專利名稱：螺旋盤繞開關接觸組件的制作方法
技術領域：
本發明總的涉及機電開關接觸件，更具體的，本發明涉及具有螺旋盤繞接觸結構的電接觸組件。
背景技術：
諸如球形限位開關、安全聯鎖裝置、安全螺線管聯鎖裝置以及電纜拉伸限位開關之類的工業限位開關用于多種工業應用。限位開關包括生產為適用于特定應用的開關。
通常，在這些產品中使用的開關是為特定的接觸裝置設計和生產的。這樣的開關通常包括兩個或者多個具有一個或者多個常閉(NC)接觸件和/或一個或者多個常開(NO)接觸件的電路。傳統的裝置通常包括一個常開/一個常閉，也稱為“單極”裝置，或者包括兩個常開/兩個常閉，也稱為“雙極”裝置。傳統的工業限位開關經常需要附加的常閉接觸件來作為額外的余度。限位開關應用經常需要至少三個主動驅動常閉接觸件，連同一個常開監測電路。
轉讓給本發明的受讓人的美國專利6,114,639講授了一種具有可配置的底座和可配置的推桿的可配置開關，該底座和推桿一起允許接觸件的可調節裝置進入幾個電開關結構。在這樣的開關中，一個或者多個可移動的接觸件安裝到在第一位置和第二位置之間可移動的推桿上。在該第一位置或者第二位置，根據固定接觸件和可移動接觸件的布置，該可移動的接觸件接觸相應的固定接觸件和/或斷開與固定接觸件之間的接觸。所示的且通常在這樣的開關結構中使用的可移動接觸件由導電材料構成，每個可移動接觸件包括兩個相互分開一定距離且由接觸架連接的接觸片。每個接觸片最好包括焊接或者其它方式接附到可移動接觸件上的小銀盤或者其它合適的導電材料。每個可移動接觸件的接觸架安裝在該可移動推桿的相應開口中，且由彈簧偏壓，從而將相關的接觸片定位成遠離各固定接觸件或者與該固定接觸件接合，形成閉合的開關裝置或者斷開的開關裝置。
當這樣的機電開關用于低能量應用中，通常在24伏，2-10毫安范圍中時，使用更多的導電材料或者接觸結構，以便提高連續性和可靠性。例如，鍍金可以沉積在鋸齒狀接觸件上、分叉的接觸件可以替代接觸片，或者使用鑲金材料的刀口形接觸件來替代接觸片。
然而，在很多開關操作的情況下，所有這些材料和結構替代最終不能維持連續性，導致低能量開關的失敗。例如，通常沉積為0.0001到0.0002英寸厚度的鍍金會損耗該接觸件的壽命。鋸齒狀的接觸件吸附來自該開關內部的污染物，這些污染物堵塞削減這些鋸齒狀。由于由接觸件的機械關閉所產生的“錘打”效果，很軟且易延展的鑲金也削減了接觸件的很多機械操作。即使提供有些更可靠的接觸件，但是主要由于電接觸件的多個點，鍍金的分叉接觸件最終也遭受由錘打效果和接觸顫動所引起的磨損。由于受控工業設備的快速響應時間，在這樣的開關接觸件中的接觸顫動會導致設備故障。
因此，由于在工業中這些裝置廣泛地用于安全繼電器和安全控制應用中，所以在這樣的低能量開關裝置中，操作的可靠性是重要的。如果這些裝置不能正確操作，邊緣操作或者失敗的開關會對工業過程造成經濟上的以及災難性的結果。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種改進的電開關接觸件。
本發明還有一個目的是提供一種電開關接觸組件，其增加了在低能量開關應用中的連續性水平。
本發明的又一個目的是提供一種改進的開關接觸組件，其最小化接觸顫動。
