DE19727553A1 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, 2 oder 3 und ein Verfahren zur Justierung des Schaltpunktes eines derartigen elektrischen Schalters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12 oder 13.

Bei elektrischen Schaltern von kleiner Bauart, wie Schnappschaltern, Mikroschaltern o. dgl., wirken sich Fertigungstoleranzen des Kontaktsystems aufgrund der kleinen Abmessungen besonders stark auf den Schaltpunkt des Kontaktsystems aus. Es kann bei derartigen Schaltern daher erforderlich sein, den Schaltpunkt nachträglich zu justieren.

Aus der DE-OS 31 50 210 ist ein Schnappschalter mit einem aus Festkontakten und bewegbaren Kontaktzungen bestehenden Kontaktsystem bekannt. Mit den Kontaktzungen steht das eine Ende von Schnappfedern in Wirkverbindung. Das andere Ende der Schnappfedern ist an einem Körper gelagert, der wiederum in einem bewegbaren Betätigungsorgan angeordnet ist. Durch diese Lagerung wirkt das Betätigungsorgan bei dessen Bewegung auf die Schnappfedern zur Umschaltung des Kontaktsystems ein. Der Körper ist mittels einer Schraube im Betätigungsorgan längsverschiebbar, so daß das Lager für die Schnappfedern in Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans einstellbar ist. Durch diese Einstellung ist der Schnappschaltpunkt der Schnappfedern und damit wiederum der Umschaltpunkt der Kontaktzungen justierbar.

Bei diesem Schalter ist der Umschaltpunkt somit zwar nachträglich justierbar, wobei allerdings die Ausbildung der Justieranordnung aufwendig ist, da hierfür eine Vielzahl zusätzlicher Teile notwendig ist. Damit verursacht die Justieranordnung erhöhte Kosten für den Schalter und es steigt auch deren Fehleranfälligkeit. Der eigentliche Justiervorgang ist kompliziert und muß manuell durchgeführt werden. Dadurch ist die Justierung zeitaufwendig und auch kostenintensiv. Eine Automatisierung des Justiervorgangs ist nicht möglich, so daß dieser Schalter jedenfalls für eine Massenfertigung nicht geeignet erscheint.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter derart auszugestalten, daß der Schaltpunkt des Kontaktsystems auf einfache Weise nachträglich justiert werden kann. Insbesondere soll der Justiervorgang auch für eine weitgehend automatisierte Massenfertigung des Schalters geeignet sein.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Schalter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, 2 oder 3 gelöst. Ein Verfahren zur Justierung des Schaltpunktes ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 12 oder 13 näher gegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist das Lager für die Kontaktzunge des Kontaktsystems und/oder die Kontaktzunge selbst und/oder der Festkontakt des Kontaktsystems und/oder ein Teil des Betätigungsorgans in Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans einstellbar. Diese Einstellung des Lagers und/oder des Festkontakts und/oder der Kontaktzunge und/oder eines Teils des Betätigungsorgans erfolgt bevorzugterweise durch eine mechanische oder thermische Deformation, insbesondere eine bleibende Deformation, die während oder nach der Montage des Kontaktsystems an einem das Lager oder den Festkontakt aufnehmenden Träger beziehungsweise der Kontaktzunge oder einem Teil des Betätigungsorgans eingebracht wird. Bei dieser Deformation kann es sich um eine plastische Verformung handeln. Noch weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die als Träger ausgestaltete Verbindung zwischen einem elektrischen Anschluß des Schalters und dem Lager kann einen ersten Abschnitt besitzen, der ungefähr quer zur Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans verläuft. Daran kann sich ein zweiter, in etwa in Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans verlaufender Abschnitt anschließen. Der erste und zweite Abschnitt bilden dann eine im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans ausgeformte Ausbauchung am Träger für das Lager. Diese Ausbauchung besitzt eine ungefähr U-förmige, halb-S-förmige, Fragezeichen-förmige oder auch S-förmige Gestalt.

Die Einstellung des Lagers zur Justierung des Umschaltpunkts kann mittels eines Werkzeugs erfolgen, das auf den Träger für das Lager und in Richtung zum Lager einwirkt. Es bietet sich an, das Werkzeug keilförmig auszugestalten. Zur Einstellung des Lagers wird dieses Werkzeug dann ungefähr quer zur Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans verschoben, wodurch das Werkzeug auf den quer zur Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans verlaufenden ersten Abschnitt des Trägers einwirkt, was eine Aufweitung der Ausbauchung am Träger zur Folge hat. Gegebenenfalls kann noch ein weiteres Werkzeug mit einer Stützfläche verwendet werden, wobei die Stützfläche während der Einstellung an dem in Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans verlaufenden zweiten Abschnitt abstützend anliegt.

In einer weiteren Ausbildung kann es sich bei dem Werkzeug auch um ein Prägewerkzeug handeln. Mittels des Prägewerkzeugs ist wenigstens eine Prägung in den Träger für das Lager einbringbar. Diese in den Träger durch die Prägung eingebrachte Deformation bewirkt eine Verschiebung des Lagers in Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans. Weiter kann zur Justierung auch eine Prägung oder eine sonstige mechanische Deformation in den Kontaktträger für den Festkontakt des Kontaktsystems oder in einen Schalthebel, der als Teil des Betätigungsorgans auf einen in das Gehäuse des Schalters führenden Stößel einwirkt, eingebracht werden.

