DE1949966C3 - Nockenschalter für Hochfrequenz - Google Patents
Nockenschalter für HochfrequenzInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Nockenschalter für Hochfrequenz nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 1.
Aus der FR-PS 15 31 565 ist ein derartiger Nockenschalter bekannt Dabei sind mehrere einzelne Nockenscheiben
vorgesehen, die auf flache, an einem Ende starr befestigte und am anderen Ende frei bewegliche
Kontakte einwirken. Diese Schalteranordnung ist relativ aufwendig in der Herstellrng, da für jeden
Schaltkontakt eine eigene Nockenvorrichtung vorgesehen ist Durch die flache Ausbildung des beweglichen
ίο Kontaktes tritt im Laufe der Zeit eine Verschmutzung
ein. Insbesondere ist jedoch die in der FR-PS 15 31 565
beschriebene Schalteranordnung für Hochfrequenz wenig geeignet da insbesondere durch die breite
Berührungsfläche zwischen Kontaktnocken und beweg-
'5 lichem Kontakt ein kapazitiver Nebenschluß auftritt
Die starre, durch Schweißen bewirkte Befestigung des beweglichen Kontaktes, der an diesem Ende L-förmig
abgebogen ist, beeinträchtigt den Kontakt so daß unerwünschte Kontaktschwankungen und Schwingungen
auftreten können, insbesondere im Hochfrequenzbereich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Nockenschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
so auszubilden, daß er trotz einfachen Aufbaus für Hochfrequenz geeignet ist insbesondere eine geringere
Kapazität aufweist
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1
gelöst Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt
Es zeigte sich, daß mit dem erfindungsgemäßen Schalter nicht nur geringe Kapazitäten zu erzielen sind,
sondern auch geringe Induktivitäten und ein kleiner Reihenwiderstand. Der erfindungsgemäße Nockenschalter
weist eine lange Lebensdauer auf und erfordert ein geringes Betriebsdrehmoment, da eine Vielzahl von
beweglichen und festen Schbitcrkcntaktcn direkt auf
einer gedruckten Leiterplatte angeordnet werden können. Die Verbindung des Kontaktplättchens mit der
Tragplatte erfolgt nicht über eine Lot- oder Schweißverbindung, sondern über einen Befestigungsstift und
ein im Tragteil vorgesehenes Loch. Dadurch werden nicht nur Kosten und Zeit beim Zusammenbauen
gespart, es wird damit auch eine größere Zuverlässigkeit erzielt.
Der Schalter nach der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für Schaltkreise oder Schaltungen in
einem Kathodenstrahloszillograph nützlich. Indem man die beweglichen und festen Schalterkontakte auf der
gedruckten Leiterplatte anordnet ergibt sich, daß die Kontakte näher an den Schaltungselementen angeordnet
werden können, die geschaltet werden sollen. Hierdurch wird die Leitungsinduktivität und der
Reihenwiderstand reduziert und ebenso wird die Kontaktkapazität nach Masse oder Erde und zu
benachbarten Elementen hin reduziert, so daß eine Schaltung für höhere Frequenzen geeignet ist und auf
diesen Frequenzen arbeiten kann, an die der Schalter angeschlossen ist Darüber hinaus wird die Anzahl der
Lötstellen oder Verbindungen für den Schalter bedeutend reduziert, da die festen Kontakte als Teil der
gedruckten Schaltung ausgebildet werden können und die beweglichen Kontakte direkt auf der gedruckten
Leiterplatte, ohne Verwendung der üblichen Verbindungsdrähte, festgelötet werden können. Als Ergebnis
dieser verminderten Anzahl an gelöteten Verbindungsstellen läßt sich die vorliegende Vorrichtung schneller
und billiger installieren bzw. bestücken, einfacher
ausbessern oder reparieren und ist sehr viel zuverlässiger.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der' Zeichnung dargestellt In dieser zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Auslührungsform eines Schalters nach der vorliegenden Erfindung, wobei
ein drehbares Nockenbetätigungstei: zur Anwendung gelangt und Teile gebrochen dargestellt sind, um einige
Schalterkontakte zu zeigen,
Fig.2 eine horizontale Schnittdarstellung nach der
Linie 2-2 dtr F i g. 1, wobei der Schalter in vergrößertem Maßstab dargestellt ist,
Fig.3 eine vertikale Schnittdarstellung nach der
Linie 3-3 der F ig. 2,
Fig.4 eine vertikale Schnittdarstellung nach der
Linie 4-4 der F ig. 2,
F i g. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts der Fig.3, wobei die Nockenwirkungsweise oder
Betriebsweise des beweglichen Kontaktes veranschaulicht ist,
F i g. 6 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines Schalters nach der vorliegenden Erfindung,
bei der ein gleitendes Nockenbetätigungsteil verwendet ist, in teilweise gebrochener Darstellung,
Fig.7 eine vertikale Schnittdarstellung nach der Linie 7-7 der F i g. 6, wobei Teile der Übersichtlichkeit
halber abgebrochen sind und
Fig.8 eine horizontale Schnittdarstellung nach der
Linie 8-8 der F ig. 6.
