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Steuermatrix für Fernsprechwählanlagen
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Die Erfindung betrifft eine kreuzfeldartig aufgebaute Steuermatrix
für Fernmeldevermittlungs-,insbesondere Fernsprechwählanlagen, die aus in unterschiedlichen
Richtungen verlaufenden Zeilen- und Spaltenleitungen aufgebaut ist und an den Kreuzungspunkten
je ein elektromagnetisches Relais mit je zwei Wicklungen besitzt, die unabhängig
voneinander jeweils durch die Zeilen- bzw. Spaltenleitungen erregt werden und einen
permanentmagnetischen Anker beeinflussen.
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Steuermatrizen dieser Art werden im allgemeinen als Relaiskoppelfelder
verwendet, bei denen die Relaiskontakte zur Durchschaltung der Sprechadern-im Fernsprechverkehr
dienen. Die Relais werden dabei kreuzfeldartig angeordnet und verbinden die jeweils
angesteuerten, beispielsweise Zeilenleitungen mit den jeweils gesuchten Spaltenleitungen
der Fernsprechadern durch Betätigung der ihnen zugeordneten Kontakte. Dabei ist
es bereits bekannt, den einzelnen Relais über die Spalten bzw. die Zeilen je eine
Wicklung zuzuordnen, wobei nur die vorgeplante Erregungsrichtung beider Wicklungen
gemeinsam ein Ansprechen der Relaiskontakte bewirkt. Derartige Anordnungen werden
zur Vermeidung von Haltewicklungen gerne mit permanentmagnetischen Ankern betrieben,
die nach kurzzeitiger Erregung und Umschaltung die eingenommene Schaltstellung mit
eigener Kraft aufrecht erhalten.
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Die vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten derartiger Steuermatrizen
zur wahlweisen Durchschaltung von einzeln, paarweise oder
mehrfach
zusammengefaßten Leitungen begründet die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
derartige Steuermatrix aus möglichst einfachen und ohne besonderen Fertigungsaufwand
ineinander fügbaren Teilen herzustellen, wobei besonderer Wert auf die geometrisch
günstige Anordnung der Teile gelegt wird, die es erlaubt, Vielfache der Einzelteile
gemeinsam herzustellen und zu montieren.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Steuermatrix auf zwei ineinander
fügbaren Trägerplatten aus thermoplastischem Material aufgebaut ist, von denen eine
alle Wicklungen allerZeilen und die andere alle Wicklungen aller Reihen in der Weise
trägt, daß beim Ineinanderfügen zwei nebeneinanderliegende Wicklungen in einer der
Koordinatenrichtungen verschiedenen Trägerplatten angehören, und daß die ineinandergefügten
Trägerplatten zusammen Aufnahmen für die Halterung der für die Vervollständigung
der Steuermatrix erforderlichen mechanischen, magnetischen und elektrischen Vielfache
bilden.
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Der erfindungsgemäße Aufbau hat zunächst den Vorteil, daß alle Wicklungen
der jeweiligen Zeilen bzw. Reihen gemeinsam hergestellt werden können. Die Herstellung
einer Trägerplatte, auf der nacheinander ohne Unterbrechung eine bestimmte Anzahl
von Wick-Zungen aufgebracht werden können, ist im Bereich der Wickeltechnik ein
einfacher und leicht zu automatisierender Fertigungsvorgang. Da alle Spulen einer
Zeile bzw. alle Spulen einer Reihe gemeinsam erregt werden, ist es eine zweckmäßige
Ausnutzung der Möglichkeiten, sie ohne Unterbrechung auf einem gemeinsamen Träger
zu wickeln, wobei ohne weiteres auch die Spulen aller Zeilen und die Spulen aller
Reihen ohne Unterbrechung gewickelt werden können. Es ist lediglich erforderlich,
die Wicklungsenden aller Spulen am Anfang und am Ende einer Zeile bzw. einer Reihe
aufzutrennen und für den Anschluß an die Steuerleitungen vorzubereiten. Ein weiterer
Vorteil ergibt sich bei geeigneter Ausbildung der Trägerplatten, da so die gewickelten
Spulen durch einfaches Ineinanderfügen der Platten, zweckmäßig mit Rasterbefestigungen,
in der gewünschten geometrischen Form zueinander
liegen, wobei die
übrigen Bauteile, die zum Aufbau eines Relais erforderlich sind, also Kontakte,
Schaltleitungen und Flußführungen, in die richtige Zuordnung zu den Spulen gebracht
werden können. Dabei erscheint es besonders vorteilhaft, wenn die Trägerpiatten
so ausgebildet sind, daß sie gemeinsame, u.U. einander ergänzende Aufnahmen zeigen,
die es ermöglichen, die für die Vervollständigung des Relais erforderlichen Teile
als Vielfachteile in rationellen Stanz- oder Begevorgängen herzustellen und als
in den einzelnen Koordinatenrichtungen für alle Relais gemeinsame eile zu montieren.
