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Schaltungsanordnung mit blockförmigen, in ein Rahmengestell einschiebbaren
Schaltungsgruppen Es ist bekannt, Schaltungsanordnungen bzw. Geräte der elektrischen
Nachrichtentechnik-in der Weise aufzubauen, das blockförmige Schaltungsgruppen,
bestehend aus einer Anzahl elektrischer Bauelemente, in ein als Gehäuse dienendes
Rahmengestell einschiebbar sind. Dabei finden zur Zuführung der Betriebsspannungen
zu einer Schaltungsgruppe und zur Zuführung der Eingangssignale und zur Abnahme
der Ausgangssignale der Schaltungsgruppe Mehrfachstecker Anwendung, von denen der
eine Steckerteil an der Hinterwand der blockförmigen Schaltungsgruppe, die zuerst
in das Rahmengestell eingeführt wird, angeordnet ist, während der entsprechende
zugeordnete Steckerteil sich am Gehäuse befindet.
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Die Erfindung betrifft eine dreidimensional aufgebaute Schaltungsanordnung
der vorstehend erörterten Art, wobei sich die zur Anwendung gelangenden blockförmigen
Schaltungsgruppen insbesondere aus plattenförmigen gedruckten Stromkreisen zusammensetzen
lassen, die, hintereinander angeordnet, den die Schaltungsgruppe darstellenden Block
bilden.
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Die dreidimensional aufgebaute Schaltungsanordnung, bei der blockförmig
ausgebildete, eine Anzahl elektrischer Bauelemente enthaltende Schaltungsgruppen
in ein als Gehäuse dienendes Rahmengestell einschiebbar angeordnet sind, kennzeichnet
sich erfindungsgemäß dadurch, daß die blockförmigen Schaltungsgruppen an ihrer Außenseite
eine oder mehrere sich über eine Außenfläche in der Einschiebrichtung erstreckende
leitende Stromzuführungsschienen aufweisen und an dem Rahmengehäuse entsprechende
Gegenkontakte vorgesehen sind.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bietet Vorteile in verschiedenster
Richtung. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Aufbau der Schaltungsanordnung
bei Geräten angewendet werden, deren blockförmige Schaltungsgruppen überaus klein
sind; dabei ergibt sich eine einfache und ökonomische Herstellungsweise der blockförmigen
Schaltungsgruppen bzw. deren Gehäuse. Es läßt sich ferner in einfacher Weise der
Anschluß der die Schaltungsgruppe bildenden plattenförmigen gedruckten Stromkreise
an die Stromzuführungsschienen bewerkstelligen.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus
den zur Erörterung gelangenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren und der
Beschreibung behandelt sind.
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Von den Figuren zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Schaltungsgruppe, Fig.2 eine Draufsicht auf einen scheibenförmig
ausgebildeten Bauteil der in Fig.l dargestellten Schaltungsgruppe, Fig.3 eine perspektivische
Ansicht einer stromführenden Schiene der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsgruppe,
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Blechteil, aus welchem die Schiene der Fig. 3 hergestellt
werden kann, Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Einbaues der in Fig. 1 dargestellten
Schaltungsgruppe, Fig. 6 eine Schnittdarstellung der elektrischen Verbindung der
in Fig. 1 dargestellten Schaltungsgruppe in ihrer Halterung, Fig. 7 eine perspektivische
Darstellung einer dreidimensionalen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, Fig.
8 eine Seitenansicht der in Fig. 7 dargestellten Anordnung, Fig.9 eine Draufsicht
auf ein Halterungsorgan, wie es bei der Anordnung gemäß Fig. 7 und 8 zur Anwendung
gelangt, Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Schaltungsanordnung
mit Schaltungsgruppen gemäß der Erfindung, Fig. 11 eine Schnittdarstellung, welche
die Verbindung von zwei Halterungsorganen in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
zeigt,
Fig. 12 eine Endansicht eines weiteren Halterungsorgans,
Fig. 13 bis Fig. 16 perspektivische Ansichten weiterer Halterungsorgane, Fig. 17
eine Endansicht einer weiteren erfindungsgemäßen dreidimensionalen Stromkreisanordnung
gemäß der Erfindung.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsgruppe ist von der Form eines
rechteckigen Prismas mit quadratischer Grundfläche. Die Schaltungsgruppe besteht
aus einer Mehrzahl keramischer Platten 25, von denen eine in Fig. 2 gezeigt ist;
diese Platten sind die Trägerplatten der elektrischen Bauelemente, beispielsweise
eines Widerstandes 23 und einer Kapazität 24. Jede Platte besitzt an ihrer Peripherie
eine Anzahl Nuten 26. Die Platten 25 der Schaltungsgruppe sind zwischen den Endplatten
31 und 32, die die gleiche Form wie die Platten besitzen, angeordnet, es sind indessen
die Endplatten etwas größer. Die Endplatten 31 und 32 haben Nuten 34, welche mit
den. Nuten 26 der Kanten der Platten 25 fluchten. Die Schaltelemente 23 und 24.