因此，在本發明的第一個實施例中提供了一種電接觸組件，其包括架子，該架子具有位于其相對端上的至少第一和第二腔，以及在該第一腔和所述第二腔之間穿過該架子延伸的開口。該電接觸組件還包括安裝在該架子開口中的導電保持件，其具有從該第一腔向外延伸且終止于第一環形凸緣的第一管狀部分。第二管狀部分從第二腔向外延伸，也終止于第二環形凸緣。所述第一和所述第二凸緣的直徑比它們各自的和相關的保持件第一和第二部分的直徑要大。第一盤繞的電接觸件圍繞保持件第一部分定位且壓縮地保持在位于第一環形凸緣和架子第一腔之間的保持件第一部分上。第二盤繞的電接觸件也圍繞保持件第二部分定位且壓縮地保持在位于第二環形凸緣和架子第二腔之間的保持件第二部分上。
在本發明的第二個實施例中，提供了一種電接觸組件，其包括架子，該架子具有位于其相對端上的至少第一和第二腔，以及在所述第一腔和所述第二腔之間穿過該架子延伸的開口。導電保持件安裝在該架子開口內部，且包括具有以相互平行取向且分開的關系從第一腔向外延伸的第一和第二臂的第一部分。第二部分也具有以相互平行取向且分開的關系從第二腔向外延伸的第一和第二臂。該第一和第二部分的每個第一和第二臂終止于楔形結構，該楔形結構從其相關的臂垂直延伸，從而形成具有寬度分別大于該第一和第二部分的寬度的肩部件。該電接觸件還包括圍繞保持件第一部分定位且壓縮地保持在位于其相關的肩部件和架子第一腔之間的保持件第一部分上的第一盤繞的電接觸件，以及圍繞保持件第二部分定位且壓縮地保持在位于其相關的肩部件和架子第二腔之間的保持件第二部分上的第二盤繞的電接觸件。
通過參考附圖，通過以下對本發明的優選實施例的描述，本發明的其它目的、特征和優點將很明顯，其中圖1是根據本發明的螺旋盤繞開關接觸組件的第一個實施例的透視圖；圖2是本發明的螺旋盤繞開關接觸組件的第一個實施例的正視圖；圖3是沿圖2中的線60截取的截面圖；圖4是根據本發明的螺旋盤繞開關接觸組件的第二個實施例的透視圖；以及圖5是安裝有本發明的可移動接觸件的開關推桿的透視圖。
具體實施例方式
圖1、2和3示出了根據本發明的一個優選實施例的螺旋盤繞開關接觸組件。該組件包括兩個壓縮保持在位于保持裝置15的第一和第二頭端18和20以及接觸架22之間的導電保持裝置15周圍的桶形螺旋盤繞彈簧接觸件12和12’。每個盤繞彈簧接觸件12和12’由良導電材料構成。通常，該材料是基于銅的，且還可以是鍍金的，以提高其導電率。
如前所述，本發明的螺旋盤繞開關接觸組件10可以有優勢地在轉讓給本發明的受讓人的美國專利6,114,639的可配置開關組件中使用，該專利通過參考在此引用。本發明的螺旋盤繞開關接觸組件10可以用來代替在引用文件中所示的可移動的接觸件。然而，本領域中的普通技術人員應該很好地理解，本發明的螺旋盤繞開關接觸組件10還可以用于其它電接觸開關應用，且不局限于與由美國專利6,114,639所示的可配置的開關裝置一起使用。
每個盤繞彈簧接觸件12和12’的每個盤繞提供與相關的固定接觸表面(沒有顯示)接合的接觸表面。由圖1-3可見，每個盤繞彈簧接觸件12和12’將具有四個接觸表面或者接觸點的接觸結構聚集在一起，其作為一個組設置為與相關的固定接觸件機械接合。即使本發明顯示為每個盤繞彈簧接觸件12和12’具有四個盤繞匝，本領域中的普通技術人員也應該理解可以使用任何數量的單個盤繞匝來形成每個盤繞彈簧接觸件12和12’，因此，本發明不局限于此。
