专利名称：螺旋盘绕开关接触组件的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及机电开关接触件，更具体的，本发明涉及具有螺旋盘绕接触结构的电接触组件。
背景技术：
诸如球形限位开关、安全联锁装置、安全螺线管联锁装置以及电缆拉伸限位开关之类的工业限位开关用于多种工业应用。限位开关包括生产为适用于特定应用的开关。
通常，在这些产品中使用的开关是为特定的接触装置设计和生产的。这样的开关通常包括两个或者多个具有一个或者多个常闭(NC)接触件和/或一个或者多个常开(NO)接触件的电路。传统的装置通常包括一个常开/一个常闭，也称为“单极”装置，或者包括两个常开/两个常闭，也称为“双极”装置。传统的工业限位开关经常需要附加的常闭接触件来作为额外的余度。限位开关应用经常需要至少三个主动驱动常闭接触件，连同一个常开监测电路。
转让给本发明的受让人的美国专利6,114,639讲授了一种具有可配置的底座和可配置的推杆的可配置开关，该底座和推杆一起允许接触件的可调节装置进入几个电开关结构。在这样的开关中，一个或者多个可移动的接触件安装到在第一位置和第二位置之间可移动的推杆上。在该第一位置或者第二位置，根据固定接触件和可移动接触件的布置，该可移动的接触件接触相应的固定接触件和/或断开与固定接触件之间的接触。所示的且通常在这样的开关结构中使用的可移动接触件由导电材料构成，每个可移动接触件包括两个相互分开一定距离且由接触架连接的接触片。每个接触片最好包括焊接或者其它方式接附到可移动接触件上的小银盘或者其它合适的导电材料。每个可移动接触件的接触架安装在该可移动推杆的相应开口中，且由弹簧偏压，从而将相关的接触片定位成远离各固定接触件或者与该固定接触件接合，形成闭合的开关装置或者断开的开关装置。
当这样的机电开关用于低能量应用中，通常在24伏，2-10毫安范围中时，使用更多的导电材料或者接触结构，以便提高连续性和可靠性。例如，镀金可以沉积在锯齿状接触件上、分叉的接触件可以替代接触片，或者使用镶金材料的刀口形接触件来替代接触片。
然而，在很多开关操作的情况下，所有这些材料和结构替代最终不能维持连续性，导致低能量开关的失败。例如，通常沉积为0.0001到0.0002英寸厚度的镀金会损耗该接触件的寿命。锯齿状的接触件吸附来自该开关内部的污染物，这些污染物堵塞削减这些锯齿状。由于由接触件的机械关闭所产生的“锤打”效果，很软且易延展的镶金也削减了接触件的很多机械操作。即使提供有些更可靠的接触件，但是主要由于电接触件的多个点，镀金的分叉接触件最终也遭受由锤打效果和接触颤动所引起的磨损。由于受控工业设备的快速响应时间，在这样的开关接触件中的接触颤动会导致设备故障。
因此，由于在工业中这些装置广泛地用于安全继电器和安全控制应用中，所以在这样的低能量开关装置中，操作的可靠性是重要的。如果这些装置不能正确操作，边缘操作或者失败的开关会对工业过程造成经济上的以及灾难性的结果。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的电开关接触件。
本发明还有一个目的是提供一种电开关接触组件，其增加了在低能量开关应用中的连续性水平。
本发明的又一个目的是提供一种改进的开关接触组件，其最小化接触颤动。
因此，在本发明的第一个实施例中提供了一种电接触组件，其包括架子，该架子具有位于其相对端上的至少第一和第二腔，以及在该第一腔和所述第二腔之间穿过该架子延伸的开口。该电接触组件还包括安装在该架子开口中的导电保持件，其具有从该第一腔向外延伸且终止于第一环形凸缘的第一管状部分。第二管状部分从第二腔向外延伸，也终止于第二环形凸缘。所述第一和所述第二凸缘的直径比它们各自的和相关的保持件第一和第二部分的直径要大。第一盘绕的电接触件围绕保持件第一部分定位且压缩地保持在位于第一环形凸缘和架子第一腔之间的保持件第一部分上。第二盘绕的电接触件也围绕保持件第二部分定位且压缩地保持在位于第二环形凸缘和架子第二腔之间的保持件第二部分上。
