JP3149081B2 - 自己保持型マトリクススイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＭＤＦ等の交換設備に
おいて、複数の加入者側回線及び交換機側回線を相互に
任意に組み合わせ選択的に接続するのに供せられる自己
保持型マトリクススイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＤＦ等の交換設備においては、任意の
入力ケーブルと任意の出力ケーブルとを一対一に対応さ
せて電気的に回線接続する為に、平面格子状に配列した
当該入力ケーブル及び出力ケーブルの交点にそれぞれの
接点が接続された多数の電磁リレーを集合してなるマト
リクススイッチが使用されている。

【０００３】当該マトリクススイッチにおいては、マト
リクススイッチ自体を集合構成する電磁リレー群の励磁
電流を常時通電する事なく消費電流を低減することを目
的として、当該電磁リレー群に接点の自己保持機能を持
たせた自己保持型マトリクススイッチを採用している。

【０００４】この理由としては、電話回線のような開閉
頻度が比較的小さい回線を接点に収容した電磁リレーで
は、接点の断接動作時のみ瞬間的にコイルに電流を通電
して接点状態を遷移させ、定常状態では励磁電流を通電
する必要が無く、多数の電磁リレーを集合して構成され
るマトリクススイッチ自体の消費電力を著しく低減する
事が出来るからである。

【０００５】このような従来の自己保持型マトリクスス
イッチを図面を用いて説明する。図９は従来例の自己保
持型マトリクススイッチの概略説明平面図、図１０は同
・拡大一部縦断面図である。

【０００６】図中、αは従来例の自己保持型マトリクス
スイッチ、１は実装基板、２は電磁リレー、３はケー
ス、４はＥ字型コア、５はコイル、６はコイル端子、７
は永久磁石、８ａ，８ｂはアーマチュア、９ａ，９ｂは
板状支持バネ、１０は可動接点、１１は可動接点端子、
１２は固定接点、１３は固定接点端子である。

【０００７】自己保持型マトリクススイッチαは、実装
基板１上に単体電磁リレー２を複数個平面方向に格子状
配列し実装構成されている。当該それぞれの単体電磁リ
レー２はケース３内に構成されており、当該ケース３内
部に背面及び上側部材４ａ並びに下側部材４ｃの連続三
面を密接内嵌した正立Ｅ字型コア４の中央部材４ｂには
コイル５が捲着されており、当該コイル５からは励磁電
流が供給されるコイル端子６が前記ケース３外部へ引き
出されている。

【０００８】さらに前記Ｅ字型コア４先端には、永久磁
石７を間に挟んで並行移動自在に前記Ｅ字型コア４先端
と閉磁路を形成してなるアーマチュア８ａ，８ｂと、当
該アーマチュア８ａ，８ｂを前記ケース３に揺動自在に
支持してなる板状支持バネ９ａ，９ｂと、当該板状支持
バネ９ａを介してアーマチュア８ａに取り付けられた可
動接点１０と、当該可動接点１０に接続され前記ケース
３外部に引き出されてなる可動接点端子１１と、前記可
動接点１０と接触自在に前記ケース３内部に取り付けら
れた固定接点１２と、当該固定接点１２に接続され前記
ケース３外部に引き出されてなる固定接点端子１３とよ
り構成される。

【０００９】従来の自己保持型マトリクススイッチαは
このような構成を有しており、当該自己保持型マトリク
ススイッチαを集合構成する各電磁リレー２毎に、接点
状態の遷移時のみに外部から極性を制御された励磁電流
を瞬間的に通電して自己保持動作させ、入力ケーブル及
び出力ケーブルが収容された接点の断接動作を独立して
制御することにより、任意の入力ケーブル及び出力ケー
ブル同士を任意の組合せでマトリクス状に相互に回線接
続する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の自己保持型マトリクススイッチαはその製造にあた
り、立体的な機械構造を有する各電磁リレー２の構成部
品点数が比較的多くなり、なおかつ（入力回線数）×
（出力回線数）の個数の電磁リレー２が必要となる事も
相俟って製造コストが非常に高くなるので、構造の簡素
化が要求されていた。