sind mit ihren Stromzuführungen 37 und 38 an Nuten an einer oder an beiden Seiten
der Platten 25 angeschlossen. Diese Stromzuführungen können in der Technik gedruckter
Stromkreise ausgeführt werden und endigen an den Nuten 26 in Form halbmondartiger
gedruckter Stromschienen.
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Während des Zusammenbaues der Schaltungsgruppe werden die Scheiben
25 in einer Lehre im Abstand zwischen den Endplatten 31 und 32 gehalten. Die Scheiben
und die Endplatten werden durch eine Mehrzahl U-förmiger nachgiebiger Stromschienen
33, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, zusammengehalten, wobei eine solche Stromschiene
in den Kanälen liegt, die durch die Nuten an den Kanten der Zwischenscheiben und
der Endplatten gebildet werden.
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Die elastischen stromführenden Schienen 33 werden aus einem Streifen
elastischen Metalls von der in Fig. 4 gezeigten Form hergestellt, wobei der Streifen
aus besonders hartem Messing zweckmäßigerweise besteht und vorzugsweise die Walzrichtung
desselben in der Längsrichtung liegt. Der Blechstreifen besitzt fünf federnde Kontaktohren
45 an jeder Streifenseite. Die Enden dieser Ohren sind abgerundet, und die Lücken
zwischen den Ohren sind ebenfalls abgerundet, so daß die Kante des Streifens wellenförmig
ist. Das Blechstück kann aus einem langen Streifen entsprechend den strichpunktierten
Linien der Fig. 4 ausgestanzt werden, wobei schmale Schlitze 42 nur ein schmales
Verbindungsstück stehenlassen, welches aufgeschnitten oder abgebrochen werden kann,
um Schienen gewünschter Länge für die Schaltungsgruppen zu erhalten. Nachdem der
Streifen ausgestanzt wurde, wird er um seine Längsachse U-förmig gebogen, so daß
er die in Fig. 3 gezeigte Schienenform erhält. Die Ohren 45 der Randpartien
der Schiene werden nach außen gespreizt, so daß sie nach ihren Enden hin divergieren.
Nachdem die U-förmige Schiene 33 geformt ist, wird auf sie eine Lötrippe 39 aufgebracht,
welche sich längs der Außenseite der Mittelpartie des U-Teiles erstreckt.
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Nachdem die Scheiben 25 und die Endplatten 31 und 32 in einer Lehre
in gewünschter Weise zusammengestellt wurden, werden die Schienen 33 in die Nuten
26 und 34 eingesetzt, und durch Erhitzen wird die Lötschiene an der Unterseite der
Schiene 33 mit den halbmondförmigen Metallschichten an den Nuten 26 und 34 verlötet.
Durch die U-förmige Ausbildung der Schienen erhält die Schaltungsgruppe die erforderliche
mechanische Festigkeit.
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Die offene Bauweise gestattet es, daß für die Zwecke der Kühlung Luft
die elektrischen Bauteile überstreichen kann; wenn jedoch die Kühlung nicht von
Wichtigkeit ist, kann die Schaltungsgruppe in Isolationsmasse eingeschlossen werden,
beispielsweise in Epoxyharz. Dies kann erfolgen, wie in Fig. 5 dargestellt; mehrere
Schutzstreifen 90 werden in die Rinnen der Schienen 33 eingesetzt, und Klammerorgane
92 pressen die Ohren der Schienen 33 gegen die Schutzstreifen. Auf diese Weise kann
die Schaltungsgruppe vollständig eingeschlossen werden, und Vergußmasse kann eingespritzt
oder eingegossen werden, um die Scheiben und die von den Scheiben getragenen Bauelemente
zusammenzuhalten.
