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Wähler für Fernmeldeanlagen mit gemeinsamem Antrieb für die Hebdrehbewegung
seiner Schaltarme Die Erfindung betrifft einen Hebdrehwähler für Fernmeldeanlagen,
insbesondere für Fernsprech- oder Fernschreibanlagen, der zwei in zueinander senkrechten
Ebenen verlaufende Einstellbewegungen ausführt und einen beiden Bewegungsrichtungen
gemeinsam zugeordneten Schrittmotor besitzt.
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Es ist bekannt, Hebdrehwähler so auszubilden, daß für die beiden Bewegungsrichtungen
ein gemeinsamer Schrittmotor verwendbar ist. Die bisherigen Wähler dieser Art, wie
sie beispielsweise in den Patenten 678 077
und 69o 052 beschrieben sind, erfordern
jedoch mechanische Kupplungen, die durch einen Elektromagneten betätigt werden und
die Umschaltung von der einen auf die andere Bewegungsrichtung herbeiführen. Abgesehen
davon, daß die elektrisch gesteuerte Kupplung einen zusätzlichen Aufwand bedeutet,
verursachen die Kupplungen Geräusche und sind einem großen Verschleiß unterworfen.
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Durch die Erfindung soll nun ein kupplungsloser Hebdrehwähler mit
gemeinsamem Antrieb fier beide Bewegungsrichtungen geschaffen werden, der in sich
die Vorteile vereinigt, die den drei gebräuchlichen Wählertypen, nämlich Hebdrehwähler,
Motorwähler und Kreuzschienenwähler, eigentümlich sind. Jede dieser drei bekannten,
in größerem Umfang eingesetzten Wählertypen besitzt für jeden Typ charakteristische
Vorzüge, denen aber jeweils durch den konstruktiven Aufbau bedingte Nachteile gegenüberstehen.
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Der Hebdrehwähler hat gegenüber dem Motorwähler den Vorzug einer vorteilhaften
Einstellbewegung des Schaltarmes (Viereckbewegung), die es
gestattet,
die gewünschte Kontaktlamelle auf kurzem Wege, d. h. mit maximal 2o Einstellschritten
für ioo Kontakte, zu erreichen. Diese Bewegung wird aber meist durch zwei getrennte
Magnetschrittschaltwerke bewirkt, die starke Erschütterungen, Raum-und Kontaktgeräusche
hervorrufen und die Einstellgeschwindigkeit auf höchstens 35 Schritte pro Sekunde
begrenzen. Der übliche Hebdrehwähler weist zwar nur einen im Sprechweg liegenden
Reibungskontakt auf, da durch die rückkehrende Viereckbewegung die Stromzuführung
zum Schaltarm über eine biegsame Leitungsschnur erfolgen kann, aber die Leitungsschnur
wird nach längerem Gebrauch störanfällig, und unedle Reibungskontakte sind häufig
die Ursache unliebsamer Geräusche bei der Führung des Gesprächs über den aufgebauten
Verbindungsweg. Durch Verwendung einer Silberandruckkontaktbank ließe sich zwar
der erwähnte Nachteil beseitigen. Die bisherigen Hebdrehwähler mit Andruckkontaktbank
erfordern jedoch einen besonderen Abhebemagnet, damit die Schaltarme bei ihrer Bewegung
entlang der Kontaktbank nur in der Arbeitsstellung des ausgewählten Kontakts mit
diesem in Eingriff sind.
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Der Motorwähler hat den Vorzug des Antriebes durch den schnellen,
erschütterungs- und geräuscharmen Wählermotor. Die große Schrittgeschwindigkeit
wirkt sich jedoch nur teilweise auf die Geschwindigkeit des Einstellvorganges aus,
weil die hundertste Kontaktlamelle durch die in Richtung der Drehbewegung des Schaltarmes
hintereinander angeordneten Kontaktlamellen erst nach ioo Schritten erreicht wird.
