DE2526030B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem derartigen Schalter, wie er aus der DE-OS 15 14099 bekannt geworden ist, ist der Kern über das Joch an der als entsprechend präparierte, gedruckte Leiterplatte ausgebildeten Grundplatte mittels Niete befestigt, mit denen gleichzeitig an der anderen Seite der Leiterplatte die Ankerfeder befestigt ist Der Kern ragt durch die Durehgangsöffnung der Leiterplatte hindurch, wo die Ankerfeder gegenüberliegend angeordnet ist. Diese Ankerfeder, die mit ihrem Mittelteil dem Kern gegenüberliegt, ist an den Befestigungsnieten abgewandten Ende mit dem bewegbaren Kontakt versehen, dem gegenüberliegend der ortsfeste Kontakt an der Leiterplatte gehalten ist Hier ist zwar das Relais mit einer Leitplatte integriert, jedoch besitzt dieser L-äkannte elektromagnetische Schalter immer noch einen komplizierten Aufbau, der es verhindert, daß ein derartiger Schalter in entsprechender Erweiterung für eine mehrpolige Schaltereinrichtung hohei Dichte werden könnte. So ist beispielsweise die Befestigung von Joch und Ankerfeder mittels Niete aufwendig und es ist als ortsfester und als beweglicher Kontakt jeweils ein besonderes Bauteil vorgesehen, das vom Kern bzw. vom Anker entfernt angeordnet ist, was bei einem mehrpoligen Schalter hoher Dichte nicht möglich wäre.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen elektromagnetischen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der in entsprechender Erweiterung für eine mehrpolige Schaltereinrichtung hoher Bauelementdichte geeignet ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Erfindung dient auch der Kern als Leiter, so daß dadurch Platz eingespart werden kann, daß der ortsfeste Kontakt und der bewegbare Kontakt in der Fluchtlinie Kern-Anker angeordnet werden können. Ferner sind die Zuleitungen zu dem ortsfesten und dem bewegbaren Kontakt in Form von leitenden Schichten auf beide Seiten der Durchgangsöffnungen verteilt und in deren unmittelbarer Näh·? mit -.'cn ortsfesten und dem bewegbaren Kontakt verbunden.

Aus der US-PS 31 50 244 ist zwar ein elektromagnetischer Schalter bekannt geworden, bei dem der Kern, der senkrecht in eine Metallplatte eingesetzt und durch eine Glasabdichtung gehalten ist, als Leiter dient, jedoch ist der Anker mit dem bewegbaren Kontakt an einer metallischen Abdeckung der Metallplatte befestigt, die bei einem mehrpoligen Schalter als gemeinsame Signalleitung dient Es ist deshalb umständlich und schwierig, aus diesem Schalter eine mehrpolige Schaltereinrichtung herzustellen, bei der auch die bewegbaren Kontakte in einer Matrixgruppierung angeordnet sind, so daß auch die Spalten der bewegbaren Kontakte unabhängig voneinander verwendet werden können. Um dies zu erreichen, müßte man zusätzlich Elemente verwenden, was sich jedoch nachteilig auf die Herstellungskosten und auf den Raumbedarf einer solchen mehrpoligen Schaltereinrichtung auswirkt. Wird der Anke^r dabei in der Weise angeordnet, wie es bei dem bevorzugten Ausfühningsbeispiel gemäß Anspruch 2 verwirklicht ist, so ergibt sich ein besonders flach zu bauender elektromagnetischer Schalter.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen elektromagnet!-

sehen Schalter mit Vielfachelementen konventioneller Art,

F i g. 2 einen teilweise abgebrochenen Schnitt durch den Aufbau eines elektromagnetischen Schalters gemäß einem Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.3 eine weitere Ausführungsform vorliegender Erfindung, angewendet bei einem eine 8 :8 Kontaktmatrix enthaltenden Sprechweg-Schalter, von dessen Kontakten jeder denselben in Fig.2 dargestellten Grundaufbau besitzt,