Nach den F i g. 1 und 2 enthält diese Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung eines nockenbetüiigten
Schalters ein drehbares Trommel- oder Zylinder-Nockenbetätigungsteil 10 und eine Vielzahl von
beweglichen Schalterkontaktpaaren 12 und feste Schalterkontakte 14, die auf einer gedruckten Leiterplatte
16 angeordnet sind, so daß die Schalterkonte'.tpaare
entlang der Achse der Nockentrommel in einer:. Abstand zueinander angeordnet sind. Die Nockentrommel
10 weist eine Vielzahl von hervorspringenden Nockenelementsätzen 18 auf, wobei jedes Nockenele- w
ment radial nach außen vorspringt und sich ein kurzes Stück entsprechend dem Umfang der Trommel
bogenförmig erstreckt Die Sätze der Nockenelemente 18 weisen zueinander längs der Achse der Nockentrommel
einen Abstand auf und sind so gelegen, daß wenigstens ein Satz dieser Nockenelemente an jeden
der beweglichen Kontakte 12 angreifen kann, wenn die Trommel gedreht wird. Jeder der Sätze der Nockenelemente
18 kann auf einem eigenen oder getrennten Teil ausgebildet sein, wobei eine Vielzahl solcher Teile in so
Form der Trommel 10 zusammengefügt werden, was jedoch Probleme beim Ausrichten mit sich bringt Es ist
daher vorteilhafter, alle Sätze der Nockenelemente einstückig mit der Trommel iO auszubilden, entweder
durch Gießen oder durch Schneiden aus e>nem geeigneten Kunststoffmaterial, wie z. B. Acetylharz.
Die Nockentrommel oder der Nockenzylinder 10 ist an einem Ende fest an einer Steuerwelle 20 befestigt so
daß sie sich mit dieser dreht wie dies im folgenden beschrieben werden soll. Die Steuerwelle 20 erstreckt
sich durch ein Lager 21 aus Metall in einer vorderen Lagerbuchse 22, und ein »C«-Ring 23 ist in eine
ringförmige Nut in der Welle an der gegenüberliegenden Seite von der Lagerbuchse, von dem Nockenzylinder,
eingeklemmt um eine Längsbewegung dieser Welle zu verhindern. Ein rückwärtiges Lagerteil 24, das fest
am anderen Ende des Nock^nzylinders 10 befestigt ist erstreckt sich in eine rückwärtige Buchse 26. Die
vordere und rückwärtige Buchse 22 und 2€, in denen der Nockenzylinder drehbar gelagert ist können aus
Kunststoffmaterial bestehen und sind an der gedruckten Leiterplatte mit Hilfe von Befestigungsschrauben 28
befestigt Über den Nockenzylinder 10 ist eine Abdeckung 30 gegen Staub, die aus Aluminium oder
einem anderen geeigneten Metall besteht gegeben und mit Hilfe von Schrauben 32 an der vorderen und
rückwärtigen Buchse befestigt. Die Lagerbuchsen 22 und 26 sind jeweils mit drei Vorsprüngen 34 und 36
ausgestattet und es sind zwei seitliche Vorspiünge vorhanden, die sich durch Schlitze an gegenüberliegenden
Seiten der Abdeckung 30 erstrecken, und es ist ebenso ein Vorsprung am Boden vorhanden, der sich
durch ein Loch in der gedruckten Leiterplatte erstreckt um zusätzlich eine Halterung vorzusehen und um die
Lagerbuchsen genauer im Abstand zu halten.
