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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Verbindungsvorrichtung zum Übermitteln
elektrischer Signale und insbesondere eine Sonden-Verbindungsvorrichtung,
ganz besonders bevorzugt einen Tastkopf-Steckverbinder, die bzw.
der eine bewegliche Sonde und einen Metallzylinder zum Aufnehmen
der Sonde aufweist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Heutzutage stehen viele Arten von
Sonden-Verbindungsvorrichtungen zur Verfügung. Die 1 stellt eine herkömmliche Sonden-Verbindungsvorrichtung 10a dar,
die einen einstückigen Metallzylinder 100a umfasst.
Der Metallzylinder 100a ist ein rundes Rohr mit einem offenen
Ende, um eine Verbindungsseite bzw. einen Verbindungsabschnitt 102 auszubilden,
um eine Galvanisierungs- bzw. Metallisierungslösung in dem Metallzylinder 100a aufzunehmen,
um die Innenwandung des Metallzylinders 100a mit einer
Metallschicht, bevorzugt galvanisch, zu überziehen. Dann werden eine
Druckfeder 101 und eine Sonde bzw. einen Tastkopf 103 in
einer Gehäusekammer 110 angeordnet,
die in dem Metallzylinder 100a ausgebildet ist, und zwar
durch die Verbindungsseite 102. Die Sonde 103 weist
ein Verankerungs- bzw. Befestigungsende 104 an dem unteren Ende
auf, um zu verhindern, dass die Druckfeder 101 zur Seite
ausweicht oder sich bewegt. Wenn die Sonde 103 durch Druckbeaufschlagung
durch die zur Befestigung bzw. Verankerung verwendete Verbindungsseite 102 in
den Metallzylinder 100a gedrückt wird und der Metallzylinder 100a nur
eine Öffnung aufweist,
könnte
eine galvanische Metallisierung auf dem Bodenabschnitt des Metallzylinders 100a nicht vollständig erzielt
werden und könnte
die darauf abgeschiedene Metallschicht ungleichmäßig sein. Dies wird einen höheren elektrischen
Widerstand bewirken und in einer instabilen elektrischen Signalübermittlung
resultieren. Außerdem
ist die Verbindungsseite 102 aufgrund einer zur Verankerung
bzw. Befestigung der Sonde 103 verwendeten äußeren Kraft einer
Kompression ausgesetzt, wobei die Kraft zu groß sein könnte und die Sonde 103 beschädigen könnte oder
zu klein sein könnte
und in einer unsicheren Kopplung der Sonde 103 resultieren
könnte.
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Um das vorstehende Problem zu beheben, wurde
ein verbesserter Lösungsansatz
gemäß der 2 vorgeschlagen. Dieser weist
eine Öffnung 105 auf,
die bei dem Bodenabschnitt des Metallzylinders 100b ausgebildet
ist, sodass die durch galvanisches Metallisieren ausgebildete Metallschicht
auf den Bodenabschnitt gleichmäßiger ist.
Wenn jedoch eine Oberflächen-Montagetechnologie
(surface mount technology; SMT) verwendet wird, um die Verbindungsvorrichtung 10b zu
bonden, neigt das Klebemittel oder das Lot-Flussmittel dazu, in
die Öffnung 105 zu
fließen.
Als Folge verringert sich die elektrische Leitfähigkeit und erhöht sich
der elektrische Widerstand und ist die Übermittlung von elektrischen
Signalen instabil. Außerdem
wird der Metallzylinder 100b durch Drehen hergestellt und
muss dieser mit einer Bohrung versehen werden. Diese Herstellung ist
vergleichsweise schwierig und kostspielig. Außerdem könnte, wenn eine externe Kraft
auf die zur Verankerung bzw. Befestigung der Sonde 102 verwendete
Befestigungsseite 102 ausgeübt wird, die Kraft zu groß sein und
die Sonde 103 beschädigen
oder könnte
diese zu klein sein, was in einer unsicheren Kopplung der Sonde 103 resultieren
würde.
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Es gibt noch einen anderen Lösungsansatz, der
versucht, die vorstehenden Probleme zu beheben, wie in der 3 gezeigt. Dieser verwendet
einen Metallzylinder 100c, der ein rundes Rohr mit zwei
offenen Enden darstellt. Ein Ende stellt eine Verbindungsseite 102 dar
und' ein anderes
Ende stellt eine Befestigungsseite 121 dar. Das Befestigungsende 121 weist
eine Öffnung 109 auf.
Ein Gummikissen 107 und ein Bodensitz 106 sind
in dieser Reihenfolge in eine Gehäusekammer 110 des
Metallzylinders 100c eingesetzt. Die Öffnung 109 auf der
Befestigungsseite 121 ist abgedichtet. Dann werden eine Druckfeder 101 und
eine Sonde bzw. ein Tastkopf 103 in die Gehäusekammer 110 eingesetzt.
