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Elektrische Schaltung in Form eines Gewebes Die Erfindung betrifft
eine elektrische Schaltuni in Form eines Gewebes. Es ist bereits eine elektrische
Schaltung bekannt, die aus einem Träger aus einengeflochtenen Netz aus Drähten besteht,
welche alle oder zum Teil isoliert sind. Die Drähte können mit Bauelementen elektrisch
und mechanisch verbunden sein, wobei die Drähte entsprechend der gewünschten Verdrahtung
unterbrochen bzw. miteinander verlötet sind. Diese bekannte elektrische Schaltung
in Form eines netzartigen Drahtgewebes bereitet sowohl in der Herstellung wie auch
in der Erstellung von Schaltungsverbindungen erhebliche Schwierigkeiten. Während
seine Herstellung langwierige und umständliche Handarbeit oder aber den Einsatz
von Sondermaschinen erfordert, setzt die Erstellung von Schaltungsverbindungen ein
Abisolieren der Drähte an den leitend zu verbindenden Kreuzungsstellen voraus, das
auch vor dem Einsetzen von Bauelementen vorgenommen werden muß. Vor allem schaltungstechnisch
komplizierte Schaltungen lassen sich mit diesem bekannten Schaltungsgewebe nur einzeln
und in Handarbeit von Fachkräften erstellen, so daß jede Schaltung hohe Gestehungskosten
bedingt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltung
in Form eines Gewebes zu schaffen, die ohne Verwendung von Sondermaschinen nahezu
vollautomatisch und ohne große Vorbereitung sowohl in Einzelstücken wie auch in
kleinen und großen Serien rationell herstellbar ist und eine Herstellung unter Zuhilfenahme
einer Programmsteuerung ermöglicht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gewebe
in beiden Webkoordinaten aus blanken Drähten und Isolierstoffäden besteht und mit
in der Textiltechnik bekannten Steuerungen auf einem Webstuhl maschinell so hergestellt
ist, daß sich die blanken Drähte an ihren Kreuzungsstellen nur dort berühren, wo
dies aus schaltungstechnischen Gründen erforderlich ist, an allen anderen Kreuzungsstellen
dagegen durch die eingewebten Isolierstoffäden voneinander getrennt gehalten sind.
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Die elektrische Schaltung nach der Erfindung ist auf Webstühlen in
fertigungstechnisch einfacher Weise maschinell herstellbar und bedarf zur Erstellung
elektrisch leitender Verbindungen keiner Abisolierung von Hand, so daß eine Einzel-,
Kleinserien-oder Großserienfertigung mit ungewöhnlich niedrigen Gestehungskosten
gewährleistet ist. Ferner ist eine Herstellung auf Musterwebstühlen, z. B. Jacquard-Webstühlen
möglich, so daß eine maschinelle Erstellung von Schaltungen durch Steuerung des
Webmusters, z. B. durch Lochkarten oder auf elektronische Weise erfolgen kann. Auch
bei Ausbildung des Schaltungsgewebes als Standardgewebe in einem Muster ohne leitende
Kreuzungsstellen lassen sich die gewünschten leitenden Verbindungen in einfacher
Weise maschinell durch Stiche, Lötung od. dgl. herstellen.
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Vorzugsweise beträgt die Anzahl der Isolierstofffäden sowohl parallel
zu den Kettdrähten als auch parallel zu den Schußdrähten drei und/oder fünf. Zweckmäßig
ist die Anzahl der vorhandenen Kettdrähte gleich der Summe der benötigten Sammelschienen
plus der Anzahl der in der Schaltung benötigten Verbindungen und die Anzahl der
vorhandenen Schußdrähte etwa gleich der Zahl der Anschlüsse aller Bauelemente.