In einer bevorzugten Ausführung besteht der das Lager aufnehmende Träger, der den Festkontakt aufnehmende Kontaktträger, der Schalthebel oder ein sonstiges funktionsrelevantes Bauteil des Schalters wenigstens teilweise aus einem thermisch verformbaren Material. Zur Justierung erfolgt eine derartige thermische Einwirkung, so daß der Träger, der Kontaktträger, der Schalthebel oder das sonstige Bauteil eine Deformation erfährt, wobei die Deformation eine Komponente in Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans besitzt. Weiterhin ist bevorzugt, die thermische Einwirkung durch einzelne Pulse von Laserstrahlen vorzunehmen, wodurch die Größe der Deformation gezielt gesteuert werden kann. Soll die Einwirkung auf den im Inneren des Gehäuses befindlichen Träger für das Lager oder den Kontaktträger für den Festkontakt oder die Kontaktzunge erfolgen, so ist es zweckmäßig, am Gehäuse des Schalters ein für die Laserstrahlen durchsichtiges Fenster vorzusehen.

Um den Justiervorgang auch automatisierbar durchführen zu können, bietet sich folgende Vorgehensweise an. Das Kontaktsystem ist unter Berücksichtigung der maximal auftretenden Toleranzen derart dimensioniert, daß nach der Montage das Kontaktsystem den Schaltpunkt beim zugeordneten Betätigungsweg des Betätigungsorgans zunächst noch nicht erreicht. Bei der anschließenden Justierung wird dann das Betätigungsorgan um den zugeordneten Betätigungsweg verstellt und es erfolgt dann die Einwirkung des Justierwerkzeugs auf den Träger für das Lager, den Kontaktträger, die Kontaktzunge oder den Schalthebel, indem das keilförmige Werkzeug in Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans vorgeschoben wird, das Prägewerkzeug entsprechende Prägungen einbringt oder eine thermische Erwärmung durch Laserstrahlen o. dgl. erfolgt. Aufgrund dieser Einwirkungen findet eine Deformation statt, die eine Einstellung in Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans bewirkt. Die Einwirkung erfolgt dann solange, bis die Kontaktzunge umschnappt. Das Umschnappen läßt sich auf einfache Weise durch das Öffnen, Schließen oder Umschalten des Kontaktsystems feststellen, wenn der Schalter mit seinen elektrischen Anschlüssen bei der Justierung an einen elektrischen Stromkreis angeschlossenen ist. Gleichermaßen kann der Justiervorgang mittels des Justierwerkzeugs dann beendet werden, wenn das Lager, der Festkontakt, der Schalthebel oder ein sonstiges funktionsrelevantes Bauteil des Schalters eine vorgegebene Lage erreicht hat. Das Erreichen dieser Lage kann durch eine optische Überwachung, beispielsweise mittels einer Lichtschranke, festgestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Schalter elektrische Anschlüsse, die in der Art von Kontaktflächen ausgebildet sind. Diese Kontaktflächen verlaufen ungefähr parallel und im wesentlichen eben zur Unterseite des Schaltergehäuses. Dadurch ist der Schalter in SMD-Technik (SMD = Surface Mounted Device) auf einer Leiterplatte montierbar.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch eine einfache, fehlerunanfällige und kostengünstige Anordnung die Justierung des Schaltpunktes und des Differenzweges für den Schalter sowie der Kontaktlage oder des Kontaktabstandes für das Kontaktsystem ermöglicht ist. Die Justierung erfolgt auf einfache Art und Weise, vermeidet Justageprobleme und ist automatisierbar. Damit ist ein derartiger Schalter in besonderer Weise auch für die Massenfertigung geeignet. Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung bei kleinbauenden Schaltern, wie Schnapp- oder Mikroschaltern sowie bei SMD-Schaltern, einsetzen. Diese können mit weitaus engeren Toleranzen im Hinblick auf den Schaltpunkt des Kontaktsystems oder den Differenzweg für das Betätigungsorgan als bisher hergestellt werden, ohne daß die Maßtoleranzen für die Einzelteile des Kontaktsystems übermäßig einzuengen sind. Vielmehr ist der Einfluß der Toleranzen der Einzelteile weitgehend eliminiert. Dadurch läßt sich wiederum der Nachlaufweg des Schalters vergrößern, was in vielen Anwendungsfällen für den Schalter wünschenswert ist. Selbst nicht den Spezifikationen entsprechende Schalter können noch nachträglich justiert werden, so daß der Ausschuß bei der Herstellung des Schalters verringert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen elektrischer Schalter in Seitenansicht,

Fig. 2 den elektrischen Schalter aus der Richtung II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 den elektrischen Schalter aus der Richtung IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3 im Bereich des Lagers,

Fig. 6 einen Schalter wie in Fig. 3 während der Justierung des Schaltpunkts, wobei der Schalter mit einer schematisch gezeigten Anzeige- und Justiervorrichtung in Verbindung steht,

Fig. 7 einen Schnitt wie in Fig. 3 entsprechend einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 7,

Fig. 9 einen elektrischen Schalter wie in Fig. 1 entsprechend einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 10 einen Schnitt wie in Fig. 3 in nochmals einer weiteren Ausführungsform.

In Fig. 1 und 2 ist ein in der Art eines Mikroschalters ausgebildeter elektrischer Schalter 1 mit einem Gehäuse 2 zu sehen. An der Oberseite 3 des Gehäuses 2 ragt ein als Stößel ausgestaltetes Betätigungsorgan 5 heraus, das im wesentlichen in einer senkrecht zur Oberseite 3 verlaufenden Richtung 20, 20' bewegbar ist. Zur Bewegung des Betätigungsorgans 5 wirkt auf dieses wiederum ein Schalthebel 7 ein, so daß die eigentliche Betätigung des Schalters 1 über den Schalthebel 7 erfolgt. Das Betätigungsorgan 5 ist zum Schutz des Inneren des Gehäuses 2 mit einer elastischen Dichthaube 6 versehen.

