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Magnetkernspeichermatrix sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer
Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf eine in zwei Halbmatrizen unterteilte
Magnetkernspeichermatrix aus Ringkernen mit rechteckiger Hysteresisschleife, die
in einer Ebene in Zeilen und Spalten angeordnet sind, mit Zeilendrähten und Spaltendrähten,
die mit abwechselnd entgegengesetztem Wirkungssinn durch die Kerne jeder Zeile bzw.
Spalte verlaufen, mit einem Lesedraht, der parallel zu den Zeilenleitungen derart
in Serie durch sämtliche Kerne der beiden Halbmatrizen verläuft, daß in jeder Zeile
zwei gleich große, gegensinnig verlaufende Lesedrahtabschnitte vorhanden sind, und
mit einem Inhibitdraht, der schleifenförmig parallel zu den Zeilendrähten durch
sämtliche Kerne der Halbmatrix geführt ist, wobei die Zeilendrähte der beiden Halbmatrizen
in Serie geschaltet sind.
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Derartige Speichermatrizen werden bekanntlich so betrieben, daß durch
einen Zeilendraht und einen Spaltendraht je ein Stromimpuls geschickt wird, der
dem halben Wert des Stromes entspricht, der zur Ummagnetisierung eines Kerns erforderlich
ist. Daher empfängt nur der auf dem Kreuzungspunkt dieser Drähte sitzende Kern einen
Strom, der zu seiner Ummagnetisierung ausreicht. Die übrigen Kerne, die auf dem
erregten Zeilendraht bzw. Spaltendraht sitzen, empfangen nur den halben Ummagnetisierungsstrom,
und durch die übrigen Kerne der Matrix geht überhaupt kein Stromimpuls. In dem gemeinsamen
Lesedraht wird ein Spannungsimpuls induziert, wenn der auf dem Kreuzungspunkt der
erregten Drähte sitzende Kern ummagnetisiert wird. Dadurch kann festgestellt werden,
welche Information auf dem Kern gespeichert war. Der Inhibitdraht dient zur getrennten
Ansteuerung der einzelnen Speichermatrizen eines Parallelspeichers.
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Die Hysteresisschleife der heute zur Verfügung stehenden Kerne ist
nicht ideal rechteckig. Dies hat zur Folge, daß auch diejenigen Magnetkerne, die
nur den halben Ummagnetisierungsstrom empfangen, eine geringe Flußänderung erleiden.
Dadurch entstehen auf dem Lesedraht Störspannungsimpulse. Wenn die Matrix in jeder
Zeile und Spalte sehr viele Kerne enthält, kann es vorkommen, daß sich diese Störspannungsimpulse
so addieren, daß der Signalimpuls nicht mehr mit Sicherheit ausgewertet werden kann.
Es besteht daher das Problem, diese Störspannungsimpulse unschädlich zu machen.
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Es ist bekannt, zu diesem Zweck den Lesedraht nicht parallel zu den
Zeilen- oder Spaltendrähten durch die Kerne zu führen, sondern in sich kreuzenden
diagonalen Richtungen. Dadurch wird erreicht, daß die Störsignale bei etwa der Hälfte
der Kerne entgegengesetzt zu den Störsignalen der anderen Hälfte der Kerne gerichtet
sind. Die Störsignale kompensieren sich dann gegenseitig weitgehend. Diese Maßnahme
hat aber den Nachteil, daß die Herstellung der Magnetkernspeichermatrix sehr kompliziert
wird, weil der Lesedraht nach dem Anbringen der Zeilen- und Spaltendrähte einzeln
in diagonaler Richtung durch sämtliche Kerne der Matrix gefädelt werden muß. Ein
durch die Matrixebene zu fädelnder Inhibitdraht muß in einem separaten Fädelvorgang
entweder zeilen- oder spaltenparallel eingebracht werden.