在本发明的第二个实施例中，提供了一种电接触组件，其包括架子，该架子具有位于其相对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间穿过该架子延伸的开口。导电保持件安装在该架子开口内部，且包括具有以相互平行取向且分开的关系从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开的关系从第二腔向外延伸的第一和第二臂。该第一和第二部分的每个第一和第二臂终止于楔形结构，该楔形结构从其相关的臂垂直延伸，从而形成具有宽度分别大于该第一和第二部分的宽度的肩部件。该电接触件还包括围绕保持件第一部分定位且压缩地保持在位于其相关的肩部件和架子第一腔之间的保持件第一部分上的第一盘绕的电接触件，以及围绕保持件第二部分定位且压缩地保持在位于其相关的肩部件和架子第二腔之间的保持件第二部分上的第二盘绕的电接触件。
通过参考附图，通过以下对本发明的优选实施例的描述，本发明的其它目的、特征和优点将很明显，其中图1是根据本发明的螺旋盘绕开关接触组件的第一个实施例的透视图；图2是本发明的螺旋盘绕开关接触组件的第一个实施例的正视图；图3是沿图2中的线60截取的截面图；图4是根据本发明的螺旋盘绕开关接触组件的第二个实施例的透视图；以及图5是安装有本发明的可移动接触件的开关推杆的透视图。
具体实施例方式
图1、2和3示出了根据本发明的一个优选实施例的螺旋盘绕开关接触组件。该组件包括两个压缩保持在位于保持装置15的第一和第二头端18和20以及接触架22之间的导电保持装置15周围的桶形螺旋盘绕弹簧接触件12和12’。每个盘绕弹簧接触件12和12’由良导电材料构成。通常，该材料是基于铜的，且还可以是镀金的，以提高其导电率。
如前所述，本发明的螺旋盘绕开关接触组件10可以有优势地在转让给本发明的受让人的美国专利6,114,639的可配置开关组件中使用，该专利通过参考在此引用。本发明的螺旋盘绕开关接触组件10可以用来代替在引用文件中所示的可移动的接触件。然而，本领域中的普通技术人员应该很好地理解，本发明的螺旋盘绕开关接触组件10还可以用于其它电接触开关应用，且不局限于与由美国专利6,114,639所示的可配置的开关装置一起使用。
每个盘绕弹簧接触件12和12’的每个盘绕提供与相关的固定接触表面(没有显示)接合的接触表面。由图1-3可见，每个盘绕弹簧接触件12和12’将具有四个接触表面或者接触点的接触结构聚集在一起，其作为一个组设置为与相关的固定接触件机械接合。即使本发明显示为每个盘绕弹簧接触件12和12’具有四个盘绕匝，本领域中的普通技术人员也应该理解可以使用任何数量的单个盘绕匝来形成每个盘绕弹簧接触件12和12’，因此，本发明不局限于此。
此外，每个盘绕弹簧接触件12和12’是桶形的，即，在每个盘绕弹簧接触件中心的盘绕匝比在每个端部的盘绕匝直径要大。该特定的形状相对于非桶形的或者直的盘绕弹簧有优势，即，其补偿了与相关固定接触件(没有显示)的不完善性和/或缺乏平直性，且还趋于在接合时在固定接触表面上“抹过”，从而最小化接触颤动效果。
如图2和3可以很好的看出，每个盘绕弹簧接触件12和12’围绕该保持件15的分开部分安装。保持件15包括具有管状主体14的单一的单块销件，该管状主体14以环形头18终止于第一端，该环形头18的直径大于管状主体14的直径。该管状主体14的第二和相对端以腔16终止，该腔从管状主体14的第二端在其内部纵向延伸。保持件15由良导电材料制成，诸如任何基于铜的材料或者类似物，且还可以镀金，以改进其导电率。该保持件15还可以使用标准商用的具有良导电特性的合适尺寸的铆钉紧固件来制成。
该保持件15保持在模制的塑料接触架22中。通孔122延伸穿过接触架22且设置为在其间容纳和保持保持件15的管状主体14。如图3可以很好的看出，盘绕弹簧接触件12安装在主体14上，且在头端18和接触架22的配合面124之间稍微压缩地保持。类似的，盘绕弹簧接触件12’安装在主体14上，且在头端20和接触架22的配合面125之间稍微压缩地保持。配合面124和125模制为相对于每个盘绕弹簧接触件12和12’的中心平面稍微倾斜，在每个盘绕弹簧接触件中产生线性不平衡。使用该接触组件10的开关机构的连续动作时，每个盘绕弹簧接触件12和12’将围绕保持件15旋转，这样在该接触组件10的整个使用期呈现一个新的接触表面。
