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Ankerlagerung für elektromagnetische Relais.
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Die Erfindung betrifft die Ankerlagerung für elektromagnetische Relais
mit einem in der Ruhelage unter Wahrung eines Arbeitsluftspaltes einen Magnetkern
und ein Joch magnetisch überbrückenden Flachanker, insbesondere für Relais der Fernmeldetechnik.
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Bei bekannten Anordnungen der vorgenannten Art sind nicht unerhebliche
Aufwendungen an Einzelteilen und vor allem an Montagezeit notwendig, um eine möglichst
reibungsarme Lagerung bei gleichzeitig möglichst niederohmigem magnetischem fibergangswiderstand
zwischen Anker und Joch zu erzielen, was naturgemäss den Aufbau des Relais kompliziert
und seine Herstellungskosten verteuert. So ist ea beispielsweise eine seit langer
Zeit und in grossem Umfange in der Technik bekannte Art der Ankerlagerung, den Anker
zu durchbohren oder wenigstens seitlich-anzubohren und über eine durchgehende Welle
oder zwei Spitzwellen schwenkbar zu lagern. Dass diese Methode naturgemäss einen
beträchtlichen Aufwand an Werkzeug und zusätzlich eine zeitraubende Justage erfordert,
ist einleuchtend und bekannt. Bei einem anderen, ebenso lange und in gleichem Umfange
verwendeten Relais ist der Anker abgewinkelt und auf einer Messerschneide des Joches
gelagert, wobei die Lagefixierung mittels einer zusätzlichen Druckfeder erfolgt.
Dass auch diese Art der Ankerlagerung afwendig ist und eine sorgfältige Montage
verlangt, ist gleichfalls ohne nähere Begründung einleuchtend. Als weiterer Nachteil
kommt in beiden Fällen hinzu, dass sich die Relais ausser anderen
Gründen
auch wegen der vorerwähnten spezifischen Ausbildung und Montage der Anker nur schlecht
für eine automatisierte Fertigung eignen. Eine solche Automatisierung wird jedoch
heute zunehmend angestrebt, um einmal dem Mangel an geeigneten Fachkräften zu begegnen
und zum anderen, um in Anpassung an die Ausweitung des Anwendungsgebietes von Relais
die Herstellungskosten senken zu können. Schliesslich ist es auch ein Nachteil,
dass die Betriebsdaten von Relais mit bisher bekannter Ankerlagerung der einschlägigen
Art in starkem Masse von der Sauberkeit und Toleranz der durchgeführten Montagearbeiten
abhängt und zum anderen über längere Betriebsdauer hinweg auch nicht konstant bleibt,
weil sich eine praktisch in den meisten Fällen unvermeidliche Verschmutzung oder
Verharzung in den erwähnten Lagerstellen als unkontrollierbar zunehmende Reibung
bemerkbar macht und die Ansprech-bzw. Abfallwerte des Relais beeinflusst.
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Diesem Stand der Technik gegenüber zeigt die vorliegende Erfindung
einen Weg auf, wie die vaerwähnten Mängel bekannter Anordnungen vermieden werden
und eine Ankerlagerung für Relais der eingangs genannten Art geschaffen wird, dieine
einfache Gestaltung der zur Ankerlagerung gehörenden Teile, einen unkomplizierten
Gesamtaufbau der Ankerlagerung, sowie eine Automatisierbarkeit der Relaismontage
und ausserdem ohne Justierarbeiten ein eng toleriertes und auch über lange Betriebezeiten
hinweg konstantes Verhalten der Ankerlagerung gewährleistet.