Die Steuerwelle 20 ist mit einem drehbaren Sperrglied 37 verankert, das fest am vorderen Ende des
Nockenzylinders 10 angebracht ist um dieses Sperrglied und den Nockenzylinder mit Hilfe eines Knopfes 38
drehen zu können, der am gegenüberliegenden Ende dieser Welle mit Hilfe einer Einstellschraube 39
angebracht ist Wie sich aus F i g. 4 erkennen läßt so ist das Sperrglied 37 an seinem äußeren Umfang mit einer
Vielzahl von Rasternuten 40 ausgestattet in die eine federgespannte Rasterrolle 42 eingreifen kann. Die
Rasterrolle 42 ist mit Hilfe einer Blattfeder 44 gehaltert die sich zwischen im Abstand zueinander angeordneten
Schultern 45 an der vorderen Lagerbuchse 22 erstreckt so daß diese Rolle in die Rasternuten 40 eingreifen kann
und sich vertikal innerhalb eines Schlitzes bewegen kann, der in dem Führungsabschnitt 47 der vorderen
Buchse vorgesehen ist Ein Anschlagteil 46 ist ebenso vorgesehen und weist eine quadratische öffnung auf
und ist mit einem gleichartig geformten Schaftabschnitt des Sperrgüedss oder Rastergliedes 37 verankert, um
sich mit diesem drehen zu können. Ein Anschlagvorsprung 48 am Anschlagteil greift an einem Anschlag an,
der an der vorderen Lagerbuchse 22 vorgesehen ist, nahe dem Führungsabschnitt 47, um die Drehung des
Nockenzylinders 10 auf etwas weniger als 360° zu begrenzen.
Die gedruckte Leiterplatte 16 ist mit einer Vielzahl von Leiterstreifen 50 ausgestattet die aus Kupfer oder
einem anderen geeigneten Metall bestehen und sich auf einer oder auf beiden Flächen einer Platte erstrecken,
die aus einem isolierenden Kunststoffmaterial in herkömmlicher Weise bestehen kann, und diese Bahnen
können durch chemische Ätzverfahren und durch eine photowiderstandsfähige Maske hergestellt sein. Die
Leiterstreifen 50 stellen die Leiter einer elektrischen Schaltung dar und können mit Schaltungskomponenten
52, wie Widerständen, Kapazitäten, Transistoren usw, verbunden sein, die auf der gedruckten Leiterplatte in
bekannter Weise montiert sind, wobei die Zuführungsleitungen dieser Komponenten durch Löcher ragen, die
in der gedruckten Leiterplatte vorgesehen sind und an Abschnitte der Leiterbahnen angelötet sind, die diese
Löcher umgeben. Es ist jedoch ebenso möglich, daß die gedruckte Schaltung nur aus Leiterstreifen 50 besteht
ohne daß Schaltungsteile 52 vorhanden sind
Die festen Schalter kontakte 14 werden durch einige der Leiterstreifen 50 gebildet und stellen einen Teil der
gedruckten Leiterplaue auf einer Sekt dieser Platte dar,
wie in Fi g. 5 gezeigt ist Die beweglichen Kontakte 12 sind jedoch getrennt von der gedruckten Leiterplatte
hergestellt und sind später darauf angelötet Die
beweglichen Kontakte 12 können aus einem geeigneten Metall hergestellt sein, um ein elastisches Blattfederteil
vorzusehen, das an einem Metallmontierstift 54 punkt angeschweißt ist. Der Montier- oder Befestiguiigsslift
54 ist durch eine öffnung in der gedruckten Leiterplatte in der Weise eingeschoben, daß der verdickte Kopf
diesp.i iyiifus an eine Seite der Platte angreift und eine
Lotverbindungsstelle zwischen diesem Stift und einem Leiterstreifen 50 hergestellt werden kann, und zwar auf
der gegenüberliegenden Seite der gedruckten Leiterplatte, um den Montierstift 54 an dieser Leiterplatte und
ein Ende des beweglichen Kontaktes 12 ebenso an dieser Leiterplatte zu befestigen.