该接触架22还包括分别形成在该接触架22的前后表面上的切口部分30和32，以及形成在该接触架22的顶表面上的偏压元件固定器腔40。这些前述结构用于在诸如图5中的开关推杆50之类的开关推杆中安装接触组件10是有优势的。切口部分30和32设置为与开关推杆50的开口52紧密接合，这样限制了该接触组件10在开关推杆50中的不必要的运动。该接触组件10最好用定位在每个开口52内的诸如偏压弹簧55之类的偏压元件安装在开口52内。弹簧55朝着邻近开口52的推杆50的停止或者边缘表面推动接触组件10。偏压弹簧55的一端设置在接触架22的腔40内，偏压弹簧55的第二端和相对端与开口52的表面54接合。每个接触组件10在由腔52的允许的限度中是可移动的，且以类似于在美国专利6,114,639中所示的可移动的接触件的方式作用。
前述的图1-3中的接触组件10通过将盘绕弹簧接触件12从管状主体的第二端上经过，以靠在头端18的内表面来装配。接下来，管状主体14的第二端插入接触架22的通孔122，直到盘绕弹簧接触件12在头端18和配合面124之间稍微压缩。接下来，盘绕弹簧接触件12’穿过管状主体14的第二端上经过，直到其靠在接触架22的配合面125上。通过冷成形头端20来完成该组件。通过使用包括插入腔16的钎头的工具(没有显示)来实现冷成形。通过该工具施加足够的压力到管状主体腔16，以使该腔的周围边缘转变方向且稍微朝外，从而持久地形成如图3所示的作为头端20的结构。如图3可见，冷成形步骤以后，头端20形成通常环形的结构，其直径比管状主体14的直径要大，且该环形结构稍微压缩头端20和配合面125之间的盘绕弹簧接触件12’。
现在转到附图4，其示出了本发明的螺旋盘绕开关接触组件10的第二个优选实施例。本领域中的普通技术人员应该理解，图1的螺旋盘绕接触组件10的装配过程在其装配中要求有序的步骤过程。该第二优选实施例的螺旋盘绕开关接触件10简化了其装配。
在本发明的该第二实施例中，保持件25包括扁平的、通常矩形的模压主体24，其设置为容纳在接触架22的通孔122中。该扁平的主体24具有与通孔122的直径具有大致相同尺寸的横向尺寸或者宽度。本领域中的普通技术人员应该理解，由于该扁平主体的宽度大致与通孔122的直径尺寸相同，当该扁平主体24安装在通孔中时，该扁平主体24的纵向中心轴线将沿着该通孔122的中心轴线，且与该通孔122的中心轴线同中心。如还应该理解的，在接触组件10工作期间，当该扁平主体24沿着其纵向轴线旋转时，可以维持该扁平主体24的纵向中心轴线与该通孔122的中心轴线的同心关系。
重新参考图4，该扁平主体24从配合面124和125向外延伸的部分分别形成两组双臂70和80。臂组70包括从第一端以相互分开且平行的关系从扁平的主体24延伸的臂71和72。每个臂71和72的第二和相对端分别以楔形头结构73和74终止。盘绕弹簧接触件12由臂71和72支撑，且在接触架22的配合面124和头结构73、74的肩部75、76之间稍微压缩地保持。臂组80包括臂组70所描述的相同结构，且以就盘绕弹簧接触件12所说明的相同的方式支撑和保持盘绕弹簧接触件12’。
通过首先将保持件25的扁平主体24安装在接触架22的通孔122中，来将该盘绕弹簧接触组件10装配在该第二实施例中。通过将臂71和72相互相向偏转，以允许盘绕弹簧接触件12通过头结构72和73，直到接触件12的第一端接合配合面124，使得盘绕弹簧接触件12安装在保持件25上。该盘绕弹簧接触件12朝着接触架22压缩，且允许臂71和72返回到它们的未偏转位置。当压缩力从盘绕弹簧接触件12释放时，该接触件试图返回到其未压缩的状态，然而，通过该接触件12的第二端与头结构73和74的肩部75和76的接合，该接触件12保持稍微压缩。盘绕弹簧接触件12’以如前所述的盘绕弹簧接触件12的相同方法装配在臂组80上。形成该第二实施例的保持件25的该扁平主体24以及臂组70和80由良导电材料形成为整体结构，诸如任何基于铜材料或者类似物，且镀金来提高其导电率。