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Zweckmäßig könnten die Trägerplatten Wickelkörper für die Wicklungen
bilden. Auf diese Weise wird vermieden, daß die Wicklungen in einem komplizierten
Fertigungsverfahren mit selbstklebendem Aufbau hergestellt werden müssen, so daß
auch hier unnötige Kosten vermieden werden. Dabei ist zu beachten, daß die Herstellung
der einzelnen Wicklungen für die Spalten bzw. Zeilen auf verschiedenen Trägerplatten
einen besonderen Vorteil dadurch mit sich bringt, daß der geometrische Abstand zwischen
den miteinander zu wickelnden Spulen groß genug ist, um fertigungstechnische Schwierigkeiten
zu vermeiden, da die in unmittelbarer Nähe der einen zu wickelnden Spule anzuordnende
Koinzidenz spule auf einem anderen Träger gewickelt wird und die nächste Spule auf
dem gleichen Träger erst in dem vorgesehenen Rasterabstand, auf Jeden Fall in einem
Abstand, der die Anordnung einer zweiten Spule dazwischen erlaubt, folgt.
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Es ist vorgesehen, daß der Innenraum zweier benachbarter Spulen verschiedener
Trägerplatten Aufnahmen für die Ansätze einer gegemeinsamen Flußf5hrung bilden.
Ein derartiges Teil kann einerseits der Verbindung der beiden ineinandergefügten
Trägerplatten dienen, es hat aber im wesentlichen die Aufgabe, den Fluß der beiden
in Koinzidenz arbeitenden Spulen entsprechend ihrer jeweiligen Erregungsrichtung
zu führen. Außerdem sollen die biickelkörper der einzelnen Spulen Aufnahmen für
Kontaktdrahtvielfache bilden. Die Kontaktirähte, die in Zeilen- oder Spaltenrichtung
angeordnet werden, um die Ein- bzw. Ausgange der vorgenannten
Richtungen
als jeweils eine Kontaktseite der vorgenannten Relais zu bilden, können vorgebogen
werden und an ihren vorgesehenen Kontaktstellen mit Kontaktmaterial belegt werden,
so daß es ein sehr einfacher Fertigungsvorgang ist, derartige Drähte ohne eigene
Isolierungen in beispielsweise vorgesehene Kanäle oder rastende Fixierungen der
Kunststoffspritzteile einzulegen. Ebenso verhält es sich mit den Ankerfedervielfachen,
die die jeweils umgekehrte Spalten- bzw. Zeilenrichtung der Kontakte bilden und
die ohne Isolierung in vorgesehene Kanäle oder Abstand haltende Raststellen aufgenommen
werden können. Daneben können die Trägerplatten zweckmäßigerweise auch noch Aufnahmen
für die zur Zusammenfassung je zweier Kontakte zu einem Koppelpunkt erforderlichen
Vielfachflußführungen tragen.
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Nach einer zweckmäßigen Ausbildung können die Ankerfedervielfache,
die jeweils einer Reihe bzw. einer Zeile von Wicklungen gemeinsam zugerodnet sind,
für jede Wicklung ihrer Koordinate Ansätze zur Halterung eines Ankers tragen. Dabei
kann der Anker gegenüber dem Ansatz isoliert befestigt sein. Dies ist eine der zweckmäßigen
Möglichkeiten, den Magnetfluß vom Schaltstrom zu trennen, wobei vorteilhafter Weise
vermieden wird, bei der Auswahl des Ankermaterials etwa auf elektrische Leitfähigkeit
Rücksicht nehmen zu müssen und ebenfalls vermieden wird, die Berührungsstellen von
Anker und Gegenpol mit Kontaktmaterial beschichten zu müssen. Nach einer zweckmäßigen
Ausbildung kann der Anker über ein Kunststoffniet am Vielfach befestigt sein. Eine
derartige Befestigung ist spritztechnisch einfach herzustellen und erfüllt die notwendigen
Isoliereigenschaften in besonders günstiger Weise.
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Es ist jedoch auch möglich, den Anker an dem Ansatz anzuschweißen.