此外，每個盤繞彈簧接觸件12和12’是桶形的，即，在每個盤繞彈簧接觸件中心的盤繞匝比在每個端部的盤繞匝直徑要大。該特定的形狀相對于非桶形的或者直的盤繞彈簧有優勢，即，其補償了與相關固定接觸件(沒有顯示)的不完善性和/或缺乏平直性，且還趨于在接合時在固定接觸表面上“抹過”，從而最小化接觸顫動效果。
如圖2和3可以很好的看出，每個盤繞彈簧接觸件12和12’圍繞該保持件15的分開部分安裝。保持件15包括具有管狀主體14的單一的單塊銷件，該管狀主體14以環形頭18終止于第一端，該環形頭18的直徑大于管狀主體14的直徑。該管狀主體14的第二和相對端以腔16終止，該腔從管狀主體14的第二端在其內部縱向延伸。保持件15由良導電材料制成，諸如任何基于銅的材料或者類似物，且還可以鍍金，以改進其導電率。該保持件15還可以使用標準商用的具有良導電特性的合適尺寸的鉚釘緊固件來制成。
該保持件15保持在模制的塑料接觸架22中。通孔122延伸穿過接觸架22且設置為在其間容納和保持保持件15的管狀主體14。如圖3可以很好的看出，盤繞彈簧接觸件12安裝在主體14上，且在頭端18和接觸架22的配合面124之間稍微壓縮地保持。類似的，盤繞彈簧接觸件12’安裝在主體14上，且在頭端20和接觸架22的配合面125之間稍微壓縮地保持。配合面124和125模制為相對于每個盤繞彈簧接觸件12和12’的中心平面稍微傾斜，在每個盤繞彈簧接觸件中產生線性不平衡。使用該接觸組件10的開關機構的連續動作時，每個盤繞彈簧接觸件12和12’將圍繞保持件15旋轉，這樣在該接觸組件10的整個使用期呈現一個新的接觸表面。
該接觸架22還包括分別形成在該接觸架22的前后表面上的切口部分30和32，以及形成在該接觸架22的頂表面上的偏壓元件固定器腔40。這些前述結構用于在諸如圖5中的開關推桿50之類的開關推桿中安裝接觸組件10是有優勢的。切口部分30和32設置為與開關推桿50的開口52緊密接合，這樣限制了該接觸組件10在開關推桿50中的不必要的運動。該接觸組件10最好用定位在每個開口52內的諸如偏壓彈簧55之類的偏壓元件安裝在開口52內。彈簧55朝著鄰近開口52的推桿50的停止或者邊緣表面推動接觸組件10。偏壓彈簧55的一端設置在接觸架22的腔40內，偏壓彈簧55的第二端和相對端與開口52的表面54接合。每個接觸組件10在由腔52的允許的限度中是可移動的，且以類似于在美國專利6,114,639中所示的可移動的接觸件的方式作用。
前述的圖1-3中的接觸組件10通過將盤繞彈簧接觸件12從管狀主體的第二端上經過，以靠在頭端18的內表面來裝配。接下來，管狀主體14的第二端插入接觸架22的通孔122，直到盤繞彈簧接觸件12在頭端18和配合面124之間稍微壓縮。接下來，盤繞彈簧接觸件12’穿過管狀主體14的第二端上經過，直到其靠在接觸架22的配合面125上。通過冷成形頭端20來完成該組件。通過使用包括插入腔16的釬頭的工具(沒有顯示)來實現冷成形。通過該工具施加足夠的壓力到管狀主體腔16，以使該腔的周圍邊緣轉變方向且稍微朝外，從而持久地形成如圖3所示的作為頭端20的結構。如圖3可見，冷成形步驟以后，頭端20形成通常環形的結構，其直徑比管狀主體14的直徑要大，且該環形結構稍微壓縮頭端20和配合面125之間的盤繞彈簧接觸件12’。