【００１１】又、自己保持型マトリクススイッチαの製
造に当たり、多数の電磁リレー２の製造工程並びに次い
で当該多数の電磁リレー２を実装基板上に格子状に実装
する実装工程の二工程が不可欠であり、製造工程が増加
し製造コストの上昇は避けられなかった。

【００１２】これに対する別の構成方法として、実装基
板１上に電磁リレー２群の構成部品を直接組み付けて構
成する方法も考えられるが、この場合にも電磁リレー２
群が実装基板１上に三次元的に立体構成されることに変
わりはなく、組立装置の構成の複雑化は避け得ず、同様
にイニシャルコストの上昇は止むを得ないものとなって
いた。ここにおいて、本発明は、当該従来の欠点に鑑
み、構造及び作製工程の簡素化及び作製コストの低廉化
を実現する自己保持型マトリクススイッチを提供せんと
するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により達成される。本発明の第１の特徴は、実装基板
と、当該実装基板上に向きを同方向に揃えて平面格子状
に縦横配列されて仰向け横臥したＥ字型コアと、前記Ｅ
字型コアの中立部材先端に積立固着された永久磁石と、
前記Ｅ字型コアの左右両立部材の一方又は両方を立体的
又は平面的に囲捲したコイルと、前記永久磁石の頂端に
支点を梃動自在に支持されかつ前記Ｅ字型コアの左右両
立部材に両端をそれぞれ当接自在なシーソーアーマチュ
アと、前記実装基板上に立設された柱状固定接点と、前
記シーソーアーマチュア片端の延長端により押下されて
前記柱状固定接点と接触自在な可動接点とを備え、前記
永久磁石の頂端が、当該シーソーアーマチュア支点を支
持する支点軸を内部に保持すると共に並行連立する挟持
バネにより弾性拡縮自在に形成した上向開口部を有する
断面袋溝型軸受を冠着してなる自己保持型マトリクスス
イッチである。

【００１４】本発明の第２の特徴は、前記第１の特徴に
おけるコイルが、同一架設プリント基板上に貫立した全
Ｅ字型コアの各左右両立部材の一方又は両方を平面渦巻
状に囲捲したプリントパターンを複数個同時に描着形成
されてなる自己保持型マトリクススイッチである。

【００１５】

【作用】本発明は、前記のような手段を講じたので、自
己保持型マトリクススイッチの構成部品点数を削減し、
なおかつ実装基板面からの組み付け作業が容易化され自
動製作が可能となった。また、軸受を断面袋溝型軸受と
したことで、長期に亙り不都合なく安定に梃動可能にな
る。

【００１６】

【実施例】（実施例１） 本発明の第１実施例を図面につき詳説する。図１は本発
明の第１実施例を示す自己保持型マトリクススイッチの
平面図、図２は他の実施例を示す正面図、図３（ａ）
（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同・接点の断接動作原理の各段階
説明図、図４は袋溝型軸受の拡大一部断面図である。

【００１７】図中、βは本実施例の自己保持型マトリク
ススイッチ、２ａは電磁リレー、４ａ′は左立部材、４
ｂ′は中立部材、４ｃ′は右立部材、８′はシーソーア
ーマチュア、８ａ′は直角延長端、１０′は導電ライン
板、１０ａ′はＬ形可動接点、１２′は柱状固定接点、
１４は軸受、１４ａ，１４ｂは並行連立挟持バネ、１５
は両端ストッパフランジ１５ａ付支転軸、１６は支柱で
ある。尚、前記従来例と同一部材には同一記号を付し
た。

【００１８】図１において本実施例のマトリクススイッ
チβは、（入力回線数２回線）×（出力回線数２回線）
に対応する、最も構成の単純な（縦方向２個）×（横方
向２個）の合計４個の電磁リレー２ａを使用した場合を
示している。本実施例のマトリクススイッチβは、実装
基板１上に複数の電磁リレー２ａが平面格子状縦横配列
して実装されてなる。

