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Dokumentenidentifikation DE102006034928B4 26.06.2008
Titel Schaltfederkontaktstift
Anmelder PTR Meßtechnik GmbH & Co. KG, 59368 Werne, DE
Erfinder Briesemann, Andreas, 44534 Lünen, DE
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Meinke, Dabringhaus und Partner GbR, 44141 Dortmund
DE-Anmeldedatum 28.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006034928
Offenlegungstag 31.01.2008
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.06.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.06.2008
IPC-Hauptklasse H01R 11/18(2006.01)A, F, I, 20060728, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01R 31/28(2006.01)A, L, I, 20060728, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Schaltfederkontaktstift (1) mit einem in einem Gehäuse (1a-1c) gegen die Kraft einer Feder (2) verschiebbaren Tastkopf (3), wobei der Schaltfederkontaktstift in einer Montagehülse (12) auswechselbar positioniert ist und wobei der Schaft (5) des Tastkopfes (3) an seinem ins Innere des Gehäuses (1a-1c) weisenden Ende mit Kontaktfedern (6) zur Kontaktierung des Inneren des Gehäuses (1a-1c) ausgerüstet ist, soll eine solche optische Weitergabe von Informationen ermöglichen und dabei seine Schaltfunktionen beibehalten.
Dies wird dadurch erreicht, dass das Gehäuse (1a-1c), die Kontaktfedern (6), der Schaft (5) und der Tastkopf (3) mit einer durchgängigen Innenausnehmung versehen sind, die in vollständig montiertem Zustand von einem bis zum Tastkopf (3) geführten und dort fixierten Lichtwellenleiter (9) durchsetzt ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung richtet sich auf einen Schaltfederkontaktstift mit einem in einem Gehäuse gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren Tastkopf nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Schaltfederkontaktstifte werden z. B. in Prüfgeräten eingesetzt, mit denen Elektronikplatinen geprüft werden. Als Beispiel derartiger Konstruktionen sei auf das DE 201 03 967 U oder DE 201 02 558 U der Anmelderin verwiesen. Derartige Schaltfederkontaktstifte sind beispielsweise über elektrische Leiter mit Prüfgeräten verbunden und können zwei Schaltpositionen einnehmen, indem sie den Stromdurchgang durch den Schaltfederkontaktstift sperren oder zum anderen öffnen.

Dabei wird gegen die Kraft einer Feder im Inneren des Federkontaktstiftes ein Schaltelement entweder durch Aufdrükken des Schaltfederkontaktstiftes auf das zu prüfende Element oder durch Verschieben eines Kontaktkopfes des Stiftes, z. B. mittels Druckluft, bewegt.

Es gibt Einsatzfälle, in denen Informationen vom zu prüfenden Objekt am Messgerät od. dgl. wenigstens teilweise über optische Leiter weitergegeben werden.

(In der DE 102 20 343 A ist die Beleuchtung einer Prüfspitze in Verbindung mit der Prüfung von Leiterplatten beschrieben, die zur Beleuchtung Lichtwellenleiter einsetzt, diese Technologie zeigt auch die DE 10 2005 023 425 A1. Eine mit Lichtwellenleitern ausgerüstete Prüfeinrichtung ist auch in der US 2004 0013396 A1 beschrieben, es handelt sich dabei aber nicht um Schaltfederkontaktstife der hier angegebenen Gattung und Technologie.)

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Schaltfederkontaktstiftes der gattungsgemäßen Art, der eine solche optische Weitergabe von Informationen ermöglicht und dabei seine Schaltfunktionen beibehält.

Mit einem Schaltfederkontaktstift der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Erkennbar ist es mit der Erfindung möglich, einen Lichtwellenleiter bis in den Tastkopf des Schaltfederkontaktstiftes zu führen, wobei der Tastkopf gegen die Kraft einer Feder, wie an sich bekannt, bewegt werden kann und damit auch Schaltelemente bewegt werden können, die die weiter oben beschriebene An-/Aus-Funktion eines elektrischen Weges durch den Schaltfederkontaktstift hindurch möglich machen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Gehäuse aus einem ersten, elektrisch leitenden, die Feder im Inneren aufnehmenden Gehäuseteil, einem daran koaxial befestigten zweiten, elektrisch nicht leitenden Gehäuseteil und einem daran koaxial anschließenden, elektrisch leitenden, dem Tastkopf zugewandten Gehäuseteil gebildet ist. Durch die hier vorgeschlagene Mehrteiligkeit des Gehäuses kann das Gehäuse selbst unmittelbar zur Bildung von Schaltelementen herangezogen werden.