Fig.4 und 5 entsprechende Muster metallisierter Schichten, die auf gegenüberliegenden Oberflächen einer Isolier-Grundplatte des Ausführungsbeispiels der F i g. 3 gebildet sind,

Fig.6 eine perspektivische Teilansicht, in der die Anordnung bzw. Gestaltung von gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig.3 gebildeten Kontaktzellen dargestellt ist,

F i g. 7 und 8 Bestandteile eines beim Ausführungsbeispiel der F i g. 3 anwendbaren integrierten Gebildes, und

F i g. 9 einen Schnitt ähnlich dem m F i g. 2, jedoch gemäß einem anderen Ausfühmngsbeisp":2l eines elektromagnetischen Schalters, das den Grundaufbau vorliegender Erfindung zeigt.

F i g. 1 zeigt eine typische Art eines elektromagnetischen Relais mit Vielfachelementen herkömmlicher Bauart, wobei die Bezugsziffer 101 eine nicht-magnetische Metallplatte kennzeichnet, in die Kernglieder 103 senkrecht zur Ebene der Metallplatte mittels Glas 102 fest eingesetzt sind Auf der Metallplatte 101 ist eine mit ihr hermetisch gasdicht verbundene Abdeckung 104 befestigt. Federstreifen oder- bänder 106 sind an die Innenseite der Abdeckung 104 angeschweißt, von denen jeder bzw. jedes einen Relaisanker 105 trägt. An jedem der Kernglieder 103 ist eine dieses umgebende Magnetisierungswindung oder -Spule 107 passend angebracht. Die Kernglieder 103 sind am freien Ende in eine elektrische Isolierplatte 108 eingesteckt und in geeigneter Weise elektrisch verbunden.

Der in F i g. 2 dargestellte elektromagnetische Schalter gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung enthält eine planare bzw. flächige elektrische Isolierplatte 203, die mit wenigstens einer Durchgangsöffnung 207 versehen ist, welche als Kontaktzelle bzw. -raum dient; ferner sind durch Metallisieren, Besprühen oder ande/e geeignete Mittel elektrisch leitende Dünnfilm-Schichten 211 und 212 an gegenüberliegenden Oberflächen der Isolierplatte 203 um die Durchgangsöffnung 207 gebildet Ein Anker 208, der einen bewegbaren Kontakt 2Oi trägt und eine Abdichtplatte 202, die einen feststehenden Kontakt 206 trägt, sind in der Kontaktzelle 207 in einem Abstand einander gegenüberliegend angeordnet. Die Abdichtplatte 202 ist an ihrer einen Seite an der Dünnfilm-Schicht 212 durch Löten befestigt und an ihrer anderen Seite an der Stirnfläche eines Kernglieds 201 angeschweißt. Andererseits ist der Anker 208 durch Schweißen an einer Kontaktfeder 209 befestigt, die an eine Trägervorrichtung 213 gelötet ist, welche ihrerseits an der leitenden Dünnfilm-Schicht 211 befestigt ist. Desweiteren sind eine oder mehr solcher Kontaktzellen 207 durch eine abdichtende Abdeckung 204 hermetisch dicht eingeschlossen, die mit einem Abdichtring 214 verschweißt ist, der mit der metallisierten Schicht 210 verlötet ist, die an der oberen Seite der Isolierplatte 203 um ihren Umfang herum, d. h. an der Seite gebildet ist, an der die leitende Dünnfilm-Schich .211 gebildet ist.

