Elektromagnetische Relais werden üblicherweise so montiert, dass Festkontakte, Federkontakte und Magnetspule mit ihren Anschlusselementen durch entsprechende Öffnungen oder Schlitze eines Kunststoff-Grundkörpers hindurch gesteckt und anschließend durch Verkleben fixiert und abgedichtet werden. Der Grundkörper bildet dabei den Kontaktträger. Nach der Montage der übrigen Relais-Bauteile, Justage und Prüfung der Baugruppe wird eine Gehäusekappe aufgesetzt und in einem weiteren Klebevorgang mit dem Grundkörper verbunden.

Die bei diesem üblichen Herstellverfahren angewandten Klebevorgänge mit den damit im Allgemeinen notwendigen Ofenprozessen führen zu unerwünschten Änderungen in der Position der Bauteile zueinander. Derartige Änderungen wirken sich auf das Ansprech- und Abfallverhalten und die elektrische Lebensdauer des Relais aus und müssen in einem aufwändigen Justageprozess korrigiert werden. Allerdings ist die letzte Änderung, die durch die abschließende Verklebung der Kappe verursacht wird, nicht mehr korrigierbar.

Aus DE 102 54 259 A1 ist es bekannt, die Teile eines Kunststoffgehäuses für ein elektrisches Schaltgerät durch Laserschweißen miteinander zu verbinden.

EP 0 361 392 A2 offenbart ein elektromagnetisches Relais, bei dem die Verbindung von Jochen und Polstücken des Magnetsystems mit dem Relais-Grundkörper, von Kontakten und Spule mit Anschlußstiften und von Grundkörper und Gehäusekappe mittels Laserschweißung erfolgt. Allerdings handelt es sich hier um Schweißverbindungen zwischen metallischen Teilen. Ferner sind bei diesem Relais die Anschlußstifte in den Grundkörper über Glaspassungen eingebettet.

Aus DE 24 54 967 A1 ist ein elektromagnetisches Relais bekannt, bei dem Fest- und Federkontakte in einen gemeinsamen Kontaktträger eingebettet und dieser in Ausnehmungen am Spulenkörper eingesetzt ist, wodurch die gegenseitige Zuordnung zwischen den Kontakten festgelegt ist. Die Probleme, die sich aus Klebeprozessen zum Abdichten der Anschlusselemente in dem Relais-Grundkörper und zum Verschließen mit der Gehäusekappe ergeben, bestehen allerdings auch hier.

Ein Relais gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5 sind aus DE 37 06 100 A1 bekannt. Dort ist ein die Anschlusselemente tragender Körper durch Ultraschallschweißen mit der Relais-Grundplatte dicht verbunden.

Die normativen Anforderungen an elektromagnetische Relais sind in europäischen und internationalen Relais- und Industrienormen sowie in US-Normen beschrieben. Zu berücksichtigen ist insbesondere die Anforderung, dass alle Träger von leitenden Teilen, zu denen im vorliegenden Fall der Kontaktträger gehört, aus einem Material bestehen, das die in der Norm UL 94 verlangte Entflammbarkeitsanforderung V-0 aufweist.

PBT(Polybutylenterephthalat)-Materialien können diese Anforderungen erfüllen. Die für elektromagnetische Relais wichtigsten Eigenschaften von PBT sind:

1. (a) hohe Wärmeformbeständigkeit,
2. (b) hohe Festigkeit, Steifigkeit und Härte,
3. (c) geringe Wasseraufnahme, dadurch hohe Maßhaltigkeit;
4. (d) gute elektrische Eigenschaften,
5. (e) gute Chemikalienbeständigkeit,
6. (f) gute Verarbeitbarkeit,
7. (g) keine Neigung zu Spannungsrissen,
8. (h) geringer Preis.

Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde, Nachteile, wie sie bei vergleichbaren Relais nach dem Stand der Technik auftreten, mindestens teilweise zu vermeiden. Eine speziellere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, ein elektromagnetisches Relais mit zueinander möglichst genau positionierten Relaisteilen zu schaffen. Dabei soll das Relais aus einem Material herstellbar sein, das die genannte Norm erfüllt.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Maßnahmen der Ansprüche 1 bzw. 5. Da die Anschlusselemente von Kontakt- und Spulensystem Durchbrüche des Grundkörpers ohne Berührung durchsetzen, wird die Gefahr vermieden, dass die bei der Einbettung festgelegte Positionierung der Kontaktteile durch den Grundkörper beeinflusst wird.