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Die Kettdrähte können zur Bildung von Baugruppen unterbochen sein,
so daß sie für Verbindungen in einer Mehrzahl von Baugruppen erneut zur Verfügung
stehen, während die für alle Baugruppen benötigten Sammelschienen als durchgehende
Kettdrähte durch das ganze Gewebe laufen. Hierbei kann das Schaltungsgewebe durch
geeignete Einschnitte verschiedener Tiefe und/oder von verschiedenen Seiten in eine
Anzahl von Obergruppen und Untergruppen eingeteilt sein, die ihrerseits nur durch
die in einer oder mehreren benachbarten Gruppen benötigten Kettdrähte als Sammelschienen
miteinander verbunden sind.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Schaltungsgewebe mit
seinen Bestandteilen auch selbst den Charakter von Bauelementen annehmen. So können
beispielsweise die Schußdrähte ganz oder teilweise als Widerstandsdrähte ausgebildet
sein. Auch können die Kettfäden aus magnetisch leitendem Material bestehen, z. B.
aus auf leitende oder nichtleitende Fäden aufgezogenen Ferritkernen oder Ferritkernröllchen,
welche gegebenenfalls mit leitendem, zweckmäßig isoliertem Draht nach Art
einer
Baßseite umwickelt sind. Zweckmäßig greifen in diesem Fall dort, wo ein fortlaufender
magnetischer Fluß erwünscht ist, die Ferritkerne bzw. Ferritkernröllchen mit kugelförmigen
Berührungsflächen ineinander. Dabei können zwei oder mehrere Kettdrähte durch kleine,
in das Gewebe eingesteckte Formteile aus magnetisch leitendem Material verbunden
sein.
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Schwierige überlegungen sind zur Herstellung der Schaltung nicht erforderlich,
viehmehr vereinfacht sich die Herstellung auf eine einfache schematische Arbeit,
die auch bei kompliziertesten Schaltungen leicht und auf kleiner Fläche vorgenommen
werden kann. Die Einteilung der Schaltung in Baugruppen ermöglicht es, die Kettfäden
zu unterbrechen und nur innerhalb einer bestimmten Baugruppe zu verwenden, wodurch
sich eine erhebliche Verminderung der notwendigen Kettfäden und ein schmaleres Gewebe
ergibt.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstands
der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf die Oberseite eines
Schaltgewebes nach der Erfindung, F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie 11-1I in
F i g. 1, F i g. 3 eine etwas abgewandelte Ausführung eines Schaltgewebes, F i g.
4 einen Querschnitt nach Linie IV-IV in F i g. 3, F i g. 5 eine schematisierte Darstellung
einer Schaltung nach F i g. 1 oder 3 mit Einschnitten zur Unterteilung des Schaltgewebes
in Baugruppen, F i g. 6 ein Schaltbild, das beispielsweise bei der Schaltung nach
F i g. 1 verwirklicht ist.
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Wie vor allem aus F i g. 1 bis 4 ersichtlich, ist die elektrische
Schaltung nach der Erfindung als Gewebe ausgebildet, das aus Drähten als leitenden
Elementen und aus Isolierstoffäden besteht. In der Zeichnung sind die leitenden
Keadrähte mit a und die leitenden Schußdrähte mit b bezeichnet und tiefschwarz dargestellt.
Zwischen den Kettdrähten a und den Schußdrähten b liegen die Isolierstoffäden c,
die nicht gewünschte Kreuzungsverbindungen zwischen den Kettdrähten a und
den Schußdrähten b unterdrücken. Die Anzahl der Isolierstoffäden c, die sowohl
parallel zu den Kettdrähten a wie auch parallel zu den Schußdrähten b angeordnet
sind, beträgt vorzugsweise drei und/oder fünf, zweckmäßig also eine ungerade Zahl.
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Die Kett- und Schußdrähte a, b sowie die Isolier- ; Stoffäden c können
ungleiche (F i g. 1) oder gleiche Stärke (F i g. 3) haben.
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Die leitenden Kett- und Schußdrähte a, b bestehen zweckmäßig aus Volldraht
und/oder Litze aus Kupfer od. dgl., während die Isolierstoffäden c z. B. aus ; Glasfasergarn,
Kunststoffgarn oder organischen Fasern bestehen können. Das fertige Schaltungsgewebe
läßt sich im übrigen sowohl in flacher gestreckter Weise wie auch in aufgerolltem
oder gefaltetem Zustand einbauen und verwenden. Es sei noch dar- s auf hingewiesen,
daß das Schaltungsgewebe, abgesehen von den gewünschten leitenden Verbindungsstellen,
in sich vollkommen isoliert ist, da die Isolierstoffäden c jede leitende Verbindung
an den Kreuzungsstellen von Kett- und Schußdrähten einwand- 6 frei ausschließen
und sich mit Sicherheit unter die bzw. zwischen die leitenden Drähte schieben. Die
Querschnittsdarstellung in F i g. 2 und 4 ist aus zeichnerischen Gründen verzerrt
und entspricht nicht dem tatsächlichen Zustand im fertigen Gewebe.
