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1. WO1992017919 - BROCHE D'ESSAI A RESSORT

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FEDERNDER PRUFSTIFT
BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Prüfstift mit einem Halterohr, einem im Bereich eines Endes des Halterohrs in diesem wegbegrenzt längsverschiebbar geführten Kontaktstift und einer in dem Halterohr angeordneten, den Kon-taktstift nach außen vorspannenden Feder.

Es ist bekannt, eine Vielzahl Prüfstifte, von denen jeder einen in einem Halterohr federnd teleskopierbaren Kontaktstift umfaßt, in sogenannten Nadelbettadaptern zum Prüfen elektrischer Baugruppen, wie zum Beispiel Schaltungsplatinen oder dergleichen zu verwenden. Die Prüfstifte sind in dem Nadelbettadapter im Raster der zu kontaktierenden Prüfpunkte der Baugruppe angeordnet, so daß sämtliche Prüfstifte des Nadelbettadapters für die Prüfung gemeinsam auf die zugeordneten Prüfpunkte der Baugruppe aufgesetzt werden.

Bei bekannten Prüfstiften sind die Kontaktstifte unmittelbar in dem Halterohr verschiebbar geführt und die den Kontaktstift nach außen vorspannende Feder ist lose an dem inneren Ende des Kontaktstifts einerseits und einer Stirnwand des Halterohrs andererseits abgestützt. Die Kontaktgabe zwischen Kontaktstift und Halterohr erfolgt in erster Linie im Bereich der Führungsfl chen , über die der Kontaktstift in dem Halterohr verschiebbar geführt wird. Es hat sich gezeigt, daß es bei herkömmlichen federnden Prüfstiften zu Kontaktproblemen kommen kann. Durch Verschmutzen oder Oxidieren kann sich der Übergangswiderstand zwischen Kontaktstift und Halterohr ändern und durch Verschleiß der aneinandergleitenden Flächen von Kontaktstift und Halterohr können Wackelkontakte auftreten. Kontaktschwierigkeiten dieser Art müssen aber mit hoher Sicherheit vermieden werden, da Nadelbettadapter eine Vielzahl Prüfstifte, beispielsweise mehr als 100 Prüfstifte, umfassen können und bereits der Ausfall eines einzelnen Prüfstifts zum Ausfall des gesamten Nadelbettadapters führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Zuverlässigkeit eines Prüfstifts der eingangs genannten Art zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Feder mit ihrem einen Ende am Kontaktstift und mit ihrem anderen Ende am Halterohr elektrisch leitend befestigt ist. Durch die Befestigung der Feder sowohl am
Kontaktstift als auch am Halterohr wird ein definierter elektrischer Stromweg zwischen Kontaktstift und Halterohr erreicht. Die Materialien des Kontaktstifts und des
Halterohrs müssen nicht mehr unter dem Gesichtspunkt guter elektrischer Kontaktgabe im Bereich der aneinander-liegenden Führungsflachen ausgewählt werden, was bei bekannten Prüfstiften in der Regel zu Lasten der Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung ging, sondern können nunmehr unabhängig von der Kontaktgabe allein unter dem Gesichtspunkt hoher Verschleißfestigkeit optimal gewählt werden. Selbst bei Prüfstiften mit sehr kleinem Halte- rohrdurchmesser von zum Beispiel etwa 1 mm läßt sich so eine hohe Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb bei sehr geringen Übergangswiderständen erzielen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Halterohr an seinem einen Ende einen unter Bildung einer zur Feder weisenden Anschlagschulter im Durchmesser verengten
Rohrabschnitt auf, in welchem der Kontaktstift verschiebbar geführt ist, wobei das am Kontaktstift befestigte Ende der Feder einen Gegenanschlag bildet. Ein Prüfstift dieser Art läßt sich sehr einfach herstellen selbst bei sehr kleinem Durchmesser des Halterohrs. Insbesondere kann ein Kontaktstift mit einheitlichem Schaftquerschnitt verwendet werden. Der Gegenanschlag der Feder kann beispielsweise durch eine Verformung der Endwindung der Feder gebildet sein. Besonders einfach läßt sich der Gegenanschlag vorsehen, wenn die Feder den Kontaktstift umschlingt, also radial über dessen Schaft vorsteht.