現在轉到附圖4，其示出了本發明的螺旋盤繞開關接觸組件10的第二個優選實施例。本領域中的普通技術人員應該理解，圖1的螺旋盤繞接觸組件10的裝配過程在其裝配中要求有序的步驟過程。該第二優選實施例的螺旋盤繞開關接觸件10簡化了其裝配。
在本發明的該第二實施例中，保持件25包括扁平的、通常矩形的模壓主體24，其設置為容納在接觸架22的通孔122中。該扁平的主體24具有與通孔122的直徑具有大致相同尺寸的橫向尺寸或者寬度。本領域中的普通技術人員應該理解，由于該扁平主體的寬度大致與通孔122的直徑尺寸相同，當該扁平主體24安裝在通孔中時，該扁平主體24的縱向中心軸線將沿著該通孔122的中心軸線，且與該通孔122的中心軸線同中心。如還應該理解的，在接觸組件10工作期間，當該扁平主體24沿著其縱向軸線旋轉時，可以維持該扁平主體24的縱向中心軸線與該通孔122的中心軸線的同心關系。
重新參考圖4，該扁平主體24從配合面124和125向外延伸的部分分別形成兩組雙臂70和80。臂組70包括從第一端以相互分開且平行的關系從扁平的主體24延伸的臂71和72。每個臂71和72的第二和相對端分別以楔形頭結構73和74終止。盤繞彈簧接觸件12由臂71和72支撐，且在接觸架22的配合面124和頭結構73、74的肩部75、76之間稍微壓縮地保持。臂組80包括臂組70所描述的相同結構，且以就盤繞彈簧接觸件12所說明的相同的方式支撐和保持盤繞彈簧接觸件12’。
通過首先將保持件25的扁平主體24安裝在接觸架22的通孔122中，來將該盤繞彈簧接觸組件10裝配在該第二實施例中。通過將臂71和72相互相向偏轉，以允許盤繞彈簧接觸件12通過頭結構72和73，直到接觸件12的第一端接合配合面124，使得盤繞彈簧接觸件12安裝在保持件25上。該盤繞彈簧接觸件12朝著接觸架22壓縮，且允許臂71和72返回到它們的未偏轉位置。當壓縮力從盤繞彈簧接觸件12釋放時，該接觸件試圖返回到其未壓縮的狀態，然而，通過該接觸件12的第二端與頭結構73和74的肩部75和76的接合，該接觸件12保持稍微壓縮。盤繞彈簧接觸件12’以如前所述的盤繞彈簧接觸件12的相同方法裝配在臂組80上。形成該第二實施例的保持件25的該扁平主體24以及臂組70和80由良導電材料形成為整體結構，諸如任何基于銅材料或者類似物，且鍍金來提高其導電率。
已經具體參考本發明的優選實施例來描述本發明。很顯然，在不偏離如后附的權利要求書中所限定的本發明的主旨和范圍內可以進行各種變化和改進。
權利要求
1.一種電接觸組件，其包括架子，其具有至少第一和第二表面，以及穿過所述第一和第二表面之間的所述架子延伸的開口；安裝在所述架子開口內部的保持件，其具有至少從所述第一表面向外延伸且終止于第一頭端的第一部分；以及圍繞所述保持件第一部分定位的至少第一螺旋形的電接觸件，其壓縮地保持在所述第一頭端和所述架子第一表面之間。
2.如權利要求1所述的電接觸組件，其特征在于所述保持件還包括從所述架子第二表面向外延伸且終止于第二頭端的第二部分，且所述電接觸組件還包括圍繞所述保持件第二部分定位的第二螺旋形的電接觸件，其壓縮地保持在所述第二頭端和所述架子第二表面之間。
3.如權利要求2所述的電接觸組件，其特征在于所述保持件第一和第二部分的截面通常是管狀的，其具有可容納于所述架子開口中的直徑，且所述第一頭端是整體固定到所述第一部分的一端的環形凸緣，所述頭端具有大于所述第一部分的直徑。