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Vorzugsweise ist die Anzahl der in der gewebten Schaltung nach der
Erfindung erforderlichen Kett-5 drähte gleich der Summe der benötigten Sammelschienen
plus der Anzahl der in der Schaltung benötigten Verbindungen, während die Anzahl
der vorhandenen Schußdrähte etwa gleich der Zahl der Anschlüsse aller Bauelemente
ist. Das Muster der gewebten Schaltung, d. h. die Anzahl und Anordnung der für ein
bestimmtes Schaltbild erforderlichen leitenden Kreuzungsstellen zwischen Kett- und
Schußdrähten, ergibt sich in einfacher Weise aus dem jeweiligen Schaltbild, das
zugrunde gelegt wird. Es ist lediglich erforderlich, in einem aufgezeichneten Schaltschema
jedem Bauelementenanschluß und jedem in die Schaltung ein- oder ausgehenden Anschluß
eine Nummer zu geben und anschließend festzustellen, z. B. an Hand einer listenmäßigen
Auf-Stellung, welche Nummern miteinander zu verbinden sind. Danach ergibt sich dann
das herzustellende Webmuster; in dem die Lage der Kreuzungsstellen zwischen den
Kett- und den Schußdrähten bestimmt ist.
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Zur Erläuterung des vorstehend Gesagten ist in F i g. 6 eine Fotozellensteuerung
(mit Fotodiode Pd, zwei Transistoren und einem Relais) als Schaltschema dargestellt,
deren Schaltbild in der gewebten Schaltung nach dem Ausführungsbeispiel in F i g.
1 verwirklicht ist. In dem Schaltbild nach F i g. 6 ist jeder Bauelementenanschluß
und jeder in die Schaltung ein- oder ausgehende Anschluß in beliebiger Weise mit
einer Nummer versehen, im vorliegenden Fall mit den Zahlen 1 bis 15.
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Es ergibt sich nunmehr, daß folgende Nummern miteinanderzuverbindensind:
1-3-12,2-8-13,7-10-11,
5-9, 4-6, 14-l5. Demnach würden also für das herzustellende
Schaltgewebe mindestens sechs Kettdrähte und fünfzehn Schußdrähte erforderlich sein.
In dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zehn Kettdrähte a von
101 bis 110 und fünfzehn Schußdrähte von 1 bis 15 vorgesehen, wobei
die leitenden Verbindungsstellen mit Kreisen umgeben sind. Beispeilsweise wird die
Verbindung 1-3-12 durch den Kettdraht 104 und die Verbindung 7-10-11 durch den Keadraht
105 bewirkt. Die überzähligen Keftdrähte 101, 106, 108 und 109, bei denen sich einige
Verbindungen wiederholen, können dazu vorgesehen sein, um zusätzliche Auslässe zu
schaffen. Sie sind jedoch an sich entbehrlich. In der Reihenfolge der Anordnung
der Bauelemente ist man vollkommen frei; man kann z. B. .die Bauelemente in geordneter
Reihenfolge jeweils nach rein fertigungstechnischen Gesichtspunkten anordnen.
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Nach Durchführung der schematischen Arbeit der Bestimmung der Lage
der leitenden Kreuzungsstellen zwischen den Kettdrähte.n und den Schußdrähten läßt
sich das erforderliche Schaltungsgewebe auf einem Musterwebstuhl, beispielsweise
einem Jacquard-Webstuhl, herstellen, wobei die Steuerung gegebenenfalls in einfacher
Weise durch Lochkarten oder elektronisch erfolgen kann.
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Zweckmäßig werden die leitenden Kreuzungsstellen zwischen den Kettdrähten
und den Schußdrähten nach der Herstellung des Schaltungsgewebes tauchgelötet, wobei
es vorteilhaft ist, wenn die Isolierstofffäden aus Glasfasergarn bestehen, da dieses
gegenüber den Löttemperaturen unempfindlich ist. Es
kann sich auch
empfehlen, die Rückseite des Gewebes oder das ganze Gewebe z. B. durch Tauchen mit
Kunstharz od. dgl. zu isolieren und zu verfestigen.