Die Sonde 103 weist ein Kontaktende 111 auf, das
außerhalb der
Endoberfläche
der Verbindungsseite 102 frei liegt. Schließlich wird
die Verbindungsseite 102 mittels einer Nietverbindung befestigt.
Mit zwei Öffnungen,
die auf den beiden Enden des Metallzylinders 100c ausgebildet
sind, kann ein metallischer Überzug
auf der Innenwandung gleichmäßig ausgebildet werden.
Diese Technik erfordert jedoch eine Nietverbindung auf der Verbindungsseite 102 mittels
einer Kraft von außen.
Dabei könnte
die Sonde bzw. der Tastkopf 103 beschädigt werden. Außerdem erfordert
diese Technik, dass zusätzlich
ein Gummikissen 107 vorgesehen ist um zu verhindern, dass
ein Lot-Flussmittel aufgrund eines Kapillareffektes in den Metallzylinder 100c hineinfließt, was
zu höheren
Herstellungskosten führt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Deshalb ist es eine vorrangige Aufgabe
gemäß der Erfindung,
eine Sonden-Verbindungsvorrichtung,
die für
einen niedrigen elektrischen Widerstand und eine stabile elektrische
Signalübermittlung sorgt.
Gemäß diesem
Gesichtspunkt umfasst die Verbindungsvorrichtung einen Metallzylinder,
der aus einem hohlen und runden Metallrohr mit zwei offenen Enden
ausgebildet ist, wobei die Sonde aus einem Metall besteht und in
dem Metallzylinder angeordnet ist, eine Druckfeder in dem Metallzylinder
angeordnet ist, um für
eine Rückstellkraft
für die
Sonde bzw. den Tastkopf zu sorgen, und ein Bodensitz aus Metall
vorgesehen ist, um eng anliegend auf dem Metallzylinder aufgesteckt
zu sein. Weil der Metallzylinder zwei offene Enden aufweist, kann
dieser durch gleichmäßige galvanische
Metallisierung der Innenwandung eine vollständig leitfähige Schicht ausbilden, um
so für
einen niedrigeren elektrischen Widerstand und eine stabilere elektrische
Signalübermittlung
zu sorgen.
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Eine andere Aufgabe gemäß der Erfindung ist
es, eine Sonden-Verbindungsvorrichtung bereitzustellen, die einfach
hergestellt und zusammengefügt werden
kann. Gemäß diesem
Gesichtspunkt weist der Metallzylinder eine Befestigungsseite bzw.
einen Befestigungsabschnitt bei einem Ende sowie eine Verbindungsseite
bzw. einen Verbindungsabschnitt auf einem anderen Ende auf, welcher
eine geschrumpfte bzw. im Durchmesser verkleinerte Öffnung aufweist.
Die Sonde und die Druckfeder können durch
die Befestigungsseite in den Metallzylinder eingesetzt werden, wobei
dann der Bodensitz zur Verankerung bzw. Befestigung aufgesteckt
wird. Die Größe und Form
der im Durchmesser verkleinerten Öffnung auf der Verbindungsseite
können
so gewählt
werden, um auf die Sonde abgestimmt zu sein, sodass der Vorgang
einer Kopplung mittels einer Druchbeaufschlagung bzw. Kompression
eliminiert werden kann.
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Noch eine andere Aufgabe der Erfindung
ist es, eine Mehrkopf-Sonden-Verbindungsvorrichtung bereitzustellen,
die drehbar ist. Der Bodensitz kann geändert werden, um die Form eines
Doppelkopfes anzunehmen oder drehbeweglich zu sein, um diese Funktion
zu erfüllen.
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Noch eine andere Aufgabe gemäß der Erfindung
besteht darin, eine kostengünstige
Sonden-Verbindungsvorrichtung
bereitzustellen. Durch Auslegen des Bodensitzes mit einer ausgewählten Stärke kann,
wenn bei einem SMT-Prozess ein Lot-Flussmittel verwendet wird, verhindert
werden, dass dieses unmittelbar in Kontakt gelangt mit dem Saum
bzw. Rand des Bodensitzes und mit dem Metallzylinder. Deshalb kann
man den Gummipfropfen weg lassen, der herkömmlich verhindert, dass das Lot-Flussmittel
aufgrund von Kapillar-Effekten
in den Metallzylinder hineinfließt.
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Die vorstehenden und auch weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile gemäß der Erfindung werden aus
der nun folgenden ausführlichen
Beschreibung, die Bezug nimmt auf die beigefügten Zeichnungen, ersichtlicher
werden.
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Figurenübersicht
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1 ist
eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Sonden-Verbindungsvorrichtung.
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2 ist
eine schematische Ansicht einer anderen herkömmlichen Sonden-Verbindungsvorrichtung.
