[发明专利]接触力测量装置和使用接触力测量装置测量接触力的方法

说明书

本发明涉及一种用于测量弹簧触点(2)的接触力(F，F′)的接触力测量装置(10)；弹簧触点(2)具有接触销(2.1)和弹簧接触臂(2.2，2.2′)，在接触销(2.1)与弹簧接触臂(2.2，2.2′)接触时，弹簧接触臂(2.2，2.2′)将接触力(F，F′)施加在接触销(2.1)上；接触力测量装置(10)具有测量传感器(1)，测量传感器在接触区域(d)中具有与接触销(2.1)相同的高度(h′)；为了测量接触力(F，F′)，测量传感器(1)在接触区域(d)中可与弹簧接触臂(2.2，2.2′)接触；其中，测量传感器(1)具有可与弹簧接触臂(2.2，2.2′)接触的绝缘体元件(1.2，1.2′)。

技术领域

本发明涉及一种根据独立装置权利要求的前序部分所述的接触力测量装置。本发明还涉及一种根据独立方法权利要求的前述部分所述的利用接触力测量装置测量接触力的方法。

背景技术

电插拔连接是众所周知的。它们使电导线能够接触。在此，电插拔连接的凸形部分(具有向外指向的接触销)与电插拔连接的凹形部分(具有向内指向的接触开口)机械地和电性地接触。在接触时，凸形部分和凹形部分在接触区域中直接相互叠置并产生接触力。该接触力确保了电插拔连接的持久、稳定的机械和电接触，并确保了电插拔连接具有持久性的低电接触电阻。

在下文中，将以弹簧触点形式的电插拔连接为例描述本发明。弹簧触点具有带有两个弹簧接触臂的凹形部分。在两个弹簧接触臂之间布置有用于接触销的接触开口。为了接触，将接触销插入到接触开口中。在接触时，弹簧接触臂将接触力施加在接触销上。

这种弹簧触点被大量制造并以多种方式应用于工业中。弹簧触点的尺寸非常不同。然而，弹簧触点的一个共同特征是：接触力必须满足具有紧密公差的预定值。因此，为了对所制造的弹簧触点进行质量控制，需要利用接触力测量装置来测量弹簧力。

专利文献DE4003552A1示出了一种已知的接触力测量装置。该接触力测量装置测量弹簧触点的弹簧接触臂的接触力。该接触力测量装置具有测量传感器，该测量传感器在接触区域中具有与弹簧触点的接触销相同的外部尺寸。为了测量接触力，将测量传感器插入到两个弹簧接触臂之间的接触开口中，使得测量传感器在接触区域中与弹簧接触臂机械地接触。测量传感器具有平面式的压电膜，该压电膜沿着水平轴线布置在两个接触销半部之间。弹簧接触臂将接触力施加在接触销半部上。为了在频繁接触时保持较小的磨损，两个接触销半部均由硬质金属制成。接触销半部将接触力沿着竖直轴线引导到压电膜上。接触力垂直于压电膜的表面起作用。根据压电纵向效应，压电膜在接触力的作用下产生电荷，电荷的量与接触力的大小成比例。所产生的电荷量在电极的压电膜的表面上被电极量取并测量，并被用作接触力的量度。每个电极通过绝缘层与接触销半部电绝缘。

现在已知的接触力测量装置的测量传感器是弯曲敏感的。在测量过程中，测量传感器沿着竖直轴线弯曲。根据压电剪切效应，压电膜在弯曲时会产生另外的电荷，这些电荷在压电膜的表面上由电极量取并且会使对接触力的测量失真。因此，使用已知的接触力测量装置只能不精确地测量接触力。人们所期望的是以≤1％的标准偏差来测量接触力。

已知的接触力测量装置的测量传感器在操作期间会在插入和拔出弹簧接触臂时受到磨损。这种磨损会随着时间的推移而改变测量传感器的外部尺寸，这一方面会使接触力的测量失真，另一方面也限制了接触力测量装置的使用寿命。

此外，该已知的接触力测量装置的测量传感器的结构很复杂。从纵截面上看，压电膜的两侧都设置有电极，在每个电极上均涂覆有绝缘层，每个绝缘层均与一个连接销半部连接。因此，该已知的接触力测量装置的制造是昂贵的。

并且，当利用该已知的接触力测量装置测量接触力时，测量传感器和弹簧接触臂可能会被错误地插接(横向插接)，并且使得接触力的测量失真。由于横向插接可能会产生另一个力分量，因此除了测量接触力以外，还要测量该力分量。为了确保正确地测量接触力，有必要重复多次地测量接触力，这很浪费时间。因此期望的是快速且不失真地测量接触力。

发明内容