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Ankerlagerung für Relais Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung,
Aufhängung und Führung eines Ankers in einem Relais, und zwar im Hinblick auf eine
Ankerlagerung mit einem um eine Drehachse schwenkbaren Anker und einer Federplatte,
die in Nähe des einen Endes des Ankers in längs der Drehachse des Ankers verlaufende
Nuten eingreift und den Anker trägt. Der Anker ist so gelagert, daß er bei stromlosem
Zustand des Relais durch die Federkraft in der durch den vorausgehenden Impuls bestimmten
Endstellung verharrt, wobei zwei solcher mechanisch stabilen Endstellungen vorgesehen
sind. Die verwendeten Bauelemente sind sehr einfach ausgebildet, sie können sehr
billig hergestellt und durch einfaches Zusammenstecken montiert werden.
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In der Relaistechnik sind mehrere Arten der Ankerlagerung üblich,
nämlich die Ankerlagerung mittels Drehlager, Schneidelager, Spannband oder Blattfeder.
Bei einer Ankerlagerung mittels Drehlager oder Schneidelager tritt häufig eine beträchtliche
Reibung auf. Weiterhin ist für eine genaue Führung eine hohe mechanische Genauigkeit
erforderlich, so daß beträchtliche Herstellungs- und Montagekosten anfallen. Bei
einer Ankerlagerung mittels Spannband oder Blattfeder treten zumeist große Rückstellkräfte
auf, was wiederum große magnetische Kräfte erfordert, um den Anker zu schalten und
in seiner Endstellung zu halten.
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Es ist auch bekannt, den Anker in einer Blattfeder zu lagern, wobei
die Blattfeder mit Zungen in Nuten des Ankers eingreift. So ist eine staubdichte
elektromagnetische Antriebseinrichtung mit an den Stirnseiten befestigten biegsamen
Mitteln zur Halterung und Führung eines Tauchankers mit einem für elektrische Schaltgeräte
genügend großen Hub bekannt, bei der der Tauchanker in einer Ausführungsform in
einer biegsamen Platte aufgehängt ist. Die bekannte Anordnung gestattet jedoch keine
Schwenkung des Ankers um eine Drehachse, sondern es ist eine Auf- und Abwärtsbewegung
des Ankers vorgesehen. Bereits hierin besteht ein grundsätzlicher Unterschied zu
der Ankerlagerung gemäß der Erfindung. Weiterhin weist die bekannte Ankerlagerung
keine zwei mechanisch stabilen Endstellungen auf und die eine Stellung des Ankers
kann nur bei ständigem Stromfiuß aufrechterhalten werden.
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Weiterhin ist ein elektromagnetisches Relais vorgeschlagen worden,
dessen Anker mindestens eine Quernut als Lagerstelle aufweist und bei dem als Gegenlager
die Kante eines Schlitzes dient, der zwecks Aufnahme des Ankers am Ende einer Platte
aus unrnagnetischem Material, die sich zwischen der Wicklung und dem hinteren Polstück
befindet und letzteres überragt, angeordnet ist. Dieses Relais hat ebenfalls keine
zwei mechanisch stabilen Endstellungen des Ankers, sondern der Anker liegt bei stromlosem
Zustand immer auf dem einen Kontakt auf. Auch die bauliche Ausführung unterscheidet
sich wesentlich von der Anordnung gemäß der Erfindung.
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Die meisten bekannten Relais bzw. ihre Anker und Ankerlagerungen sind
verhältnismäßig groß und setzen sich aus zahlreichen Einzelteilen zusammen. Die
Ausbildung und Lagerung des Ankers bedingt, daß für eine einwandfreie Schaltung
hohe Steuerleistungen aufgewendet werden müssen. Durch entsprechende Verkleinerung
der bekannten Ausführungsformen läßt sich nur eine geringe oder gar keine Verbesserung
erreichen, da die Herstellung und Montage aus zahlreichen Einzelteilen unter Verwendung
von Nieten, Schrauben, Verklebungen u. dgl. sowie der Aufwand für die Justierung
unverändert bleiben. Bei Unterschreitung gewisser Größenabmessungen wachsen sogar
die Montagekosten merklich an, da die Niet-, Schraub- und Klebarbeiten zunehmend
schwieriger werden. Auch sind meist Lötarbeiten erforderlich, die bei Herstellung
kleiner Relais wegen Platzmangels umständlich und zeitraubend sind. Die technischen
Eigenschaften und der relativ hohe Preis führen dazu, daß derartige Relais für etliche
Verwendungsgebiete nur beschränkt oder gar nicht zu gebrauchen sind.