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Es wurde daher versucht, eine Kompensation der Störsignale auf dem
Lesedraht zu erreichen, wenn dieser parallel zu den Zeilendrähten verläuft. Eine
bekannte Magnetkernspeichermatrix ist in zwei Halbmatrizen unterteilt; die gemeinsame
Zeilendrähte und getrennte Spaltendrähte enthalten, wobei der Lesedraht in jeder
Halbmatrix in wechselnden Richtungen parallel zu den Zeilendrähten durch die Kerne
verläuft. Die Lesedrähte der beiden Halbmatrizen sind zueinander parallel an einen
Ausgangsübertrager angeschlossen. Diese Maßnahme ergibt jedoch nur eine unvollkommene
Kompensation der Störsignale und hat den Nachteil, daß sich die beiden Lesedrähte
gegenseitig niederohmig belasten.
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Bei einer anderen bekannten Magnetkernspeichermatrix verlaufen die
Zeilendrähte abwechselnd gegensinnig, je zwei nebeneinanderliegende Spaltendrähte
sind gegensinnig in Serie geschaltet, und der Lesedraht verläuft parallel zu den
Zeilendrähten jeweils im gleichen Sinn wie diese, so daß er also die Hälfte der
Zeilen im einen Sinn und die andere Hälfte der Zeilen im entgegengesetzten Sinn
durchläuft. Mit diesem Verlauf des Lesedrahts können aber nur die von den Spaltenkernen
herrührenden Störimpulse kompensiert werden; zur Kompensation der von den Zeilenkernen
stammenden Störimpulse müssen zusätzliche Kompensationskerne vorgesehen werden.
Außerdem ist die Anbringung eines Inhibitdrahtes nicht
möglich,
so daß diese Matrix für Parallelspeicher nicht geeignet ist.
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Bei einer bekannten Matrix mit einem parallel zu den Zeilendrähten
liegenden Inhibitdraht wird eine Kompensation der von den Zeilendrähten stammenden
Störimpulse dadurch erreicht, daß der Lesedraht abwechselnd über Kreuz in, zwei
benachbarten Zeilen parallel zu den Zeilendrähten geführt ist, so daß er jeweils
mit der Hälfte der Kerne einer Zeilenleitung gleichsinnig und mit der anderen Hälfte
der Kerne der gleichen Zeilenleitung gegensinnig gekoppelt ist. Diese Lösung ist
zwar hinsichtlich der Kompensation der Störimpulse wirksam, aber sie erfordert eine
komplizierte Wickelarbeit. Der Lesedraht und der Inhibitdraht müssen in getrennten
Arbeitsgängen eingefädelt werden, und während des Fädelns des Lesedrahtes müssen
die Kerne in den verschiedenen Zeilenabschnitten gegenseitig versetzt werden. Dies
läßt sich nur mit einem erheblichen maschinellen Aufwand erreichen.
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Ziel der Erfindung ist demgegenüber eine mit einem Inhibitdraht versehene
Magnetkernspeichermatrix, deren Lesedraht mit möglichst geringer Wikkelarbeit und
gleichzeitig mit dem Inhibitdraht gefädelt werden kann und so geführt ist, daß die
optimale Kompensation sowohl der von den Zeilenkernen als auch der von den Spaltenkernen
herrührenden Störimpulse erzielt wird, ohne daß zusätzliche Kompensationskerne erforderlich
sind.
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Bei einer Magnetkernspeichermatrix der eingangs angegebenen Art wird
dies nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in jeder Halbmatrix der zunächst gemeinsam
mit dem Inhibitdraht schleifenförmig parallel zu den Zeilendrähten durch die Kerne
geführte Lesedraht in der Mitte aufgetrennt ist, daß die beiden so gebildeten Lesedrahthälften
in jeder Halbmatrix gegensinnig in Serie geschaltet sind und daß die gegensinnig
verlaufenden Lesedrahtabschnitte in jeder Zeile durch entsprechende Serienschaltung
der Lesedrähte der beiden Halbmatrizen gebildet sind Bei der nach der Erfindung
ausgeführten Speichermatrix Legen der Lesedraht und der Inhibitdraht in jeder Halbmatrix
zunächst schleifenförmig parallel zu den Zeilendrähten, so daß diese verschiedenen
Drähte aus drei in einem Arbeitsgang eingezogenen Drähten gebildet werden können.
Die Wickelarbeit wird dadurch sehr vereinfacht, und es sind keine besonderen Hilfsmittel
dafür erforderlich.