Der bewegliche Kontakt 12 weist einen Vorsprung 56 auf, der an die Nocke angreifen kann, und dieser
Vorsprung weist die Form eines umgekehrten »V« auf, das zwischen den Enden des Kontaktes ausgebildet ist.
Ein gespaltener oder gegabelter Kontaktabschnitt 58 ist am freien Ende des beweglichen Kontaktes ausgebildet,
der sich in Angriff und außer Angriff mit dem festen Kontakt 14 bewegen kann, wenn das Nockenelement 18
an den Abschnitt 56 angreift und von diesem loskommt Der gegabelte Kontaktabschnitt 58 erstreckt sich in
einem Bogen von einem mittleren Abschnitt 60 nach unten, der sich zwischen den Abschnitten 56 und 58 im 2s
wesentlichen auf gleicher Ebene mit dem festen Ende des beweglichen Kontaktes erstreckt, wenn dieser
Kontakt nicht abgelenkt ist. Wenn sich der Nockenzylinder 10 dreht, um dadurch zu bewirken, daß ein
Nockenelement 18 an den hervorspringenden Abschnitt 56 des beweglichen Kontaktes 12 angreift, so wird
dieser Kontakt nach unten in die Lage 12' ausgelenkt, und der gegabelte Endabschnitt 58 dieses beweglichen
Kontaktes greift daher an den festen Kontakt 14 an, wie dies in F i g. 3 und 5 veranschaulicht ist
Eine andere Ausführungsform eines Schalters nach der vorliegenden Erfindung enthält einen Zweistellungs-Schiebeschalter
mit einem gleitenden Nockenbetätigungsteil, das in den F i g. 6 bis 8 gezeigt ist Eine
gedruckte Leiterplatte mit beweglichen und festen Schalterkontakten, die auf dieser in ähnlicher Weise, wie
zuvor beschrieben, montiert sind, ist bei dieser zweiten Ausführungsform ebenso verwendet und daher sind
auch die gleichen Bezugszeichen gewählt, die in Verbindung mit den F i g. 1 bis 5 gewählt wurden, um
diese Elemente in den Fig.6 bis 8 ohne weitere detaillierte Beschreibung zu bezeichnen. Ein gleitendes
Nockenteil 62, das vier seitlich im Abstand zueinander angeordnete Nockenabschnitte 64 aufweist, die am
Boden dieses Teiles angeordnet sind, ist an einer Steuerwelle 66 mit Hilfe eines Kupplungsteiles 68
angebracht Das Kupplungsteil 68 kann die Form einer Kunststoffhülse aufweisen, die ein Paar von im Abstand
angeordneten Endflanschen aufweist, zwischen denen das U-förmige Ende des Betätigungsarmabschnittes 70
des Nockenteiles 62 angeordnet ist Das Kupplungsteil 68 ist fest auf der Steuerwelle 66 mit Hilfe einer
Einstellschraube 72 befestigt, so daß eine Längsbewegung des Nockenbetätigungsarmes 70 zwischen den
Lagen in Richtung der Richtungspfeile 76 möglich ist,
die mit festen Linien und mit gestrichelten Linien, letzere als Stellung 70', angezeigt sind. Hierdurch
werden die Nockenabschnitte 64 veranlaßt, über die Fläche ihrer beweglichen Kontakte 12 zu gleiten und an
deren hochstehenden Abschnitt anzugreifen, so daß diese Kontakte nach unten in Eingriff mit den festen
Kontakten 14 gebracht werden. Wie in F i g. 8 gezeigt ist so sind die Nockenabschnitte 64 in Längsrichtung
gegeneinander versetzt angeordnet, so daß zwei der Wockenabschr.itte ihre entsprechenden beweglichen
h-'"iakte in Angriff mit den festen Kontakten i:i einer
Schalterstellung des Nockuiieiles 62 drücken, wählend
die zwei anderen Nockenabschnitte ihre beweglichen Kontakte in Angriff mit den festen Kontakten in der
anderen Schalterstellung drücken.