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3 ist
eine schematische Ansicht noch einer anderen herkömmlichen
Sonden-Verbindungsvorrichtung.
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4 ist
eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung.
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5 ist
eine Explosionsansicht der ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung.
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6 ist
eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung.
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7 ist
eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung.
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8 ist
eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Wie in den 4, 5,
und 6 gezeigt, ist die Sonden-Verbindungsvorrichtung
bzw. der Tastkopf-Steckverbinder 10 gemäß der Erfindung für die Verwendung
bei elektronischen Geräten
zur Übermittlung
von elektrischen Signalen ausgelegt und umfasst:
Einen Metallzylinder 100,
der aus einem hohlen und runden Metallrohr mit zwei offenen Enden
ausgebildet ist. Ein Ende stellt eine Verbindungsseite 102 mit einer
geschrumpften bzw. im Durchmesser verkleinerten Öffnung dar. Das andere Ende
stellt eine Befestigungsseite 121 dar. Das Innere des Metallzylinders 100 zwischen
der Verbindungsseite 102 und der Befestigungsseite 121 bildet
eine Gehäuse-
bzw. Aufnahmekammer 110 aus. Eine Sonde bzw. ein Tastkopf 103 ist,
nach Einführen
durch die Befestigungsseite 121, in dem Metallzylinder
vorgesehen, um die Verbindungsseite 102 zu erreichen. Eine Druckfeder 101 ist
in der Gehäusekammer 110 angeordnet.
Dann wird ein Bodensitz 106 eingesteckt, um die Befestigungsseite 121 abzudichten,
um das Zusammenfügen
der Sonden-Verbindungsvorrichtung 10 abzuschließen.
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Die Innenwand des Metallzylinders 100 ist mit
Metall überzogen.
Die Sonde bzw. der Tastkopf 103 besteht aus einem Metall
und weist ein Kontaktende 111 und ein Ausgleichsende 112 auf
und wird durch die Befestigungsseite 121 in die Gehäusekammer 110 eingesetzt.
Das Kontaktende 111 ist zu der Außenseite der Endoberfläche der
Verbindungsseite 102 verlängert und bildet mit der Endöffnung einen Spalt
bzw. einen Ringspalt 113. Der Spalt 113 sorgt für ein gewisses
Spiel für
ein Hin- und Herbewegen, wenn die Sonde 103 mit Druck beaufschlagt
bzw. komprimiert wird, sodass die Sonde 103 nicht ohne weiteres
beschädigt
werden kann. Außerdem
weist das Ausgleichsende 112 einen Außendurchmesser auf, der auf
die Größe des Innendurchmessers
der Gehäusekammer 110 abgestimmt
ist. Folglich können
das Ausgleichsende 112 der Sonde 103 und die Innenwand
des Metallzylinders 100 eine elektrische Verbindung zum Übermitteln
von elektrischen Signalen einrichten. Die Druckfeder 101 wird
ebenfalls durch die Befestigungsseite 121 in die Gehäusekammer 110 eingesetzt,
um für
eine gewünschte
Rückstellkraft
für die
Sonde 103 zu sorgen. Der Bodensitz 106 besteht
aus Metall und weist einen Vorsprung 114 und einen Befestigungsabschnitt 122 auf.
Der Vorsprung 114 wird durch die Befestigungsseite 121 eingesteckt,
um für
eine feste Kopplung mit dem Metallzylinder 100 zu sorgen.
Das Ausgleichsende 112 weist ein Verankerungs- bzw. Befestigungsende 104 an
dem unteren Ende auf. Der Bodensitz 106. weist ein anderes
Verankerungs- bzw. Befestigungsende 116 an dem oberen Ende
auf. Die beiden Befestigungsenden 104 und 116 sind
dazu vorgesehen, um mit der Druckfeder 101 zu koppeln,
um die Sonde 103 und den Bodensitz 106 miteinander
zu verbinden, sodass die Druckfeder 101 in der Gehäusekammer 110 nicht
beweglich ist. Der Vorsprung 114 weist einen Außendurchmesser
auf, der auf den Innendurchmesser der Befestigungsseite 121 abgestimmt ist.
Wenn eine äußere Kraft
angelegt wird, kann der Vorsprung 114 fest bzw. starr mit
der Befestigungsseite 121 gekoppelt werden und wird eine
Einkerbung 108 auf der Umfangs-Seitenwand des Metallzylinders
ausgebildet.
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Die 7 zeigt
eine andere Ausführungsform
einer Sonden-Verbindungsvorrichtung l0d gemäß der Erfindung,
die zwei symmetrische Enden aufweist. Diese weist ebenfalls einen
Metallzylinder 100 auf, der aus einem hohlen und runden
Metallrohr mit zwei offenen Enden ausgebildet ist. Ein Ende stellt
eine Verbindungsseite 102 mit einer geschrumpften bzw.
im Durchmesser verkleinerten Öffnung
dar. Das andere Ende stellt eine Befestigungsseite 121 dar.