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Das gleichzeitige Einziehen des Lesedrahts, des Inhibitdrahts und
des Zeilendrahts ist möglich, weil in den Zeilen die Wirkungssinne der Ansteuerungsdrähte
von Zeile zu Zeile abwechseln, so daß der Inhibitdraht ebenso wie der Lesedraht
schleifenförmig geführt, d. h. dem Lesedraht parallel folgen kann. Eine Kompensation
der über die Spaltendrähte eingekoppelten Störsignale wäre aber nicht möglich, wenn
der Inhibitdraht dem Lesedraht in seiner ganzen Länge exakt folgte, wie dies nach
dem Einziehen der Drähte zunächst der Fall ist. Die optimale Kompensation der über
die Spaltendrähte eingekoppelten Störsignale wird dann auf sehr einfache Weise durch
das Auftrennen des Lesedrahts an einer Stelle in jeder Halbmatrix und die gegensinnige
Serienschaltung der so gebildeten Lesedrahtabschnitte erreicht.
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Nachdem die Lesedrähte in den beiden Halbmatrizen auf diese Weise
völlig gleich gebildet sind, werden sie beimZusammenbau in der angegebenenWeise
in Serie geschaltet. Es ist also nur eine Verbindungsstelle zwischen den Lesedrähten
der beiden Halbmatrizen vorhanden, und es entfällt das Auskreuzen der Zeilenpaare.
Dennoch sind dann in jeder Zeile zwei gleich große gegensinnig verlaufende Lesedrahtabschnitte
vorhanden, die nach dem bekannten Prinzip die optimale Kompensation der über die
Zeilendrähte eingekoppelten Störimpulse ergeben.
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Zusammen gewährleisten die beiden angegebenen Maßnahmen, daß bei der
möglichen Erregung die Störimpulse der einen Hälfte der erregten Zeilenkerne und
Spaltenkerne den Störimpulsen der anderen Hälfte der Kerne entgegenwirken. Dies
entspricht den optimalen Kompensationsbedingungen.
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Die erfindungsgemäße Speichermatrix hat den weiteren Vorteil, daß
die beiden Halbmatrizen völlig identisch aufgebaut sein können, so daß sie gegenseitig
austauschbar sind. Dies verbilligt die Herstellung noch weiter, und die Lagerhaltung
wird vereinfacht.
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Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer Halbmatrix für eine
Magnetkernspeichermatrix dieser Art besteht erfindungsgemäß darin, daß sämtliche
Ringkerne der Halbmatrix gleichzeitig nach Art einer Perlenschnur auf drei Drähte
gefädelt werden, daß die Drähte schleifenförmig in einer Spanneinrichtung in Abständen,
die den gewünschten Abständen der Zeilendrähte entsprechen, derart ausgespannt werden,
daß sich auf jedem Abschnitt der Drähte eine der Zahl der Spalten entsprechende
Zahl von Magnetkernen befindet, daß die Spaltendrähte durch die Kerne jeder Spalte
gezogen werden, daß einer der Drähte zur Bildung der Zeilendrähte in eine entsprechende
Anzahl von Abschnitten zerschnitten wird, worauf die Zeilendrähte an die Kontaktstifte
des Matrixrahmens angelötet werden, und daß ein weiterer, den Lesedraht bildender
Draht in der Mitte durchgeschnitten wird, worauf die entstehenden Drahtabschnitte
gegensinnig in Serie geschaltet werden.
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Eine weitere Erleichterung der Fädelarbeit ergibt sich erfindungsgemäß
durch eine Vorrichtung, die das Einziehen der Spaltendrähte erleichtert. Diese Vorrichtung
kennzeichnet sich durch zwei kammartige Stege mit gegenseitig versetzten Zähnen,
deren Breite und deren Abstände etwa dem Abstand zweier Zeilendrähte entsprechen,
und deren Vorderkanten im Winkel von 45° abgeschrägt sind.