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Durch die Erfindung werden diese Nachteile beseitigt. Ausgehend von
einer Ankerlagerung für Relais mit einem um eine Drehachse schwenkbaren Anker und
einer Federplatte, die in Nähe des einen Endes des Ankers in längs der Drehachse
des Ankers verlaufende Nuten eingreift und den Anker trägt, ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die Federplatte eine etwa 1-förmige Öffnung mit nach innen vorspringenden
und leicht aufgewölbten vorgespannten Zungen aufweist, die von beiden Seiten in
die zugeordneten Nuten eingreifen, wobei der Spielraum zwischen den
Zungen
der Federplatte und die Stärke des Ankers zwischen den Nuten so aufeinander abgestimmt
sind, daß der Anker in beiden Schwenkrichtungen in mechanisch stabilen Endstellungen
unter Federdruck an dein entsprechenden Kontakt der zu steuernden Strorn:reise anliegt.
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Bei eir_er bevorzugten Ausführungsform werden die Kontakte der zu
steuernden Stromkreise, d. h. die Anschläge für die Endstellungen des Ankers, von
den Polschuhen des oder der Magnetkerne gebildet. Ein besonders e_nacher und zwec?-,mäßiger
Aufbau ergibt sich, vrenn der Aasher als stromleitender Kontakt und die Federplatte
als stromleitende Zuführung ausg@bi?det werden, wobei die Federplatte aus einem
elastischen el°htriszh leitenden Material besteht.
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Bei dieser Ankerlagzrung liegt die Federblechplatte etwa rechtwinklig
zuxm Angler, wobei die Halterung des Ankers, seine Drehachse und der Angriffspunkt
der Feder zusammenfallen. Zur Montage kann der Anker einfach in die Federplatte
eingesteckt und die Federplatte zwischen entsprechenden Teilen des Relas einbehlemmt
werden, so daß überhaupt keine Befestigungselemente, wie Niete, Schrauben, Klebverbindungen
od. dgl., erforderlich sind. Die umständliche Justierung kann völlig fortfallen.
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Trotz dieser Einfachheit der Einzelteile und der Montage ergibt sich
eine hohe mechanische Genauigkeit und eine geringe Reibung des Ankers im Lager.
Ein mit einer solchen Ankerlagerung ausgerüstetes Re'ais ist daher durch große Betriebssicherheit
gekennzeichnet, und derAnker kann auch durch geringe Steuer Impulse einwandfrei
betätigt werden. Der Anker bleibt durch mechanische Wirkung der Federplatte in der
durch den vorausgehenden Impuls bestimmten Endstellung in Anschlag an dem entsprechenden
Polschuh und"@oder Kontakt des zu steuernden Stromkreises, bis er durch einen Gegenimpuls
umgesteuert wird.
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DieAnkerlagerung gemäß derErfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen
weiter erläutert.
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F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Kombination
aus Federplatte und Anker; F i g. 2 zeigt eine mögliche Anordnung von Anker und
Federplatte in einer bevorzugten Ausführungsform eines Relais.
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Gemäß F i g. 1 ist ein plattenförmiger Anker 1 in einer Federplatte
2 gelagert. Der Anker 1 ist auf beiden Seiten mit Nuten 3 versehen, die längs seiner
Drehachse laufen. Die Federplatte 2 weist Zungen 4 auf, die nach innen vorspringen.