Wie weiter der Fig. 3 zu entnehmen ist, ist im Inneren des Gehäuses 2 ein Kontaktsystem 9 angeordnet, das als Öffner, Schließer oder Umschalter ausgebildet sein kann. Das Kontaktsystem 9 besteht aus wenigstens einem Festkontakt 10, einer bewegbaren Kontaktzunge 12 als Schaltkontakt und einer mit der Kontaktzunge 12 in Wirkverbindung stehenden Feder 13. Vorliegend besitzt das Kontaktsystem 9 noch einen weiteren Festkontakt 11, so daß das Kontaktsystem 9 als Umschalter wirkt. Die Festkontakte 10, 11 sind an Trägerteilen 14, 15 angeordnet. Die Kontaktzunge 12 ist mit ihrer Längsrichtung ungefähr quer zur Bewegungsrichtung 20, 20' an einem Lager 18, das in der Art eines Schneidenlagers ausgebildet ist, bewegbar angeordnet. Das Lager 18 befindet sich an einem in der Art eines Trägers ausgestaltetem Teil, das somit ein Trägerteil 16 darstellt. Das Trägerteil 16 verläuft im Bereich des Lagers 18 grob betrachtet ungefähr parallel zur Bewegungsrichtung 20, 20'. Die als Zugfeder ausgebildete Feder 13 ist mit einem Ende in die Kontaktzunge 12 und mit dem anderen Ende in ein weiteres Trägerteil 17 eingehängt. Die Trägerteile 14, 15, 16, 17 sind am Sockel 24 des Gehäuses 2 befestigt.

An der dem Sockel 24 zugeordneten Unterseite 4 des Gehäuses 2 ragen elektrische Anschlüsse 8a, 8b, 8c, 8d heraus, wie man insbesondere der Fig. 4 entnimmt. Die Anschlüsse 8a, 8b, 8c, 8d sind in der Art von Kontaktflächen ausgebildet. Die Kontaktflächen verlaufen wiederum im wesentlichen parallel zur Unterseite 4 des Gehäuses 2 und sind flach oder eben am Sockel 24 des Gehäuses 2. Dadurch ist der Schalter 1 in SMD-Technik (SMD = Surface Mounted Device) auf einer Leiterplatte montierbar und kann daher mittels einer Bestückungsmaschine weiterverarbeitet werden.

Wie man anhand der Fig. 3 sieht, steht das Kontaktsystem 9 über die Trägerteile 14, 15, 16, 17 mit den Anschlüssen 8a, 8b, 8c, 8d in elektrischer Verbindung. Dabei sind den Anschlüssen 8a, 8b die Trägerteile 14, 15 für die Festkontakte 11, 10, dem Anschluß 8c das Trägerteil 16 für das Lager 18 und dem Anschluß 8d das Trägerteil 17 zugeordnet. In der Ruheposition des Betätigungsorgans 5, die in Fig. 3 gezeigt ist, liegt die Kontaktzunge 12 am Festkontakt 11 an. Damit ist in dieser ersten Schaltstellung des Kontaktsystems 9 eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen 8a und 8c hergestellt. Zur Umschaltung des Kontaktsystems 9 wird das Betätigungsorgan 5 in Richtung 20 bewegt, wobei das Betätigungsorgan 5 auf die Feder 13 einwirkt. Der Schaltpunkt des Kontaktsystems 9, an dem das Umschnappen der Kontaktzunge 12 erfolgt, ist erreicht, wenn die Wirkungslinie 19 der Feder 13 in etwa mit der Längsrichtung der Kontaktzunge 12 übereinstimmt. Somit ist dem Schaltpunkt ein bestimmter Betätigungsweg in Richtung 20, den das Betätigungsorgan 5 durch Bewegung aus der Ruheposition bis zum Erreichen des Schaltpunkts zurücklegt, zugeordnet. Nach Überschreiten des Schaltpunkts liegt die Kontaktzunge 12 am Festkontakt 10 an, wobei in dieser zweiten Schaltstellung des Kontaktsystems 9 eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen 8b und 8c hergestellt ist. Beim erneuten Umschalten des Kontaktsystems 9 wird das Betätigungsorgan 5 in die Ruheposition zurückbewegt, wobei dem Betätigungsorgan 5 ebenfalls ein Betätigungsweg in Richtung 20' bis zum Erreichen des Schaltpunkts zugeordnet ist. Der Differenzweg ist der Unterschied zwischen der Größe des Betätigungswegs in Richtung 20 und desjenigen in Richtung 20'.

Die gewünschte Größe für den Betätigungsweg und damit die Toleranzen für den Schaltpunkt und den Differenzweg sind in der Regel durch den Einsatz des Schalters 1 festgelegt. Aufgrund von Fertigungstoleranzen, die insbesondere bei der Massenfertigung derartiger Schalter kleiner Baugröße auftreten, schwankt der tatsächlich realisierte Betätigungsweg von Schalter zu Schalter jedoch oft beträchtlich. Zur Anpassung des Betätigungswegs an die festgelegte Größe ist in einer ersten Ausführung beim Schalter 1 der Schaltpunkt, der wiederum dem Betätigungsweg zugeordnet ist, durch Verstellung eines Teils des Kontaktsystems 9 in Bewegungsrichtung 20, 20' des Betätigungsorgans 5 justierbar ausgestaltet. Für diese Justierung des Schaltpunkts ist erfindungsgemäß das Lager 18 in Bewegungsrichtung 20, 20' des Betätigungsorgans 5 einstellbar ausgestaltet. Selbstverständlich kann zur Justierung des Schaltpunktes alternativ oder auch zusätzlich eine Verstellung des Einhängepunktes der Feder 13 am Trägerteil 17 in Bewegungsrichtung 20, 20' vorgenommen werden. Weitere Alternativen bestehen darin, das als Kontaktträger für den Festkontakt 10, 11 dienende Trägerteil 14, 15, den Schalthebel 7 oder ein sonstiges für das Kontaktsystem funktionsrelevantes Bauteil am Schalter 1 in Bewegungsrichtung 20, 20' einstellbar auszugestalten. Im folgenden sollen verschiedene Ausführungsformen für einen derart einstellbaren Schalter näher beschrieben werden.

