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Klappankerrelais Die Erfindung betrifft ein Klappankerrelais, bei
dem nach Art eines Flachrelais der Klappanker im wesentlichen parallel zum Spulenkern
verläuft und bei dem am einen Ende des Spulenkernes ein Satz voneinander durch leolierkörper
getrennter Kontaktfedern befestigt ist.
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Flachrelais finden zum Beispiel bei Schaltaufgaben in der Fernsprechtechnik
weitgehende Verwendung. Sie zeichnen
sich durch ihre große Anpassungsfähigkeit
hinsichtlich der BestUckung mit Kontaktfedern aus. So können Arbeits-, Ruhe- und
Folgekontakte geschaltet werden. Die bekannten Flachrelais besitzen etwa 10 cm lange
Kontaktfedern, welche an einem Ende der Relaisspule durch elektrisch nicht leitende
Plättchen voneinander isoliert sind. Diese Isolierplättchen sind zu einem Paket
verschraubt, Die Eontaktfedern werden dabei zwischen den Isolierplättohen eingeklemmt.
Die mit Lötösen versehenen Enden der Kontaktfedern ragen etwa mit 1 cm Länge hinten
aus dem Paket heraus. Das gesamte Paket ist fest mit dem Spulenkern verbunden. Auf
der anderen Seite der Spule werden die Eontaktfedern je nach ihrer Schaltaufgabe
entweder auf dem einen Spulenkörperflansch abgestützt oder auf dem mit dem Anker
verbundenen Betätigungshebel.
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Die Praxis zeigt, daß es trotz genauester Fertigung unmöglich ist,
auf die Justierung der Kontaktfedern zu verzichlten, da diese nur auf einem relativ
kurzen Teil ihrer Länge geenthalten sind. Kleinste Fertigungsungenauigkeiten wirken
sich aufgrund der großen Kontaktfederlänge um ein Vielfaches verstärkt aus. Es muß
daher sowohl die geometrische Lage als auch die Auflagekraft jeder einzelnen Kontaktfeder,
welche einander wechselseitig beeinflussen, eingestellt werden. Diese Einstellung
kann nicht automatisch, sondern nur von Hand erfolgen. Das seitraubende, und damit
kostenintensive Einjustieren der Kontaktfedern wird noch zusätzlich dadurch erschwert,
daß ein Plachrelais bis eu 20 Kontaktfedern enthalten kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Relais der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß der Aufwand zum Justieren der Kontaktfedern wesentlich
vermindert wird, ohne :die Vielseitigkeit der möglichen Schaltaufgaben einzuschränken.,
Diese Aufgabe wird erfindungsemäß aadurch gelöst, daß jeder Kontaktfeder ein starres
StUtzblech zugeordnet ist, dessen 1eines Ende mit dem Fuß der Kontaktfeder unverschieblich
verbunden ist und in Abstand von dessen anderem Ende der mit den Schaltkontakten
versehene Kopf der Kontaktfeder mit einstellbarer Vorspannung am Stützblech anliegt,
daß an jedem Ende des Stützbleches ein mit dem Spulenkern oder dem Joch starr verbindbarer
Isolierkörper angebracht ist, und daß die Isolierkörper so bemessen sind, daß eine
wählbare Zahl von aus StUtzZlech, Kontaktfeder und Isolierkörpern bestehenden Einheiten
zu einem Kontaktfedersatz zusammenfügbar ist.
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Dadurch, daß der einzelnen Kontaktfeder ein ßtEtzblech zugeordnet
ist, erhält man eine formstabile Einheit. Die von taktfeder befindet sich stets
in einer vorgegebenen definierihren Lage zum Stlltzblech, welches im wesentlichen
als steif anzusehen iat, und bedarf daher nur einer einmaligen Einstellung der Auflagekraft,
die bereits bei der Fertigung der einzelnen Einheiten durchgefuhrt werden kann.