【００１９】当該電磁リレー２ａは、前記実装基板１上
に向きを同一横向きに揃えて仰向け横臥固定したＥ字型
コア４′の左立部材４ａ′に円筒コイル５ａが、右立部
材４ｃ′に円筒コイル５ｂがそれぞれ捲着されており、
円筒コイル５ａと円筒コイル５ｂは互いに逆極性に直列
接続され両極はコイル電極６に接続されている。

【００２０】中立部材４ｂ′の低上端には磁極方向に指
向された永久磁石７及び軸受１４が順次積立固着されて
おり、当該軸受１４内に回転自在に支承された支転軸１
５にはシーソーアーマチュア８′の支点が下受固着され
梃動自在に構成されている。

【００２１】当該シーソーアーマチュア８′の右端は直
角に折り曲げられた延長端８ａ′が形成され、対峙する
支柱１６により両端を支承され実装基板１上方の横方向
に亙り隣接所定間隔をおいて並行延架された導電ライン
板１０′の途中から分岐突出したＬ形可動接点１０ａ′
を前記延長端８ａ′により押下し、Ｌ形可動接点１０
ａ′の先端を柱状固定接点１２′頂端と接触自在に構成
されている。

【００２２】又、本実施例の構成部材は、実装基板１面
の真上一方向からの装着作業のみで組立可能に構成され
ている。以下に当該組立手順の一例を挙げて説明する。
先ず最初に実装基板１面上の所定位置にＥ字型コア４′
・柱状固定接点１２′・二本の支柱１６をそれぞれ配列
固着する。

【００２３】次にＥ字型コア４′の左立部材４ａ′及び
右立部材４ｃ′に予め図示しないコイルボビンに捲着さ
れた円筒コイル５ａ，５ｂをそれぞれ挿嵌すると共に中
立部材４ｂ′上端に永久磁石７を磁極方向に積立固着
し、さらに当該永久磁石７の頂端に軸受１４を冠着す
る。

【００２４】次いで、二本の支柱１６の上端間に亙って
導電ライン板１０′を渡架固着し、事前に接着等の手段
を用いてシーソーアーマチュア８′支点下側に直交固着
された支転軸１５を軸受１４内に支承する、以上の手順
を踏んで組み立てられる。

【００２５】ここでシーソーアーマチュア８′は支転軸
１５を介して軸受１４に枢支されているが、永久磁石７
の吸着力が作用し常時吸着保持されるので、シーソーア
ーマチュア８′は軸受１４に載置しておくだけでも構わ
ない。さらに支持を確実なものとする為には、一例とし
て図４に示す様な袋溝型形状に軸受１４を形成し、並行
連立する挟持バネ１４ａ，１４ｂで弾性拡縮自在な上向
開口部１４ｃを形成し、支転軸１５を内部に回動自在に
挟持すれば良い。

【００２６】本実施例はこのような具体的実施態様を呈
し、次にその動作につき説明する。先ず最初に接点の断
路状態においては、図３（ａ）に示すように、予めシー
ソーアーマチュア８′は支転軸１５を中心とする反時計
回りの回転を完了し、Ｅ字型コア４′の左立部材４ａ′
頂端に傾斜当接しているものとする。

【００２７】この時、永久磁石７が発生する磁界は、図
中実線矢印で示す永久磁石７−シーソーアーマチュア
８′−左立部材４ａ′−永久磁石７を経由する磁気閉回
路の磁界が、透磁率の低い空気中を通過する永久磁石７
−シーソーアーマチュア８′−右立部材４ｃ′−永久磁
石７を経由する磁界と比較して非常に強い為、当該シー
ソーアーマチュア８′はＥ字型コア４′の左側部材４
ａ′への当接状態が保持され、導電性の金属板バネ等か
らなる導電ライン板１０′の可動接点１０ａ′先端はシ
ーソーアーマチュア８′の抑圧が存在しないので当該可
動接点１０ａ′自身の弾性復元力により柱状固定接点１
２′頂端とは離れており、接点は断路状態に保たれてい
る。