Mit dem langen Schleifweg ist ein entsprechend großer Verschleiß der Abtastorgane
verbunden. Die umlaufende, nicht rückkehrende Bewegung der Schaltarme zwingt dazu,
für die Stromzuführung im Sprechweg in Reihe mit dem eigentlichen Lamellenkontakt
einen zweiten Reibungskontakt anzuordnen. Auch hier erfordert die an sich mögliche
Ausbildung des Lamellenkontakts als Silberandruckkontakt den Aufwand eines besonderen
Abhebemagneten.
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Der Kreuzschienenwähler hat den Vorzug, daß die Kontaktgabe durch
einen Edelmetallkontakt erfolgt, der nach Art eines Relaiskontakts betätigt wird.
Dieser Vorteil wird jedoch bei einem hundertteiligen Wähler mit (lern Aufwand von
2o Magnetsystemen und entsprechend großem Raumbedarf erkauft, ohne daß die bei direkt
arbeitenden Wählersystemen gegebene Möglichkeit der Mehrfachbelegung ausgenutzt
werden kann.
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Zusammenfassend läßt sich sagen, daß für einen direkt arbeitenden
Wähler für die Einstellbewegung die Koordinatenbewegung, für den Antrieb der Wählermotor
und für die Kontaktgabe der Edelmetallandruckkontakt die besten Lösungen darstellen.
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Die Erfindung ermöglicht nun ein Zusammenwirken der Mittel, die die
Vorteile der drei genannten Wählertypen bedingen. Der Wähler gemäß der Erfindung
zeichnet sich durch einen vollkommen erschütterungsfreien Lauf und sehr einfachen
Aufbau aus.
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Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß der längs- und
drehverschieblich auf der Wählerachle angeordnete Schaltarlnträger mit Hilfe eines
von einem Schrittmotor gleichsinnig in Umdrehung versetzten Schraubentriebes verstellt
wird, dessen axial verschiebbares Element eine ausrückbare Geradführung aufweist
und unter Wirkung einer Rückstellkraft (Gewicht, Feder) steht. Nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung besitzt der Schaltarmträger, der mit den eine Andruckkontaktbank
bedienenden Schaltarmen ausgestattet ist, ein so gestaltetes Formteil, daß es mit
einem zweiten, von einem Magneten bewegten Formteil die ausrückbare Geradführung
und eine Führung beim Drehen des Wählers bildet.
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Die Anwendung eines Schraubentriebes in Verbindung mit der ausrückbaren
Geradführung ermöglicht die angestrebte Hebdrehbewegung (Koordinatenbewegung) der
Schaltarme ohne Zuhilfenahme einer Kupplung durch einen gleichsinnig sich drehenden
Schrittmotor von der bei Motorwählern üblichen Ausführungsform und gestattet die
Rückführung der Schaltarme in die Ausgangsstellung ohne Um-Steuerungsorgane, da
die Schaltarme nach Verlassen der Kontaktbank unter dem Einfluß der Rückstellkraft
durch die Schraubentriebe in derselben Richtung wie bei der Einstellbewegung weitergedreht
werden, so daß die Schaltarme nach einem vollen Umlauf ihre Ausgangsstellung erreichen.
Der in sich geschlossene Umlauf der Schaltarme legt es nahe, die Schaltarme nicht
stromführend zu machen, sondern mit einer Andruckkontaktbank zu arbeiten. Die Ausbildung
des Schraubentriebes kann in verschiedener Weise erfolgen, wie die nachstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele zeigen.
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In der Zeichnung sind nur die zum Verständnis notwendigen Teile des
Wählers dargestellt.
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Fig. i zeigt eine perspektivische Ansicht des Wählers, von dem der
Einfachheit halber nur ein Schaltarm mit einer Kontaktreihe dargestellt ist; Fig.
