Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung der beiden Schnapptemperaturen von Schnappelementen aus Thermobimetall, bei dem die maschinellen Arbeitsschritte durch die Wärmebehandlung nicht unterbrochen werden.

Schnappelemente werden aus Thermobimetallband gestanzt und sie haben vorzugsweise Kreisform. Es sind aber auch andere Formen möglich und üblich: z.B. Quadrate, Rechtecke, Rhomben und Formen mit einer Zunge in der Mitte. Wenn in der folgenden Patentschrift von Schnappscheiben gesprochen wird, können alle diese Formen gemeint sein.

Schnappelemente aus Thermobimetall umfassen ein großes Anwendungsgebiet zur Regelung und zur Begrenzung von thermischen Vorgängen. Die beiden Temperaturen, bei denen sich die Wölbung der Scheiben plötzlich sprunghaft ändert, werden "untere Schnapptemperatur und obere Schnapptemperatur" genannt.

Es ist allgemein bekannt, daß die verschieden stark geprägte Wölbung der Scheiben für die Lage dieser beiden Temperaturen maßgebend ist. Diese Wölbung wird mit unterschiedlich starker Prägung von beiden Seiten aufgebracht. Die Wölbung hat vorzugsweise die Form einer sehr flachen Kugelkalotte, es sind aber auch andere Formen möglich, z.B. die eines sehr flachen abgeschnittenen Kegelstumpfes.

Die Figur 1 zeigt den Zusammenhang zwischen Temperatur und Wölbung. Auf der Abszisse ist die Temperatur aufgetragen und auf der Ordinate die Wölbung der Schnappscheiben. Beim Erreichen der oberen und der unteren Schnapptemperatur springt die Wölbung plötzlich auf die andere Seite. Die Alterungstemperatur, von der später die Rede sein wird, liegt weit über der oberen Schnapptemperatur, aber noch unterhalb der Temperatur, die zu einer Entfestigung des Bimetalles führt.

Nach dem Prägen haben die Schnappscheiben noch zu wenig thermische Stabilität, das heißt, daß sich die Schnapptemperaturen mit der Zahl der Schnappbewegungen ändern. Es ist notwendig und üblich, die Schnappscheiben nach dem Prägevorgang "thermisch zu altern"; dabei setzt man sie auf die Dauer vieler Minuten bis zu einer Stunde einer hohen Temperatur aus, die über der oberen Schnapptemperatur liegt, aber noch unterhalb des Temperaturbereiches, in dem es zu einer Entfestigung des Bimetalles kommt.

Aus der WO 97/39466 A ist etwa ein Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von Schnappelementen aus Thermobimetall bekannt, wobei eine Vielzahl an Schnappelementen über gestanzte Brückenteile miteinander verbunden sind und gemeinsam mehreren, hintereinandergeschalteten Prägeprozessen ausgesetzt werden, um deren Schnapptemperaturen zu stabilisieren. Die Schnappelemente werden in einem auf die Prägebehandlung folgenden Arbeitsgang einer Wärmebehandlung unterzogen.

Des weiteren ist aus der US 4 152 998 ein Verfahren zur Herstellung von Schnappelementen bekannt, bei welchem das Schnappelement zwecks Stabilisierung der Schnapptemperaturen mittels mehrerer, konkav und konvex gewölbter Stempel mechanisch präpariert wird. Auch hier ist im Anschluss der mechanischen Prägeprozesse vorgesehen, die Schnappelemente einer Wärmebehandlung in einem Ölbad oder in einem Heißluftstrom zu unterziehen.

Die Dauer dieser Wärmebehandlung bedingt eine vorzeitige Unterbrechung des automatischen Fertigungsvorganges und es ist kaum möglich, die noch fehlenden Arbeitsgänge, das sind: Prüfung, Selektion, Freistanzen, wieder automatisch zu Ende zu führen. Es besteht daher der berechtigte Wunsch nach einer Methode der Temperaturstabilisierung, die sich durch eine extrem kurze Einwirkungsdauer in den Maschinentakt von einer bis zu zwei Sekunden einordnen läßt.