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Erreicht wird dies gemäss der Erfindung dadurch, dass der Anker an
seinem im wesentlichen unbewegten Ende eine sowohl zu seinen beiden Längskanten
als auch zu seiner Ebene im wesentlichen senkrecht verlaufende Stirnfläche besitzt,
sowie mit zwei an den Ecken dieses Bereiches angeordneten Warzen versehen ist, deren
Scheitelpunkte zumindest annähernd in der durch die vorgenannte Stirnfläche des
Ankers gebildeten Ebene liegen und dass der Anker mittels einer Blattfeder,
die
sich im Mittelteil unter Vorspannung über die Warzen des Ankers abstützt und mit
ihren Enden an geeigneten Ausformungen des Spulenkörpers verspreizt ist, in der
Weise praktisch indifferentgegen das Joch gepresst wird, dass die den Warzen gegenüberliegende
Kante der Stirnfläche des Ankers dessen innerhalb der Polfläche des Joches liegende
Schwenkachse bildet.
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Durch diesn Ausbildung und Anordnung werden mehrere bedeutsame Vorteile
erreicht. So ist es fürs erste möglich, den Anker in nicht mehr überbietbarer Weise
einfach zu gestalten, weil weder eine seiner Lagerung dienende Kröpfung, noch Durchbohrung
oder Anbohrung notwendig ist, sondern die den Warzen gegenüberliegende Kante der
Stirnfläche als Schwenkachse des Ankers auf dem Joch verwendbar ist. Dass damit
sowohl der Aufwand an Werkzeugen und Montagezeit kleinstmöglich als auch der Gesamtaufbau
des Relais unkompliziert gehalten ist, liegt auf der Hand. Weiterhin ist bei der
äusserst einfachen Ausbildung der Teile und vor allem infolge der Möglichkeit, den
Anker einfach auf das Joch aufzulegen, und mittels der hinter Rasterungen des Spulenkörpers
des Relais einschnappenden Blattfeder zu fixieren, eine Automatisierbarkeit der
Relaismontage ohne Schwierigkeit realisierbar. Ferner ist das einwandfreie Funktionieren
der Ankerlagerung nicht mehr von dem Ausbildungsstand und von der Sorgfalt geeigneten
Personals abhängig, sondern nur noch von der zuverläasigen und von menschlicher
Unzulänglichkeit befreiten Exaktheit der verwendeten Werkzeuge. Schliesslich ergeben
sich bereits beim Zusammenbau des Relais eng tolerierte und auch bei einer längeren
Arbeitsdauer konstant bleibende Funktionswerte der Ankerlagerung und letzten Endes
damit der Betriebsdaten des gesamten Relais, weil erstens keine mit unvermeidlichen
Schwankungen verbundene Justage der Ankerlagerung notwendig ist und zweitens weder
Verharzungen noch Verschmutzungen sich auswirken können, weil keine hiervon beeinflussbaren
Lagerstellen
vorhanden sind.
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Eine bereits erwähnte, aufgrund der Erfindung prinzipiell mögliche
sehr einfache Ausgestaltung des Ankers lässt sich in der Praxis realisieren, wenn
gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Anker als ein aus permeablem
Flachmaterial geeigneter Breite vorzugsweise durch einfaches Schneiden oder Stanzen
hergestelltes, über seine ganze Länge durchgehend ebenes Bauteil ausgebildet ist.
Hierbei kann erstens handelsübliches, also billiges Ausgangsmaterial verwendet werden,
zweitens bedarf es entwader gar keines oder eines zwar stabilen, aber nur sehr einfachen
Werkzeuges zum Abtrennen und drittens werden besondere Arbeitsgänge zum Kröpfen
des Ankers und dergleichen eingespart und gleichzeitig damit auch etwaige Toleranzmöglichkeiten
auf ein Minimum reduziert.
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Des weiteren wird die angestrebte einfache Ausbildung des Ankers auS
spürbar dadurch unterstützt, dass gemäss einer Fortbildung der Erfindung die Rückstellung
des Ankers in seine Ruhelage unmittelbar oder mittelbar ausschliesslich über zumindest
eine vom Anker betätigte Kontaktfeder des Relais erfolgt. Hierdurch werden separate
Bauteile und entsprechende Arbeitstakte für die mechanische Kopplung und Befestigung
einer Ankerrückstellfeder eingespart und anstelle dessen ohnedies vorhandene und
unumgänglich notwendige Teile und Kräfte, nämlich die Kontaktfedern des Relais ausgenützt.