Die an den Stutzkörpern angebrachten Isolierkörper erfUllen drei Aufgaben gleichzeitig:
Sie isolieren die einzelnen Kontaktfedern voneinander, bewirken aufgrund ihrer Abmessungen
einen definierten Abstand der Kontaktfedern, welcher keiner weiteren Einstellung
mehr bedarf, 1und sie verbinden jedes Stlltzbiech an beiden Enden starr mit
dem
Spulenkern oder Joch, so daß auch in dieser Hinsicht eine einmal vollzogene lagemäßige
Einstellung in Zukunft keiner weiteren Korrektur bedarf.
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Jede dieser erfindungsgemäßen Einheiten aus Kontaktfeder, Stützblech
und Isolierkörpern besteht aus nur wenigen einfachen Teilen und ist somit einer
rationellen automatischen Fertigung zugänglich. Insbesondere die Isolierkörper lassen
sich, was für einen justierfreien Zusammenbau besonders vorteilhaft ist, innerhalb
enger Toleranzen reproduzierbar fertigen. Zweckmäßigerweise besteht der Isolierkörper
aus einem geeigneten gunstatoff, zum Beispiel einem Thermoplast, und wird im Spritzverfahren
auf die Enden der StUtzbleche aufgebraoht.
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Zweckmäßigerweise sind die Isolierkörper quaderförmig ausgebildet
und mit einem Befestigungsloch versehen. Die quaderförmige Ausbildung der Isolierkörper
erlaubt ein einfaches Stapeln der aus Kontaktfeder, Stützblech und Isolierkörper
bestehenden Einheiten zu einem Eontaktfedersatz, welcher durch die Befestigungslöcher
mit dem Kern oder Joch der Spule fest verschraubt werden kann.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Stützblech
auf seiner Länge viermal derart abgewinkelt, daß es die Form einer Wanne hat. Die
Kontaktfeder ist dieser Wanne so zugeordnet, daß sie sich von Rand zu Rand erstreckt,
dabei am einen Rand befestigt ist und am anderen Rand unter Spannung aufliegt. Durch
das vierfache Abwinkeln wird das Stützblech
zum einen deutlich versteift,
zum anderen wird zwischen der Kontaktfeder und dem zugehörigen Stützblech ein Zwischenraum
geschaffen, in welchem in gleichfalls vorteilhafter Weise die Zähne eines Kammes
hereingreifen können, welcher mit dem glappanker des Relais verbunden ist und in
bei Kammrelais üblicher Weise die Kontaktfedern des Relais betätigt.
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Zweckmäßigerweise sind die Stützbleche in Höhe der Schaltkontakte
mit Löchern versehen, durch welche die Schaltkontakte, welche in üblicher Weise
genietet sein können, hindurchzugreifen vermögen, wenn sie in entsprechender Länge
ausgeführt sind. Die erfindungsgemäßen Kontaktfedereinheiten können so gestapelt
werden, daß entweder zwei Kontaktfedern oder zwei Stützbleche einander gegenüberliegen.
Bei entsprechenm der Ausgestaltung des Betätigungskammes lassen sich dann sie bei
herkömmlichen Flachelais Arbeits-, Ruhe- und auch Folge kontakte schalten. Selbstverständlich
können die Kontaktfedern auch wahlweise mit Einfach- bder Doppelkontakten ausgestattet
sein.
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Zur Betätigung der Kontaktfedern ist es besonders vorteilhaft, daß
zwei Joche der Relaisspule unmittelbar an den Flanschen des Spulenkörpers so abgewinkelt
sind, daß sie sich auf einer flachen, vorzugsweise den Kontaktfedern zugewandten
Seite der Spule im gleichen Abstand von der Spule gegenEberliegen, daß am einen
Joch ein Anker angebracht ist, welcher von der Spule her zum zweiten Joch hin verschwenkbar
ist, und daß ein Kamm zum Betätigen der Kontaktfedern am Anker befestigt
ist.
Durch diese Maßnahme wird die Länge des Relais gegenüber einem vergleichbaren herkömmlichen
Flachrelais um etwa 45 % herabgesetzt.
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Bei der gewählten Form von Anker und Joch ist ein weiterer Vorteil
dadurch zu erzielen, daß Anker und Joch sich auf nahezu der gesamten Spulenlänge
überlappen. Der Luftspalt zwischen beiden hat dann die Form eines langgezogenen
Keiles.