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Die vorstehend erörterte Schaltungsgruppe kann in einer dreidimensionalen
Schaltungsanordnung, wie sie Fig. 7 und 8 zeigt, eingesetzt werden. Es ist darauf
zu verweisen, daß sämtliche Zeichnungen in starker Vergrößerung wiedergegeben sind
und daß eine Schaltungsgruppe und die Schaltungsanordnung als sogenannte Mikrogruppensysteme
gedacht sind. Beispielsweise kann die Schaltungsgruppe eine Gesamtlänge von 10 mm
und einen Querschnitt von 9 mm Seitenlänge besitzen. Die Stromschienen 33 können
aus Blechstreifen von 0,5 mm Stärke und 5 mm Breite bestehen. Die Mittelpartie der
U-förmigen Schiene kann 0,6 mm Breite besitzen, und der Abstand zwischen den Spitzen
der Ohren kann 1 mm sein.
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Fig. 7 zeigt eine Mehrzahl Schaltungsgruppen der vorstehend erörterten
Art, die in einem Tragrahmen 4 eingefügt sind bzw. eingefügt werden. Der Tragrahmen
selbst bildet eine größere Schaltungsgruppe, die in ein H-förmiges Traggestell 6
eingesetzt wird, welch letzteres aus einem Horizontalabschnitt 61 und zwei Seitenwandungen
62 und 63 besteht. Das Traggestell nimmt drei Rahmenkörbe 4, 4A und 4B oberhalb
der Horizontalwand 61 und drei Rahmenkörper unterhalb derselben auf, und jeder Rahmenkörper
enthält sechs Schaltungsgruppen. Auf diese Weise sind in der gesamten Schaltungsanordnung
sechsunddreißig Schaltungsgruppen enthalten. Die Maße des Traggestelles sind in
der Breite 10 cm, in der Tiefe 6,5 cm und in der Höhe 4,5 cm.
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Jeder Rahmenkörper 4 besteht aus zwei Wandflächen 1 und 2, die an
ihren Enden Seitenwandungen 15 und 18 und ferner Zwischenwandungen 16 und 17 besitzen.
Die Vorderseite und die Rückseite des Rahmenkörpers sind offen, so daß ein Rahmenkörper
drei offene Zellen bildet, von denen jede zwei Schaltungsgruppen enthält. Der Rahmenkörper
besteht aus isolierendem Material, beispielsweise aus Polystyrol, Diallylphthalat
oder Phenolharz. An der Innenfläche der Wandungen 1, 2, 15, 16, 17 und 18 sind sich
rechtwinklig zu den Öffnungen erstreckende Rillen 8 vorgesehen. Die Außenflächen
der Wände des Rahmenkörpers 1, 2, 15 und 18 weisen ebenfalls Rillen 12 auf, die
unter rechten Winkeln zu den Rillen 8 an der Innenseite der Rahmenkörper verlaufen.
Die Rillen 8 und die Rillen 12 an den Wandflächen 1 und 2 sind mit stromführenden
Belegungen nach Art gedruckter Stromkreise versehen, die den Rillengrund und die
Seitenwandungen bedecken, wie dies Fig. 6 zeigt.
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Die Rillen 8 und 12 können an den Rahmenkörpern entweder durch Einfräsen
oder durch Einpressen bei
der Herstellung der Rahmenkörper selber
erzeugt werden; die letztere Herstellungsweise ist zweckmäßiger. Das Aufbringen
der stromführenden Belegungen in den Rillen 8 und 12 erfolgt im Wege
der üblichen Technik gedruckter Stromkreise. Beispielsweise kann der Rahmenkörper
in eine Lösung zum elektrodenlosen Niederschlagen von Nickel oder Silber getaucht
werden, so daß auf der Oberfläche des Rahmenkörpers leitendes Material niedergeschlagen
wird. Diejenigen Flächen, welche nicht mit stromleitenden Belegungen bekleidet werden
sollen, werden durch Überziehen mit Harz abgedeckt. Es wird dann elektrolytisch
Kupfer, Silber oder Gold auf den Flächen aufgebaut, welche nicht mit dem Schutzlack
bekleidet sind, und nachfolgend wird der Lack entfernt. Der letzte Schritt bedingt
die Entfernung der Nickel-oder Silberschicht, die in der ersten Verfahrensstufe
aufgebracht wurde, im Wege des Ätzens.