Die Schaltfunktion des Schaltfederkontaktstiftes wird besonders einfach, wenn am auf das ins Innere des Gehäuses weisende Ende des Schaftes des Tastkopfes ein die Kontaktfedern beidseitig bereitstellender Kontaktkäfig befestigt, insbesondere verschraubt ist, dessen axiale Länge größer ist als die axiale Erstreckung des nicht leitenden Gehäuseteiles zur elektrischen Brückenbildung zwischen unterschiedlichen Gehäuseteilen zur Bereitstellung zweier Schaltpunkte, wie dies die Erfindung in weiterer Ausgestaltung ebenfalls vorsieht.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Kontaktfederkäfig auf seiner dem Tastkopf abgewandten Seite mit einer sich an der Feder abstützenden Isolierhülse versehen ist.

Zweckmäßigerweise ist auch vorgesehen, dass im Bereich des Tastkopfes wenigstens ein Fixierelement für den Lichtwellenleiter, wie eine Klemmschraube od. dgl., vorgehen ist. Der Lichtwellenleiter kann beispielsweise auch an der Innenwand des Tastkopfes verklebt sein. Der Tastkopfschaft kann durch eine nach innen weisende Einprägung zur Fixierung des Lichtwellenleiters herangezogen werden u. dgl. mehr.

Um den Schaltfederkontaktstift einfach einbauen zu können und auch später problemlos auswechseln zu können, ist nach der Erfindung auch vorgesehen, dass das Gehäuseelement mit einem Element eines Bajonettverschlusses versehen ist, wobei der verjüngte Gehäusebereich von einer Feder umgeben ist, die sich in der Montagelage an einer Ringschulter im Bodenbereich des Montagegehäuses, welches mit dem korrespondierenden Element des Bajonettverschlusses ausgerüstet ist, abstützt.

Besteht ein besonderer, hier im Vordergrund stehender Anwendungsfall der Erfindung in der Ankontaktierung von lichtoptischen Prüflingen durch den erfindungsgemäßen Schaltfederkontaktstift, so sind darüber hinaus weitere Anwendungen möglich. So kann der erfindungsgemäße Schaltfederkontaktstift der lichtoptischen Markierung mit kombinierter Anwesenheitskontrolle dienen, etwa wenn in mehreren Kammern eines mit Teilen zu bestückenden Werkstückes ein entsprechender Schaltfederkontaktstift vorgesehen ist. Damit ist es möglich zu entscheiden, welche der Kammern bestückt werden sollen, z. B. nur solche, die über den erfindungsgemäßen Schaltfederkontaktstift lichtoptisch angesteuert sind (z. B. roter Lichtpunkt durch den im Zentrum des Tastkopfes des Federkontaktstiftes befindlichen Lichtwellenleiters). Sind die Kammern bestückt, erfolgt durch die Auswertung der Schaltpunkte des Schaltfederkontaktstiftes eine Anwesenheitskontrolle oder Freigabe oder Fehlermeldung am Ende der Bestückung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in

1 den erfindungsgemäßen Schaltfederkontaktstift im Schnitt mit eingezogenem Lichtwellenleiter,

2 einen Teil einer Prüfplatine mit einer Montagehülse sowie einen Schaltfederkontaktstift in einer Montagehülse im Schnitt,

3 eine Ansicht gemäß Pfeil III in 2 auf den Boden der Montagehülse,

4 und 5 einen vergrößerten Schnitt und eine Aufsicht auf den Kontaktkäfig nach der Erfindung,

6 vier Positionen von Elementen des Schaltfederkontaktstiftes in unterschiedlichen Schaltzuständen sowie in

7 das zugehörige Schaltdiagramm zu den Positionen gemäß 6.