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Wird der Kamm zum Heben der Kontaktfedern zweckmäßigerweise unmittelbar
am Ende des Ankers befestigt, so liegt das Verhältnis von Hubweg des Kammes zu mittlerer
Breite des Luftspaltes, welches ein Maß für die Schaltzuverlässigkeit eines Relais
ist, je nach dem Grad der Überlappung von Kern und Anker wischen 1 und 1,5 Dies
bedeutet eine weitere Verbessprung gegenüber herkömnlichen Flachrelais, bei welchen
das -Verhältnis 1 : 1 nicht überschritten werden kann, ohne die Abmessungen des
Relais wesentlich zu vergrößern.
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Die elektrischen Anschlüsse lassen sich bei dem erfindungsgemäßen
Relais, wie bei herkömmlichen Flachrelais dblich, über Lötösen herstellen, welche
aus den Isolierkörpern herausragen. Jedoch ermöglicht das Vorhandensein von Stützblechen
eine für Flachrelais neuartige Gestaltung der AnschlUsse. Dementsprechend ist es
von besonderem Vorteil, daß seitlich von jedem Stützblech senkrecht zu seiner flachen
Seite ein mit dem Stützblech fest verbundener Lötstützpunkt abzweigt, welcher zum
unmittelbaren Einlöten in eine Leiterplatte dient. Ein solcher abgewinkelter Lötstützpunkt
läßt sich z. B. mit Hilfe
eines Stanzwerkzeuges in einfacher Weise
am Stützblech ausbilden. Es bedarf nur eines geringen Aufwandes, für die verschiedenen
Stützbleche eines Relais die Abzweigstellen der Lötstützpunkte so zu wählen, daß
sich die Lötstütspunkte eines vollständigen Relais rasterförmig über dessen gesamte
Grundfläche verteilen. Vorzugsweise ist das Maß des Rasters so gewählt, daß es mit
einem bei der Bestückung von Leiterplatten üblichen Rastermaß übereinstimmt0 Dadurch
wird es ermöglicht, solche Relais in Leiterplatten einzusetzen und automatisch im
Schwallbad zu verlöten. Da außerdem die Mötstützpunkte über die ganze Relais-Grundfläche
verteilt sind 9 besitzen sie untereinander einen so großen bstand 9 daß sie dicht
auf dicht eine einseitig kaschierte Leiterplatte soll ständig besetzen können, ohne
daß Schwierigkeiten mit der Leiterbahnführung auftreten. Beides war bisher mit Flachrelais
nicht möglich, da die Lötanschlüsse an der Stirnseite des Relais zu eng angeordnet
sind. Bei der Herstellung on Bernmeldenebenstellenanlagen zum Beispiel, welche stets
eine große Zahl von Flachrelais enthalten, läßt sich bei der Verwendung von erfindungsgemäßen
Relais gegenüber der bisher üblichen Verlötung von Hand eine wesentliche Zeitersparnis
erzielten.
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Eine weitere wesentliche Verbesserung im Hinblick auf eine nochmals
vereinfachte Montage und Auswechselbarkeit der Relais ergibt sich dadurch, daß die
bereits erwähnten Lötstützpunkte zu steckbaren Kontaktstiften umgestaltet sind.
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Dies ermöglicht es, solche Relais in entsprechende Steckerfassungen
zu stecken und ebenso einfach wieder zu entfernen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch
ein erfindungsgemäßes Relais, Fig. 2 die perspektivische Darstellung einer einzelnen
Kontaktfedereinheit, Fig. 3 ein Ausführungebeispiel fEr einen Betätigungskamm, Fig.
4 eine Aufsicht auf das erfindungsgemäße Relais zusammen mit der Darstellung der
Anschlußmögkeit des Relais auf einer Leiterplatte.