Das dem Kontaktstift ferne Ende des Halterohrs weist zweckmäßigerweise eine Verengung sowie eine Öffnung im Bereich der Verengung auf. An der Verengung kann sich die Feder von innen her abstützen, und durch die vorzugsweise stirnseitige Öffnung hindurch läßt sich die Feder beispielsweise mittels einer Schweißverbindung am Halterohr befestigen .

Für eine dauerhafte und sichere elektrisch leitende
Verbindung zwischen Feder und Kontaktstift bzw. Halterohr wird die Feder zweckmäßigerweise angelötet oder besser angeschweißt.

Der zur Führung des Kontaktstifts vorgesehene verengte Rohrabschnitt des Halterohrs kann einteilig an dem Halterohr angeformt sein. Als unter mehreren Aspekten günsti- ger hat es sich jedoch herausgestellt, wenn es sich bei diesem Rohrabschnitt um einen zusätzlich in das Halterohr eingesetzten, vorzugsweise im Preßsitz an diesem gehaltenen Rohrabschnitt handelt. Unabhängig von den Toleranzen des Halterohrs läßt sich der zusätzliche Rohrabschnitt mit besonders geringen Führungstoleranzen aus einem hochabriebfesten Material, wie zum Beispiel Präzisions- stahlrohr, kostengünstig herstellen, ohne daß an das übrige Halterohr ähnlich hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Auch die Montage des Prüfstifts vereinfacht sich, da das Halterohr für die Führung des Kontaktstifts nicht gesondert bearbeitet werden muß. Der bereits elektrisch leitend mit der Feder verbundene Kontaktstift wird mit der Feder voraus in das Halterohr eingesetzt, wonach das kontaktstiftferne Ende der Feder seinerseits am Halterohr elektrisch leitend befestigt wird. Der
Rohrabschnitt wird nachträglich in das Halterohr eingepreßt. Es versteht sich, daß der Rohrabschnitt nicht nur durch Preßsitz im Halterohr befestigt werden kann; er kann auch eingeklebt, eingeschweißt oder in sonstiger bekannter Weise axial fixiert werden. Nachdem die Gleitführung des Kontaktstifts im Rohrabschnitt keine elektrische Kontaktgabe mehr übernehmen muß, kann in das Halterohr gegebenenfalls zusätzlich ein Schmiermittel zur Verschleißminderung der Gleitführung eingebracht werden.

Herkömmliche Kontaktstifte sind zur Minderung des Kontaktübergangswiderstands mit einer Goldschicht beschichtet. Es hat sich gezeigt, daß die Goldschicht im Dauerbetrieb beim Aufsetzen des Kontaktstifts auf den üblicherweise noch mit Lötmittel (Kolophonium) überzogenen Prüfpunkt sehr rasch deformiert wird bzw. daß sehr rasch die Gold-beschichtung abgeschabt wird, so daß die Kontaktierungs-eigenschaften des Kontaktstifts sich verschlechtern. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Kontaktstift aus Hartmetall hergestellt. Es ergibt sich eine hohe Lebensdauer sowohl im Bereich der Führungsflächen als auch der Kontaktspitze. Die vorstehend erläuterten Ausführungsformen des Prüfstifts kommen der Wahl von Hartmetall entgegen, da sich der Kontaktstift bei diesen Ausführungsformen aus einfachem Draht- oder Stangenmaterial herstellen läßt, also einen Schaft mit bis auf dessen dem Halterohr ferne Spitze einheitlichen Querschnitt hat.

Der Kontaktstift weist an seinem dem Halterohr fernen Ende bevorzugt eine Kontaktspitze mit einem Kegelwinkel von weniger als 20°, vorzugsweise weniger als 16°, auf. Dieser verglichen mit dem Kegelwinkel herkömmlicher
Kontaktspitzen geringe Winkel sorgt dafür, daß die Kontaktspitze verhärtete Überzüge beispielsweise von Kolophonium oder dergleichen, die die Lötstellen oder Leiterbahnen an den Prüfpunkten der zu prüfenden Baugruppe umgeben, sicher durchstoßen kann und auch noch in die Zinnschicht des Prüfpunkts eindringen kann. Die Kontaktspitze ist hierbei zweckmäßigerweise zusätzlich verrundet, und zwar mit einem Radius, der vorzugsweise zwischen 25 und 60 ym liegt. Kontaktspitzen mit einem derart kleinen Kegelwinkel und der genannten Verrundung bestehen aus Gründen der Haltebarkeit bevorzugt aus Hartmetall.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Figur der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen federnden Prüfstift.

