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Mechanische Einrichtung zur Herstellung elektrischer Verbindungen
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für elektrische Stromkreise, wie sie
beim Bau von Schaltern des Kreuzschienentyps angewendet werden können, die eine
Mehrzahl von Anschlüssen aufweisen, beispielsweise also bei in der Fernmeldetechnik
angewendeten Wählschaltern, bei Vorrichtungen zur Fernsteuerung, Fernsignalgebung
od. dgl.
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Ein Merkmal dieser Erfindung besteht darin, daß ein frei bewegliches
Vorrichtungsteil Verwendung findet, welches mit Hilfe einer Übertragungsschiene
in senkrechter Richtung verschoben werden kann und das nach der Verschiebung eine
Stellung einnimmt, die abhängig ist von einer horizontalen Kupplungsschiene, in
welcher dieses bewegliche Teil während der Verschiebung der erwähnten horizontalen
Schiene direkt oder indirekt gegen die die Schaltung bewirkenden Elemente (Kontakte)
des Stromkreises anstößt.
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Sobald dagegen das frei bewegliche Vorrichtungsteil mittels einer
horizontalen Schiene verschoben wird, ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
unabhängig gemacht von der Bewegung der vertikalen Schiene. Dieses bewegliche Teil
kehrt jedoch selbsttätig in die Stellung zurück, in der es von der vertikalen Schiene
abhängig ist, sobald die horizontale Schiene wieder ihre Ausgangsstellung einnimmt.
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Das genannte bewegliche Vorrichtungsteil kann eine Kugel darstellen,
die entweder aus Metall besteht oder aus nicht leitendem Material. Im ersten Fall
müssen die wirksamen Schienen ganz oder teilweise
aus nicht leitendem
Material bestehen während sie im zweiten Fall aus Metall hergestellt sein können.
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Weitere Erfindungsmerkmale werden aus der folgenden Beschreibung hervorgehen,
die sich auf die Zeichnungen bezieht, die beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung
darstellen.
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Fig. i zeigt eine Kugelschaltvorrichtung, in welcher sich die Schienen
in ihrer Ruhestellung befinden; Fig. 2 ist eine perspektivische Wiedergabe der in
Fig. i gezeigten Vorrichtung. Die Vertikalschiene befindet sich jedoch hier in ihrer
Arbeitsstellung; Fig. 3 schließlich ist eine perspektivische Wiedergabe der in F
ig. i gezeigten Vorrichtung, in welcher die Vertikalschiene in die Ausgangsstellung
zurückgekehrt ist, während die Horizontalschiene sich in ihrer Arbeitsstellung befindet.
Die Kugel befindet sich hier ebenfalls in der Arbeitsstellung und bewirkt das Schließen
des elektrischen Kreises; in Fig. 4 ist ein Vertikalschnitt durch eine Schalteinrichtung
dargestellt, die eine Vertikalschiene enthält, die mit zwei Horizontalschienen zusammenwirkt.
Die Vertikalschiene ist in ihrer Ruhestellung gezeigt.
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Fig. 5 zeigt die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung, bei der jedoch
jetzt die Vertikalschiene in ihrer Arbeitsstellung gezeigt ist.
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Die Fig.6a, 7a und 8a zeigen Vertikalschnitte durch eine Variante
der gezeigten Vorrichtung zunächst in der Ruhestellung, ferner in einem Zustand,
in welchem sich die Vertikalschiene in der Arbeitsstellung befindet, und schließlich
in einem Zustand, in welchem die Vertikalschiene in ihre Ruhestellung zurückgekehrt
ist, . die Horizontalschiene sich jedoch in ihrer Arbeitsstellung befindet.
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Die Fig. 6b, 71) und 8b stellen Ansichten der in den Fig. 6a,
7a und 8a gezeigten Einrichtungen dar. In den Fig. 9 bis i i schließlich sind drei
andere Abarten einer Kugelschalteinrichtung gezeigt.
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Aus Fig. i ,ist zu ersehen, daß die Schaltvorrichtung eine Übertragungsschiene
i aus Isoliermaterial enthält, die in vertikaler Richtung verschoben werden kann.
In dieser Schiene sind Vertiefungen 8 vorgesehen, die der Aufnahme beweglicher Vorrichtungsteile
dienen, so etwa einer mit 9 gekennzeichneten metallischen Kugel. Das untere Teil
dieser Vertiefungen 8 hat die Form einer etwas geneigten Fläche 15.
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Die Kopplungsschiene io aus Isoliermaterial kann in horizontaler Richtung
verschoben werden. In dieser Schiene sind Nuten i i vorgesehen. Der Boden dieser
Nuten wird aus einem horizontalen Teil 2o und einem etwas geneigten Teil 21 gebildet.
Die Enden 13' und 14' der Federn 13 und 14 sind innerhalb des Teils 2o gelagert.