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Für die Herstellung von Einzelschaltungen oder von kleinen Serien
kann es sich als zweckmäßig erweisen, die Herstellung des Gewebes auf einem einfachen
Webstuhl als Standardgewebe ohne leitende Verbindung der Kett- und Schußdrähte vorzunehmen,
wie dies F i g. 3 und 4 als Ausführungsbeispiel zeigen. In diesem Fall können dann
die leitenden Verbindungsstellen nachträglich angebracht werden, z. B. durch Sticken,
Löt- oder Schweißpressen oder durch Vornahme von Stichen mit leitendem (gegebenenfalls
erwärmten) Material an den Stellen, an denen die leitende Verbindung zustande kommen
soll.
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Um bei dem Schaltungsgewebe die Bildung von Baugruppen zu ermöglichen,
können die Kettdrähte a unterbrochen sein, so daß sie für Verbindungen in einer
Mehrzahl von einzelnen Baugruppen erneut zur Verfügung stehen, während die für alle
Baugruppen benötigten Sammelschienen als durchgehende Kettdrähte durch das ganze
Gewebe laufen. Hierzu können in dem Schaltungsgewebe durch geeignete Einschnitte
d verschiedener Tiefe und/oder von verschiedenen Seiten eine Anzahl von Obergruppen
oder Untergruppen eingeteilt sein, die ihrerseits nur durch die in einer oder mehreren
benachbarten Gruppen benötigten Keadrähte als Sammelschienen miteinander verbunden
sind. Ein Ausführungsbeispiel für ein derart ausgestaltetes Schaltungsgewebe ist
in F i g. 5 dargestellt, das schematisiert ist und unter Fortlassung der Isolierstoffäden
lediglich die sich kreuzenden Kett- und Schußfäden a, b zeigt, zusammen mit
den zur Bildung von Baugruppen vorgenommenen Einschnitten d.
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Die vorstehend beschriebene Ausführung stellt eine elektrische Schaltung
im Sinne von Draht- bzw. Anschlußkombinationen dar. Die eigentlichen Bauelemente
sind in diesem Fall an die Kett- bzw. Schußdrähte angelötet. Darüber hinaus kann
aber das Gewebe mit seinen Bestandteilen selbst den Charakter von Bauelementen annehmen.
Beispielsweise kann ein Schußdraht geeigneten spezifischen Widerstandes entsprechend
oft in dem Gewebe hin- und hergeführt werden und somit als Gewebeteil selbst Bauelement
sein. In entsprechender Weise können die Kettfäden aus einem leitenden oder nichtleitenden
Material bestehen, auf welches kleine Ferritkernröllchen aufgezogen sind. Werden
nun um diese Kettfäden isolierte Schußfäden gewebt, so läßt sich eine' ganze Reihe
von elektromagnetischen Bauelementen verwirklichen. Insbesondere sind dies Transformatoren
beliebigen Wicklungsverhältnisses, magnetische Speicher für Rechenschaltungen, Magnetverstärker
oder magnetische Schaltelemente, Transfluxoren usw. Es kann sich auch als zweckmäßig
erweisen, Ferritkerne oder -röllchen nach Art einer Baßseite mit leitendem, zweckmäßigerweise
isoliertem Draht zu umwickeln, insbesondere dann, wenn man Speicher und/ oder Rechenschaltungen
herzustellen wünscht. In diesen Fällen stellen die Schußdrähte Wicklungsbestandteile
dar. Die Ferritkerne bzw. -röllchen greifen zweckmäßig dort, wo fortlaufender magnetischer
Fluß erwünscht ist, mit kugelförmigen Berührungsflächen ineinander, um Spaltverluste
zu vermeiden. Dort, wo ein magnetischer Fluß von einem Kettdraht zum anderen oder
zu mehreren eewünscht ist, können kleine Formteile (Joche) aus Ferrit oder anderem
magnetisch leitendem Material in das Gewebe hineingesteckt werden, um so z. B. geschlossene
Transformatorkerne herzustellen.
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Das fertige Schaltungsgewebe wird zweckmäßig an seinen Begrenzungskanten
begradigt und gesichert, z. B. verklebt. Die aus dem Gewebe hervorstehenden Kett-
und Schußdrähte können als Lötfahnen ausgebildet oder in einem Stecker vereinigt
sein und mit einer die Bauelemente z. B. gruppenweise linear tragenden Löt- oder
Steckerleiste verbunden sein.