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Die Figur 1 zeigt einen Spulenkörper 1 mit seitlichen Flanschen 1'
und 1" mit innenliegendem Kern 2 und Magnetspule 3. An den Flanschen 1' und 1 liegen
mit dem Kern 2 fest verbundene Joche 4 und 5 an, deren freie Schenkel 4' und 5'
rechtwinklig so abgewinkelt sind, daß sie im gleichen Abstand von der flachen Seite
der Spule 3 verlaufen und mit ihren Stirnflächen einander gegenüberliegen. Am Joch
4 ist ein Anker 6 angebracht, welcher bei stromdurchflossener Spule 3 vom Jochschenkel
5' angezogen wird. Es ist besonders vorteilhaft, wenn Anker 6 und Jochsohenkel 5'
sich auf nahezu der gesamten Spulenlänge überlappen, da dann das Verhältnis von
Hubweg zu mittlerer Breite des Luftspaltes besonders groß wird, wenn man, wie allgemein
üblich, das Schalten der Schaltkontakte
vom Ende des Ankers ableitet.
Mit Schrauben 7 und 7' ist auf den Jochschenkeln 4' und 5' ein Satz 9 von erfindungsgemäßen
Kontaktfedereinheiten aufgeschraubt, welche anhand der Abbildung 2 näher beschrieben
werden. An dem in der Nähe der Schaltkontakte 10, 10 gelegenen Ende des Ankers 6
ist ein Betätigungskamm 8 fest angebracht, welcher zum 3etätigen der Kontaktfedern
dient Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Figur 3 erläutert9 Eine einzelne Kontaktfedereinheit
(Figur 2) besteht aus einem Stützblech 11, an dessen einem Ende ein Isolierkörper
13 und an dessen anderem Ende der Fuß einer Xontaktfeder 12 sowie ein beide umschließender
Isolierkörper 13 e fest angebracht sind. Das mit Schaltkontakten 10 bestückte Ende
der Kontaktfeder 12 liegt mit Vorspannung auf dem StUtzblech 11 auf. Die Kontaktfeder
selbst ist in üblicher Weise mit Doppelkontakten ausgestattet worden. Es ist besonders
zweckmäßig, wenn die Isolierkörper 13 und 13' quaderförmig ausgebildet sind und
die gleichen äußeren Abmessungen besitzen. Es lassen sich dann nämlich mehrere solcher
Kontaktfedereinheiten zu einem Satz verbinden und mehrere solcher Sätze formschlüssig
nebeneinander anordnen, wie dies in ähnlicher Form bei herkömmlichen Flachrelais
üblich ist.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Isolierkörper 13 und 13' zentrale
Bohrungen 14, 14' enthalten, welche auch dasSUitzblech 11 und die Kontaktfeder 12
durchsetzen, und durch welche solche gontaktfedereinheiten mittels Befestigungsschrauben
7, 7' mit den Sohenkeln 4' und 5' der Joche 4 und 5ver- ;
schraubt
werden. Die Isolierkörper 13 und 1D' bestehen vorzugsweise aus einem geeigneten
Kunststoff, zum Beispiel einem Thermoplast, und können im Spritzverfahren auf die
Enden des Stützbleches aufgebracht werden. Die Isolierkörper erfüllen somit eine
dreifache Aufgabe: Sie isolieren die einzelnen Kontaktfedern voneinander, bewirken
aufgrund ihrer Abmessungen einen definierten Abstand der Kontaktfedern untereinander,
welcher keiner weiteren Einstellung mehr bedarf, und sie verbinden jedes Stützblech
an beiden Enden starr mit den Jochschenkeln, so daß auch in dieser Hinsicht eine
einmal vollzogene lagemäßige Einstellung in Zukunft keiner weiteren Korrektur mehr
bedarf. Jede Einheit aus Kontaktfeder, Stützblech und Isolierkörpern bildet eine
formstabile Einheit, in welcher die Kontaktfeder sich stets in einer vorgegebenen,
definierten Lage zum Stützblech befindet, und nur einer einmaligen Einstellung der
Auflagekraft bedarf, die bereits bei der Fertigung der einzelnen Einheiten durchgeführt
werden kann.
