DE19801269C2 - Kontaktfühler - Google Patents
KontaktfühlerInfo
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- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
- G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
- G01R1/06716—Elastic
- G01R1/06722—Spring-loaded
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktfühler zum Durchführen
von Tests an einem elektrischen Gerät, der einen Kolben mit einem in einem
Schaft angeordneten Endabschnitt und eine Verspannvorrichtung zum Verspan
nen des Kolbens gegen den Schaft aufweist, wobei die Verspannvorrichtung eine
Feder, die eine Axialkraft auf den im Schaft angeordneten Kolben ausübt und eine
zwischen der Feder und dem Endabschnitt des Kolbens angeordnete Kugel auf
weist.
Bekannte, gefederte Kontaktfühler weisen im allgemeinen eine äußere Aufnahme,
einen beweglichen Kolben, einen den Kolben beinhaltenden Schaft und eine Feder
zum Vorspannen der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens im Schaft auf.
Der Kolben ist im allgemeinen nach außen hin mit einem ausgewählten Abstand
durch die Feder vorgespannt und kann mit einer gegen die Feder gerichteten Kraft
in den Schaft eingestellt oder eingedrückt werden. Der Kolben ist im allgemeinen
massiv und weist einen Kopf oder eine Spitze zur Berührung der sich im Test be
findlichen elektrischen Geräte auf. Derartige bekannte Kontaktfühler werden hier
bei im allgemeinen als Drei-Komponentenfühler bezeichnet, da sie eine Aufnahme,
einen Schaft und einen Kolben aufweisen.
Bei den bekannten Vorrichtungen ist der Schaft innerhalb der Aufnahme befestigt,
wobei sich der Kolben nach außen von der Aufnahme erstreckt. Vorzugsweise ist
der Kolben herausnehmbar in der Aufnahme befestigt, so daß ein Auswechseln
möglich ist, wenn ein Schaden am Schaft oder am Kolben auftreten sollte. Ge
wöhnlicherweise ist die Aufnahme dauernd oder halbdauernd als eine Baugruppe
innerhalb der Prüfvorrichtung befestigt. Zur elektrischen Verbindung zwischen der
Aufnahme und der Diagnoseprüfvorrichtung können elektrische Leitungen an der
Aufnahme befestigt sein. Vorzugsweise sind das Fühlerteil, der Schaft und die
Aufnahme aus elektrisch leitenden Materialien gefertigt, so daß ein elektrischer
Stromkreis zwischen dem zu prüfenden elektrischen Gerät und der Prüfvorrichtung
über den Kontaktfühler aufrechterhalten wird.
Wenn derartige elektrische Fühler verwendet werden, wird gewöhnlicherweise eine
Kontaktseite des zu prüfenden elektrischen Geräts in Druckkontakt mit der Spitze
des Kolbens gebracht, um einen Federdruck gegen das elektrische Gerät auf
rechtzuerhalten. Nachdem das elektrische Gerät getestet wurde, wird der durch
die gefederten Fühler ausgeübte Druck gelöst und das Gerät wird aus dem Kon
takt mit der Spitze eines jeden Fühlers entfernt. Bei den bekannten Systemen wird
der Druck durch voneinander Wegbewegen des elektrischen Geräts und der Füh
ler gelöst, dabei können sich die Kolben nach außen, weg vom Schaft, unter der
Krafteinwirkung der Feder innerhalb des Schafts nach außen bewegen, bis ein
Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser des Kolbens in einen gequetschten En
dabschnitt des Schafts eingreift.