4.如權利要求3所述的電接觸組件，其特征在于所述保持件第二部分包括腔和圍繞所述腔的外周圍邊緣表面，從而，通過在所述腔中插入工具且施加壓力到所述腔周圍邊緣來形成所述第二頭端，從而將所述周圍邊緣變形為具有大于所述第二部分直徑的環形凸緣。
5.如權利要求4所述的電接觸組件，其特征在于所述保持件由導電材料制成。
6.如權利要求5所述的電接觸組件，其特征在于所述保持件還鍍有金，以提高其導電特性。
7.如權利要求2所述的電接觸組件，其特征在于所述第一和第二螺旋形電接觸件的每一個包括第一和第二桶形盤繞彈簧，每個所述盤繞彈簧具有多個盤繞匝，第一和第二終端盤繞匝具有小于在盤繞彈簧中心處的盤繞匝的直徑。
8.如權利要求7所述的電接觸組件，其特征在于每個所述第一和第二盤繞彈簧第二終端盤繞匝的直徑分別小于所述保持件第一和第二頭端的直徑。
9.如權利要求7所述的電接觸組件，其特征在于所述第一和第二盤繞彈簧由導電材料制成。
10.如權利要求9所述的電接觸組件，其特征在于所述第一和第二盤繞彈簧還鍍有金，以提高它們的電傳導特性。
11.如權利要求7所述的電接觸組件，其特征在于所述架子第一和第二表面分別是第一和第二圓形腔的底面，其中，所述第一和第二腔的底面在其上分別容納所述第一和第二盤繞彈簧的所述第一終端盤繞。
12.如權利要求11所述的電接觸組件，其特征在于每個所述第一和第二腔的所述底面取向為分別相對于每個第一和第二盤繞彈簧的中心平面傾斜。
13.如權利要求7所述的電接觸組件，其特征在于所述保持件的截面通常是平的，且包括具有可容納于所述架子開口中的寬度的中心部分，每個所述第一和第二部分包括以相互平行取向且分開的關系從所述中心截面的相對端延伸出的第一和第二臂，所述第一和第二部分的每個第一和第二臂終止于從其相關臂垂直延伸的楔形結構，從而形成具有寬度分別大于所述第一和第二部分的寬度的肩部件。
14.如權利要求13所述的電接觸組件，其特征在于每個所述第一和第二盤繞彈簧第二終端盤繞匝的直徑分別小于所述第一和第二保持件的肩部件的寬度。
15.如權利要求14所述的電接觸組件，其特征在于所述保持件由導電材料構成。
16.如權利要求15所述的電接觸組件，其特征在于所述保持件還鍍有金，以提高其導電特性。
17.一種電接觸組件，其包括架子，其具有位于所述架子的相對端上的至少第一和第二腔，以及穿過所述第一腔和第二腔之間的所述架子延伸的開口；安裝在所述架子開口內部的導電保持件，其具有從所述第一腔向外延伸且終止于第一環形凸緣的第一管狀部分，和從所述第二腔向外延伸且終止于第二環形凸緣的第二管狀部分，所述第一和所述第二凸緣具有大于它們各自的相關第一和第二部分的直徑；圍繞所述保持件第一部分定位的第一盤繞的電接觸件，其壓縮地保持在所述第一環形凸緣和所述架子第一腔之間的所述保持件第一部分上；以及圍繞所述保持件第二部分定位的第二盤繞的電接觸件，其壓縮地保持在所述第二環形凸緣和所述架子第二腔之間的所述保持件第二部分上。
18.如權利要求17所述的電接觸組件，其特征在于每個所述第一和第二盤繞的電接觸件包括第一和第二桶形的盤繞彈簧，每個所述盤繞彈簧具有多個盤繞匝，第一和第二終端盤繞匝具有小于在盤繞彈簧中心處的盤繞匝的直徑。