In der in Fig. 3 und 5 näher gezeigten Ausführungsform besitzt das Trägerteil 16 für das Lager 18 einen ersten Abschnitt 21, der in etwa quer zur Bewegungsrichtung 20, 20' des Betätigungsorgans 5 verläuft. Es bietet sich insbesondere an, den ersten Abschnitt 21 in etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung 20, 20' anzuordnen. An den ersten Abschnitt 21 schließt sich ein zweiter Abschnitt 22 an, der in etwa in Bewegungsrichtung 20, 20' des Betätigungsorgans 5 verläuft. An den zweiten Abschnitt 22 schließt sich weiter ein dritter Abschnitt 23 an, der ungefähr parallel zum ersten Abschnitt 21 verläuft und im Sockel 24 des Gehäuses 2 befestigt ist. Der dritte Abschnitt 23 kontaktiert den Anschluß 8c. Aufgrund dieser Ausgestaltung bilden der erste und zweite Abschnitt 21, 22 eine in etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung 20, 20' des Betätigungsorgans 5 ausgeformte Art von Ausbauchung an dem Trägerteil 16 für das Lager 18. In etwa könnte man diese Ausbauchung auch als ungefähr halb-S-förmig, Fragezeichen-förmig oder auch U-förmig, wobei das U liegend angeordnet ist, bezeichnen.

Die Einstellung des Lagers 18 erfolgt bei der Montage des Kontaktsystems 9 oder anschließend an dessen Montage bevor das Gehäuse 2 verschlossen ist. Selbstverständlich kann auch im Gehäuse 2 eine nicht weiter gezeigte Öffnung vorgesehen sein, um ein nachträgliches Justieren zu gestatten. Für den eigentlichen Einstellvorgang wirkt, wie in Fig. 5 schematisch zu sehen ist, ein Werkzeug 25 auf ein Teil des Lagers 18 derart ein, daß eine Komponente der Wirkrichtung des Werkzeugs 25 in Bewegungsrichtung 20, 20' des Betätigungsorgans 5 und damit zum Lager 18 ausgerichtet ist. Bei der Einwirkung durch das Werkzeug 25 wird eine bleibende Deformation des Trägerteils 16 vorgenommen, so daß die Einstellung des Lagers 18 sich nachträglich nicht mehr von selbst verändern kann. Zweckmäßigerweise besteht die Deformation aus einer plastischen Verformung des Trägerteils 16.

Das Werkzeug 25 kann an der dem Lager 18 zugewandten Seite in etwa keilförmig ausgestaltet sein. Mit dieser keilförmigen Seite wirkt das Werkzeug 25 dann auf den in etwa quer zur Bewegungsrichtung 20, 20' des Betätigungsorgans 5 verlaufenden ersten Abschnitt 21 des Trägerteils 16 ein. Hierzu ist das Werkzeug 25 in etwa quer zur Bewegungsrichtung 20, 20' des Betätigungsorgans 5, also in Richtung des Pfeils 26, während des Einstellvorgangs verschiebbar. Bei dieser Verschiebung kommt dann die keilförmige Seite des Werkzeugs 25 in Kontakt mit dem Abschnitt 21 und drückt diesen bei anhaltendem Vorschub in Richtung 26 immer weiter nach oben, so daß eine Aufweitung der Ausbauchung erfolgt und das Lager 18 in Bewegungsrichtung 20' des Betätigungsorgans 5 verstellt wird. Der Vorschub des Werkzeugs 25 in Richtung 26 und damit der Einstellvorgang werden beendet, sobald das Lager 18 die für den gewünschten Betätigungsweg des Betätigungsorgans 5 richtige Position eingenommen hat. Um zu gewährleisten, daß die Aufweitung lediglich in Bewegungsrichtung 20' erfolgt und eine unerwünschte Verbiegung des zweiten Abschnitts 22 verhindert ist, kann eine Abstützung am zweiten Abschnitt 22 durch ein Werkzeug 29 mit einer Stützfläche 30 während des Einstellvorgangs vorgenommen werden, was in Fig. 5 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Falls erforderlich kann selbstverständlich ein Werkzeug auch derart auf den ersten Abschnitt 21 einwirken, daß die Ausbauchung komprimiert wird, wodurch das Lager 18 in Bewegungsrichtung 20 des Betätigungsorgans 5 verstellt wird.

Bei einem Verfahren zur Justierung des Schaltpunktes eines solchen elektrischen Schalters 1, um den gewünschten zugeordneten Betätigungsweg zu erzielen, wird das Umschnappen des Kontaktsystems 9 für die Beendigung des Justiervorgangs herangezogen. Das Kontaktsystem 9 ist unter Berücksichtigung der auftretenden Toleranzen bei der Herstellung der Einzelteile derart dimensioniert, daß der Schaltpunkt des Kontaktsystems 9 nach der Montage zunächst beim festgelegten Betätigungsweg für das Betätigungsorgan 5 noch nicht erreicht ist. Anschließend an die Montage wird das Betätigungsorgan 5 um den festgelegten Betätigungsweg verstellt und die Einstellung des Lagers 18 wie oben beschrieben vorgenommen bis das Umschnappen der Kontaktzunge 12 erfolgt.

Das Umschnappen der Kontaktzunge 12 kann optisch mittels einer Lichtschranke o. dgl. oder auch bevorzugterweise durch das elektrische Öffnen, Schließen oder Umschalten des Kontaktsystems 9 je nach dessen Ausgestaltung festgestellt werden. Hierzu ist lediglich der Schalter 1 mit seinen Anschlüssen 8a, 8b, 8c und gegebenenfalls 8d an einen elektrischen Stromkreis anzuschließen. Beim Umschnappen der Kontaktzunge 12 ändert sich dann das Schaltsignal des Schalters 1, was wiederum als Auslösung zum Anhalten des Werkzeugs 25 herangezogen werden kann.