Das Herstellverfahren eines bekannten gefederten Fühlers beinhaltet die getrenn
te Fertigung der Druckfeder, des Schafts und des Kolbens. Die Druckfeder wird
gewickelt und wärmebehandelt, um eine Feder von exakter Größe und einer regu
lierten Federkraft zu erhalten. Der Kolben ist typischerweise wärmebehandelt,
manchmal sind die Schäfte wärmebehandelt. Alle Teile werden einem Galvanisie
rungsprozeß zur Verbesserung der Leitfähigkeit unterzogen. Die Bauteile des ge
federten Fühlers werden entweder von Hand oder durch ein automatisches Ver
fahren zusammengesetzt. Während des Zusammensetzens wird zuerst die
Druckfeder in den Schaft gesetzt, dann wird der Kolben in den Schaft eingesetzt,
um die Feder zusammenzudrücken und der Schaft wird rundum gequetscht, um
den Kolben zu halten. Im Gebrauch werden die fertiggestellten, gefederten Fühler
im allgemeinen in eine äußere Aufnahme eingesetzt, um den Fühler in einer Hal
tevorrichtung o. dgl. aufzunehmen. Die wesentlichen Kostenfaktoren bei der Her
stellung dieser vielteiligen Fühler sind die Kosten der getrennten Herstellung der
Bauteile, die Zeit zum Zusammenbauen und die Gerätschaften zur Herstellung des
fertigen Teils.
Ein Problem bei ten bekannten gefederten Kontaktfühlern besteht in den zusätzli
chen Fertigungskosten, die mit den Verfahren der Vorspannung des Kolbens in
nerhalb des Schafts verbunden sind. Zum Beispiel ist aus der US 4,397,519 ein
Kontaktfühler bekannt, bei dem der Kolben an seiner Rückseite mit einer schrägen
Fläche versehen ist. Das Schneiden einer schrägen Fläche am Rücken des Kol
bens ist notwendig, um sicherzustellen, daß ein Teil der von der Feder aufge
brachten axialen Last in eine Seitenfast umgewandelt wird, um ein falsches Öffnen
zu verhindern. Wenn man in Betracht zieht, daß gefederte Fühler in tausenden
von Stückzahlen hergestellt werden, sind die zusätzlichen Fertigungskosten be
trächtlich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kontaktfühler bereitzustellen, der einfa
cher und kostengünstiger herstellbar ist.
Um diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Kontaktfühler der eingangs ge
nannten Art gelöst, bei dem der Endabschnitt des Kolbens konvex und die Kugel derart dimen
sioniert ist, daß sie einen Teil der Axialkraft in eine Seitenkraft umwandelt, indem
sie den konvexen Endabschnitt an einer Stelle abseits des Mittelpunkts des kon
vexen Endabschnittes berührt.
Ein derartiger Kontaktfühler läßt sich wesentlich einfacher herstellen, da die ge
neigte Fläche am rückwärtigen Ende des Kolbens nicht mehr erforderlich ist. Der
Kolben kann nun durch einen normalen Drehvorgang hergestellt werden, wobei
das konvexe Kolbenende erzeugbar ist.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden besser durch Bezug auf die
Zeichnungen und die folgende genaue Beschreibung verstanden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise Querschnittsansicht eines gefederten Fühlers aus dem
Stand der Technik;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines zweiten gefederten Fühlers aus dem
Stand der Technik;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen gefederten Fühlers;
Fig. 4 ein vergrößertes Detail des gefederten Fühlers der Fig. 3 im Querschnitt.
Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines typischen, gefederten Kontaktfühler 10 aus dem
Stand der Technik, der zur Durchführung diagnostischer, elektrischer Untersu
chungen an einem elektrischen Gerät beispielsweise einer Platine mit einem ge
druckten Schaltkreis verwendet wird. Der Kontaktfühler 10 weist einen innerhalb
eines Schafts 14 montierten Kolben 12 auf, der innerhalb einer Aufnahme (nicht
gezeigt) befestigt sein kann. Der Kolben 12 ist innerhalb des Schafts 14 derart
befestigt, daß sich der Kolben in axialer Richtung weg vom Schaft erstreckt und
einen Kontakt mit dem zu prüfenden elektrischen Gerät herstellen kann. Der
Schaft ist rohrförmig und im Querschnitt kreisförmig mit einem im allgemeinen ein
heitlichen Durchmesser von einem Ende zum anderen, wobei er einen langen
Durchlaß zur Aufnahme des Kolbens ausbildet. Eine Feder 16 ist innerhalb des
Schafts angeordnet und axial zum Kolben ausgerichtet. Die Feder 16 ist innerhalb
des hohlen Schafts gegen das Ende 18 des Kolbens positioniert. Das Ende 18 ist
derart bearbeitet, daß es eine geneigte Fläche aufweist und dadurch einen Teil
der Axialkraft der Feder 16 in eine Seitenkraft umwandelt, um den Kolben 12 ge
gen den Schaft 14 zu verspannen. Die zwei mit diesem aus dem Stand der Tech
nik bekannten Aufbau verbundenen Probleme sind, daß ein zusätzlicher Ferti
gungsschritt zur Ausbildung der geneigten Fläche 18 nötig ist und daß eine Bie
gung der Feder 16 im mit im allgemeinen als 20 bezeichneten Flächenbereich re
sultiert. Die Feder biegt sich aufgrund der geneigten Fläche zwischen dem Kolben
und der Feder und verringert dadurch den Betrag der Federnachgiebigkeit.