2 bis 4 sind verschiedene Ausführungsft» nnen des Schraubentriebes; Fig. 5 ist eine
perspektivische Ansicht eines Wählers, bei dem der Schaltarm nur in seiner Arbeitsstellung
mit dem ausgewählten Kontakt in Eingriff gebracht wird.
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Wie Fig. i erkennen läßt, ist auf der in dem Wählerrahmen i befestigten
Achse 2 der rohrförmige Schaltarmträger 3 mit seinem die Andruckkontaktbank 4 bedienenden
Schaltarm 5 längs- und drehverschieblich angeordnet. Von der Andruckkontaktbank
ist nur eine Kontaktreihe gezeigt, ufhd auf die Darstellung der weiteren noch vorhandenen
Schaltarme mit den zugehörigen Kontaktbänken ist verzichtet. Die Verstellung des
Schaltarmträgers 3 entgegen der Rückstellfeder 6 erfolgt durch den nicht dargestellten
Wählermotor, dessen Ritzel 7 das Wählerantriebsrad 8 in Pfeilrichtung P1 in Umdrehung
versetzt.
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Zur Umsetzung der Drehbewegung des Wählerantriebsrades 8 in die Hebdrehbewegung
des Schaltarmträgers 3 dient der Schraubentrieb 9, io. Wie an Hand der Fig.
2 bis 4 noch näher erläutert wird, kann der Schraubentrieb in verschiedener Weise
ausgeführt werden. Bekanntlich besteht eine Schraubenverbindung aus zwei Teiler,
nämlich dem Schraubenbolzen
und der Scliraubenrnutter. Bei feststehendem
Schraubenbolzen verschiebt sich die Mutter bei ihrer Drehung axial auf dem Schraubenbolzen
und umgekehrt verschiebt sich bei feststehender Mutter bei einer Drehung des Schraubenbolzens
dieser in seiner Achsrichtung. Wird der Schraubenbolzen bei seiner Drehung an der
Längsverschiebung gehindert und ist die Mutter frei beweglich, so wird, diese sich
mit derselben Geschwindigkeit wie der Schraubenbolzen drehen. Sobald hierbei die
Mutter durch einen Anschlag- sich nicht drehen kann, muß diese sich axial auf dem
sich drehenden Schraubenbolzen verschieben. Nach Erläuterung der Bewegungsvorgänge
zwischen Schraube und Mutter ist die Arbeitsweise des Schraubentriebes für den erstrebten
Zweck der Umsetzung der Drehbewegung des Antriebsrades in die Hebdrehbewegung des
Schaltarmträgers ohne weiteres verständlich. Bei der Anordnung nach Fig. i bildet
das Muttergewinde einen Teil 9 des Antriebsrades 8, das um die Achse 2 drehbar ist
und sich nicht axial verschieben kann. Das Schraubenbolzengewinde io ist in den
Schaltarmträger 3 eingeschnitten, so daß bei einer Drehung des Mutternteiles 9 der
Schraubenbolzen io, d. h. der Schaltarmträger, durch Reibung mitgenommen wird und
sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie das Antriebsrad 8 dreht. Sobald
jedoch die Drehung des Schaltarmträgers 3 gehemmt ist, muß dieser sich axial in
Pfeilrichtung P2 verschieben. Um die gewünschte Hubverstellung des Schaltarmträgers
3 herbeizuführen, ist dieser mit dem Formteil ii fest verbunden, der eine kammartige
Verzahnung 12 aufweist. Mit den Ausnehrnnngen der Verzahnung 12 kann das am Wählerrahmen
befestigte kreisförmige Führungsblech 13 in Eingriff kommen. Die Zahl der Ausnehrnungen
in dem Formteil ii entspricht der Anzahl der Höhenschritte, und der Abstand der
einzelnen Ausnehmungen voneinander ist entsprechend dem Abstand der einzelnen Kontaktreihen
der Kontaktbank 4 gewählt. Das Teil i i dient in Verbindung mit dem von dem Magneten
14 gesteuerten Anschlag 15 als Geradführung bei der Axialverschiebung des Schaltarniträgers,
die eintritt, wenn bei Drehung des Antriebsrades 8 die Führungsfläche 16 des Teiles
ii sich gegen den Anschlag 15 legt und die Drehung des Schaltarmträgers 3 hemmt.