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Zwischen diese beiden kammartigen Stege werden die Kerne einer Spalte
eingeklemmt, nachdem die Drähte in der Spanneinrichtung ausgespannt sind. Die Kerne
werden dadurch in eine Linie ausgerichtet und abwechselnd nach der einen und der
anderen Seite im Winkel von 45° geneigt, so daß die Spaltendrähte ohne Schwierigkeit
durchgezogen werden können.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. In
dieser zeigt F i g. 1 eine Oberansicht der erfindungsgemäßen Speichermatrix, Fi
g. 2 eine Stufe bei der Herstellung der Speichermatrix von F i g.1, F i g. 3 eine
weitere Herstellungsstufe, F i g. 4 eine Oberansicht einer Vorrichtung, die zur
Herstellung der Speichermatrix Verwendung findet, F i g. 5 eine Seitenansicht eines
der beiden Teile der Vorrichtung von F i g. 4, F i g. 6 einen Schnitt entlang der
Linie A-A in F i g. 5 und
F i g. 7 eine weitere Herstellungsstufe,
bei der die Vorrichtung von F i g. 4 bis 6 verwendet wird.
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Die in F i g. 1 gezeigte Magnetkernspeichermatrix besteht aus magnetischen
Ringkernen 1, die in einer Ebene in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Der Übersichtlichkeit
halber ist angenommen, -daß die Speichermatrix nur 64 Kerne enthält; üblicherweise
bestehen die Speichermatrizen aus einer sehr viel größeren Anzahl von Kernen, beispielsweise
64 X 64 Kernen.
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Jede Zeile und jede Spalte der gezeigten Matrix enthält acht Magnetkerne.
Die Speichermatrix ist in zwei Halbmatrizen unterteilt, von denen jede 32 Kernel
in acht Zeilen und vier Spalten enthält. Die Kerne der einen Halbmatrix werden von
einem Matrixrahmen2 getragen. Durch die Kerne jeder Spalte verläuft eine Spaltenleitung
3, die an Kontaktstiften 5 des Matrixrahmens 2 befestigt ist, und durch die Kerne
jeder Zeile ist eine Zeilenleitung 4 geführt, die an Kontaktstifte 6 des
Matrixrahmens 2 angelötet ist.
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Ferner verläuft durch sämtliche Kerne der Halbmatrix ein Lesedraht
7, der an einem Kontaktstift L 1 beginnt. Der Lesedraht 7 läuft parallel zu dem
ersten Zeilendraht durch die vier Kerne der ersten Zeile, dann in entgegengesetzter
Richtung parallel zu dem Zeilendraht der nächsten Zeile und so in abwechselnden
Richtungen durch sämtliche Kerne. Zwischen der vierten und der fünften Zeile ist
der Lesedraht 7 aufgetrennt, und das so entstehende Ende 9 der unteren Hälfte ist
mit dem entgegengesetzten Ende 10 der oberen Hälfte verbunden, während das an der
Trennstelle gebildete Ende 11 der oberen Hälfte zu dem Kontaktstift L 2 der Halbmatrix
geführt ist.
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Die zweite Halbmatrix ist völlig spiegelbildlich zu der ersten Halbwicklung
aufgebaut; die entsprechenden Teile sind mit den gleichen, aber gestrichenen Bezugszeichen
versehen. Wenn bei der einen Halbmatrix die Kontaktstifte oberhalb und bei der anderen
Halbmatrix unterhalb des Matrixrahmens liegen, sind die beiden Halbmatrizen völlig
identisch, so daß sie gegenseitig austauschbar sind.
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Die einander entsprechenden Kontaktstifte 6 bzw. 6' der Zeilendrähte
der beiden Halbmatrizen sind miteinander verbunden, so daß die Zeilendrähte in Serie
geschaltet sind. Dagegen ist der Kontaktstift L 2 des Lesedrahts der ersten Halbmatrix
mit dem Kontaktstift L'1 der zweiten Halbmatrix verbunden. Aus den eingezeichneten
Pfeilspitzen, die gleiche Stromrichtungen kennzeichnen, ist zu erkennen, daß die
Lesedrähte in einander entsprechenden Zeilen der beiden Halbmatrizen gegensinnig
durchflossen werden. Die Lesedrähte 7 und 7' der beiden Halbmatrizen sind also gegensinnig
zueinander in Serie geschaltet. Als Anschlüsse für den Gesamtlesedraht dienen die
Kontaktstifte L 1 und L'2. Durch diese Schaltungsmaßnahme wird eine
optimale Kompensation der Störsignale auf dem gesamten Lesedraht erreicht. Bei Parallelspeichern,
die mehrere parallel nebeneinanderliegende Speichermatrizen der in F i g. 1 gezeigten
Art enthalten, die gleichzeitig abgefragt werden, ist es üblich, durch sämtliche
Kerne jeder Matrix einen Inhibitdraht zu führen, der beim Einschreiben von Information
ein getrenntes Ansteuern der einzelnen Matrizen erlaubt. Dieser Inhibitdraht ist
für die erste Halbmatrix in F i g. 1 bei 8 dargestellt. Er führt von dem
Kontaktstift S1 parallel zu den Zeilendrähten 3 in abwechselnden Richtungen durch
sämtliche Kerne der Halbmatrix bis zu dem Kontaktstift S2. Der Inhibitdraht 8' der
-zweiten Halbmatrix ist völlig gleichartig aufgebaut, und die beiden einander entsprechenden
Kontaktstifte S2 und S'2 sind miteinander verbunden. Aus den eingezeichneten Pfeilspur
zen erkennt man, daß die Inhibitdrähte der beiden Halbmatrizen gleichsinnig in Serie
geschaltet sind. Als Anschlüsse für den gesamten Inhibitdraht dienen die Kontaktstifte
S 1 und S'1.