【００２８】次に図３（ｂ）に示すように円筒コイル５
ａ，５ｂに通電する。Ｅ字型コア４′の左立部材４ａ′
及び右立部材４ｃ′にそれぞれ捲着された円筒コイル５
ａ，５ｂに図中に示すような向きに電流を通電すると、
磁界は図中破線矢印で示すように発生する。この結果、
Ｅ字型コア４′の左立部材４ａ′では当該磁界は永久磁
石７の定常磁界と反対方向であるため打ち消し合って弱
まり、右立部材４ｃ′では当該磁界は永久磁石７の定常
磁界と同一方向であるため強め合う。

【００２９】よって、図示しない支転軸を中心としてシ
ーソーアーマチュア８′は図中時計回りに梃回転し、Ｅ
字型コア４′の右立部材４ｃ′に傾斜当接する。この時
は、永久磁石７が発生する磁界は図中矢印で示す様に、
永久磁石７−シーソーアーマチュア８′−右立部材４
ｃ′−永久磁石７を経由する磁気閉回路を通過する磁界
が、永久磁石７−シーソーアーマチュア８′−左立部材
４ａ′−永久磁石７を経由する磁界よりも非常に強くな
り、当該シーソーアーマチュア８′はＥ字型コア４′の
右立部材４ｃ′に当接状態が保持され、なおかつシーソ
ーアーマチュア８′延長端８ａ′が可動接点１０ａ′を
押下して柱状固定接点１２と先端を接触し、図３（ｃ）
に示すように接点は接路状態となる。

【００３０】次に図３（ｄ）に示すように先程の図３
（ｂ）とは逆向きに円筒コイル５ａ、５ｂに通電する
と、前記図３（ｂ）の場合とは逆方向の梃回転力がシー
ソーアーマチュア８′に作用するので、シーソーアーマ
チュア８′は反時計回りに梃回転し、前記図３（ａ）の
状態に再度復帰し接点は再度断路状態に自己保持され
る。

【００３１】以上の一連の手順で示した様に、本実施例
に採用した電磁リレー２ａ群は接点の自己保持機能を発
現するので、接点の切り換え動作時のみ円筒コイル５
ａ，５ｂに極性を制御して通電すれば良いので、接点閉
路時における励磁電流の常時通電は不要となる。

【００３２】また本実施例では、構成部品点数の削減を
目的として複数の可動接点１０ａ′を分岐突出する導電
ライン板１０′を一体切り出し形成してあり、紙面横方
向の一列の接点全てに亙り共用可能である。この理由と
して、自己保持型マトリクススイッチβでは縦横のケー
ブルを常にそれぞれ一対一に接続するため、同一列上の
接点を共用しても接続動作に不都合は生じないからであ
る。本実施例はこのような構成を有するので、接点に自
己保持機能を持たせつつ切り換え操作が実施できる。

【００３３】（実施例２） 本発明の第２実施例につき図面を用いて詳説する。図５
は本実施例を示す自己保持型マトリクススイッチの拡大
一部縦断正面図、図６（ａ）（ｂ）は同・接点のそれぞ
れの断接動作原理段階説明図である。図中、２ｂは本実
施例における電磁リレー、５’は円筒コイルである。
尚、前記第１実施例と同一部材には同一記号を付してあ
る。

【００３４】図５乃至図６に示す本実施例における自己
保持型電磁リレー２ｂを、前記第１実施例の自己保持型
マトリクススイッチβにおける電磁リレー２ａとその構
造につき比較すると、円筒コイル５’はＥ字型コア４′
の左立部材４ａ′のみに捲着されており、右立部材４
ｃ′には捲着されていない点のみが相違する。

【００３５】本実施例はこのような具体的実施態様を呈
し、その具体的な動作手順を以下に説明する。尚、説明
の反復を避けるため、ここでは前記第１実施例との相違
点のみを述べる。最初にシーソーアーマチュア８′は左
側に傾倒して図示しない接点は断路状態にあるものとす
る。