Ein dieses Prinzip verwendendes Justierverfahren wird näher anhand der Fig. 6 beschrieben.

Nach der Montage wird der Schalter 1 zur Justierung in eine Justiervorrichtung 40, die in Fig. 6 nur schematisch angedeutet ist, eingebracht und die elektrischen Anschlüsse 8a, 8b, 8c des Schalters 1 werden an eine Anzeigevorrichtung 36 angeschlossen. Die Anzeigevorrichtung 36 enthält eine Spannungsquelle 37, die mit dem Anschluß 8c verbunden wird. Weiter sind Leuchtmittel in der Anzeigevorrichtung 36 vorhanden, beispielsweise eine den Anschluß 8b kontaktierende grüne Leuchtdiode 38 und eine den Anschluß 8a kontaktierende rote Leuchtdiode 39. Da sich der Schalter 1 in der ersten Schaltstellung befindet, in der die Kontaktzunge 12 am Festkontakt 11 anliegt, leuchtet die rote Leuchtdiode 39.

Danach wirkt ein Stempel 41 der Justiervorrichtung 40 derart auf das Betätigungsorgan 5 ein, daß das Betätigungsorgan 5 gerade den festgelegten Betätigungsweg in Richtung des Pfeils 20 zurücklegt und in dieser Stellung festgehalten wird. Aufgrund der Dimensionierung des Kontaktsystems 9 ist jedoch der Schaltpunkt noch nicht erreicht, womit das Kontaktsystem 9 in der ersten Schaltstellung verbleibt und die rote Leuchtdiode 39 weiter leuchtet.

Anschließend erfolgt die Einwirkung des Justierwerkzeugs 25 der Justiervorrichtung 40 auf ein Teil des Lagers 18, nämlich wie bereits beschrieben durch den Vorschub des keilförmigen Werkzeugs 25 in Richtung 26, wobei das Lager 18 in Richtung des Pfeils 20' verstellt wird. Dieser Vorschub des Werkzeugs 25 wird nun solange fortgeführt, bis die Kontaktzunge 12 in die zweite Schaltstellung umschnappt, womit die Kontaktzunge 12 an den Festkontakt 10 zur Anlage kommt. Dabei verlöscht die rote Leuchtdiode 39 und die grüne Leuchtdiode 38 leuchtet auf. Sobald die grüne Leuchtdiode 38 aufleuchtet, ist der Schaltpunkt des Kontaktsystems 9 mit dem festgelegten Betätigungsweg des Betätigungsorgans 5 korreliert und der Justiervorgang wird beendet. Gegebenenfalls ist der Vorschub des keilförmigen Werkzeugs 25 noch etwas über diesen Schaltpunkt hinaus fortzuführen, um ein Rückfedern des ersten Abschnitts 21 am Trägerteil 16 zu berücksichtigen.

Ein Schalter 1' in einer zweiten Ausführungsform, die in Fig. 7 näher zu sehen ist, besitzt ein etwas modifiziertem Kontaktsystem 9', wobei mit dem Schalter 1 vergleichbare Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Bei diesem Schalter 1' wirkt das in Bewegungsrichtung 20, 20' bewegbare Betätigungsorgan 5 auf einen ersten Hebelarm eines zweiarmigen Innenhebels 28 ein. Am zweiten Hebelarm des Innenhebels 28 ist ein Ende einer Feder 13 eingehängt, die wiederum mit ihrem anderen Ende an einer Kontaktzunge 12 eingehängt ist. Die Kontaktzunge 12 ist in einem Lager 18 bewegbar gelagert, das in Fig. 7 in einem Teilschnitt durch die Feder 13 dargestellt ist. Das Lager 18 befindet sich an einem eine elektrische Verbindung zu einem Anschluß 27a herstellenden Trägerteil 16'. Die beiden Festkontakte 10, 11 sind an Kontaktträgern 34, 35 angeordnet, die wiederum eine Verbindung zu den als Steckanschlüsse ausgebildeten elektrischen Anschlüssen 27c, 27b des Schalters 1' bewirken. Damit steht das bewegbare Betätigungsorgan 5 mit der Kontaktzunge 12 über den Innenhebel 28 und die Feder 13 zur Umschaltung des Kontaktsystems 9' in Wirkverbindung.

Bei dieser Ausführung ist anstelle des Lagers 18 oder auch zusätzlich zum Lager 18 ein anderes Teil des Kontaktsystems 9' und zwar der Festkontakt 10, 11 in Bewegungsrichtung 20, 20' des Betätigungsorgans 5 einstellbar, wodurch die Kontaktlage sowie der Kontaktabstand justiert werden. Zur Einstellung kann ein als Prägewerkzeug ausgebildetes Werkzeug verwendet werden. Mittels des Prägewerkzeugs wird wenigstens eine Einkerbung beziehungsweise Prägung 32, 33 in den Kontaktträger 35 und/oder 34 für den Festkontakt 10, 11 eingebracht, wie besonders gut in Fig. 8 zu erkennen ist. Durch die Prägung 32, 33 wird der Kontaktträger 34, 35 plastisch gestreckt und dadurch der Festkontakt 10, 11 in Bewegungsrichtung 20, 20' des Betätigungsorgans 5 verschoben. Reicht die mittels einer Prägung 32, 33 erzielbare Verschiebung nicht aus, so können selbstverständlich auch mehrere Prägungen 32, 33 eingebracht werden oder die Eindringtiefe der Prägung 32, 33 variiert werden. In Fig. 7 und 8 ist jedoch lediglich eine Prägung 32, 33 im Kontaktträger 34, 35 gezeigt. Die Einwirkung des Justierwerkzeugs und damit das Prägen in den Kontaktträger 34, 35 erfolgt solange, bis der Festkontakt 10, 11 eine vorgegebene Lage erreicht hat, so daß der Kontaktabstand der Festkontakte 10, 11 die gewünschte Größe besitzt. Das Erreichen dieser Lage kann durch optische Überwachung der vom Festkontakt 10, 11 eingenommenen Lage festgestellt werden. Zur optischen Überwachung kann beispielsweise eine Lichtschranke verwendet werden, die bei Erreichen der vorgegebenen Lage ein Signal abgibt, das wiederum zur Beendigung der Prägung herangezogen wird.