Gleichzeitig ergibt sich eine größere Freiheit in der Materialwahl für die die Anschlusselemente einbettenden Teile (Kontaktträger, Spulenkörper) einerseits und den Grundkörper andererseits. Insbesondere brauchen nur die einbettenden Teile, nicht aber der Grundkörper, die obige Norm zu erfüllen. Dies wiederum eröffnet die Möglichkeit, das Relais durch Verschweißen mit einem den Grundkörper durchsetzenden energiereichen elektromagnetischen Strahl, insbesondere einem Laserstrahl, abschließend zu fixieren und abzudichten.

Dabei ist es möglich das oben erwähnte, für elektromagnetisches Relais an sich gut geeignete PBT-Material, das die Eigenschaft V-0 der Norm UL 94 erfüllt, aber nicht lasertransparent ist, für Kontaktträger, Spulenkörper zu verwenden, während der Grundkörper aus einem anderen, besser lasertransparenten Material bestehen kann.

Bei einer derartigen Wahl der Kunststoffmaterialien für den Grundkörper, die die Anschlusselemente enthaltenden Kunststoffblöcke und die Gehäusekappe ist eine einwandfreie Durchgangsstrahl-Verschweißung gewährleistet, bei der der Laserstrahl das jeweils äußere, aus lasertransparentem Kunststoff bestehende Teil ohne größere Verluste durchsetzt und seine Energie auf das darunter liegende, aus laserabsorbierendem Kunststoff bestehende Teil abgibt, so dass der eigentlichen Schweißstelle die erforderliche Energie zugeführt wird. Dabei findet ein Aufweichen des laserabsorbierendem Materials nur in einem sehr kleinen Bereich statt, so dass das Verfahren sehr Material schonend ist.

Die durch Laserschweißung erzeugten Verbindungen sind dicht, von hoher Festigkeit und lassen sich präzise durchführen. Gleichzeitig entfallen alle Verunreinigungen, die durch die bisher verwendeten Klebstoffe und deren Ausgasungen verursacht werden konnten. Da ferner die Anschlüsse des Kontaktsystems nicht direkt gegenüber dem Relais-Grundkörper befestigt und abgedichtet, sondern zunächst mit Kunststoff umspritzt werden und der so gebildete Kontaktträger verschweißt wird, ist nicht nur eine beim fertigen Relais genaue Ausrichtung der Kontakte gewährleistet, sondern auch die Handhabung bei der Montage vereinfacht.

Eine nachträgliche Justage sollte sich erübrigen, wenn die Laserschweißung unter Verwendung einer den oder die Kontaktträger mit den Anschlusselementen gegenüber dem Grundkörper ausrichtenden Lehre erfolgt.

Vorzugsweise wird auch das Spulensystem im Bereich seiner Anschlusselemente mit Kunststoff umspritzt und zusammen mit dem die Kontakt-Anschlusselemente enthaltenden Kontaktträger im gleichen Arbeitsgang und gegebenenfalls unter Verwendung einer gemeinsamen Ausrichtlehre am Grundkörper befestigt.

Vorzugsweise wird auch die Gehäusekappe durch Laserschweißung am Relais-Grundkörper dicht befestigt.

Zur gegenseitigen Isolierung der verschiedenen, in dem Relais vorhandenen Baugruppen kann die Gehäusekappe mit Trennwänden versehen sein, die ebenfalls durch Laserschweißung mit dem Grundkörper verbunden werden. Dadurch, wird aus den Kriech- bzw. Luftstrecken zwischen benachbarten leitenden Teilen nach der zugehörigen Produktnorm eine feste Isolation, die geforderte Spannungsfestigkeiten erfüllt. Somit wird eine weitere Miniaturisierung ermöglicht.