Bei dem in der oben beschriebenen Weise aufgebauten elektromagnetischen Schalter kann eine beliebige Vielzahl von Kontaktzellen wahlweise bzw. selektiv betätigt werden, da jeder der Anker 208 in einei Richtung senkrecht zur Ebene der isolierenden Grundplatte 203 unter der magnetischen Anziehung des zugeordneten Kerngliedes 201 bewegbar ist, wenn dieser selektiv magnetisiert wird. Namentlich beim Erregen der zugeordneten nicht dargestellten Magnetisierungsspule wird der Anker 208 vom Kernglied 201 in Richtung von dessen Längsachse entgegen der Federkraft der Feder 209 angezogen, von der der Anker getragen wird, so daß der vom Anker 208 getragene, bewegbare Kontakt 205 mit dem feststehenden Kontakt 206 in Kontakt gebracht wird und sich unter der Wirkung des Restmagnetismus selbst hält oder durch fortgesetzte Erregung der Spule gehalten wird, um die gewünschte Schaltkreisverbindung aufzubauen. Die Kontakte 205, 206 werden geöffnet bzw. voneinander getrennt, wenn der Kontakt 205 bei einer Entmagnetisierung des Kerns 201 oder bei einer I 'nterbrechung des die Spule erregenden Stromes unter lter Vorspannung der Feder 209 in seine in F i g. 2 dargestellte, normale Lage zurückgeführt wird. Obwohl in Fig.2 der bewegbare Kontakt 205 als ein Stück dargestellt isi, das getrennt vom Anker 208 gebildet und an diesem befestigt ist. kann es. sofern man will, selbstverständlich als intergrales Ankerteil ausgebildet sein.

Der Aufbau des dargestellten und oben beschriebenen elektromagnetischen Schalters ist insbesondere zur Ausbildung einer Vielzahl von Schalkontakien geeignet, beispielsweise mit dem Ziel, mit geringen Kosten einen kompakten Sprechweg-Schalter zu schaffen, der in einer elektronischen Fernsprechvermittlungsstelle mit großräumiger Unterteilung verwenbar ist Eine solche Anwendung der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 3 bis 6 beschrieben, die eine Form einer integrierten elektromagnetischen Schaltvorrichtung mit einer 8 :8 Kontaktmatrix zeigen.

In den F i g. 3 bis 6 kennzeichnet die Bezugszifter 203 eine planare bzw. flächige isolierende Grundplatte, die mit Durchgangsöffnungen in einer 8x9 Matrixanordnung versehen ist, um entsprechende Kontaktzellen bzw. -räume 207 zu bilden. Auf der oberen Fläche der flächigen bzw. ebenen Grundplatte 203 ist eine Anzahl von acht elektrisch leitenden Schichten 211 aufgedampft, die sich längs der betreffenden Spalten der Kontaktzellen 207 erstrecken und als Signalleitungen für bewegliche Kontakte, wie in Fig.4 dargestellt, dienen. Dieselbe Anzahl elektrisch leitender Schichten 212 ist auf der Bodenfläche der ebenen Grundplatte 203 aufgedampft, die sich längs der betreffenden Reihen bzw. Zeilen der Kontaktzellen 207, wie in F i g. 5 dargestellt, erstrecken. Natürlich erstrecken sich die metallisierten Schichten 211 in der ersten Gruppe einerseits und diejenigen Schichten 212 in der zweiten Gruppe andererseits derart, daß sie einander in rechten Winkel unter einem Abstand schneiden, der der Dicke der Grundplatte 203 entspricht. Die metallisierten Schichten 212, die sich in Richtung der Zellenreihen erstrecken, werden durch entsprechende Klemmen 502 als Reihen-Signalleitungen (F i g. 5) herausgeführt, während die metallisierten Schichten 211, die sich in Richtung der Zellenspalten erstrecken, durch die entsprechende Kontaktzellen 501 in der neunten Reihe mit den betreffendet. Klemmen 503 verbunden sind, die auf der Bodenfläche der Grundplatte 203 gebildet sind. Die Kontaktzellen 501 sind nicht nur außen metallisiert, wie bei 504, sondern auch innen. Auch ist eine

metallisierte Schicht 210 auf der oberen Fläche der Grundplatte 203 längs deren gesamten Umfang gebildet, wie in Fig.4 dargestellt, und ein nicht dargestellter Dichtring ist an die Schicht 210 angelötet.