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Wenn eine Schaltungsgruppe in den Rahmenkörper eingesetzt wird, so
bringt es die abfallende Vorderkante der Schienen 33 mit sich, daß eine Einführung
der Ohren der U-förmigen Schiene 33 und ein Zusammenbiegen derselben erfolgt, so
daß die Schiene in die Rillen des Rahmenkörpers eingeführt wird. Wenn die Schaltungsgruppe
sich in dem Rahmenkörper befindet, bewirkt die stromleitende Schiene 33 Kontakt
mit den aufgedruckten Strombelegungen. in den Rillen des Rahmenkörpers, wie dies
Fig.6 erkennen läßt. Die Schiene 33 macht an einer Mehrzahl von Punkten in Längsrichtung
der Rille Kontakt mit der stromführenden Belegung. Bei der dargestellten Anordnung
sind es zehn derartige Kontaktstellen der Schiene 33 und der aufgedruckten Strombelegung,
und selbst wenn eine dieser Kontaktflächen nicht stromleitend wäre, würden noch
neun andere Kontaktstellen den elektrischen Kontakt aufrechterhalten. Wenn ferner
der Rahmenkörper mit den Schaltungsgruppen starken Erschütterungen unterworfen ist,
wird sich wenig Tendenz für eine Stromunterbrechung der Kontaktohren der Schiene
33 in bezug auf die leitenden Innenflächen der Rillen ergeben, weil die Länge der
Ohren, die über die Flächen der Schaltungsgruppe hervorsteht, nur sehr gering ist.
Selbst wenn die Erschütterung so stark sein sollte, daß die Ohren 45 an der
einen Seite der U-förmigen Schiene 33 eine Stromunterbrechung bewirken sollten,
würden die fünf Ohren der anderen Seite der U-förmigen Schiene mit größerem Kontaktdruck
an der anderen Rillenwandung Kontakt machen. Selbst zusammengesetzte drehmomentmäßige
Beschleunigungen können nicht sämtliche Kontaktflächen längs eines Streifens gleichzeitig
unterbrechen, weil für jede Drehachse, die eine leitende Schiene 33 durchsetzt,
ein oder mehrere Kontaktohren 45 in entgegengesetzter Richtung zu der Drehbewegung
liegen. Fig. 6 zeigt, daß weite Toleranzen für die Größe der Teile der elektrischen
Schaltungsanordnung zugelassen werden können. Die Teile sind so ausgebildet, daß
die Ohren 45 der Schiene 33 Kontakt etwa in der Mitte der Tiefe einer Rille machen,
so daß, wenn die Schaltungsgruppe zu groß oder zu klein ausgefallen ist, trotzdem
eine Kontaktgabe in der Rille stattfindet.
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Es wurde bisher erörtert, wie die elektrische Verbindung zwischen
den elektrischen Bauteilen erfolgt, die in einer Schaltungsgruppe und in den Zellen
des Rahmenkörpers 4 angeordnet sind. Die gedruckten Strombahnen in den Rillen
8 an der Innenseite des Rahmenkörpers 4 sind mit den gedruckten Strombahnen
in den Rillen 12 an der Außenseite des Rahmenkörpers verbunden. Die Verbindung zwischen
den Stromschienen in den Rillen 8 und den Stromschienen in den Rillen 12 erfolgt
durch Löcher 72, welche die Wandung des Rahmenkörpers 4 durchsetzen, und
durch Stromverbindungen in Form gedruckter Strombahnen an den Wandflächen des Loches.
Es können aber auch Nieten u. dgl. für die Zwecke der Verbindung benutzt werden.
Die Kanten der Wandflächen 15, 16, 17 und 18 können eingelassen sein, und gedruckte
Strombahnen können an den eingelassenen Ecken vorgesehen .sein, welche die Rillen
in diesen Wandflächen mit den Rillen in den anderen Wandflächen verbinden, welche
dann wiederum mit den Rillen 12 verbunden sein können.