已经具体参考本发明的优选实施例来描述本发明。很显然，在不偏离如后附的权利要求书中所限定的本发明的主旨和范围内可以进行各种变化和改进。
权利要求
1.一种电接触组件，其包括架子，其具有至少第一和第二表面，以及穿过所述第一和第二表面之间的所述架子延伸的开口；安装在所述架子开口内部的保持件，其具有至少从所述第一表面向外延伸且终止于第一头端的第一部分；以及围绕所述保持件第一部分定位的至少第一螺旋形的电接触件，其压缩地保持在所述第一头端和所述架子第一表面之间。
2.如权利要求1所述的电接触组件，其特征在于所述保持件还包括从所述架子第二表面向外延伸且终止于第二头端的第二部分，且所述电接触组件还包括围绕所述保持件第二部分定位的第二螺旋形的电接触件，其压缩地保持在所述第二头端和所述架子第二表面之间。
3.如权利要求2所述的电接触组件，其特征在于所述保持件第一和第二部分的截面通常是管状的，其具有可容纳于所述架子开口中的直径，且所述第一头端是整体固定到所述第一部分的一端的环形凸缘，所述头端具有大于所述第一部分的直径。
4.如权利要求3所述的电接触组件，其特征在于所述保持件第二部分包括腔和围绕所述腔的外周围边缘表面，从而，通过在所述腔中插入工具且施加压力到所述腔周围边缘来形成所述第二头端，从而将所述周围边缘变形为具有大于所述第二部分直径的环形凸缘。
5.如权利要求4所述的电接触组件，其特征在于所述保持件由导电材料制成。
6.如权利要求5所述的电接触组件，其特征在于所述保持件还镀有金，以提高其导电特性。
7.如权利要求2所述的电接触组件，其特征在于所述第一和第二螺旋形电接触件的每一个包括第一和第二桶形盘绕弹簧，每个所述盘绕弹簧具有多个盘绕匝，第一和第二终端盘绕匝具有小于在盘绕弹簧中心处的盘绕匝的直径。
8.如权利要求7所述的电接触组件，其特征在于每个所述第一和第二盘绕弹簧第二终端盘绕匝的直径分别小于所述保持件第一和第二头端的直径。
9.如权利要求7所述的电接触组件，其特征在于所述第一和第二盘绕弹簧由导电材料制成。
10.如权利要求9所述的电接触组件，其特征在于所述第一和第二盘绕弹簧还镀有金，以提高它们的电传导特性。
11.如权利要求7所述的电接触组件，其特征在于所述架子第一和第二表面分别是第一和第二圆形腔的底面，其中，所述第一和第二腔的底面在其上分别容纳所述第一和第二盘绕弹簧的所述第一终端盘绕。
12.如权利要求11所述的电接触组件，其特征在于每个所述第一和第二腔的所述底面取向为分别相对于每个第一和第二盘绕弹簧的中心平面倾斜。
13.如权利要求7所述的电接触组件，其特征在于所述保持件的截面通常是平的，且包括具有可容纳于所述架子开口中的宽度的中心部分，每个所述第一和第二部分包括以相互平行取向且分开的关系从所述中心截面的相对端延伸出的第一和第二臂，所述第一和第二部分的每个第一和第二臂终止于从其相关臂垂直延伸的楔形结构，从而形成具有宽度分别大于所述第一和第二部分的宽度的肩部件。
14.如权利要求13所述的电接触组件，其特征在于每个所述第一和第二盘绕弹簧第二终端盘绕匝的直径分别小于所述第一和第二保持件的肩部件的宽度。
15.如权利要求14所述的电接触组件，其特征在于所述保持件由导电材料构成。
16.如权利要求15所述的电接触组件，其特征在于所述保持件还镀有金，以提高其导电特性。
17.一种电接触组件，其包括架子，其具有位于所述架子的相对端上的至少第一和第二腔，以及穿过所述第一腔和第二腔之间的所述架子延伸的开口；安装在所述架子开口内部的导电保持件，其具有从所述第一腔向外延伸且终止于第一环形凸缘的第一管状部分，和从所述第二腔向外延伸且终止于第二环形凸缘的第二管状部分，所述第一和所述第二凸缘具有大于它们各自的相关第一和第二部分的直径；围绕所述保持件第一部分定位的第一盘绕的电接触件，其压缩地保持在所述第一环形凸缘和所述架子第一腔之间的所述保持件第一部分上；以及围绕所述保持件第二部分定位的第二盘绕的电接触件，其压缩地保持在所述第二环形凸缘和所述架子第二腔之间的所述保持件第二部分上。