Die ebene, metallisierte, isolierende Grundplatte 203 ist aus Keramik oder dergl. Isoliermaterial, beispielsweise in folgender Weise gebildet. Zuerst wird ein ungebranntes Band aus solchem Material von 0,6 bis 1,0 mm Dicke hergenommen und aufeinanderfolgend mit Durchgangsöffnungen beispielsweise durch Stanzen auf einer Presse versehen. Das gestanzte Band wird in Abschnitte geteilt bzw. geschnitten, deren Länge der Abmessung der Schaltereinheit entspricht; solche Abschnitte werden einer Metallisierungsstation zugeführt, um auf ihnen leitende Schichten im erforderlichen Muster vorzusehen. Es ist offensichtlich, daß ein solcher Vorgang zur Vorbereitung von metallisierten Grundplatten leicht automatisch erfolgen kann, was zur Verringerung der Herstellungskosten wünschenswert ist.

Nach der Metallisierung werden die Dichtstreifen 202 an die betreffenden metallisierten Schichten 212. die sich, wie in Fig. 6 dargestellt, in Richtung der Zellenreihen erstrecken, angelötet. In ähnlicher Weise werden Federträger 213 an die betreffenden metallisierten Schichten 211, die sich in Richtung der Zellenspalten erstrecken, angelötet. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß sowohl die Dichtstreifen als auch die Federträger nicht als Einzelstücke geliefert werden, sondern in Form eines mit dem entsp rechenden Muster versehenen dünnen Blechs oder Platte für jede Schaltereinheit, wie in F i g. 7 für die Dichtstreifen dargestellt ist. In der in F i g. 7 dargestellten, mit einem Muster versehenen Platte oder Blech sind alle Dichtstreifen 202, die an die betreffenden metallisierten Schichten 212 gelötet werden, integral mit dem Blechoder Plattenrahmen 701, der sich als Träger bzw. Balken zwischen einem Paar gegenüberliegender Seitenteile erstreckt, und vom Rahmen auf Länge abgeschnitten, nachdem sie an die betreffende metallisierte Schicht 212 angelötet ist. Die mit einem Muster versehene Platte wird vorzugsweise aus einem magnetischen Material mit dem Ziel hergestellt, die Wirkung der magnetischen Anziehung der Kernglieder 201 zu erhöhen, und die Abdichtbalken oder -streifen 202 werden in ihrer Breite, wie dargestellt, in regelmäßigen Abständen verringert, um die magnetische Interferenz zwischen je zwei benachbarten Kontaktzellen auf ein Minimum herabzusetzen.

Fig. 8 zeigt ein integrales bzw. einstückiges, dünnes federndes Blech, das zur Bildung von Kontaktfedern, mit ihrem Zentrum bei 802, und Paaren von die Federn tragenden Streifen 801 mit einem Muster versehen ist, welche Streifen an ihren gegenüberliegenden Enden mit einander gegenüberliegenden Randteilen des Blechs verbunden sind. Wie dargestellt, ist jede der Kontaktfedern an ihren diagonal gegenüberliegenden Rändern mit den betreffenden Streifen 801 im zugeordneten Paar durch ein Paar dreifach gebogener Beine verbunden, um eine gymbalähnliche bzw. eine einer Schwenkbewegung in kardanischer Aufhängung ähnliche Bewegungscharakteristik auszuführen. Die Anker 208 sind auf den betreffenden Kontaktfedern 802 beispw. durch Schweißen befestigt, wie durch gestrichelte Kreise in F i g. 8 angedeutet, während die Federträger 213 bspw. durch Schweißen an den betreffenden Streifen 801 befestigt sind. Wie leicht einsehbar ist, sind bei dieser Anordnung die Kontaktfedern im Betrieb einem erhöhten Steifigkeitsgrad ausgesetzt und so können ihre Schwingungen, die beim Zurückfedern auftreten, stark gedämpft werden. Das Diimpfungsmaß ist ferner durch den Luftwiderstand vergrößert, der zwischen der Innenwand der Kontaktzellen 207 und dem Anker 208 besteht, der in der Zelle bzw. in dem Raum mit einem begrenzten Ringspalt dazwischen angeordnet bzw. eingebettet ist.