Ein Führungsteil 78 zum Führen der Bewegung des Nockenteiles 62 ist an der Leiterplatte 16 angebracht,
und an der oberen Fläche ist dieses Teil mit einem genügend langen Schlitz 80 ausgestattet, um dem
Nockenbetätigungsarm 70 die Möglichkeit zu bieten, sich innerhalb dieses Schlitzes zwischen zwei Schalter-Stellungen
bewegen zu können. Das Führungsteil 78 ist mit einer Führungsbahn 82 ausgestattet in welcher das
Nockenteil 62 längs gleiten kann, wobei der Boden dieser Führungsbahn an die untere Fläche des
Nockenteiles 62 unmittelbar in der Nähe der sich gegenüberliegenden Seiten einer Gruppe von viei
Nockenabschnitten 64 angreift um diese Nockenabschnitte in einem richtigen Abstand von der gedruckter
Leiterplatte 16 zu halten. Verbindungsstiftabschnitte 84 aus einem deformierbaren Kunststoffmaterial sind an*
Boden des Führungsteiles 78 vorgesehen, um diese durch Löcher in der gedruckten Leiterplatte schieben zi
können, um dieses Führungsteil an der Leiterplatte befestigen zu können. Das Führungsteil 78 kann au:
einem geeigneten Kunststoffmaterial gegossen sein, wie z. B. Acetylharz, das unter der Bezeichnung »DELRIN«
bekannt ist während das Nockenbetätigungsteil 62 au; einem etwas härteren Kunststoffmaterial geformt seir
kann, wie aus Nylon, das mit Glasteilchen durchsetzt ist
Es ist offensichtlich, daß sich von einem Fachmanr viele Änderungen bei der zuvor beschriebenen bevorzugten
Ausführungsform nach der vorliegenden Erfin dung vornehmen lassen, ohne den Rahmen dei
Erfindung zu verlassen. Es können z. B. andere Nockenbetätigungsteile verwendet werden, wie ζ. Β
Druckknopfbetätigungsteile, einschließlich derjenigen die senkrecht zur Leiterplatte bewegt werden. Ei
können ebenso Schalterbetätigungsteile verwendet werden, die keine Nocken sind, wie z. B. Solenoidbetäti
gungsteile, oder ein bewegliches Permanentmagnetbetätigungsteil (in welchem Fall der Schalter eir
Zungenschalter mit magnetischen Kontakten seir kann), oder es kann anstelle der Nockenbetätigungsteile
ein einfaches von Hand zu betätigendes Teil verwendet werden, das direkt an dem beweglichen Kontakt
befestigt ist
Es wurde somit ein über Nocken betätigter Schaltei
beschrieben, bei dem sowohl die beweglichen als auch festen Schalterkontakte auf einer gedruckten Leiterplatte
montiert sind und die Leiterplatte die elektrischer Leitungen vorsieht an die die Schalterkontakt«
angeschlossen werden sollen. Bei einer Ausführungsform weist ein Nockenbetätigungsteil die Form einei
drehbaren Trommel oder eines drehbaren Zylinders auf der Nockenelemente besitzt, die vom Umfang diesei
Trommel abstehen, um an die beweglichen Kontakte angreifen zu könnea Bei einer anderen Ausführungs
form zeigt das Nockenbetätigungsteil die Form eine: verschiebbaren Nockenteils, das sich parallel zur Fläche
der gedruckten Leiterplatte bewegen kann, um die beweglichen Kontakte auf dieser Platte zu betätigen
Aufgrund der Tatsache, daß alle Schalterkontakte direkt auf der gedruckten Leiterplatte montiert werden, ergibt
sich eine bedeutende Verminderung der Leitungsinduk tivität Kapazität und der Reihen widerstände, so daß dei
vorliegende Schalte: in Verbindung rr.it Schaltungen
