durchsetzend auf der gegenüberliegenden Leiterplattenseite (Leiterbahnseite 2a) durch Hintergreifen von vorsprinden Arretierzapfen (19) gehalten ist.
6. Dreh- oder Schiebepotentiometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale, von der federnde Arretierzapfen aufweisenden Achse (7a) des unteren Betätigungsmittel-Teils (7) hintergriffene Arretierbüchse (17) vorgesehen ist, die mit angespritzten Federn (18) von der Leiterseite her den unteren Teil (7a) vorspannt, axiales Spiel verhindert und eine kippfreie Drehbewegung ermöglicht.
7. Dreh- oder Schiebepotentiometer nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß derSchleifer (4) von im wesentlichen ringförmiger einstückiger Form ist, mit einem vorspringenden Schleiferfinger (4c) zur Kontaktierung der Längskontakt-Drahtbrücken (3) und mit einer weiteren, radial vorspringenden federnden Kontaktzunge (8), die im Normalzustand im Abstand zu einem Gegenkontakt (Längskontakt-Drahtbrücke 3) angeordnet ist.
8. Dreh- oder Schiebepotentiometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel (20) aus einem oberen und einem unteren Teil (9, 7) bestehen, die unter der Rückstellwirkung einer Vorspannungsfeder (12) teleskopartig ineinanderschiebbar sind und wobei am oberen, axial relativ zur Leiterplatte (1) bewegbaren, als Tastschalter dienenden Teil (9) eine Betätigungsnase (10) angeordnet und auf die federnde Kontaktzunge (8) des Schleifers (4) gerichtet ist derart, daß bei Niederdrücken des Oberteils (9) eine Momentkontaktgabe erfolgt.
9. Dreh- oder Schiebepotentiometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktnase (10) am Oberteil (9) federnd angeordnet ist zur Ermöglichung eines die erforderliche Auflagekraft zur Verfügung stellenden Uberhubs im Teleskopierbereich des Oberteils mit dem Unterteil (9, 7).
10. Verfahren zur Herstellung eines Dreh- oder Schiebepotentiometers oder Stufenschalters, dessen Betätigungselement mit Schleifer mindestens mittelbar mit dem Freiheitsgrad der erforderlichen Verschiebebewegung oder Drehbewegung auf einer Leiterplatte (1) angeordnet und gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Schleiferfingers und von diesem bei Betätigung überstrichen von einer Printplatten-Bestückungsmaschine Drahtstücke als Längskontaktbrücken (3) auf der Bestückungsseite angeordnet und die jeweiligen Drahtenden dabei brückenförmig durch zugeordnete Durchführöffnungen der Leiterplatte zur Leiterbahnseite geführt werden, mit der Möglichkeit der mechanischen Verankerung und/oder elektrischen Verbindung und Kontaktgabe mindestens eines Drahtendes mit einer Leiterbahn.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Drahtvorratsrolle vorgegebene Längskontakt-Drahtbrücken (3) bildende Drahtstücke abgeschnitten, deren Enden abgebogen, durch die Leiterplattenaufnahmeöffnungen hindurchgeführt und auf der Leiterbahnseite umgebogen werden zur nachfolgenden mechanischen Befestigung und gleichzeitigen elektrischen Kontaktgabe durch Tauchlötung.
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