F i g. 9 zeigt einen modifizierten bzw. abgewandelten Grundaufbau eines elektromagnetischen Schalters gemäß vorliegender Erfindung, in welchem die Kontaktfeder 209 und die dichtende Abdeckung 204 durch Schweißen direkt an den betreffenden metallisierten Schichten 211 und 210 befestigt sind, wodurch eine weitere Verringerung der Herstellungskosten ermöglicht ist.

Obwohl in den anhand der Fig. 2. 3 und 9 dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen ein hermetisch dichter Aufbau verwendet wird, der Dichtstreifen 202 und eine dichtende Abdeckung 204 aufweist, die zum dichten Einschluß der Schaltkontakte miteinander zusammenwirken, ist leicht einsehbar, daß sie auch, falls erwünscht, ohne Dichtmittel angewendet werden können.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, sind alle Bestandteile der elektromagnetischen Schalter-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer integralen Form vorgesehen und können auf die erforderliche Größe und den erforderlichen Umriß bearbeitet werden, beispielsweise durch Laser-Mittel. Dies bedeutet, daß eine Vielzahl von Schaltelementen in Serien wirksam gebildet werden kann und es einfach macht.die entsprechenden Herstellungsschritte zu automatisieren und die Herstellungkosten wesentlich zu verringern. Es sei erwähnt, daß nun gemäß der vorliegenden Erfindung eine integrale elektromagnetische Schaltvorrichtung verwirklicht werden ka^i, die verglichen mit konventionellen Formen eines elektromagnetischen Schalters derselben allgemeinen Art sowohl in ihrer Größe als auch hinsichtlich der Kosten wesentlich verringert ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Schalter mit einer elektrisch isolierenden Grundplatte, die mit mindestens einer Durchgangsöffnung versehen ist und an der mindestens eine Relaiseinheit mit Kern, Spule, an einer Feder gehaltenem Anker und ortsfestem und bewegbarem Kontakt gehalten ist, wobei Kern und Anker im Bereich der Durchgangsöffnung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (203) zumindest um die Durchgangsölfnung (207) herum auf beiden Seiten mit einer elektrisch leitenden Schicht (211, 212) versehen ist und daß an der einen Schicht (212) der Kern (201) mit dem ortsfesten Kontakt (206) und an der gegenüberliegenden Schicht (211) die Feder (209) mit dem den bewegbaren Kontakt (205) haltenden Anker (208) elektrisch leitend befestigt ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (208) im wesentlichen innerhalb der Durehgangsöffnung (207) angeordnet ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (203) eine Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Durcliigar.gscffnungen (207) besitzt und die eine elektrisch leitende Schicht (212) sich in Form von Streifen längs entsprechender Reihen von Durchgangsöffnungen und die andere elektrisch leitende Schicht (211) sich in Form von Streifen längs entsprechender Spalten von Durchga'gsöffnungenerstrecken.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Kernen (201) verbundene, vorzugsweise aus magnetischen? Material bestehende dichtende Kontaktträger (Oy/) vorgesehen sind, die wie die zugehörige Schicht (212) in Reihen zwischen zwei parallelen Schenkeln eines Rahmens (701) verlaufen.

ϊ. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktträger (202) zwischen je zwei Durchgangsöffnungen (207) als schmale Stege ausgebildet sind.

6. Schalter nach Anspruch I und einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den bewegbaren Kontakten (205) verbundene Feder vorzugsweise aus einem Blech ausgestanzte Kontaktträger (209) besitzt, die wie die zugehörige Schicht (211) in Spalten zwischen zwei jeweils parallelen Leisten (801) verlaufen und an diesen schwenkbar befestigt sind.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder federnde Kontaktträger (209) an den Leisten (801) etwa kardanisch aufgehängt ist.

8. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ankerfeder (209) und der Schicht (211) Trägerelemente (213) vorgesehen sind.

9. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der anderen Schicht (211) für die bewegbaren Kontakte (205) versehene Seite der Grundplatte (203) mit einer Abdeckung (204) versehen ist, die über eine metallisierte Schicht (210) hermetisch dicht mit dev Grundplatte verbunden ist.