Der allgemein mit 1 bezeichnete Schaltfederkontaktstift weist ein dreiteiliges Gehäuse auf mit einem ersten Gehäuseteil 1a aus elektrisch leitendem Material, dauerhaft verbunden mit einem mittleren Gehäuseteil 1b aus einem elektrisch isolierenden Material sowie einem weiteren Gehäuseteil 1c, wiederum aus elektrisch leitendem Material, wobei, wie in 6 gezeigt, das Gehäuseteil 1c mit einem elektrischen Anschluss versehen ist.

Die Gehäuseteile 1a und 1c sind auf entsprechende Außengewinde am Gehäuseteil 1b verschraubt, wobei in der Endmontagelage ein Verschlussstück 1d aus elektrisch nicht leitendem Material auf das freie Ende des Gehäuseteiles 1c aufgeschraubt ist. Es kann dort auch z. B. verpresst oder verklebt sein.

Das Gehäuseteil 1a weist insgesamt eine innere Durchgangsbohrung auf sowie einen unteren verjüngten Teil, ebenfalls mit Durchgangsbohrung, an dem sich im Inneren der allgemein mit 7 bezeichneten Innenausnehmung eine Feder 2 abstützt, wobei das andere Ende der Feder 2 wirkmäßig von einem Tastkopf 3 beaufschlagt ist. Der Tastkopf 3 ist dazu mit einem Schaft 4 ausgerüstet, der in das Innere eines Kontaktfederkäfigs 5 mit doppelseitigen Kontaktfedern 6 eingeschraubt ist, wobei dieser Kontaktkäfig in den 4 und 5 näher dargestellt ist.

Zusätzlich greift auf der der Eintrittsseite des Tastkopfschaftes 4 gegenüberliegenden Seite in das Innere des Kontaktfederkäfigs 5 eine Isolierhülse 8, die sich dann schließlich auf der Oberseite der Feder 2 abstützt, so dass wirkmäßig der Tastkopf 3 gegen die Kraft der Feder 2 verschiebbar ist unter gleichzeitiger Bewegung des Kontaktkäfigs 5 und der Isolierhülse 8. Dabei ist die Feder 2 gegenüber dem Tastkopf 3 isoliert.

Alle diese Elemente weisen innere Durchgangsbohrungen auf, durch die in der Gebrauchslage ein Lichtwellenleiter, in 1 allgemein mit 9 bezeichnet, eingezogen ist, der im Bereich des Tastkopfes 3 z. B. mittels einer Klemmschraube 10, fixiert ist, ansonsten aber die Schubbewegung des Tastkopfes 3 mit vollziehen kann.

In den 2 und 3 ist die Einbausituation eines erfindungsgemäßen Schaltfederkontaktstiftes 1 wiedergegeben, wobei aus Darstellungsgründen der Lichtwellenleiter dort nicht eingezeichnet ist. So ist z. B. an einer Platine, in 2 nur angedeutet und mit 11 bezeichnet, eine Mehrzahl von Montagehülsen 12 in Durchgangsbohrungen fixiert, die zur Aufnahme je eines Schaltfederkontaktstiftes 1 dienen.

Der vom Tastkopf 3 weg weisende Bereich einer jeden Montagegehülse ist in Art eines Topfbodens 12a ausgestaltet, der mit einer Bajonettausnehmung 13 versehen ist, in die das untere Ende in der Gestaltung eines Bajonettgegenelementes 14 einschwenkbar ist, welches sich am unteren Rand des Schaltfederkontaktstiftes 1 befindet, wobei auch diese Elemente mit Durchgangsausnehmungen für den Lichtwellenleiter versehen sind.

Zur Ausübung des Fixierdruckes ist der verjüngte untere Teil des Gehäuses 1a außen von einer Druckfeder 15 umgeben, die sich am Element des Bajonettverschlusses im Topfboden 12a der Montagehülse abstützt, wie sich dies insbesondere aus 2 ergibt. Damit ist eine sehr einfache Montage durch einfaches Einstecken des Schaltfederkontaktstiftes 1 in die Montagehülse 12 möglich. Nach Durchtritt durch die Bajonettausnehmung 13 kann der Schaltfederkontaktstift um 90° verdreht werden, um gegen die Kraft der Feder 15 zu verrasten. Der Innendurchmesser der Feder 15 ist dabei so gewählt, dass das Bajonettverschlusselement 14 hindurchgesteckt werden kann, das dann zusammen mit dem Schaltfederkontaktstift 1 in die Montagehülse 12 einführbar ist.