In der beschriebenen Art und Weise lassen sich das Lager 18 für die Kontaktzunge 12, das Trägerteil 14, 15 bzw. der Kontaktträger 34, 35 für den Festkontakt 10, 11, der Schalthebel 7 oder sonstige für das Kontaktsystem 9 funktionsrelevante Bauteile mechanisch einstellen. Besonders bevorzugt ist auch ein im wesentlichen berührungslos erfolgender Justiervorgang, der anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert werden soll.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, erfolgt die Einstellung des Betätigungswegs für den Schalter 1 durch eine thermische Verformung am Schalthebel 7. Hierzu besteht der Schalthebel 7 wenigstens teilweise aus einem Material, das thermisch bleibend verformbar ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Material um Kupferlegierungen, Stahl o. dgl. handeln. Mittels eines Lasers wirken auf eine Seite des Schalthebels 7 Pulse von Laserstrahlen 31 ein. Dadurch wird die Stelle am Schalthebel 7, an der die Laserstrahlen 31 auftreffen, einseitig erwärmt und das Material des Schalthebels 7 dehnt sich an dieser Stelle aus. Aufgrund der einseitigen Erwärmung tritt ein Verzug des Schalthebels 7 mit einer Komponente in Richtung 20, 20' auf, so daß der Schalthebel schließlich die mit Bezugszeichen 7' bezeichnete Lage bleibend einnimmt. Durch entsprechende Steuerung der Leistung der Laserstrahlen 31 oder der Anzahl der Pulse von Laserstrahlen 31 läßt sich eine thermische Deformation der gewünschten Größe erzeugen, so daß die entsprechende Einstellung des Betätigungswegs für den Schalter 1 resultiert. Selbstverständlich kann die Erwärmung auch auf sonstige Weise, beispielsweise auf induktivem Wege o. dgl. erfolgen.

Gemäß einem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel lassen sich auch die im Inneren des Gehäuses 2 des Schalters 1 befindlichen Teile des Kontaktsystems 9, wie der das Lager 18 aufnehmende Träger 16, der den Festkontakt 10, 11 aufnehmende Kontaktträger 14, 15, die Kontaktzunge 12 o. dgl. mittels thermischer Verformung einstellen. Am Gehäuse 2 ist dazu ein für die Laserstrahlen 31 durchlässiges Fenster 42 angebracht. Durch dieses Fenster 42 gelangen die Laserstrahlen 31 nahezu verlustfrei in das Innere des Gehäuses 2. In Fig. 10 sind die Laserstrahlen auf die Kontaktzunge 12 gerichtet, so daß eine mit gestrichelten Linien eingezeichnete Deformation 43 an der Kontaktzunge 12 erzeugt wird. Durch die Größe der Deformation 43 läßt sich wiederum der Schaltpunkt, an dem die Kontaktzunge 12 umschaltet, und damit der Schaltpunkt des Kontaktsystems 9 einstellen. Wie man unmittelbar erkennt, kann der Schalter 1 komplett montiert und danach die Einstellung vorgenommen werden, da über das Fenster 42 eine berührungslose Einstellung auch im Inneren des Gehäuses 2 erfolgen kann. Selbstverständlich können am oder im Gehäuse 2 auch Verspiegelungen und sonstige Hilfsmittel angeordnet sein, um die Laserstrahlen 31 auf das einzustellende Bauteil des Schalters 1 auszurichten.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen des Erfindungsgedankens. Falls erforderlich kann an einem Schalter auch gleichzeitig eine Justierung von mehreren Teilen, beispielsweise des Lagers für die Kontaktzunge und/oder der Festkontakte und/oder des Schalthebels und/oder sonstiger für das Kontaktsystem funktionsrelevanter Bauteile vorgenommen werden. Weiter kann die Erfindung nicht nur mit Vorteil an kleinbauenden elektrischen Schaltern sondern auch an sonstigen Schaltern, Sensoren o. dgl. Verwendung finden.

Bezugszeichenliste

1

elektrischer Schalter

1

' elektrischer Schalter (weitere Ausführung)

2

Gehäuse

3

Oberseite (des Gehäuses)

4

Unterseite (des Gehäuses)

5

Betätigungsorgan, Stößel

6

Dichthaube

7

Schalthebel

7

' Schalthebel (nach thermischer Verformung)

8

a,

8

b,

8

c,

8

d elektrischer Anschluß

9

Kontaktsystem

9

' Kontaktsystem (weitere Ausführung)

10

,

11

Festkontakt

12

Kontaktzunge

13

Feder

14

,

15

Trägerteil (Kontaktträger)

16

Trägerteil (für Lager)

16

' Trägerteil (weitere Ausführung)

17

Trägerteil (für Feder)

18

Lager

19

Wirkungslinie (der Feder)

20

,

20

' Bewegungsrichtung/Pfeil (für Betätigungsorgan)

21

erster Abschnitt (am Trägerteil)

22

zweiter Abschnitt (am Trägerteil)

23

dritter Abschnitt (am Trägerteil)

24

Sockel (am Gehäuse)

25

Werkzeug (zur Einstellung des Lagers)