19.如權利要求18所述的電接觸組件，其特征在于每個所述第一和第二盤繞彈簧的第二終端盤繞匝的直徑分別小于所述保持件第一和第二頭端的直徑。
20.如權利要求19所述的電接觸組件，其特征在于每個所述架子的第一和第二腔的截面是圓形的，且還包括腔底面，每個第一和第二腔底面設置為在其上分別容納所述第一和第二盤繞彈簧的所述第一終端盤繞。
21.如權利要求20所述的電接觸組件，其特征在于每個所述第一和第二腔的所述底面取向為分別相對于每個第一和第二盤繞彈簧的中心平面傾斜。
22.如權利要求17所述的電接觸組件，其特征在于所述保持件還鍍有金，以提高其導電特性。
23.如權利要求17所述的電接觸組件，其特征在于所述第一和第二盤繞彈簧還鍍有金，以提高其導電特性。
24.一種電接觸組件，其包括架子，其具有位于所述架子的相對端上的至少第一和第二腔，以及穿過所述第一腔和第二腔之間的所述架子延伸的開口；安裝在所述架子開口內部的導電保持件，其包括具有以相互平行取向且分開的關系從所述第一腔向外延伸的第一和第二臂的第一部分，和具有以相互平行取向且分開的關系從所述第二腔向外延伸的第一和第二臂的第二部分，所述第一和第二部分的每個第一和第二臂終止于從其相關臂垂直延伸的楔形結構，從而形成具有寬度分別大于所述第一和第二部分的寬度的肩部件；圍繞所述保持件第一部分定位的第一盤繞的電接觸件，其壓縮地保持在所述肩部件和所述架子第一腔之間的所述保持件第一部分上；以及圍繞所述保持件第二部分定位的第二盤繞的電接觸件，其壓縮地保持在所述肩部件和所述架子第二腔之間的所述保持件第二部分上。
25.如權利要求24所述的電接觸組件，其特征在于每個所述第一和第二盤繞電接觸件包括第一和第二桶形盤繞彈簧，每個所述盤繞彈簧具有多個盤繞匝，其第一和第二終端盤繞匝具有小于在盤繞彈簧的中心處的盤繞匝的直徑。
26.如權利要求25所述的電接觸組件，其特征在于每個所述第一和第二盤繞彈簧的第二終端盤繞匝的直徑分別小于所述第一和第二保持件的肩部件的寬度。
27.如權利要求26所述的電接觸組件，其特征在于每個所述架子的第一和第二腔的截面是圓形的，且還包括腔底面，每個第一和第二腔底面設置為在其上分別容納所述第一和第二盤繞彈簧的所述第一終端盤繞。
28.如權利要求27所述的電接觸組件，其特征在于每個所述第一和第二腔的所述底面取向為分別相對于每個第一和第二盤繞彈簧的中心平面傾斜。
29.如權利要求24所述的電接觸組件，其特征在于所述保持件還鍍有金，以提高其導電特性。
30.如權利要求24所述的電接觸組件，其特征在于所述第一和第二盤繞彈簧還鍍有金，以提高其導電特性。
全文摘要
本發明公開了一種電接觸組件，其包括架子，該架子具有位于其相對端上的至少第一和第二腔，以及在該第一腔和第二腔之間穿過該架子延伸的開口。保持件設置為安裝在該架子開口中，該保持件的第一部分從該第一腔向外延伸，該保持件的第二部分從該第二腔向外延伸。每個第一和第二部分終止于頭端。第一和第二螺旋形電接觸件分別圍繞保持件第一和第二部分定位，且壓縮地保持在各自的相關頭端和架子腔之間。
文檔編號H01H11/00GK1541397SQ02815777
公開日2004年10月27日 申請日期2002年6月13日 優先權日2001年6月13日
發明者G·W·小埃森霍維爾, D·E·奧爾森, J·S·哈爾, G W 小埃森霍維爾, 哈爾, 奧爾森 申請人:霍尼韋爾國際公司