Die wesentlichen Schritte des Zusammenbaus des Schaltfederkontaktstiftes sind dabei die folgenden:

In das Gehäuseteil 1a, welches bereits mit der Feder 15 ausgerüstet sein kann, wird das isolierende Gehäuseteil 1b eingeschraubt und nachfolgend das Gehäuseteil 1c aufgeschraubt. Des weiteren werden die dem Tastkopf 3 zugeordneten Elemente zusammengefügt, wobei nach Aufschieben des Verschlussstückes 1d auf den Schaft 4 des Tastkopfes 3 das dem Tastkopfende gegenüberliegende, mit einem Außengewinde 18 versehene freie Ende in das korrespondierende Innengewinde des Kontaktfederkäfiges 5 eingeschraubt und dort verklebt wird, wobei die andere Seite des Kontaktfederkäfiges 5 die Isolierhülse 8 wenigstens bereichsweise übergreift.

Nunmehr wird in das zusammengefügte Gehäuseteil aus den Elementen 1a, 1b und 1c die Feder 2 eingeworfen und die Elemente mit Tastkopf 3 eingeschoben und durch Verschrauben des Verschlussstückes 1d mit dem Gehäuseteil 1c die Endverbindung geschaffen, wobei auch hier eine andere Technologie des Verbindens eingesetzt werden kann, etwa ein Verkleben oder ein Verpressen.

Am Benutzungsort kann dann der Lichtwellenleiter 9 durch den insgesamt freien Innenraum bis zum Tastkopf 3 eingeführt und dort mittels der Schraube 10 fixiert werden.

Natürlich ist zum einen eine andere Art der Montage möglich, zum anderen können die Elemente auch anders miteinander verbunden sein, als über die hier dargestellten Gewinde.

Aus 6 in Verbindung mit 7 sind die Schaltzustände je nach Eintauchtiefe des Schaftes 4 mit Tastkopf 3 wiedergegeben, wobei dort aus Darstellungsgründen der sich im Inneren befindende Lichtwellenleiter nicht dargestellt ist. In 6 entspricht die obere Darstellung der Position der Elemente zueinander, wie sie auch in 1 wiedergegeben ist.

Zur weiteren Erklärung der Schaltzustände werden die Kontaktzungen der Kontaktfeder 6, wie in 4 angegeben, auf der einen Seite mit 6a bezeichnet, und zwar auf der Seite, die dem Tastkopf 3 zugewandt ist, und die anderen Kontaktzungen mit 6b, die der Druckfeder 2 zugewandt sind.

Erkennbar kontaktieren die Kontaktzungen 6a den leitenden Gehäuseteil 1c mit einem ersten elektrischen Anschluss 16 und das Gehäuseteil 1b aus elektrisch isolierendem Material, so dass kein Stromfluss zwischen dem Anschluss 16 einerseits und dem mit 17 bezeichneten zweiten elektrischen Anschluss auf der Montagehülse 12 andererseits möglich ist. Wird nun der Tastkopf 3 in 6 weiter nach innen gegen die Kraft der Feder 2 gedrückt, verschiebt sich der Kontaktkäfig so, dass die Kontaktzungen 6b mit dem elektrisch leitenden Gehäuseteil 1a in Kontakt kommen, das seinerseits wiederum elektrisch leitend in der Montagehülse 12 positioniert ist. Da die Kontaktzungen 6a sich immer noch im elektrischen Kontakt mit dem Gehäuseteil 1c befinden, ist ein Stromfluss vom Anschluss 16 zum Anschluss 17 möglich.

Wird nun der Tastkopf 3 noch weiter gegen die Kraft der Feder 2 in 6 nach links verschoben, diese Position ist in 6 mit "2. Schaltpunkt" bezeichnet, bewegen sich die in 6 rechten Kontaktzungen 6a auf die Innenfläche des Gehäuseteiles 1b aus elektrisch isolierendem Material zu, so dass der Stromfluss zwischen den Anschlüssen 16 und 17 aufgehoben wird. Die Endstellung dieser Bewegung ist in der unteren Abbildung der 6 wiedergegeben.