Besteht der Grundkörper aus einer dünnen Platte, was im Hinblick auf seine Lasertransparenz günstig ist, so kann ihm durch Abstützung an den Trennwänden der Gehäusekappe genügende Stabilität verliehen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen

• Fig. 1 eine schematisierte, perspektivische Darstellung eines einzelnen Kontaktsystems,
• Fig. 2 mehrere der Kontaktsysteme nach Fig. 1 und ein Spulensystem in einer Anordnung, wie sie im Innern eines fertigen Relais vorliegt,
• Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in einer Stirnansicht mit einer Ausrichtlehre,
• Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 3 nach Einsetzen in die Ausrichtlehre,
• Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 4 mit einem darüber eingezeichneten plattenförmigen Relais-Grundkörper,
• Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Anordnung nach Fig. 5 nach Verschweißen mit dem transparent dargestellten Grundkörper und Entfernen der Ausrichtlehre, und
• Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des mit einer Gehäusekappe komplettierten fertigen Relais.

Das in Fig. 1 gezeigte Kontaktsystem umfasst ein Festkontaktelement 11 mit einem Anschlusselement 12 und ein Federkontaktelement 13 mit einem Anschlusselement 14. An dem Federkontaktelement 13 ist eine Kontaktfeder 15 angenietet, die mit dem Festkontaktelement 11 zusammenarbeitet. Beide Kontaktelemente 11, 13 sind an ihren Fußteilen 16, 17 mit einem Kontaktträger 18 umspritzt, aus dem die Anschlusselemente 12, 14 nach unten herausragen.

Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung umfasst ein Spulensystem 20 mit einem eine Spule 21 tragenden Kunststoff-Spulenkörper, der mit seinen beiden Endflanschen 22, 23 aus der Spule 21 herausragt. In den Endflansch 23 sind zwei Anschlusselemente 24 der Spule 21 eingebettet.

Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung umfasst ferner insgesamt sechs der in Fig. 1 gezeigten Kontaktsysteme 10, von denen fünf auf einer Seite und der sechste auf der anderen Seite des Spulensystems 20 angeordnet sind und parallel zu diesem verlaufen.

In Fig. 3 ist die in Fig. 2 gezeigte Anordnung aus Spulensystem 20 und Kontaktsystemen 10 in Seitenansicht oberhalb einer Ausrichtlehre 30 dargestellt. Die Ausrichtlehre 30 ist insgesamt kammartig gestaltet, wobei die Breite der Zinken 31 die für das fertige Relais vorgeschriebenen Abstände zwischen den Kontaktsystemen 10 untereinander und bezüglich des Spulensystems 20 bestimmt.

In Fig. 4 sind die Kontaktsysteme 10 und das Spulensystem 20 in die Ausrichtlehre 30 eingesetzt.

Fig. 5 zeigt über dieser Anordnung einen als dünne Platte ausgebildeten Grundkörper 40. In dem Grundkörper 40 sind Durchbrüche 41 zum Durchtritt der Anschlusselemente 12, 14 der Kontaktsysteme 10 und der Anschlusselemente 24 des Spulensystems 20 vorgesehen. Der in Fig. 5 gezeigte Schnitt liegt in einer Ebene, in der sich die in der Fig. 2 vorderen Anschlusselemente 12 der Kontaktsysteme 10 befinden. Daher sind die in dem Grundkörper 40 vorhandenen Durchbrüche für die weiteren Anschlusselemente 14 der Kontaktsysteme 10 und für die Anschlusselemente 24 des Spulensystems 20 nicht zu sehen

Ferner sind in Fig. 5 Vertiefungen 42 gezeigt, die zur Aufnahme der jeweils nicht benutzten und abgeschnittenen Anschlussstummei 19 (vergl. Fig. 1) dienen. (Die in Fig. 5 über den Durchbrüchen 41 sichtbaren Erhebungen 43 ergeben sich aus dem Materialversatz oberhalb der Vertiefungen 42.)

Fig. 6 zeigt die Anordnung nach Fig. 5 in perspektivischer Darstellung, wobei der hier nur mit Umrisslinien dargestellte Grundkörper 40 auf die Anordnung aus Kontaktsystemen 10 und Spulensystem 20 aufgelegt ist. Zur Verdeutlichung ist die Ausrichtlehre 30 in Fig. 6 nicht dargestellt.