verwendet werden kann, die Hohlfrequenzen verarbeiten sollen. Darüber hinaus wird bei Verwendung des
erfindungsgemäßen Schalters die Zahl der Lötverbindungsstellen für den Schalter reduziert, so daO ein
solcher Schalter schneller und unter geringerem Kostenaufwand montiert und einfacher repariert oder
erneuert werden kann und ebenso dieser Schalter eine größere Zuverlässigkeit aufweist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Nockenschalter für Hochfrequenz, mit einer Leiterplatte, die auf einem Tragteil aus isolierendem
Material mehrere im Abstand zueinander angeordnete und gegeneinander isolierte leitende Zonen
trägt, die Abschnitte einer elektrischen Schaltung darstellen, und aus Schaltermitteln zum An Jern der
Verbindungen der elektrischen Schaltungsabschnitte mittels Schalterkontaktpaaren, die mit wenigstens
einigen der leitenden Zonen verbunden sind, wobei die Kontaktpaare einerseits stationäre Kontakte, die
direkt auf dem Tragteil angeordnet sind, und andererseits bewegliche Kontakte aufweisen, die
von Federteilen gebildet sind, mit wenigstens einem beweglichen und einem festen, am Tragteil befestigten
Abschnitt, und wobei die beweglichen Kontakte durch eine Nockenvorrichtung betätigbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenvorrichtung ein aus einem Stück bestehendes,
drehbar, verschiebbar oder gleitend angeordnetes Nockenteil (10; 62, 70) mit einer Vielzahl von
Nockenelementen (18; 64) enthält, die an einer Erhebung (56) der beweglichen Kontakte (12)
angreifen, daß das frei bewegliche Kontaktende (58) in eine Vielzahl von Kontaktfingern aufgeteilt ist
und daß der feste Abschnitt (12) an einem Befestigungsstift (54) angebracht ist, der in einem im
Tragteil (16) vorgesehenen Loch befestigt ist.
2. Nockenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem Stück bestehende
Nockenteil mit den Nockenelementen (18) die Form einer Nockentrommel oder eines Nockenzylinders
(10) hat
3. Nockenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenvorrichtung
neben dem drehbaren Nockenteil (10) eine Steuerwelle (20) enthält, auf der das Nockenteil (10)
mit den Nockenelementen (18) angeordnet ist.
4. Nockenschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rastereinrichtung (37, 40,
42, 44, 47) vorgesehen ist, die ein mit Nuten versehenes Rasterteil (34, 40) enthält, das an der
Steuerwelle (20) mit dieser drehbar befestigt ist, und daß die Rastereinrichtung weiterhin mit einer
federvorgespannten Rasterrolle (42,44) versehen ist,
die nahe an der Steuerwelle angeordne ist, um in die Rasternuten (40) am Rasterteil eingreifen zu können,
so daß die Stellungen der Nockenelemente (18) entsprechend unterschiedlichen Schalterstellungen
bestimmbar sind.
5. Nockenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem einstückigen verschiebbaren
oder gleitenden Nockenteil (62, 70) die Nockenelemente (64) so in ihrer Lage angeordnet
sind, daß sie an verschiedenen beweglichen Kontakten angreifen.
6. Nockenschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die
Nockenvorrichtung (10, 18; 62, 64) auf der gedruckten Leiterplatte (16) angeordnet ist.
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