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Diese an sich unkomplizierte und beherrschbare Befestigungsart erfordert
lediglich, um zu dem gleichen Ergebnis, wie bei der vorhergehenden Anordnung zu
kommen, daß die gemeinsame Flußführung und die Vielfachflußführung auf der den Ankern
zugekehrten Seite mit einer Isolierschicht versehen sind.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung können die Ansätze
geschlitzt sein. Die Ankerfedern, die den Schaltstrom führen, werden auf diese Weise
als Doppelkontakte ausgebildet und können damit eine größere Schaltsicherheit erzielen.
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Es erscheint weiterhin zweckmäßig, wenn die Ankerfedervielfache gegenüber
der Einzelflußführung verschiebbar sind. Auf diese Weise kann die Polüberlappung
der Anker gegenüber den Einzelvielfachen verändert werden. Als vorteilhafte Folge
ergibt sich damit die Justiermöglichkeit der Ansprech- und Abwerfwerte des Relais.
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Zweckmäßig können die Halterung und insbesondere edngültige Fixierung
der Teile über nachträglich verformte Vorsprünge oder Stege der Trägerplatten erfolgen.
Es ist selbstverständlich möglich, die einzulegenden Teile jeweils in Rastbefestigungen
zu halten. Die Herstellbarkeit derartiger Rastbefestigungen erscheint jedoch komplizierter
als die Herstellung von nachträglich verformbaren Nasen oder Stegen. Die nachträgliche
Verformung bei thermoplastischen Kunststoffen kann zweckmäßiger Weise durch Erwärmung
erfolgen, es erscheint aber besonders vorteilhaft, für diesen Zweck Ultraschallsonden
vorzusehen, da diese die Umgebung weniger als Thermoelemente beeinflussen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung können den im folgenden beschriebenen
Ausführungsbeispielen entnommen werden.
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Dabei zeigen: Die Fig. 1 bis 3 Aufbau und Anordnung der Trägerplatten
mit den Spulen, die Fig. 4 eine Einzelflußführung für zwei Spulen, die Fig. 5 ein
Ankerfedervielfach, die Fig. 6 bis 9 schematisch die beiden Schaltstellungen des
Relais mit zwei unterschiedlichen Erregungszuständen der zugehörigen Spulen, die
Fig. 10 und 11 zwei Schnitte durch eine Kontaktstelle.
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In Fig, 1 ist ein Kunststoffspritzteil 1 als Träger aller Spulen 2
der Zeilen oder Reihen ausgebildet. Es enthält Kanäle 3 zur Aufnahme von Bauteilen,
Spulenkörper 4 zur Halterung der Wicklungen und Ausnehmungen 5 zur Aufnahme der
Spulenkörper 6 eines in Fig. 2 gezeichneten Spritzteils 7, das mit den Spulenkörpern
voraus von oben auf Teil 1 aufgesetzt wird. Auch dieses Teil trägt Spulen 8 aller
Reihen oder Zeilen und Ausnehmungen 10 zur Aufnahme der Spulenkörper 4 in Fig. 1.
Alle Spulen (2, 8) sind in der durch die Drähte angedeuteten Richtung nacheinander
ohne Unterbrechung gewickelt. Die Ausnehmungen (5, 10) für die Spulenkörper (6,
4) dienen der gegenseitigen Lagefixierung und, bei geeigneter Ausbildung, der Rastbefestigung
der Teile (1, 7) ineinander.
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Durch Ineinanderfügen der beiden Spritzteile entsteht ein Raster entsprechend
Fig. 3, das die Anordnung der Relaispulen der Matrix erkennen läßt. Dabei kommen
je zwei Spulen 2 und 8 von den verschiedenen Spritzteilen, die an verschiedene Koordinatenrichtungen
angeschlossen sind, in einer genau definierten geometrischen Lage nebeneinander
zu liegen.
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Zwei Spulen 2, 8 bilden die Koinzidenzspulen für je ein zweikontaktiges
Relais, das einen Kreuzungspunkt des Kopplers belegt.
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Ihr Innenraum wird durchsetzt von je einem Ansatz 11, einer Einzelflußführung