26

Richtungspfeil (für Vorschub des Werkzeugs)

27

a,

27

b,

27

c elektrischer Anschluß (weitere Ausführung)

28

Innenhebel

29

Werkzeug (zur Abstützung)

30

Stützfläche

31

Laserstrahl

32

,

33

Prägung

34

,

35

Kontaktträger (weitere Ausführung)

36

Anzeigevorrichtung

37

Spannungsquelle

38

,

39

Leuchtdiode

40

Justiervorrichtung

41

Stempel

42

Fenster (im Gehäuse)

43

Deformation (an Kontaktzunge)

Claims (14)

1. Elektrischer Schalter mit einem aus wenigstens einem Festkontakt (10, 11) und einer bewegbaren Kontaktzunge (12) bestehenden Kontaktsystem (9, 9'), und mit einem zur Umschaltung des Kontaktsystems (9, 9') mit der Kontaktzunge (12) in Wirkverbindung stehenden, bewegbaren Betätigungsorgan (5), wobei der Schaltpunkt des Kontaktsystems (12) durch Verstellung eines Teils des Kontaktsystems (9, 9') in Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) justierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzunge (12) an einem insbesondere in der Art eines Schneidenlagers ausgebildeten Lager (18) angeordnet ist, und daß das Lager (18) für die Kontaktzunge (12) zur Justierung des Schaltpunkts in Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) einstellbar ist.

2. Elektrischer Schalter mit einem aus wenigstens einem Festkontakt (10, 11) und einer bewegbaren Kontaktzunge (12) bestehenden Kontaktsystem (9, 9'), und mit einem zur Umschaltung des Kontaktsystems (9, 9') mit der Kontaktzunge (12) in Wirkverbindung stehenden, bewegbaren Betätigungsorgan (5), wobei der Schaltpunkt des Kontaktsystems (9, 9') durch Verstellung eines Teils des Kontaktsystems (9, 9') in Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) justierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkontakt (10, 11) und/oder die Kontaktzunge (12) zur Justierung des Schaltpunkts in Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) einstellbar ist.

3. Elektrischer Schalter mit einem aus wenigstens einem Festkontakt (10, 11) und einer bewegbaren Kontaktzunge (12) bestehenden Kontaktsystem (9, 9'), und mit einem zur Umschaltung des Kontaktsystems (9, 9') mit der Kontaktzunge (12) in Wirkverbindung stehenden, bewegbaren Betätigungsorgan (5), wobei der Schaltpunkt des Kontaktsystems (9, 9') justierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Betätigungsorgans (5) zur Justierung des Schaltpunkts in Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) einstellbar ist.

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktsystem (9, 9') mit elektrischen Anschlüssen (8a, 8b, 8c, 8d; 27a, 27b, 27c) in elektrischer Verbindung steht, daß vorzugsweise eine Feder (13) mit der Kontaktzunge (12) in Wirkverbindung steht, wobei das Betätigungsorgan (5) in der Art eines Schnappschaltsystems auf die Feder (13) einwirkt, daß weiter vorzugsweise das Lager (18) für die Kontaktzunge (12) eine Verbindung in der Art eines Trägers (16, 16') zu einem elektrischen Anschluß (8c, 27a) des Schalters (1, 1') besitzt, daß nochmals weiter vorzugsweise der Festkontakt (10, 11) an einem eine Verbindung zu einem elektrischen Anschluß (8a, 8b, 27b, 27c) des Schalters (1, 1') herstellenden Kontaktträger (14, 15, 34, 35) angeordnet ist, und daß abermals weiter vorzugsweise das Betätigungsorgan aus einem die Wirkverbindung mit der Kontaktzunge (12) herstellenden Stößel (5) und einem auf den Stößel (5) einwirkenden Schalthebel (7) besteht.

5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung durch eine Deformation an dem das Lager (18) aufnehmenden Träger (16, 16') und/oder an dem den Festkontakt (10, 11) aufnehmenden Kontaktträger (14, 15, 34, 35) und/oder an dem Schalthebel (7) vorgenommen ist, wobei es sich insbesondere um eine bleibende mechanische Deformation handelt, die vorzugsweise aus einer plastischen Verformung besteht.

6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung mittels eines auf den Träger (16, 16') für das Lager (18) und/oder den Kontaktträger (14, 15, 34, 35) für den Festkontakt (10, 11) und/oder den Schalthebel (7) einwirkenden Werkzeugs (25) erfolgt, wobei das Werkzeug (25) eine Wirkkomponente in Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5), insbesondere in Richtung zum Lager (18) und/oder zum Festkontakt (10, 11), besitzt, und daß vorzugsweise die Einstellung bei der Montage oder anschließend an die Montage des Kontaktsystems (9, 9') erfolgt.

7. Elektrischer Schalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Anschluß (8c) und dem Lager (18) herstellende Trägerteil (16) einen ersten Abschnitt (21) besitzt, der in etwa quer zur Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) verläuft, insbesondere in etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung (20, 20'), daß vorzugsweise das Trägerteil (16) einen zweiten, in etwa in Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) verlaufenden, daran anschließenden Abschnitt (22) besitzt, wobei weiter vorzugsweise der erste und zweite Abschnitt (21, 22) eine in etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) ausgeformte Art von Ausbauchung am Träger (16) für das Lager (18) bilden, und daß noch weiter vorzugsweise die Ausbauchung ungefähr U-förmig, halb-S-förmig, Fragezeichen-förmig oder S-förmig ausgebildet ist.