Um das Problem der begrenzten Nachgiebigkeit aufgrund der Federbiegung anzu
gehen, wurde ein weiterer, in Fig. 2 gezeigter Aufbau im Stand der Technik ent
wickelt. Bei diesem Aufbau weist der gefederte Fühler 22 eine Kugel 24 auf, die
zwischen der Feder 26 und dem Kolben 28 angeordnet ist. Durch Einsetzen einer
Kugel zwischen der Feder und dem Kolben wird eine Biegung vermieden, da die
Feder die geneigte Fläche 30 am Kolbenende nicht berührt. Die Feder 26 bringt
auf den Kolben 28 über die Kugel 24 eine Axialkraft auf. Die geneigte Fläche 30
wandelt einen Teil der Axialkraft in eine Seitenkraft um und verspannt dadurch den
Kolben 28 gegen den Schaft 32. Dieser aus dem Stand der Technik bekannte Auf
bau benötigt noch immer das teuere Herstellverfahren zur Fertigung der geneigten
Fläche 30 am Kolben, obwohl er das Nachgiebigkeitsproblem aufgrund der Fe
derbiegung vermeidet.
Der erfindungsgemäß gefederte Fühler 40, wie er in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist
aufgebaut, um die mit der begrenzten Federnachgiebigkeit aufgrund der Feder
biegung verbundenen Probleme zu lösen und ist billig in der Herstellung, da er ei
ne Fertigung der geneigten Fläche am Kolbenende zum Verspannen nicht benö
tigt. Der gefederte Fühler 40 weist einen Kolben 42 auf, der gewöhnlich massiv,
rohrförmig und im Querschnitt kreisförmig ist, wobei er eine Vielzahl von sich un
terscheidenden Durchmessern von einem Ende zum anderen aufweist. Der Kolben
umfaßt einen ersten Abschnitt 44 mit einem etwas kleineren Durchmesser als der
Innendurchmesser des Schafts 46. Der erste Abschnitt 44 erstreckt sich in das In
nere des hohlen Schafts und endet in einem zweiten Abschnitt 48 mit einem ver
kleinerten Durchmesser. Der zweite Abschnitt befindet sich vollständig im Inneren
des Schafts 46 und endet in einem vergrößerten Kopfabschnitt 50. Der Kopfab
schnitt weist einen etwas kleineren Durchmesser auf als der Innendurchmesser
des Schafts. Am gegenüberliegenden Ende des ersten Abschnitts 44 befindet sich
eine Fühlerspitze 52, die sich in axialer Richtung weg vom Schaft erstreckt, so daß
sie einen Kontakt mit dem zu prüfenden elektrischen Gerät herstellen kann. Die
Fühlerspitze weist einen Endabschnitt auf, der derart ausgebildet ist, daß er den
elektrischen Kontakt mit dem zu prüfenden Gerät erleichtert, und kann eine Viel
zahl von geometrischen Konfigurationen, wie beispielsweise eine einzelne Spitze,
viele Spitzen, eine konvexe Spitze u. dgl., aufweisen, je nachdem, welche beson
dere Konfiguration der elektrischen Kontakte an dem zu prüfenden Gerät ausge
bildet sind.