Die Lösung dieses Problemes ist Gegenstand der Erfindung.

Der Erfindungsgedanke besteht darin, daß man die geprägten Scheiben bei einer hohen Alterungstemperatur plan drückt. Diesen Vorgang kann man auch mehrmals wiederholen, z.B. zwei mal bis sechs mal.

Bei der maschinellen Fertigung der Schnappscheiben muß man die Scheiben schrittweise von einer Arbeitsposition zur nächsten Position führen. Dafür gibt es eine Reihe von Methoden, um die fertig gestanzten Scheiben oder die Scheiben, die noch mit einem oder mit zwei Stegen mit dem stanzstreifen verbunden sind, zyklisch weiter zu transportieren.

Bei der nachfolgend beispielhaft beschriebenen Fertigungsmethode wurde die zuletzt genannte Transportmethode mit dem Stanzstreifen gewählt, in dem die Scheiben noch mit einem oder mit zwei schmalen Stegen hängen bleiben.

Die Figur 2 zeigt eine derartige Methode.

Der Unterteil des U-förmigen Ofens, der sich über mehrere Arbeitspositionen erstreckt, ist mit 1 bezeichnet. Der notwendige Heizkörper hat die Nummer 2. Auf der Sohle der U-Nut gleitet das gestanzte und geprägte Bimetallband 3. Aufgrund der Beheizbarkeit der Sohle der U-Nut wird das auf der Sohle aufliegende Thermobimetallband 3 rasch auf die Alterungstemperatur erhitzt, also einer Temperatur, die über der oberen Schnapptemperatur, aber unterhalb der Erweichungstemperatur des Bimetallbandes 3 liegt. In der Nut bewegt sich lotrecht die Druckleiste 4, die die gleiche Abmessung hat wie die Sohle des Ofenunterteiles. Die Leiste wird mit einem Kraftelement Nr.5 (pneumatisch, hydraulisch, über Exzenter oder magnetisch) auf die geprägten Scheiben gepreßt; so stark, daß alle geprägten Scheiben, die sich im U-Ofen befinden, plan gepresst werden. Der Pressvorgang, mit dem die Schnappelemente plan gedrückt werden, erfolgt somit bei einer Temperatur der Schnappelemente, die über der oberen Schnapptemperatur, aber unterhalb der Erweichungstemperatur der Schnappelemente liegt. Beide Vorgänge, also Erhitzen und Pressen, finden im Klemmofen 1 statt, wobei der Vorgang des Pressens je nach der Taktzeit des Prägeautomaten weniger als eine bis eineinhalb Sekunden dauert. Anschließend folgt ein Transportzyklus, in dem der Stanzstreifen um genau eine Position weiter gezogen wird. Dieser zyklisch ablaufende Vorgang liefert nach jedem Takt eine gealterte Scheibe, ohne daß es notwendig ist, die Scheiben aus dem Automaten herauszunehmen.

Die Scheiben bleiben somit im Automat und die thermische Alterung wird im Automat ausgeführt, und zwar im Arbeitstakt des Automaten.

Es ist ein nützlicher Nebeneffekt, daß man im Klemmofen 1 durch das Pressen der Scheiben die schnellst mögliche Wärmeübertragung vom Ofen auf die Scheiben erhält. Das trägt zum raschen Ablauf der Arbeitsgänge bei.

Die Figur 2 zeigt, daß der Ofen-U-Unterteil und die Druckleiste 4 eine zinkenförmige Verzahnung aufweist, die ineinander greifen. Diese Verzahnung dient dazu, einen so innigen Wärmeübergang vom Ofen zur Druckleiste zu bekommen, daß eine separate Heizung der Druckleiste entbehrlich wird.

In der oben genannten Figur 2 sind die Arbeitspositonen nicht eingezeichnet, die vor und nach dem U-Klemmofen notwendig sind.