【００３６】ここで図６（ａ）に示す向きに円筒コイル
５′に電流を通電すると、図中破線で示す様な磁力線が
発生する。これに対し定常状態にある永久磁石の磁力線
は図中実線で表される。よって、Ｅ字型コア４′の左立
部材４ａ′を通過する磁力線は反対方向で互いに打ち消
し合い、右側部材４ｃ′を通過する磁力線は同一方向で
強め合う。

【００３７】この結果、シーソーアーマチュア８′は時
計回りに回転して右立部材４ｃ′に当接するので、図示
しない可動接点１０ａ′先端は押下されて柱状固定接点
１２′頂端に当接し、接点は前記第１実施例と同様に接
路状態に自己保持される。

【００３８】接点を断路状態に復帰させる場合には、前
記第１実施例と同様に逆極性の励磁電流をコイル端子６
を介して円筒コイル５’に通電することにより、図６
（ｂ）に示すように円筒コイル５’による前記図６
（ａ）と逆方向の磁界が発生し、前記第１実施例と同様
に接点は断路状態に復帰する。

【００３９】本実施例の動作原理はこのような構成を有
するので、前記第１実施例と同様に接点の自己保持機能
を発揮しつつ接点の断接動作を行う事が出来る。

【００４０】（実施例３） 本発明の第３実施例につき図面を用いて詳説する。図７
は本実施例を示す自己保持型マトリクススイッチの平面
図、図８は同・正面図である。図中、β′は本実施例の
自己保持型マトリクススイッチ、２ｃは電磁リレー、５
ａ”，５ｂ”は平面渦巻状プリントパターンコイル、１
７はプリント基板、１８，１９，２０は貫設孔である。
尚、前記第１乃至第２実施例と同一部材には同一記号を
付してある。

【００４１】図８において、本実施例の自己保持型マト
リクススイッチβ′は、前記第１乃至第２実施例に示し
た円筒コイル５ａ，５ｂ，５’に代わり、複数のプリン
トパターンコイル５ａ”，５ｂ”を導電性の金属薄膜等
をパターンエッチング等の方法を用いて表面上に一括描
着形成したプリント基板１７を実装基板１上方に亙り並
行に所定間隔をおいて左右対立する支柱１６群中間に貫
着して架設されている。

【００４２】当該プリント基板１７には、各Ｅ字型コア
４′の左立・中立・右立部材４ａ′〜４ｃ′がそれぞれ
挿嵌されるように３つの貫設孔１８が１組となって対応
し貫設されている。

【００４３】本実施例はこのような構成を有するので、
前記第１乃至第２実施例と同様に自己保持性を発揮しつ
つ接点の切り換え操作が可能である。

【００４４】これら第１乃至第３実施例においては、
（入力回線数２回線）×（出力回線数２回線）に対応さ
せて、電磁リレー２ａ，２ｂ，２ｃを（縦方向２個）×
（横方向２個）とした場合を例示して説明したが、収容
する入出力回線数に応じて縦方向及び横方向の電磁リレ
ー２ａ，２ｂ，２ｃの個数をそれぞれ任意に選択しても
勿論構わない。

【００４５】

【発明の効果】かくして本発明の自己保持型マトリクス
スイッチを採用することにより、従来の自己保持型マト
リクススイッチと比較して構成部品点数を削減すること
ができ、イニシャルコストの低減を図り、経済性を有す
る。

【００４６】また、自己保持型マトリクススイッチの組
立に際して、従来のような電磁リレーの組立作業と実装
基板上への当該電磁リレーの実装作業からなる二段階の
煩雑な組立工程を不要とし、即、実装基板上に構成可能
であって、組立作業を大幅に簡略化する。

【００４７】さらに、各構成部材を真上一方向より実装
基板上に挿着するのみで構成可能であるので、特に自動
組立装置を採用して組立作業を実施する場合には、構成
部品を実装基板表面側の真上一方向から取り付け可能で
あって、組立装置に特殊な構成が不要となり、なおかつ
組立作業のスピードアップをも実現する。