Die von dem Wählermotor über das Ritzel7 dem j Wählerantriebsrad 8 erteilten Drehschritte
werden daher zunächst durch den Schraubentrieb 9, io inVerbindung mit dem Teil ii
und dem Anschlag- 15 in die entsprechende Anzahl Höhenschritte umgewandelt. Bei
dem folgenden Wahlvorgang müssen die dem Wählerantriebsrad 8 erteilten Drehschritte
als Drehwählschritte wirken. Im zweiten Wahlgang wird bei Beginn der Magnet 14 stromführend,
so daß der Anschlag 15 außer Eingriff mit der Führungsbahn 16 des Formteiles ii
kommt. Der Anschlag 15 ist an seinem freien Ende 17 so geformt, daß es durch die
Ausschnitte der kammartigen Verzahnung 12 greifen kann. Auf diese Weise kann mit
einem verhältnismäßig kleinen Ankerhub des Magneten gearbeitet werden. Zur Sicherung
des Eindrehens bei Erreichen des letzten Höhenschrittes ist der diesem Höhenschritt
zugeordnete Ausschnitt 18 tiefer eingeschnitten, damit auch bei stromlosem >Magnet
14 das Führungsende 17 in diesen Ausschnitt eindringen kann und die Geradführung
bei Erreichen des letzten Höhenschrittes unwirksam wird. Das Eindrehen des Wählers
erfolgt, sobald das Ende 17 des Anschlages 15 nicht mehr an der Führungsbahn 16
anliegt. Durch das Verschwenken des Formteiles ii kommt die am Wählerrahmen befestigte
kreisförmige Führungsschiene 13 mit einem Ausschnitt der kammartigen Verzahnung
in Eingriff und sichert das Eindrehen der Schaltarme in der jeweils bei der Hubverstellung
erreichten Ebene. Je nachdem, ob der Wähler als Gruppenwähler oder Leitungswähler
Anwendung findet, werden die Schaltarme 5 auf dem in freier Wahl oder durch Wählimpulse
bestimmten Kontakt stillgesetzt.
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Bei der Auslösung des Wählers wird das Antriebsrad 8 durch den Schrittmotor
von neuem in Umdrehung versetzt und die Drehbewegung des Schaltarmträgers erfolgt
zunächst, bis die Schaltarme die Kontaktbank verlassen haben. Entsprechend ist auch
das als Führungskamm dienende Formteil ii wieder außer Eingriff mit der Führungsschiene
13 gekommen. Von diesem Zeitpunkt an überlagern sich zwei Bewegungsvorgänge, und
zwar kommt eine Bewegung durch die Rückstellkraft (Feder 6), die bestrebt ist, den
Schaltarmträger 3 entgegen der Pfeilrichtung P2 zu bewegen, zustande, während die
andere Bewegung von dem sich drehenden Antriebsrad veranlaßt wird. Betrachtet man
das Muttergewinde 9 als feststehend, so würde der Schraubenbolzen io bei einer Axialbewegung
entgegen der Richtung P2 sich nicht nur axial verschieben, sondern auch gleichzeitig
in Richtung P1 drehen. Da nun das Muttergewinde 9 mit derselben Winkelgeschwindigkeit
wie das Antriebsrad 8 sich in Pfeilrichtung Pl dreht, addieren sich die beiden Drehbewegungen,
die den Schaltarmträger einmal durch das Antriebsrad 8 und andererseits durch die
Rückstellfeder 6 erteilt werden. Zum besseren Verständnis ist die Bewegungsbahn
des Schaltarmendes in einer strichpunktierten Linie dargestellt. Der Schaltarm 5
wird zunächst von seiner Ausgangsstellung a in die gestrichelte Lage
b gehoben. Dann erfolgt das Eindrehen bis in die Stellung c. Beim Auslösevorgang
des Wählers bewegt sich dann der Schaltarm von c bis an das Ende der Kontaktbank
in die Stellung d. Dann erfolgt das Absinken des Schaltarmes in die Ausgangsebene.