Das Innere des Metallzylinders 100 zwischen der Verbindungsseite 102 und
der Befestigungsseite 121 bildet eine Gehäusekammer 110 aus. Eine
Sonde bzw. ein Tastkopf 103 wird durch die Befestigungsseite 121 in
den Metallzylinder eingesetzt, um die Verbindungsseite 102 zu
erreichen. Die Sonde 103 weist ein Ausgleichsende 112 auf,
um eine elektrische Verbindung mit der Innenwand des Metallzylinders 100 einzurichten.
Eine Druckfeder 101 ist in die Gehäusekammer 110 eingesetzt.
Ein Bodensitz 106a ist vorgesehen, der einen Befestigungsabschnitt 122a mit
einem Ende, das einen Vorsprung 114 ausbildet, um in die
Befestigungsseite 121 gesteckt zu werden, und ein anderes
Ende aufweist, das einen anderen symmetrischen Vorsprung 115 ausbildet,
um in eine andere Befestigungsseite 120 eines anderen symmetrischen
Metallzylinders 119 gesteckt zu werden und die Verbindung
abzudichten. Der Metallzylinder 119 ist wie vorstehend
erläutert ausgebildet.
Auf diese Weise wird eine Verbindungsvorrichtung für zwei Sonden
bzw. Tastköpfe l0d ausgebildet.
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Die 8 zeigt
noch eine andere Ausführungsform
gemäß der Erfindung.
Der Metallzylinder 100 ist aus einem hohlen und runden
Metallrohr mit zwei offenen Enden gebildet. Ein Ende stellt eine
Verbindungsseite 102 mit einer geschrumpften bzw. im Durchmesser
verkleinerten Öffnung
dar. Das andere Ende stellt eine Befestigungsseite 121 dar.
Das Innere des Metallzylinders 100 zwischen der Verbindungsseite 102 und
der Befestigungsseite 121 bildet eine Gehäusekammer 110 aus.
Eine Sonde bzw. ein Tastkopf
103 ist durch die Befestigungsseite 121 in den
Metallzylinder 100 eingesetzt, um die Verbindungsseite 102 zu
erreichen. Die Sonde 103 weist ein Ausgleichsende 112 auf,
um eine elektrische Verbindung mit der Innenwand des Metallzylinders 100 einzurichten,
und ist zur Außenseite
der Verbindungsseite 102 hin verlängert. Eine Druckfeder 101 ist
in die Gehäusekammer 110 eingesetzt.
Dann ist ein Bodensitz 106b vorgesehen, der einen Vorsprung 114 aufweist,
der in die Befestigungsseite 121 eingesteckt ist. Der Bodensitz 106b weist
einen Befestigungsabschnitt 122b auf, der ein vertikales
Ende aufweist, das einen drehbeweglichen Schenkel 118 oder einen
Flügel
ausbildet. Der drehbewegliche Schenkel 118 oder der Flügel kann
dazu verwendet werden, um die Sonden-Verbindungsvorrichtung 10e zu
befestigen und die Sonden-Verbindungsvorrichtung 10e drehbar
zu machen.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung
eine Sonden-Verbindungsvorrichtung, insbesondere einen Tastkopf-Steckverbinder,
die bzw. der hauptsächlich
für die
Verwendung bei elektronischen Instrumenten zur Übermittlung von elektrischen
Signalen ausgelegt ist. Die Sonden-Verbindungsvorrichtung umfasst
einen hohlen und runden Metallzylinder 100-119, der zwei
offene Enden aufweist sowie eine Gehäusekammer 110. Ein
Ende bildet eine Verbindungsseite 102 mit einer im Durchmesser
kleineren Öffnung,
die auf die Größe der Sonde
bzw. des Tastkopfes 103 abgestimmt ist, ein anderes Ende
bildet eine Befestigungsseite 120, 121 zum Aufnehmen
der Sonde 103 und einer Druckfeder 101, in dieser
Reihenfolge, aus. Die Sonde ist zur Außenseite der Verbindungsseite
hin verlängert.
Die Befestigungsseite 120, 121 wird durch einen
Bodensitz 106, 106a, 106b abgedichtet.
Der Metallzylinder 100-119 kann ohne Einschluss von Luft
mit Metall überzogen
sein, ohne Ausbildung von Fehlstellen auf der aufgebrachten Metallschicht,
um so für
einen niedrigen elektrischen Widerstand zu sorgen und eine stabile
elektrische Signalübermittlung
zu ermöglichen.
Die Verbindungsvorrichtung kann einfach hergestellt werden und kann
drehbar auf einen beliebigen Winkel, wie gewünscht, hergestellt werden.