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Im Beispiel der Figur 2 ist das Stützblech 11 in besonders vorteilhafter
Weise vierfach so abgewinkelt, daß es die Form einer Wanne hat, auf welcher sich
die Kontaktfeder 12 von Rand zu Rand erstreckt. Durch das vierfache Abwinkeln wird
das Stützblech 11 deutlich versteift. Außerdem wird zwischen der Kontaktfeder 12
und dem Stützblech 11 ein Zwischenraum geschaffen, in welche in vorteilhafter Weise
der Zahn 16 eines Betätigungskammes hereingreifen kann, welcher beim Anziehen des
Relais den mit den Schaltkontakten versehenen Kopf 10 der tontaktfeder 12 vom Rand
des Stützblechs 11 abhebt.
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Das Stützblech 11 ist zweckmäßigerweise in Höhe der Schaltkontakte
10 mit Löchern 17 versehen, durch welche die Schaltkontakte, wenn sie in entsprechender
Länge ausgeführt sind, hindurchzugreifen vermögen. Bei entsprechender Anordnung
der Zähne des Betätigungskammes 8 lassen sich dann wie bei Flachrelais Arbeits-,
Ruhe- und auch Folgekontakte schalten; die Kontaktfedereinheiten lassen sich dazu
so ZU einem Satz vereinigen, daß jeweils zwei Kontaktfedern oder zwei Stützbleche
oder ein Stützblech und eine Kontaktfeder einander gegenüberliegen.
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Die Figur 3 zeigt einen Betätigungskamm 8, welcher für ein Relais
mit vier nebeneinanderliegenden Eontaktfedersätzen 9 (Figur 1) geeignet ist. Die
Zähne 16 des Betätigungskammes greifen jeweils seitlich in den Raum zwischen einer
Eontaktfeder und dem zugehörigen Stützblech hinein.
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Der elektrische Anschluß zur Kontaktfeder 12 (Figur 2) wird über
einen LötstUtzpunkt 15 hergestellt, welcher vom Stützblech 11 abzweigt. Ein solcher
LötstUtzpunkt läßt sich zum Beispiel mit Hilfe eines Stanzwerkzeuges in einfacher
Weise am Stützblech ausbilden. Die zum unmittelbaren Einlöten in eine Leiterplatte
dienenden Lötstützpunkte können bei verschiedenen Stützblecben an verschiedenen
Stellen abzweigen.
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Es ist besonders zweckmäßig, für ein bestimmtes Relais die Abzweigstellen
so auszuwählen, daß die Gesamtheit der Lötstützpunkte eines vollständigen Relais
rasterförmig über dessen gesamte Grundfläche verteilt ist, wobei das Maß des Rasters
so
gewählt ist, daß es mit dem bei der Bestückung von Leiterplatten
üblichen Rastermaß übereinstimmt. In Figur 4 ist gezeigt, wie ein solches Raster
für ein Relais mit 20 Kontaktfedern aussehen kann. Es handelt sich dabei um eine
Aufsicht auf das Relais.
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Zur Verdeutlichung sind die von den Lötstützpunkten 15 ausgehenden,
in einer Leiterplatte verlaufenden Leiterbahnen 18 mit eingezeichnet. Dadurch, daß
die elektrischen Anschlüsse des Relais über nahezu seine gesamte Grundfläche verteilt
sind, ist es möglich, in solchen Relais einseitig kaschierte Leiterplatten dicht
zu besetzen, ohne daß der Platz zum Führen der Leiterbahnen zu sehr eingeengt wird.
Eine solche Bestückung von Leiterplatten und die damit verbundene einfache Verlötung
im Schwallbad war bisher mit Flachrelais nicht möglich, da die Lötanschlüsse an
der Stirnseite eines Flachrelais zu eng angeordnet sind. Es sei jedoch vermerkt,
daß auch bei einem erfindungsgemäßen Relais die elektrischen Anschlüsse wie bei
Flachrelais über Lötösen geführt werden können, welche man einfach dadurch verwirklichen
kann, daß man die Enden der Kontaktfeder 12 aus dem Isolierkörper 13' herausragen
läßt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung können die Lötstützpunkte
15 auch zu steckbaren Kontaktstiften umgestaltet sein. Dies ermöglicht es, solche
Relais in entsprechende Stekkerfassungen zu stecken und ebenso einfach wieder zu
entfernen, was eine weitere wesentliche Verbesserung im Hinblick auf vereinfachte
Montage und Auswechselbarkeit bedeutet.
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- Patentansprüche