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Weiterhin werden die Herstellung vereinfacht und die Soleranzmöglichkeiten
eingeengt, wenn gemäss einer weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Warzen als
einstückig aus dem Werkstoff des Ankers durch Prägen ausgeformte körnerspitzenförmige
Erhebungen ausgebildet sind. Auf diese Weise werden nämlich besondere, als Warzen
ausgebildete Teile und deren Befestigung am Anker eingespart und sowohl die Soll-Lage
als
auch die Grösse der Warzen lediglich durch ein entsprechendes
Werkzeug bestimmt.
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Dabei ist es bemerkenswert, dass bei der getroffenen Anordnung der
Warzen in der Ebene der Stirnfläche, d.h. letztlich in der Ebene der Schwenkachse
des Ankers praktisch kein die Lebensdauer des Relais einengänder Verschleiss auftritt,
weil hierbei die Warzen und die auf ihr abgestützte Blattfeder keine erkennbare
Relativbewegung zueinander ausführen. Um jedoch auch unter erschwerten Bedingungen,
beispielsweise unter der Einwirkung einer starken Verschmutzung eine ungestörte
Arbeitsweise sicherzustellen, sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass durch
sogenanntes Einsatz- oder Oberflächenhärten die Vickershärte des Ankerwerkstoffes
im Bereich der Warzen erhöht ist.
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Die Führung des Ankers im Bereich seines Ankerhubes kann gemäss einer
Fortbildung der Erfindung mittels einer dem Anker formschlüssig unter Wahrung einer
Spielfreiheit angepassten Aussparung im Flansch des Spulenkörpers des Relais erfolgen.
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Dies beinhaltet den Vorteil, dass keine besonderen Bauteile zur Führung
des Ankers benötigt werden, sondern von einem ohnedies am Relais vorhandenen Bauteil
übernommen wird, wobei es herstellungsihässig ausserdem billig und einfach ist,
die zur Führung notwendige Aussparung in das Spritzwerkzeug für den Spulenkörper
des Relais einzuarbeiten. Hierbei ist es gemäss einer Weiterbildung der Erfindung
vorgesehen, dass die Spielfreiheit des Ankers in der Aussparung des Flansches des
Spulenkörpers durch gerundete Pocken erfolgt. Durch diese Massnahme, die sich ohne
zusätzlichen Aufwand an Bauteilen und Bearbeitungszeit gleichfalls durch entsprechende
Formung des Spritzwerkzeuges für den Spulenkörpers des Relais realisieren lässt,
wird eine besonders reibungsarme Führung des Ankers gewährleistet.
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Was die Blattfeder betrifft, so kann diese gemäss einer Fortbildung
der Erfindung als U-förmiges Bauteil ausgebi'det sein, dessen Basissteg mehrfach
länger ist als die vorzugsweise senkrecht dazu abgewinkelten, der Verspreizung im
Spulenkörper des Relais dienenden offenen Schenkel. An sich wäre es denkbar, dass
die Blattfeder als nichtgekröpfter ebener Abschnitt eines Federbandes ausgebildet
ist, jedoch bestünden hierbei gegebenenfalls Schwierigkeiten bezüglich der Fixierung
der Blattfeder in ihrer Sollposition, weil sie bei der Ankerbetätigung seitlich
verrutachen könnte. Die Schenkel der in vorgeschlagener Weise U-förmig ausgebildeten
Blattfeder hingegen eignen sich dafür, hinter entsprechenden Vorsprüngen des Spulenkörpere
ein zuschnappen und ein Verrutschen der Blattfeder mit Sicherheit zu verhindern.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Dabei zeigen: Fig. 1 die für das Verständnis der Erfindung interessierenden
Teile eines elsktromagnetischen Relais bei stirneeitiger Ansicht.