Durch die Oberlagerung der Axialbewegung mit den beiden Drehbewegungen kommt eine
schräg verlaufende Bewegungsbahn von der Stellung d nach der Stellung
e
zustande. Aus der Stellung e wird dann der Schaltarm durch den Schrittmotor
noch so lange weitergedreht, bis er die Anfangslage a erreicht hat, in der die Führungsebene
16 des Teiles ii wieder an dem Fortsatz 17 des Ankers 15 anliegt und durch einen
geeigneten Kontakt der Schrittmotor stillgesetzt wird.
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Wie bereits erwähnt, kann der Schraubentrieb für die Hebdrehbewegung
des Wählers in verschiedener Weise ausgeführt werden. Fig. 2 zeigt einen Schraubentrieb
entsprechend der Anordnung gemäß Fig. i. Die Wählerachse ist mit 2 und der Schaltarmträger
mit
3 bezeichnet. Das Muttergewinde 9 ist mit dem Antriebsrad 8 fest verbunden, und
der Schraubenbolzen io bildet mit dem Schaltarmträger eine Einheit. Bei der Anordnung
nach Fig. 3 ist der Schaltarmträger 3 mit dem Muttergewinde 9 und der Schraubenbolzen
io mit dem Antriebsrad 8 fest verbunden. Bei dem Schraubentrieb gemäß Fig. 4 sind
an Stelle eines Muttergewindes und eines Schraubenbolzens zwei Schraubenräder i9
und 2o verwendet, von denen das Schraubenrad i9 mit dem Antriebsrad 8 und das Schraubenrad
20 mit dem Schaltarmträger 3 fest verbunden sind. Es ist selbstverständlich denkbar,
daß die Achsen der Schraubenräder nicht wie bei dem Beispiel in Fig. 4 senkrecht
zueinander stehen müssen, sondern beispielsweise auch parallel verlaufend angeordnet
sein können.
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In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt,
bei dem der zur Steuerung der Geradführung benutzte Magnet 14 gleichzeitig zur Steuerung
einer Andruck- und Abhebebewegung der Schaltarme dient, damit die Schaltarme die
Kontaktreihen berührungsfrei durchlaufen und nur in ihrer Arbeitsstellung mit dem
entsprechenden Kontakt der ausgewählten Kontaktreihe in Eingriff kommen. Zu diesem
Zweck wird der Führungskamm 21 von dem Anker des Magneten 14 in einer Ebene schräg
zur Wählerachse bewegt, d. h. die Bewegungsrichtung des Führungskammes 21 besitzt
eine radial und eine längs zur Wählerachse gerichtete Komponente. Bei abgefallenem
Anker lehnt sich das sektorartige Formteil 22 mit seiner Stirnfläche gegen die Führungsbahn
des Kammkörpers 21. Der sektorartige Ansatz 22, der in einer zur Wählerachse senkrechten
Ebene starr mit dem Schaltarmträger 3 verbunden ist, besitzt eine Nase 23, die bei
abgefallenem Anker des Magneten 14 nicht in die Ausschnitte der Verzahnung
12 des Kammkörpers 21 eindringen kann. In gleicher Weise wie bei der Anordnung
nach Fig. i wird bei der Hubverstellung des Wählers der Schaltarmträger 3 durch
die aus den Teilen 21, 22, 23 bestehende Geradführung an einer Drehbewegung gehindert,
so daß die Drehbewegung des Antriebsrades 8 durch den Schraubentrieb 9, io in die
entsprechende Hubbewegung umgesetzt wird. Der Schraubentrieb besteht, aus einem