Zur Montage wird der Anker zwischen die Zungen gesteckt, die sich leicht aufwölben
und vorspannen und in die Nuten 3 einrasten. Infolge des Federdruckes der Zungen
4 ist der Anker bestrebt, gemäß der Pfeilrichtung 5 in eine seitliche Endstellung
zu klappen. Im Relais wird diese Bewegung durch Anschlag an den Kontakten und/oder
Magnetpolen begrenzt. Der Spielraum zwischen den Zungen 4 und die Stärke des Ankers
im Gebiet der Kerben 3 sind so aufeinander abgestimmt, daß der Anker unter Federdruck
am Anschlag liegt.
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Die Federplatte 2 besteht aus irgendeinem elastischen Material. Sofern
der Anker im Relais einen stromführenden Kontakt bildet und die Feder als Stromzuführung
dient, ist das ein leitfähiges elastisches Material, wie z. B. Stahl, Bronze od.
dgl. In diesem Falle kann die Federplatte 2 einen Lappen 6 als Anschlußklemme aufweisen.
Die unter Druck in die Nuten 3 eingreifenden Zungen 4 gewährleisten eine einwandfreie
Drehbewegung und einen sicheren Kontakt zwischen Federplatte und Anker.
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Diese Ankeraufhängung kann bei den verschiedensten Arten von Relais
verwendet werden. Als Beispiele seien genannt: Relais, in denen der Anker ausschließlich
als Stellglied fungiert und bei Erreichen seiner mechanisch stabilen Endstellungen
die Berührung eines beweglichen Kontaktes mit einem feststehenden Kontakt herbeigeführt;
Relais, in denen der Anker selbst als beweglicher Kontakt dient und bei Anschlag
an den einen bzw. den anderen feststehenden Korbtakt den einen bzw. den anderen
zu steuernden Stromkreis schließt; Relais in denen der Anker als beweglicher Kontakt
dient und gar keine gesonderter feststehenden Kontakte vorhanden sind, sondern die
Polschuhe des Magnetsystems als feststehende Kontakte dienen. In allen Fällen kann
es sich dabei um polarisierte oder nichtpolarisierte Relais handeln. Bei den polarisierten
Ausführungsformen kann die Erregerspule den beweglichen Anker oder den feststehenden
Kern umgreifen; sofern die Polschuhe gleichzeitig als Kontakte der zu steuernden
Stromkreise dienen, müssen sie natürlich gegeneinander isoliert sein; an Stelle
einer Erregerspule können zwei gegeneinander gewickelte Erregerspulen angeordnet
werden. Bei nichtpolarisierten Ausführungsformen ist jeder Polschuh mit einer gesonderten
Wicklung umgeben. Hinsichtlich der Isolierung bei gleichzeitiger Verwendung der
Polschuhe als Kontakte der zu steuernden Stromkreise gilt dasselbe wie bei polarisierten
Relais. Bei diesen Ausführungsformen werden besonders günstige Ergebnisse erzielt,
wenn die Federplatte und der Anker im Relais so angeordnet sind, daß der Magnetfluß
durch Magnetkern, Federplatte und Anker möglichst wenig gestört ist.
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Die Befestigung der Kombination aus Federplatte und Anker im Relais
kann in beliebiger Weise erfolgen. In besonders einfacher und vorteilhafter Weise
wird die Federplatte zwischen entsprechenden Teilen des Relais, z. B. den Magnetkern
und die Erregerspule, eingeklemmt, damit entfallen alle Befestigungselemente. Zur
weiteren Veranschaulichung ist in F i g. 2 eine solche Anordnung von Federplatte
und Anker in einem polarisierten Relais gezeigt.
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Die Federplatte 2 liegt zwischen einem Permanentmagneten 7 und einer
Spule B. Vorzugsweise entsprechen Länge und Breite der Federplatte den freien Innenabmessungen
zwischen den Polschuhen 9, 10 und den Querwänden des Gehäuses; ein Verschieben der
Federplatte ist dann ausgeschlossen. Der Anker 1 ist in der beschriebenen Weise
in der Federplatte gelagert, sein freies Ende führt zwischen den Polschuhen 9, 10
hindurch und schlägt in der Endlage an einen Kontakt 11 an. Der Anker bildet den
dritten Kontakt, die Stromzuführung erfolgt über die Federplatte. Die Erregerspule
8 umgreift den Anker. Zur Montage werden die Einzelteile in das Gehäuse 12 eingesteckt,
letzteres besteht vorzugsweise aus elastischem Kunststoff und hält die eingesteckten
Einzelteile ohne weitere Befestigungselemente fest zusammen.