7 zeigt das entsprechende "Ein-/Aus-Schaltdiagramm".

Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Dies gilt -sowohl für die Art des Zusammenbaues und der entsprechenden Befestigungstechnik des Schaltfederkontaktstiftes selbst, wie weiter oben schon beschrieben, aber auch für die Befestigung des Schaltfederkontaktstiftes in der Montagehülse 12. Hier können auch andere Technologien eingesetzt werden u. dgl. mehr.

1
Schaltfederkontaktstift
1a
(erstes) Gehäuseteil
1b
(mittleres) Gehäuseteil
1c
(weiteres) Gehäuseteil
1d
Verschlussstück
2
Feder
3
Tastkopf
4
Schaft (des Tastkopfes)
5
Kontaktfederkäfig
6
Kontaktfeder
6a
Kontaktzunge (auf Seite des Tastkopfes)
6b
Kontaktzunge (auf Seite der Druckfeder)
7
Innenausnehmung
8
Isolierhülse
9
Lichtwellenleiter
10
Klemmschraube
11
Platine
12
Montagehülse
12a
Topfboden
13
Bajonettausnehmung
14
Bajonettgegenelement
15
(Druck) Feder
16
(erster elektrischer) Anschluss
17
(zweiter elektrischer) Anschluss
18
Außengewinde


Anspruch[de]
Schaltfederkontaktstift (1) mit einem in einem Gehäuse (1a1c) gegen die Kraft einer Feder (2) verschiebbaren Tastkopf (3), wobei der Schaltfederkontaktstift in einer Montagehülse (12) auswechselbar positioniert ist und wobei der Schaft (5) des Tastkopfes (3) an seinem ins Innere des Gehäuses (1a1c) weisenden Ende mit Kontaktfedern (6) zur Kontaktierung des Inneren des Gehäuses (1a1c) ausgerüstet ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Gehäuse (1a1c), die Kontaktfedern (6), der Schaft (4) und der Tastkopf (3) mit einer durchgängigen Innenausnehmung versehen sind, die in vollständig montiertem Zustand von einem bis zum Tastkopf (3) geführten und dort fixierten Lichtwellenleiter (9) durchsetzt ist.
Schaltfederkontaktstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus einem ersten, elektrisch leitenden, die Feder (2) im Inneren aufnehmenden Gehäuseteil (1a), einem daran koaxial befestigten zweiten, elektrisch nicht leitenden Gehäuseteil (1b) und einem daran koaxial anschließenden, elektrisch leitenden, dem Tastkopf (3) zugewandten Gehäuseteil (1c) gebildet ist. Schaltfederkontaktstift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am auf das ins Innere des Gehäuses weisende Ende des Schaftes (4) des Tastkopfes (3) ein die Kontaktfedern (6) beidseitig bereitstellender Kontaktkäfig (5) befestigt, insbesondere verschraubt ist, dessen axiale Länge größer ist als die axiale Erstreckung des nicht leitenden Gehäuseteiles (1b) zur elektrischen Brückenbildung zwischen Gehäuseteil (1a) und Gehäuseteil (1c) und somit zur Bereitstellung zweiter Schaltpunkte. Schaltfederkontaktstift nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktfederkäfig (5) auf seiner dem Tastkopf (3) abgewandten Seite mit einer sich an der Feder (2) abstützenden Isolierhülse (8) versehen ist. Schaltfederkontaktstift nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Tastkopfes (3) wenigstens ein Fixierelement für den Lichtwellenleiter (7), wie eine Klemmschraube (10), vorgesehen ist. Schaltfederkontaktstift nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (1a) mit einem Element eines Bajonettverschlusses versehen ist, wobei der verjüngte Gehäusebereich von einer Feder (15) umgeben ist, die sich in der Montagelage an einer Ringschulter im Bodenbereich des Montagehülse (12), welches mit dem korrespondierenden Element des Bajonettverschlusses ausgerüstet ist, abstützt.






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