8. Elektrischer Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (25) auf den in etwa quer zur Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) verlaufenden ersten Abschnitt (21) des Trägerteils (16) einwirkt, wobei insbesondere eine Aufweitung der Ausbauchung erfolgt, daß vorzugsweise das Werkzeug (25) in etwa keilförmig ausgestaltet ist, daß weiter vorzugsweise das Werkzeug (25) in etwa quer (26) zur Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) für die Einstellung verschiebbar ist, und daß noch weiter vorzugsweise ein weiteres Werkzeug (29) mit einer Stützfläche (30) während der Einstellung an dem in etwa in Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) verlaufenden zweiten Abschnitt (22) abstützend anliegt.

9. Elektrischer Schalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung mittels eines als Prägewerkzeug ausgebildeten Werkzeuges erfolgt, wobei mittels des Prägewerkzeugs wenigstens eine Prägung (32, 33) in das das Lager (18) aufnehmende Trägerteil (16, 16') und/oder den den Festkontakt (10, 11) aufnehmenden Kontaktträger (14, 15, 34, 35) und/oder den Schalthebel (7) einbringbar ist, um das Lager (18) und/oder den Festkontakt (10, 11) und/oder den Schalthebel (7) in Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) zu verschieben.

10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der das Lager (18) aufnehmende Träger (16, 16'), der den Festkontakt (10, 11) aufnehmende Kontaktträger (14, 15, 34, 35), die Kontaktzunge (12), der Schalthebel (7) oder ein sonstiges für das Kontaktsystem (9, 9') funktionsrelevantes Bauteil wenigstens teilweise aus einem thermisch bleibend verformbaren Material besteht, wobei es sich bei dem Material insbesondere um Kupferlegierungen, Stahl o. dgl. handelt, daß die Einstellung durch eine auf den Träger (16, 16'), den Kontaktträger (14, 15, 34, 35), die Kontaktzunge (12), den Schalthebel (7) o. dgl. einwirkende thermische Deformation vorgenommen ist, daß vorzugsweise das Werkzeug zur thermischen Einwirkung aus einem Laser besteht, daß weiter vorzugsweise das Gehäuse (2) des Schalters (1, 1') ein für die Laserstrahlen (31) durchlässiges Fenster (42) zur Einwirkung auf den im Inneren des Gehäuses (2) befindlichen Träger (16, 16'), den Kontaktträger (14, 15, 34, 35), die Kontaktzunge (12) o. dgl. besitzt, und daß nochmals weiter vorzugsweise die Einstellung nach der Montage des Kontaktsystems (9, 9') erfolgt.

11. Elektrischer Schalter mit einem Gehäuse (2), mit einem aus wenigstens einem Festkontakt (10, 11) und einer bewegbaren Kontaktzunge (12) bestehenden Kontaktsystem (9), mit einem zur Umschaltung des Kontaktsystems (9) mit der Kontaktzunge (12) in Wirkverbindung stehenden, bewegbaren Betätigungsorgan (5), und mit an einer Seite (4) des Gehäuses (2) befindlichen, in elektrischer Verbindung mit dem Kontaktsystem (9) stehenden elektrischen Anschlüssen (8a, 8b, 8c, 8d), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlüsse (8a, 8b, 8c, 8d) in der Art von Kontaktflächen ausgebildet sind, und daß die Kontaktflächen im wesentlichen parallel zu der Seite (4) des Gehäuses (2) verlaufen, so daß der Schalter (1) in SMD-Technik (SMD = Surface Mounted Device) auf einer Leiterplatte montierbar ist.

12. Verfahren zur Justierung des Schaltpunktes eines elektrischen Schalters für die Erzielung eines zugeordneten Betätigungswegs nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktsystem (9, 9') unter Berücksichtigung der auftretenden Toleranzen derart dimensioniert ist, daß nach der Montage das Kontaktsystem (9, 9') den Schaltpunkt beim zugeordneten Betätigungsweg des Betätigungsorgans (5) zunächst noch nicht erreicht, daß dann das Betätigungsorgan (5) um den zugeordneten Betätigungsweg verstellt wird, und daß anschließend die Einwirkung des Justierwerkzeugs auf den Träger (16, 16') für das Lager (18) und/oder den Kontaktträger (14, 15, 34, 35) für den Festkontakt (10, 11) und/oder den Schalthebel (7) solange erfolgt, bis das Kontaktsystem (9, 9') umschaltet, was bevorzugterweise durch das elektrische Öffnen, Schließen oder Umschalten des Kontaktsystems (9, 9') mit den an einen elektrischen Stromkreis angeschlossenen elektrischen Anschlüssen (8a, 8b, 8c; 27a, 27b, 27c) des Schalters (1, 1') festgestellt wird.

13. Verfahren zur Justierung des Schaltpunktes eines elektrischen Schalters nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung des Justierwerkzeugs auf den Träger (16, 16') für das Lager (18) und/oder den Kontaktträger (14, 15, 34, 35) für den Festkontakt (10, 11) und/oder den Schalthebel (7) solange erfolgt, bis das Lager (18) und/oder der Festkontakt (10, 11) und/oder der Schalthebel (7) eine vorgegebene Lage erreicht hat, was insbesondere durch optische Überwachung, beispielsweise mittels einer Lichtschranke, der vom Lager (18) und/oder Festkontakt (10, 11) und/oder Schalthebel (7) eingenommenen Lage festgestellt wird.

14. Elektrischer Schalter nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Einwirkung des Justierwerkzeugs um den Vorschub eines keilförmigen Werkzeugs (25) in Richtung (26) in etwa quer zur Bewegungsrichtung (20, 20') des Betätigungsorgans (5) und/oder um das Prägen zur mechanischen Deformation des Trägers (16, 16') für das Lager (18), des Kontaktträgers (14, 15, 34, 35) für den Festkontakt (10, 11) oder des Schalthebels (7) und/oder um die Einwirkung der Laserstrahlen (31) zur thermischen Deformation des Trägers (16, 16') für das Lager (18), des Kontaktträgers (14, 15, 34, 35) für den Festkontakt (10, 11) oder des Schalthebels (7) handelt.