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Die Rillen 12 können dem Zwecke dienen, die Rillen
8 zu verbinden, sie können aber auch dem Zwecke dienen, den Rahmenkörper
4 mit dem Traggestell 6 zu verbinden. Schienen 33 sind in Rillen an den Außenwandflächen
15 und 18 in der gleichen Weise vorgesehen, wie an der Außenseite der in Fig. 1
dargestellten Schaltungsgruppe die Schienen angeordnet sind. Diese Schienen bilden
Kontakt mit gedruckten Strombahnen in den Rillen 64 und 65 an der Innenfläche der
Wandungen 62 und 63. Die Strombahnen in den Rillen 64 und 65 sind miteinander durch
weitere gedruckte Strombahnen in den Rillen 66 und 67 an der Außenwandfläche 62
und 63 und mit Löchern 69, die an der Innenwandung gedruckte Belegungen haben, verbunden,
wie dies im Zusammenhang mit dem Rahmenkörper 4 beschrieben wurde. Das Traggestell
6 kann eine Einheit bilden, die in ein größeres Traggestell eingesetzt wird. Bolzen
zur Verbindung der gedruckten Strombahnen und der Belegungsflächen an den Wandflächen
der Zellen werden in üblicher Weise angewendet.
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Weder der innere Aufbau einer Schaltungsgruppe noch die innere Zusammenschaltung
der Rahmenkörper und des Traggestells bilden den Gegenstand der Erfindung; es ist
offensichtlich, daß beliebige elektrische Stromkreise zu einer dreidimensionalen
Stromkreisanordnung durch geeignete Ausbildung der Schaltungsgruppen und geeignete
Verbindung miteinander und mit den Rahmenkörpern und dem Traggestell aufgebaut werden
können. Es ist ferner offensichtlich, daß die Stromkreise leicht ausgetauscht werden
können und daß, wenn in einer Baugruppe ein Schaden entsteht, die Schaltgruppe entfernt
werden kann und durch eine andere ersetzt werden kann, indem lediglich die schadhafte
Schaltungsgruppe herausgezogen wird und eine andere eingesetzt wird. Der elektrische
Betriebsstrom sowie das Eingangssignal und das Ausgangssignal können durch eine
Schaltungsgruppe in die Schaltungsanordnung eingeführt werden, die der Schaltungsgruppe
der Fig. 1 entspricht, wobei ein Kabel 53 in die Gruppe eintritt. Die verschiedenen
Drähte des Kabels sind mit den Stromschienen der Schaltungsgruppe verbunden und
damit mit dem übrigen System.
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Fig. 10 zeigt eine Schaltungsgruppe, die nicht in einen Rahmenkörper
eingesetzt zu werden braucht. Bei dieser Ausführungsform sind Schaltungsgruppen
30 A, 30 B, 30C und 30 D durch zwei
Stromschienen 80 verbunden, die in den miteinander fluchtenden Schienen 33
einer jeden Schaltungsgruppe eingelötet sind. Kurze Metallbrücken 81 können dem
Zwecke dienen, aneinanderstoßende Schaltungsgruppen zu verbinden.
Fig.
11. zeigt eine Schaltungsgruppe 82, die teilweise in zwei Rahmenkörper
4 und 4A eingesetzt ist, so daß die Schaltungsgruppe selber die beiden Rahmenkörper
miteinander verbindet.
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Fig. 12 zeigt einen Rahmenkörper 4C, der offene Zellen verschiedener
Größe aufweist, zu dem Zwecke, Schaltungsgruppen verschiedener Größe einsetzen zu
können.
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Fig. 13 bis 16 zeigen verschiedene Konstruktionen der Rahmenkörper.
Hierbei sind verschiedene metallisierte Rillen vorgesehen, um die vorgesehenen Rillen
miteinander zu verbinden.
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Fig. 17 zeigt, daß Schaltungsgruppen miteinander dadurch verbunden
werden können, daß Rillen in der einen Stirnfläche einer Schaltungsgruppe vorgesehen
sind, so daß durch Anwendung entsprechender Stromschienen, die an der anstoßenden
Stirnfläche der anderen Schaltungsgruppe vorgesehen sind, die Verbindung erfolgt.
Ein Rahmenkörper 130 hat gedruckte Stromrillen 132 an dem einen Ende und
leitende Stromschienen 33 an dem anderen. Jede der Schaltungsgruppen 30 E, 30 F
und 30 G hat Kontaktrillen 134 und elastische Stromschienen 33 längs gegenüberliegenden
Kanten, so daß die drei Schaltungsgruppen direkt nebeneinanderliegend angeordnet
werden können.
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Die dreidimensional aufgebaute elektrische Schaltungsanordnung gemäß
der Erfindung kann in einem Ölbad benutzt werden, wobei das öl sich in einem Behälter
befindet, der zugleich die elektrische Abschirmung bewirkt.