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Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 bei seitlicher Ansicht, teilweise
abgebrochen und geschnitten.
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Fig. 3 den Anker zur Anordnung nach den Figuren 1 und 2.
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Fig. 4 die Spannfeder zur Anordnung nach den Figuren 1 und 2 bei Ansicht
von unten.
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Fig. 5 die Spannfeder bei stirnseitiger Ansicht.
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Fig. 6 ie Ankerlagerung in vereinfachter Darstellung bei Ansicht von
unten.
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In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 ein Anker bezeichnet, der durch Stanzen
aus einem nichtgekröpften magnetisierbaren Flachmaterial von geeigneter Breite hergestellt
ist. Dieser Anker weist zwei aus den Figuren 3 und 6 deutlicher ersichtliche körnerförmige
Prägungen 2 und 3 auf, deren Scheitelpunkte direkt oder zumindest nahezu auf der
durch die den Prägungen 2 und 3 gegenüberliegende Kante der mit 4 bezeichneten Stirnfläche
des Ankers gebildeten Ebene liegen, welche die Schwenkachse des Ankers bildet, wenn
er die in den eingangs genannten Figuren 1 und 2 gezeigte betriebsfertige Lage einnimmt.
Befindet sich der Anker in der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ruhelage, so liegt
er mit der vorerwähnten Schwenkachse auf einem in den Flansch 5 eines Spulenkörpers
6 aus Isolierwerkstoff eingepressten, der Flussrückführung dienenden magnetisierbaren
Joch 7 auf, wobei er mittels einer in den Figuren 4 und 5 gezeigten Spannfeder 8
fixiert ist. Wesentlich ist dabei, dass bei dieser Fixierung des Ankers keinerlei
Hebelwirkung der Spannfeder im Sinne eines Ankerhubes auftritt, so dass der Anker
über seine Schwenkachse auf dem Joch 7 zwar unter Pressdruck jedoch praktisch indifferent
gelagert ist. Die spannfeder 8, deren bleibende Niederhaltung in einer schematisch
aus der Figur 6 erkennbaren Weise durch Verspreizen an Gegenlagen erfolgt, greift
nämlich am Anker nur über desen Prägungen 2 und 3 an und weil diese in erwähnter
Weise mit der Schwenkachse des Ankers identisch liegen, kann die Spannfeder nur
einen Druck auf die Schwenkachse, jedoch nicht auf den beweglichen Teil des Ankers
ausüben. Die Rückstellung des Ankers 1 in seine Ruhelage nach erfolgter Ankerbetätigung
erfolgt über die Kontaktfedern zweier Kontaktfedersätze 9 und 10, e,ine welche/in
Führungsnuten 11 und 12 des Plansches 5 verschiebbar gelagerte Isolierstoffbrücke
13 gegen ca freie beweglich Ende des Ankers drücken. Dabei-ist für eine begrenzte
Endstellung des Ankers in der Weise gesorgt, dass dessen den Prägungen 2 und 3 gegenüberliegendes
Ende in eine
Aussparung des Flansches 5 greift und sich gegen einen
Steg 14 legt, welcher die Aussparung überbrückt. In der gezeichneten Ruhelage steht
der Anker 1 der Polfläche eines gleichfalls in den Flansch 5 eingepressten Magnetkernes
15 in einem den magnetischen Arbeitsluftspalt bildenden Abstand gegenüber, von welchem
Magnetkern er unter Betätigung der Kontaktfedersätze 9 und 10 angezogen wird, wenn
eine mit 16 bezeichnete Wicklung erregt wird. Von den übrigen, in den Figuren 1
und 2 dargestellten Teilen sind mit 17, 18 und 19 pockenförmige Erhebungen am Flansch
5 bezeichnet, welche einer reibungsarmen Führung des beweglichen Ankers 1 dienen.