【００４８】またコイルをプリント基板上にプリントパ
ターンとして同時に複数個描設形成したので、従来では
単独の電磁リレーを（入力回線数）×（出力回線数）の
個数だけ必要とし、さらに当該電磁リレーのコイル作製
に当たっては煩雑なコイルの巻き付け作業が不可欠であ
ったのを何れも不要としたので、コイル数の増加に伴う
製造コストの上昇は非常に僅かであり、なおかつコイル
巻き付け作業を不要とし、製造工程の削減及びイニシャ
ルコストの大幅な低減をも併せて実現する。

【００４９】特に、軸受に一体装置の袋溝型軸受を採用
した事により、長期に亙り不具合なく安定梃動し、しか
も部品点数を減少して簡素に構成可能である。

【００５０】導電ライン板を縦方向或いは横方向一列に
亙り共用したことにより、導電ライン数の飛躍的な増加
を抑制し、部品点数を削減して構成可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す自己保持型マトリク
ススイッチの平面図である。

【図２】同上・正面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、同上・接点の断
接動作原理の各段階説明図である。

【図４】同上・接点の袋溝型軸受の拡大一部断面図であ
る。

【図５】本発明の第２実施例の自己保持型マトリクスス
イッチに採用する電磁リレーの拡大一部縦断面図であ
る。

【図６】（ａ）（ｂ）は、同上・接点の断接動作原理の
各段階説明図である。

【図７】本発明の第３実施例を示す自己保持型マトリク
ススイッチの平面図である。

【図８】同上・正面図である。

【図９】従来例の自己保持型マトリクススイッチの平面
図である。

【図１０】同上・拡大一部縦断正面図である。

【符号の説明】

α，β，β′…自己保持型マトリクススイッチ １…実装基板 ２，２ａ，２ｂ，２ｃ…電磁リレー ３…ケース ４，４′…Ｅ字型コア ４ａ…上側部材 ４ａ′…左立部材 ４ｂ…中央部材 ４ｂ′…中立部材 ４ｃ…下側部材 ４ｃ′…右立部材 ５…コイル ５ａ，５ｂ，５′…円筒コイル ５ａ”，５ｂ”…プリントパターンコイル ６…コイル端子 ７…永久磁石 ８′…シーソーアーマチュア ８ａ，８ｂ…アーマチュア ８ａ′…延長端 ９ａ，９ｂ…板状支持バネ １０′…導電ライン板 １０，１０ａ′…可動接点 １１…可動接点端子 １２…固定接点 １２′…柱状固定接点 １３…固定接点端子 １４…軸受 １４ａ，１４ｂ…挟持バネ １５…支転軸 １６…支柱 １７…プリント基板 １８，１９，２０…貫設孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−58423（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−95710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−225448（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−18245（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 51/27 H01H 50/04 H01H 51/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実装基板と、 当該実装基板上に向きを同方向に揃えて平面格子状に縦
   横配列されて仰向け横臥されたＥ字型コアと、 前記Ｅ字型コアの中立部材先端に積立固着された永久磁
   石と、 前記Ｅ字型コアの左右両立部材の一方又は両方を立体的
   又は平面的に囲捲したコイルと、 前記永久磁石の頂端に支点を梃動自在に支持されかつ前
   記Ｅ字型コアの左右両立部材に両端をそれぞれ当接自在
   なシーソーアーマチュアと、 前記実装基板上に立設された柱状固定接点と、 前記シーソーアーマチュア片端の延長端により押下され
   て前記柱状固定接点と接触自在な可動接点とを備え、 前記永久磁石の頂端は、当該シーソーアーマチュア支点
   を支持する支転軸を内部に保持すると共に並行連立する
   挟持バネにより弾性拡縮自在に形成した上向開口部を有
   する断面袋溝型軸受を冠着することを特徴とする自己保
   持型マトリクススイッチ。
2. 【請求項２】コイルは、同一架設プリント基板上に貫突
   した全Ｅ字型コアの各左右両立部材の一方又は両方を平
   面渦巻状に囲捲したプリントパターンを複数個同時に描
   着形成されたことを特徴とする請求項１記載の自己保持
   型マトリクススイッチ。