Eine Feder 54 ist innerhalb des Schafts zwischen dem Schaftende 56 und dem
Ende 58 des Kopfes 50 angeordnet. Das Ende 58 weist eine im wesentlichen ab
gerundete oder geneigte Fläche auf, die während des Drehvorgangs bei der Her
stellung des Kolbens konvex gemacht wurde.
Zwischen der Feder 54 und dem Ende 58 ist eine Kugel 60 angeordnet, der derart
dimensioniert ist, daß eine Berührung zwischen der Kugel und dem Ende 58 an
einer Stelle des Endes stattfindet, die sich entweder über oder unter dem Mittel
punkt des Kopfes befindet. Durch die Berührung des Endes 58 an einer derartigen
Stelle stellt die Kugel eine Umwandlung eines Teils der durch die Feder 54 erzeug
ten Axialkraft in eine Seitenkraft auf den Kolben bereit, um den Kolben gegen den
Schaft 46 zu verspannen. Die Kugel kann jede Größe annehmen, die eine Berüh
rung zwischen Kugel und Kopf 50 an einer Stelle entlang des Endes 58 bewirkt
und die kleiner als der Radius des Kopfes ist und kann an einem Punkt entweder
über oder unter dem Mittelpunkt der Endfläche stattfinden. Die letzte Wicklung 62
der Feder ist eng gewickelt, um zu verhindern, daß die Kugel 60 im Federende
festsitzt, was dazu führen kann, daß die Kugel eine Kraft auf den Mittelpunkt des
Kolbens aufbringt, so daß keine Seitenkraft oder eine Verspannung des Kolbens
gegen den Schaft stattfindet.
Das Ergebnis des vorliegenden Aufbaus ist, daß ein gefederter Fühler, der den
Kolben bezüglich des Schafts verspannen kann, billig hergestellt werden kann,
ohne daß eine geneigte Fläche am Kolbenende angefertigt werden muß. Der Kol
ben 42 ist im Schaft 46 durch eine Führungsquetschung 64 gehalten, die im Schaft
ausgebildet ist und an den Kopfabschnitt 50 angrenzt. Bei bestimmten Anwendun
gen kann der gefederte Fühler 40 in eine Aufnahme 66, die im allgemeinen in ei
nem Prüffutter (nicht gezeigt) montiert ist, eingesetzt werden. Der Schaft und die
Aufnahme können jeweils durch ein Tiefziehverfahren, das dem Fachmann im all
gemeinen bekannt ist, gefertigt sein.
Claims (4)
1. Kontaktfühler zum Durchführen von Tests an einem elektrischen Gerät, der
einen Kolben (42) mit einem in einem Schaft (46) angeordneten Endab
schnitt (58), und eine Verspannvorrichtung zum Verspannen des Kolbens
gegen den Schaft aufweist, wobei die Verspannvorrichtung eine Feder (54),
die eine Axialkraft auf den im Schaft angeordneten Kolben ausübt, und eine
zwischen der Feder und dem Endabschnitt des Kolbens angeordnete Kugel
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt des Kolbens konvex und die
Kugel derart dimensioniert ist, daß sie einen Teil der Axialkraft in eine Sei
tenkraft umwandelt, indem sie den konvexen Endabschnitt an einer Stelle
abseits des Mittelpunkts des konvexen Endabschnitts berührt.
2. Kontaktfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder
(54) eine Vorrichtung zum Halten der Kugel gegen den Schaft aufweist.
3. Kontaktfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich
tung zum Halten der Kugel gegen den Schaft eine an die Kugel angrenzen
de Wicklung (62) aufweist, die zu einem Durchmesser gewickelt ist, der
kleiner als der Kugeldurchmesser ist.
4. Kontaktfühler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß des weiteren eine Aufnahmevorrichtung (66) zur Auf
nahme zumindest eines Abschnitts des Schaftes vorgesehen ist.
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DE2531765C3 (de) | Vorrichtung zum Spritzen des Griffkörpers für elektrische Steckverbinder |
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