in einen Hohlzylinder eingeschnittenen Gewindegang 9, in den ein mit dem Schaltarmträger
3 fest verbundener Mitnehmerstift io eingreift, der zweckmäßig als Rolle ausgebildet
ist, damit beim Gleiten in dem Schraubengang möglichst geringe Reibungskräfte zu
überwinden sind. Die Steigung des Gewindeganges wird etwa 45' gewählt. Durch Ansprechen
des Magneten 14 wird das Eindrehen des Wählers veranlaßt, da nach Verschiebung des
Führungskammes 21 die Nase 23 in den Ausschnitt eindringen kann, der dem gewählten
Höhenschritt entspricht. Der sektorartige Ansatz 22 dient zur Führung des Schaltarmträgers
während des Eindrehens. Sobald nun der Schaltarm 5 den bestimmten Kontakt ausgewählt
hat, fällt der Magnet 14 ab, und die abwärts gerichtete Komponente der Bewegung
des Kammkörpers 21 entgegen der Richtung P2 überträgt sich über den sektorartigen
Ansatz 22 auf den Schaltarmträger. Da der Schaltarmträger gleichzeitig durch den
Schraubentrieb 9, io in seiner Bewegung bestimmt wird, erfolgt daher in gleicher
Weise das Aufsetzen des Kontaktarmes 5 auf den Kontakt in einer Bewegungsbahn, die
der Strecke d-e der Fig. i sinngemäß entspricht. Beim Auslösevorgang des Wählers
kommt der Magnet 14 vorübergehend wieder unter Strom, so daß die Kontaktarme von
den Kontakten abgehoben werden. Die Steuerung der Bewegungsvorgänge des Wählers
erfolgt über Kontaktarme, die der Prüfung auf Freisein oder Besetztsein von Leitungen
dienen und daher während des Eindiehens des Wählers mit den entsprechenden Kontakten
ständig in Eingriff sind. Diese Prüfkontakte können einfache Reibkontakte sein,
während die in den Sprechleitungen liegenden Kontakte als Edelmetallandruckkontakte
ausgebildet sind. Nach den an Hand der Fig. i geschilderten Bewegungsvorgängen bei
der Auslösung des Wählers kann auf eine eingehende Darstellung dieser Vorgänge bei
der Anordnung gemäß Fig. 5 verzichtet werden.
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Um den Schaltarmträger 3 bei seiner Rückstellung in die Anfangslage
abzufangen, ist eine Pufferfeder 24 vorgesehen.
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Erwähnt sei, daß die Steuerung der Andruck- und Abhebebewegung der
Schaltarme auch in "anderer Weise wie bei der Anordnung nach Fig.5 durchgeführt
werden könnte. Beispielsweise könnte das sektorartige Führungsblech 22 des Schaltarmträgers
in seinem Umfang mit Zähnen versehen werden, deren Ausschnitte der Breite des Führungskammes
21 entsprechen. Dies hätte zur Wirkung, daß nach Einschwenken des Führungskammes
21 der Kamm des von dem Magneten 14 betätigten Teiles 21 sich erneut vor einen Zahn
des Führungssegmentes 22 legt, so daß bei dem folgenden Drehschritt des Antriebsrades
8 eine erneute Längsverschiebung des Schaltarmträgers 3 und damit ein Andrücken
des ausgewählten Kontakts der Kontaktbank 4 erreicht wird. Der Kamm 21 @nuß dann
jedoch so ausgebildet sein, daß er eine kleine Längsbewegung des Segmentes 22 gestattet.
Am einfachsten läßt sich dies erreichen, wenn die Ausschnitte und die Zähne in ihren
Abmessungen entsprechend abgestimmt werden.