Der Prüfstift umfaßt ein beispielsweise aus Messing bestehendes Halterohr 1, in das an einem Ende ein Rohrabschnitt 3 aus einem Präzisionsstahlrohr eingepreßt ist. In dem Rohrabschnitt 3 ist mit engen Toleranzen ein Kontaktstift 5 längsverschiebbar geführt. Der Kontaktstift 5 hat bis auf eine kegelförmige Spitze 7 an seinem dem Halterohr 1 fernen, äußeren Ende einen einheitlichen Querschnitt und ist aus Stangen- oder drahtför igem
Hartmetallmaterial gefertigt. In dem Halterohr 1 ist eine vorgespannte Schraubendruckfeder 9 angeordnet, die mit ihrem einen Ende das innere Ende des Kontaktstifts 5 umschließt und über eine Schweißverbindung 11 am inneren Ende des Kontaktstifts 5 elektrisch leitend befestigt ist. Das andere Ende der Schraubendruckfeder 9 stützt sich an einer nach innen gebördelten Verengung 13 an dem der Spitze 7 fernen Ende des Halterohrs 1 ab und ist durch eine Schweißverbindung 15 ebenfalls elektrisch leitend an der Verengung 13 des Halterohrs 1 befestigt. Die Verengung 13 umschließt eine stirnseitige Öffnung 17, durch die hindurch die Schweißverbindung 15 hergestellt und gegebenenfalls kontrolliert werden kann. Das der Schraubendruckfeder 9 zugewandte Ende des Rohrabschnitts 3 bildet eine Anschlagfläche 19, an der das den Kontaktstift 5 umschließende Ende der Ξchraubendruckfeder 9 in der vollständig ausgeschobenen Stellung des Kontaktstifts 5 anschl gt. Die Spitze 7 des Kontaktstifts 5 hat einen Kegelöffnungswinkel von weniger als 20°, vorzugsweise von weniger als 16°, und eine mit einem Radius zwischen 25 und 60 um verrundete Kegelspitze.

Bei der Montage des Prüfstifts wird zunächst die Schraubendruckfeder 9 am Kontaktstift 5 bei 11 angeschweißt und mit der Schraubendruckfeder 9 voraus in das Halterohr 1 eingesetzt. Danach wird der Rohrabschnitt 3 in das Halterohr 1 eingepreßt und das andere Ende der Schraubendruckfeder 9 bei 15 an der Verengung 13 angeschweißt.

Der Prüfstift hat, selbst wenn er mit einem Halterohrdurchmesser von nur beispielsweise 1 , 3 mm hergestellt wird, den Vorteil, daß die Befestigung der Schraubendruckfeder 9 sowohl am Kontaktstift 5 als auch am Halterohr 1 für eine von zufälligen Übergangswiderständen unabhängige Kontaktgabe zwischen Kontaktstift 5 einerseits und Halterohr 1 andererseits sorgt. Der Prüfstift ist damit unabhängig von zufälliger Verschmutzung oder Oxidation, und das Halterohr 1 kann zur Minderung der Gleitreibung gegebenenfalls auch Schmiermittel enthalten. Der Kontaktstift 5 wird unabhängig von der Kontaktgabe ausschließlich vom Rohrabschnitt 3 geführt, der aus abriebfestem Material bestehen kann. Das Material des Rohrabschnitts 3 kann ohne Berücksichtigung der elektrischen Kontaktie-rungseigenschaften gewählt werden. Von Vorteil ist auch, daß der Rohrabschnitt 3 aus Präzisionsrohr hergestellt werden kann, ohne daß zugleich das Halterohr 1 aus Präzisionsrohr bestehen muß. Da der Kontaktstift 5 aus Hartmetall besteht und seine Spitze 7 einen sehr geringen Kegelwinkel hat und mit sehr geringem Radius verrundet ist, hat er gute Verschleißeigenschaften, und zwar sowohl was seine unter dem Gesichtspunkt guter Kontaktierung bemessene Spitze als auch seine Gleitführung in dem
Rohrabschnitt 3 betrifft. Das Halterohr 1, der Rohrabschnitt 3 und die Kontäktspitze 5 lassen sich durch
Ablängen aus Halbzeugmaterial mit nur geringer Nachbearbeitung herstellen.