Eine weitere Pocke 20 an einer Verstrebung des Steges 14, die beim Einschieben der
Brücke 13 in ihre Führungsnuten 11 und 12 elastisch ausweicht, sichert während des
Zusammenbaues des Relais die Brücke 13 vor dem Finschieben des Ankers 1 gegen ein
Herausfallen. Das mit 21 bezeichnete Teil stellt eine Rohrhülse dar, welche als
Teil des Spulenkörpers 6 den gezeichneten mit einem nicht sichtbaren zweiten Flansch
verbindet und welche den Magnetkern 15 aufnimmt und von der Wicklung 16 umschlossen
Bt. Mit 22 ist einer von zwei Schlitzen im Flansch 5 bezeichnet, die als sogenannte
Einlauf- bzw. Auslaufschlitze einer isolierten und lagegerechten Führung von mit
23 und 24 bezeichneten Drahtenden der Wicklung 16 zu Anschlusselementen 25 und 26
dienen. Mit 27 und 28 sind Kanäle im Flansch 5 bezeichnet, in denen die einzelnen
Federn der Kontaktfedersätze 9 und 10 selbstklemmend eingeschoben sind. Die Teile
29 und 30 sind die in der Darstellung sichtbaren Anschlusselemente der Kontaktfedersätze
9 und 10. Mit 31 schliesslich ist eine sogenannte Trichterplatte bezeichnet, welche
auf die Anschlusselemente aufgeschoben ist und erstens diese zentriert und mechanisch
in einer für Rasterplatten geeigneten inaulage hält und zweitens die Kontaktfedersätze
im Flansch verriegelt.
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Zu den übrigen Figuren ist folgendes zu cr-änzen:
Die
in der Fig. 3 sichtbare gabelförmige Ausbildung des den Prägungen 2 und 3 gegenüberliegenden
Endes des Ankers 1 hängt mit der bereits erwähnten Pocke 20 bzw. mit dem diese Pocke
tragenden Quersteg zusammen. Damit nämlich der Anker in bereits erwähnter Weise
hinter den Steg 14 in die Aussparung des Flansches 5 eingreifen kann, ist er im
Bereich des vorerwähnten, die Pocke 20 tragenden Quersteges gabelförmig ausgenommen.
Die weiterhin erkennbare Abstufung in den beiden Zinken 32 und 33 sorgt dafür, dass
der Anker bei seiner Betätigung nicht in Richtung der Gabelzinken aus dem Flansch
herauswandern kann. fieber diese Abstufungen wird nämlich der Anker an entsprechenden
Vorsprüngen der Brücke 13 in der vorgenannten Richtung begrenzt, während er nach
der entgegengesetzten Richtung durch die Pocke 19 am Ausweichen verhindert ist.
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Die in der Fig. 4 im nicht eingebauten Zustand gezeigte Spannfeder
8 ist U-förmig ausgebildet, wobei die Herstellung der Spannfeder in einfacher Weise
durch Abschneiden aus einem endlosen Federband geeigneter Breite mit anschlieasender
etwa rechtwinkliger Aufs teilung zweier Schenkel 34 und 35 erfolgt.
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Die Fig. 5 zeigt die Spannfeder 8 in betriebsfertig gespanntem Zustand,
in welchem sich der Basissteg 36 krümmt und die beiden Schenkel 34 und 35 in nicht
näher dargestellter Weise, beispielsweise bei der Anordnung nach Fig. 1 hinter Vorsprüngen
im Flansch 5 verspreizen.
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Die 4:Fig. 6 zeigt die wesentlichen Teile des Erfindungegegenstandes
schematisiert, wobei in Übereinstimmung mit der Anordnung nach den Figuren 1 und
2 mit 1 ein Anker, mit 2 und 3 dessen Prägungen, mit 4 die die Schwenkachse enthaltende
Stirnfläche des Ankers, mit 7 ein Joch, mit 8 eine Spannfeder und mit 34 und 35
deren abgewinkelte
Schenkel bezeichnet sind, welche sich an Gegenlagen
37 und 38 verspreizen.
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8 Patentansprüche 6 Figuren