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Wie vorausgehend erwähnt, kann der Permanentmagnet 7 durch eine Isolierschicht
unterbrochen sein oder teilweise aus einem galvanisch nichtleitenden aber permanentmagnetischen
Material bestehen; in diesem Falle können die Kontakte 11 fortfallen und die Polschuhe
9 und 10 als Kontakte dienen. Eine solche Ausführungsform ist in gestrichelten Linien
angedeutet,
sie schaltet nahezu prellfrei. Sofern die um den Anker gewickelte Erregerspule durch
zwei um die Polschuhe gewickelte Erregerspulen ersetzt wird und der Permanentmagnet
fortfällt, ergibt sich ein nichtpolarisiertes Relais mit zwei mechanisch stabilen
Endlagen. In beiden Fällen kann die Ankerlagerung unverändert bleiben und die Federplatte
durch Einklemmen im Relais befestigt sein.
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Die Ankerlagerung bringt einen beträchtlichen technischen Fortschritt
mit sich. Nach Betätigung durch den Steuerimpuls verharrt der Anker in der gewählten
mechanisch stabilen Endlage, dabei ist ein Stromkreis geschlossen und der andere
geöffnet. Störungen durch unbeabsichtigte Änderungen der Ankerstellung und Fehlergebnisse
bei der Abtastung sind ausgeschlossen. Die Anordnung besteht nur aus zwei sehr einfach
ausgebildeten Teilen, diese können billig hergestellt und in einfachster Weise durch
Stecken montiert werden. Die Drehachse und die Halterung des Ankers sowie der Angriffspunkt
der Feder fallen zusammen. Für die Gewährleistung einwandfreier Drehbewegung, sicheren
Kontaktes zwischen Federplatte und Anker und Anschlags des Ankers am Polschuh und/oder
Kontakt ist keine zeitraubende und kostspielige Justierung erforderlich. Der Anker
und die Federplatte sowie das gesamte Relais können ohne Schwierigkeiten sehr klein
ausgebildet werden, was für die Verwendung derartiger Relais als Speicherelemente
in Rechenvorrichtungen, Datenverarbeitungsanlagen u. dgl. von hoher Bedeutung ist.
Die Masse des Ankers, dessen Lagerung und der Abstand zwischen den Polschuhen können
bequem so gehalten werden, daß mit einem minimalen Steuerimpuls Stromkreise hoher
Leistung geschaltet werden können, wobei weiterhin eine hohe Schaltfrequenz erzielt
werden kann.
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Es ist klar, daß die beschriebene Ankerlagerung auch bei solchen Relais
vorteilhaft angewendet werden kann, in denen der Anker bei stromlosem Zustand immer
in ein und dieselbe mechanisch stabile Endstellung zurückfallen soll. Beispielsweise
kann bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform der eine Polschuh bzw. der
eine Kontakt so weit zur Mitte vorgezogen werden, daß der Anker an diesem Polschuh
bzw. Kontakt anschlägt, bevor er seine Kippstellung erreicht hat. Bei entsprechend
gerichtetem Stromfuß durch die Erregerwicklung wird der Anker dann aus seiner mechanisch
stabilen Endstellung gegen den vorgeschobenen Polschuh und/oder Kontakt gezogen,
nach Beendigung des Impulses oder der Haltespannung fällt er jedoch wieder in die
Ausgangsstellung zurück, da die Kippstellung noch nicht durchschritten worden ist.
Grundsätzlich behält die Ankerlagerung auch in diesem Falle zwei potentielle Einstellungen,
nur kann die eine dieser Endstellungen infolge der besonderen Anordnung der übrigen
Bauteile nicht erreicht werden.