Wie gezeigt, sind die Durchbrüche 41 in dem Grundkörper 40 größer als die ihn durchsetzenden Anschlusselemente 12, 14 der Kontaktsysteme 10, und zwar um so viel, dass in der Regel keine Berührung zwischen den Anschlusselementen 12, 14 und den Wänden der Durchbrüche 41 stattfindet.

Außer den schon erwähnten Vertiefungen 42 für die Anschlussstummel 19 der Kontaktsysteme 10 weist die Grundkörper 40 eine größere Aussparung 44 zur Aufnahme eines über die obere Ebene der Endflansche 22, 23 des Spulensystems 20 hinausragenden Teils der Spule 21 auf.

Der Schweißvorgang zwischen dem Grundkörper 40 einerseits und den als Kunststoffblöcke ausgebildeten Kontaktträgern 18 der Kontaktsystemen 10 und den Spulenkörper-Endflanschen 22, 23 des Spulensystems 20 anderersects erfolgt, während sich sämtliche Bauteile in der Ausrichtlehre 30 befinden. Die Verschweißung wird so durchgeführt, dass sämtliche Anschlusselemente 12, 14 und 24 jeweils vollständig mit einer Schweißnaht umgeben werden und außerdem eine feste Verbindung der Kontaktträger 18 und der Endflansche 22, 23 des Spulensystems 20 erreicht wird.

Während der Grundkörper 40 aus lasertransparentem Kunststoff besteht, sind die Kontaktträger 18 und der Spulenkörper mit seinen Endflanschen 22, 23 aus laserabsorbierendem PBT mit der hergestellt, das die in der Norm UL 94 verlangte Eigenschaft V-0 aufweist. Bei dieser Materialkombination ist eine zuverlässige Durchstrahlungs-Laserschweißung möglich, die die Kontakträger 18 nur in einem sehr kleinen Bereich erreicht, daher mit geringer Erwärmung verbunden und materialschonend ist.

In Fig. 7 ist die in Fig. 6 gezeigte Anordnung (ohne die Ausrichtlehre 30) in eine Gehäusekappe 50 eingelegt, die parallel zu ihren Seitenwänden verlaufende Trennwände 51 aufweist. Die Seitenwände der Gehäusekappe 50 und die Trennwände 51 werden ebenfalls durch Laserschweißung mit dem Grundkörper dicht verbunden. Die Trennwände 51 stützen den plattenförmigen Grundkörper 40 im Bereich innerhalb des Randes der Gehäusekappe 50 ab. Der Grundkörper 40 kann daher verhältnismäßig dünn sein, was seine Lasertransparenz begünstigt.

In Fig. 7 sind die Laserschweißbereiche zwischen dem Grundkörper 40 einerseits und den Kontaktsystemen 10, dem Spulensystem 20 und den Seitenwänden der Gehäusekappe 50 und der Trennwände 51 andererseits schwarz dargestellt. Die Darstellung ist nur schematisch. Tatsächlich erstrecken sich die Schweißbereiche nicht bis zu den Anschlusselementen 12, 14 und 24, da die von ihnen durchsetzten Durchbrüche 41 größer sind als ihre Querschnitte. Da somit die Anschlusselemente 12, 14 und 24 keinen Kontakt mit dem Grundkörper 40 haben, bildet dieser keinen Teil des Kontaktträgers und braucht die Eigenschaft V-0 der Norm UL 94 nicht zu erfüllen.

10

Kontaktsystem

11

Festkontaktelement

12, 14

Anschlusselemente

13

Federkontaktelement

15

Kontaktfeder

16, 17

Fußteile

18

Kontaktträger

19

Anschlussstummel

20

Spulensystem

21

Spule

22, 23

Endflansche

24

Anschlusselemente

30

Ausrichtlehre

31

Zinken

40

Grundkörper

41

Durchbrüche

42

Vertiefungen

43

Erhebungen

44

Aussparung

50

Gehäusekappe

51

Trennwände