Ihr Abstand voneinander ist so bemessen, daß während der Verschiebung der Schiene
io die Seite des geneigten Teils 21 nicht auf das Ende 14' der Feder 14 einwirken
kann. Das geneigte Teil 21 dient der Aufnahme der Kugel 9, wie im folgenden gezeigt
werden wird. Andererseits. sind die ' Enden i,3' und 14' der Federn innerhalb von
Einkerbungen 12 gelagert, die in einem festen Teil io eingearbeitet sind.
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Die Federn 13 und 14 sind an einem festen Gestell befestigt. Diese
Federn können durch Abschneidung von Streifen einer gutleitenden Legierung hergestellt
und in irgendeiner Weise gefaltet oder gebogen sein.
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In der in Fig. i dargestellten Stellung befinden sich sowohl die vertikale
als auch die horizontale Schiene in ihrer Ruhestellung. Die Kugel 9 liegt in einer
Vertiefung 8 der Vertikalschiene.
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Es sei zunächst angenommen, daß die Vertikalschiene in einer Richtung
verschoben ist, die durch den Pfeil 16 angegeben ist, und zwar so weit, daß die
-in Fig. 2 gezeigte Stellung erreicht ist.
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Während der Verschiebung der Schiene i wird die Kugel 9 mit angehoben.
Sobald aber die geneigte Fläche 15 dieselbe Höhe erreicht wie die Nut in der Horizontalschiene,
wird die Kugel auf die geneigte Fläche dieser Nut rollen und in dieser Lage verbleiben,
wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
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Wenn die Kupplungsschiene daraufhin in der durch den Pfeil 17 angegebenen
Richtung verschoben wird, wird die Kugel g. mitbewegt und das Ende 14' der beweglichen
Feder 14 derart verspannen, daß diese das Ende 13' der Feder 13 berührt. Wie Fig.3
zeigt, wird dadurch ein elektrischer Kontakt zwischen den Federn 13 und 14 geschlossen.
Die Verschiebung der Schiene io dient der Erzielung des gewünschten Kontaktdruckes
zwischen den Kontakten 13' und 14'.
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Wenn die Vertikalschiene während der Zeit, in der sich die Horizontalschiene
in Arbeitsstellung befindet, in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt, so wird die Kugel
9 in ihrer Arbeitsstellung innerhalb der Nut @in der Horizontalschiene io durch
.das feste Teil iö und durch die Kante der Vertikalschiene i gehalten, weil das
geneigte Teil 21 der Nut für die Kugel nicht der Vertiefung 8 der Vertikalschiene
gegenübersteht. Dieses ist deutlich aus Fig.3 zu erkennen.
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Wenn die Horizontalschiene io nun in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt
(Verschiebung in Richtung des Pfeils 22), wird die Kugel 9 nicht länger gegen das
Ende 14 der Feder 14 drücken, so daß sich nunmehr der Kontakt zwischen 13' und 14
öffnet. Sobald das geneigte Teil 21 hierbei der Vertiefung 8 gegenübersteht, rollt
die Kugel 9 das geneigte Teil 'hinab und fällt in die Vertiefung 8 zurück. Dadurch
ist die in Fig. i gezeigte Ausgangsstellung wieder erreicht.
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Es ist erklärlich, daß die Bewegung der Kugel 9 durch die Horizontalschiene
im Rahmen dieser Erfindung zur Betätigung eines Schiebeteils oder irgendeiner geeigneten
Vorrichtung ausgenutzt werden kann, die auf die Kontaktfedern einwirkt und ein Schließen
oder Öffnen des elektrischen Stromkreises bewirkt.
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Weiterhin kann offenbar bei Kombination einer gewissen Anzahl von
horizontalen und vertikalen Schienen die Herstellung einer Schalteinrichtung des
Kreuzschienentyps ermöglicht werden, der
Schaltungen zwischen den
Vielfachbänken herzustellen vermag, die horizontal oder vertikal ;ingeordnet sind.
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Die Darstellungen in den Fig. 4 und 5 lassen erkennen, daß die Kugel,
die einer horizontalen Schiene zugehörig ist, die sich in ihrer Arbeitsstellung
befindet, während des Verschiebens der Vertikalschiene in ihrer Vertiefung in derselben
verbleibt.
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In Fig. 4 wurde angenommen, daß die Schiene i in ihrer Ausgangsstellung
war, während die Horizontalschiene io sich in der Arbeitsstellung und die Horizontalschiene
22 sich in ihrer Ruhestellung befand.
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Essei nun angenommen, daß die Schiene i in der durch den Pfeil 23
angegebenen Richtung verschoben wird und sich in Richtung auf die in Fig. 5 gezeigte
Stellung bewegt. Durch diese Verschiebung der Schiene i wird erreicht, daß die Kugel
9' in die Nut i i' der Schiene 22 hineinrollt, wie es vordem beschrieben wurde.
Die Kugel 9 dagegen wird in der Vertiefung 9 von der rechten seitlichen Fläche der
Schiene io gehalten. Auf diese Weise läßt sich eine Unabhängigkeit der Vertikalschienen,
die sich in Arbeitsstellung befinden, von der Stellung der Horizontalschienen erreichen.
Diese Tatsache erlaubt es, die gleiche Vertikalschiene zur Betätigung von Kontakten
verschiedener horizontaler Schienen zu benutzen.