18.如权利要求17所述的电接触组件，其特征在于每个所述第一和第二盘绕的电接触件包括第一和第二桶形的盘绕弹簧，每个所述盘绕弹簧具有多个盘绕匝，第一和第二终端盘绕匝具有小于在盘绕弹簧中心处的盘绕匝的直径。
19.如权利要求18所述的电接触组件，其特征在于每个所述第一和第二盘绕弹簧的第二终端盘绕匝的直径分别小于所述保持件第一和第二头端的直径。
20.如权利要求19所述的电接触组件，其特征在于每个所述架子的第一和第二腔的截面是圆形的，且还包括腔底面，每个第一和第二腔底面设置为在其上分别容纳所述第一和第二盘绕弹簧的所述第一终端盘绕。
21.如权利要求20所述的电接触组件，其特征在于每个所述第一和第二腔的所述底面取向为分别相对于每个第一和第二盘绕弹簧的中心平面倾斜。
22.如权利要求17所述的电接触组件，其特征在于所述保持件还镀有金，以提高其导电特性。
23.如权利要求17所述的电接触组件，其特征在于所述第一和第二盘绕弹簧还镀有金，以提高其导电特性。
24.一种电接触组件，其包括架子，其具有位于所述架子的相对端上的至少第一和第二腔，以及穿过所述第一腔和第二腔之间的所述架子延伸的开口；安装在所述架子开口内部的导电保持件，其包括具有以相互平行取向且分开的关系从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开的关系从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个第一和第二臂终止于从其相关臂垂直延伸的楔形结构，从而形成具有宽度分别大于所述第一和第二部分的宽度的肩部件；围绕所述保持件第一部分定位的第一盘绕的电接触件，其压缩地保持在所述肩部件和所述架子第一腔之间的所述保持件第一部分上；以及围绕所述保持件第二部分定位的第二盘绕的电接触件，其压缩地保持在所述肩部件和所述架子第二腔之间的所述保持件第二部分上。
25.如权利要求24所述的电接触组件，其特征在于每个所述第一和第二盘绕电接触件包括第一和第二桶形盘绕弹簧，每个所述盘绕弹簧具有多个盘绕匝，其第一和第二终端盘绕匝具有小于在盘绕弹簧的中心处的盘绕匝的直径。
26.如权利要求25所述的电接触组件，其特征在于每个所述第一和第二盘绕弹簧的第二终端盘绕匝的直径分别小于所述第一和第二保持件的肩部件的宽度。
27.如权利要求26所述的电接触组件，其特征在于每个所述架子的第一和第二腔的截面是圆形的，且还包括腔底面，每个第一和第二腔底面设置为在其上分别容纳所述第一和第二盘绕弹簧的所述第一终端盘绕。
28.如权利要求27所述的电接触组件，其特征在于每个所述第一和第二腔的所述底面取向为分别相对于每个第一和第二盘绕弹簧的中心平面倾斜。
29.如权利要求24所述的电接触组件，其特征在于所述保持件还镀有金，以提高其导电特性。
30.如权利要求24所述的电接触组件，其特征在于所述第一和第二盘绕弹簧还镀有金，以提高其导电特性。
全文摘要
本发明公开了一种电接触组件，其包括架子，该架子具有位于其相对端上的至少第一和第二腔，以及在该第一腔和第二腔之间穿过该架子延伸的开口。保持件设置为安装在该架子开口中，该保持件的第一部分从该第一腔向外延伸，该保持件的第二部分从该第二腔向外延伸。每个第一和第二部分终止于头端。第一和第二螺旋形电接触件分别围绕保持件第一和第二部分定位，且压缩地保持在各自的相关头端和架子腔之间。
文档编号H01H11/00GK1541397SQ02815777
公开日2004年10月27日 申请日期2002年6月13日 优先权日2001年6月13日
发明者G·W·小埃森霍维尔, D·E·奥尔森, J·S·哈尔, G W 小埃森霍维尔, 哈尔, 奥尔森 申请人:霍尼韦尔国际公司