12. Diese ist zur besseren Erkennbarkeit in Fig.4 für sich alleine dargestellt.
Eine gemeinsame Flußführung 13 berührt mit ihrem unteren Steg 14 die Ansätze 11
und wird dort einen die Einzelflußführung durchdringenden t;Iagnetfluß übernehmen
können. Der obere Steg 15 der gemeinsamen Flußführung 13 verläuft oberhalb der Spulenkörper
und steht als Fortsetzung für die magnetische Flußführung zur Verfügung. Hierbei
kann ein besonderer Ansatz 16 wie in den Fig. 3, 10 und 11 ausgeformt sein, der
eine Berührung mit den Kontakten vermeidet oder es wird ein flaches Vielfach wie
in den Fig. 6 bis 9 verwendet, dessen Steg 15 kontaktseitig mit einer Isolierfolie
17 beschichtet ist. Diese wird von Ankern 18 übernommen, die mit einem Ende auf
einem Steg 19 der Einzelflußführung 12 und mit dem anderen Ende an
dem
oberen Steg 15 bzw. den Ansätzen 16 der gemeinsamen Flußführung 13 anliegen. Die
Anker 18 hängen über Ankerfedern 21, die gleichzeitig Kontaktfedern sind, an einem
Ankerfedervielfach. Die einzelnen Ankerfedern 21,in zwei verschiedenen Ausführungen
dargestellt in den Fig. 3 und 5,sind gestanzte und abgebogene Lappen zweier spiegelsymmetrischer
Blechstreifen der Ankerfedervielfache 20. Sie werden in den Ausnehmungen 3 des Spritzteils
1 in ihrer Lage eingerastet und tragen für jedes Relais je eine Feder mit Anker.
Diese sind entweder wie in Fig. 5 verschweißt oder wie in den Fig. 3 und 10 über
einen Kunststoffniet miteinander verbunden. Zur Vervollständigung der Funktionsfähigkeit
der Relais dienen schließlich Kontaktdrahtvielfache 22 und 23. Sie sind, ebenso
wie die Ankerfedervielfache, in Raststellen 24 der Trägerplatten fixiert. Ihre Kontaktstellen
sind mit Kontaktmaterial belegt und bilden mit den freien Enden der Ankerfedern
21, die geschlitzt ausgebildet sind, in einer Endlage des Ankers einen Doppelkontakt.
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Die Funktion des Relais ist schematisch in den Fig. 6 bis 9 beschrieben.
In Fig. 6 und 7 sind beide Spulen 2 und 8 in der gleichen Richtung erregt. Die Erregungsrichtung
ist durch Pfeile im Zentrum der Spulen dargestellt. Sie verläuft entgegen der Polungsrichtung
der beiden Dauermagnetanker 18, so daß bei ausreichender Stärke die Kontakte, gebildet
von den Kontaktdrahtvielfachen 22 und 23 und den Ankerhaltefedern 21 geöffnet werden.
Der Anker nimmt dann die in Fig. 9 gezeichnete Stellung ein. Sein Magnetfluß, der
ihn in Fig. 7 an der Einzelflußführung 12 gehalten hat, verläuft jetzt über die
Einzelflußführung und die Nehrfachflußführung und hält ihn auch in dieser Stellung
fest. Der Erregerstrom kann also wieder abgeschaltet werden. Für den Fall der Erregung
eines anderen Relais in der gleichen Zeile oder Spalte wird eine der beiden Spulen
so wie in Fig. 8 dargestellt, erregt werden. Da ihr ein magnetischer Kurzschluß
zur Verfügung steht, solange die zweite Spule des Koppelpunktes nicht anspricht,
wird der Arbeitsluftspalt der beiden an diesem Koppelpunkt liegenden Relais nicht
beeinflußt.
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Ebenso würde es sich verhalten, wenn die andere Spule allein in
einer
der beiden möglichen Richtungen erregt würde. Der dabei erzeugte Erregerfluß schließt
sich über die Einzelflußführung und den unteren Steg 14 der gemeinsamen Flußführung
kurz. Dabei ist es für diese Erregungsarten gleichgültig, ob Spulenfluß und Dauermagnetfluß
gegensinnig oder gleichsinnig verlaufen, es kann auf keinen Fall zu einer Kontaktbetätigung
kommen. Erst eine gemeinsame Erregung beider Spulen entgegen der Richtung des Dauermagnetflußes
wirkt im Arbeitsluftspalt auf den Anker und erzeugt eine ausreichende Energie, um
den Anker in seine Kontaktstellung zurückzubringen.
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Bei dieser Anordnung sind die Oberflächen der Einzelflußführung 12
und der gemeinsamen Flußführung teilweise mit Isoliermaterial 17 bzw. 25 beschichtet,
um die elektrischen von den magnetischen Pfaden zu trennen.
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Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel kann dies auch wie
in der Fig. 10 und 11 geschehen. Die am Axserfedervielfach 20 hängenden Ankerfedern
21 sind über ein Kunststoffteil 26 mit den Anker 18 durch Nietung oder in einem
Spritzvorgang verbunden. Die gemeinsame Flußführung 13 trägt im Bereich der Ankerfedern
einen Ansatz 16, der, wie Fig. 11 zeigt, so ausgeformt ist, daß eine Berührung mit
dem Anker 18 ohne Berührung mit den Kontaktfedern möglich ist.
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15 Patentansprüche 11 Figuren