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Die Art der Verwirklichung einer derartigen Schalteinrichtung und
ihre Wirkungsweise läßt sich an Hand der Fig. 6a bis 8b erkennen.
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Diese Schaltvorrichtung enthält eine Vertikalschiene, die sich in
einem Vorrichtungsteil 25 bewegt. In dieser vertikalen Schiene sind Vertiefungen
27 für die Kugeln 26 vorgesehen. Das untere Teil der Vertiefungen stellt wiederum
eine geneigte, Fläche 28 dar.
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Das feste Teil 25 enthält eine Nut 29, in welcher sich ein Bolzen
30 mit einer flanschähnlichen Verstärkung, auf welche eine Feder 31 wirkt,
befindet. Die horizontale Schiene enthält einen Stößel 32, dessen Ende normalerweise
in die Aussparung 29 eingerückt ist.
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In der Ruhestellung der horizontalen und vertikalen Schienen nehmen
die verschiedenen Vorrichtttngsteile die in den Fig. 6a und 66 gezeigten Stellungen
ein. Die Kugel 26 liegt in der Vertiefung 27 der vertikalen Schiene 24.
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Es sei nun angenommen, daß die vertikale Schiene in Richtung des Pfeiles
33 verschoben wird und schließlich die in Fig. 7a und 76 dargestellte Stellung erreicht
wird.
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Die Kugel 26, die durch die Vertikalschiene 24 hochgetragen wurde,
fällt, indem sie die geneigte Fläche 28 hinabrollt, in die Nut 29 und nimmt die
in den Fig. 7a und 76 gezeigte Stellung ein.
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Wird nun die Horizontalschiene in Richtung des Pfeiles 34 bewegt,
so wird schließlich die in den Fig. 8a und 8b dargestellte Arbeitsstellung erreicht.
Während des Verschiebens wird die Kugel 26 durch die Schiene 37 mit Hilfe des Stößels
32 derart bewegt, (laß sie gegen den Bolzen 3o drückt und die Feder 31 zusammendrückt.
Das Ende des Bolzens 30 stößt sodann gegen die Feder 35 und schließt den
Kontakt mit der festen Feder 36. Am Ende dieser Verschiebung der Horizontalschiene
37 erreichen die verschiedenen Vorrichtungsteile die in Fig. 81) gezeigte Stellung.
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Wenn die Vertikalschiene 24 in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht
wird, solange die Horizontalschiene 37 in ihrer Arbeitsstellung verbleibt, wird
die Kugel in der Nut 29 gehalten und kann nicht in die Vertiefung 27 dieser Vertikalschiene
zurückfallen.
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Sobald nun die Horizontalschiene 37 in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt,
ist der Stößel 32 aus der Nut 29 entfernt; die Kugel 26 wird daraufhin durch den
Bolzen 3o, der durch Einwirkung der Feder 31 zurückgedrückt wird, verschoben. Die
Kugel 26 ist sodann gegenüber der Vertiefung 27 gelagert und rollt natürlich die
geneigte Fläche 38 der Nut 29 hinunter und fällt in die Vertiefung 27 der Schiene
24 zurück. Die verschiedenen Vorrichtungsteile befinden sich nun wieder in der in
den Fig. 6a und 6b gezeigten Stellung.
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In den Fig. 9, io und i i schließlich sind drei unterschiedliche Varianten
einer Anordnung gemäß der Erfindung gezeigt, die nach demselben Prinzip arbeiten.
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Die Vertikalschiene 40 und die Horizontalschiene 45 sind in einem
festen Materialstück 43 verschiebbar angeordnet. Die Kugel 41 kann in einer Überführungsnut
42 angehoben werden durch Einwirkung eines treibenden Teils 44, das der Übertragungsschiene
40 zugehörig ist.
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In der Ruhestellung wird die Kugel die Stellung 4i° einnehmen.
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Wird nunmehr die Schiene 40 wirksam, so wird die Kugel in die Stellung
41b getragen. Eine jetzt erfolgende Einwirkung der Horizontalschiene 45 verursacht
eine Verschiebung der Kugel durch Einwirkung des treibenden Teils 46 in die Stellung
41c. In dieser Stellung bewirkt die Kugel die Betätigung der beweglichen Kontaktfeder
47 und schließt so den Kontakt 47-48. Wenn nun die Vertikalschiene 40 in ihre Ausgangsstellung
zurückkehrt, wird die Kugel durch Einwirkung der Horizontalschiene 45 in der Stellung
41c gehalten.
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Bewegt sich nun die Horizontalschiene 45 in ihre Ruhestellung zurück,
so wird die Kugel entlastet und in der Überführungsnut derart verschoben, daß sie
wiederum die Lage 4i° einnimmt.
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Es ist leicht einzusehen, daß es im Rahmen dieser Erfindung möglich
ist, nicht leitende Kugeln im Zusammenwirken mit metallischen Schienen zu verwenden
oder metallische Kugeln mit Schienen zusammenwirken zu lassen, von denen wenigstens
die wirksamen Teile aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt sind.