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Die Speichermatrix von F i g. 1 läßt sich besonders leicht und schnell
nach dem Verfahren herstellen, das im folgenden an Hand von F i g. 2 bis 7 beschrieben
wird.
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Zunächst werden sämtliche 32 Kerne einer Halbmatrix gleichzeitig auf
vier Drähte A, B, C, D aufgefädelt (F i g. 2), die beispielsweise an einem
gemeinsamen Fädelstift angelötet sind. Dann werden die Kerne auf diesen Drähten
in so viele gleiche Gruppen unterteilt, wie Zeilen in der Halbmatrix vorhanden sind;
bei dem angegebenen Beispiel also in acht Gruppen von je vier Kernen. Der vierte
Draht D wird zwischen den einzelnen Gruppen zerschnitten und zu einer Schlinge umgebogen
oder zusammengedreht (F i g. 2), so daß die vier Kerne einer Zeile zusammengehalten
werden. Von den drei übrigen Drähten dient der Draht A zur Bildung der Zeilendrähte
4, der Draht B zur Bildung des Lesedrahts 7 und der Draht C zur Bildung des Inhibitdrahts
B.
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Die Drähte mit den darauf aufgefädelten Kerngruppen werden .wellenförmig
in der in F i g. 3 gezeigten Spanneinrichtung ausgespannt. Die Spanneinrichtung
besitzt ein äußeres Paar von kammförmigen Spannstücken .12,13 und ein inneres Paar
von kammförmigen Spannstücken 14, 15. Jedes Spannstück trägt Zähne oder Bolzen 12',
13', 14' bzw. 15', deren Breite dem gewünschten Abstand der Zeilendrähte entspricht.
Die Lücken zwischen den Zähnen haben die gleiche Breite. Der gegenseitige Abstand
der inneren Spannstücke 14 und 15 entspricht der gewünschten Länge der Abschnitte
des Lesedrahts und des Inhibitdrahts.
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Der Draht A wird um die Zähne der äußeren Spannstücke 12, 13 gespannt,
während die Drähte B und C über die Zähne der inneren Spannstücke 14
und 15
gelegt werden; doch wird der Draht B in der Mitte in einer Schleife nach außen über
das äußere Spannstück 13 gezogen. Beim Aufspannen der Drähte ist darauf zu achten,
daß sich auf jedem Abschnitt zwischen den Spannstücken eine Gruppe der zusammengebundenen
Kerne befindet.
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Nachdem die Drähte in der beschriebenen Weise ausgespannt worden sind,
werden die Drahtstücke D entfernt. Die acht Kerne jeder Spalte werden in eine Reihe
gebracht und im Winkel von 45° nach der gewünschten Richtung geneigt. Dann werden
die Spaltendrähte durch diese Kerne gefädelt.
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Das Ausrichten der Kerne einer Spalte und das Durchziehen der Spaltendrähte
wird durch die Anwendung der in F i g. 4 bis 7 dargestellten Vorrichtung wesentlich
erleichtert. Diese besteht aus zwei kammartigen Klemmstücken 16 und 17 mit stabförmigen
Stegen 18 bzw. 19, an deren einer Breitseite Zähne 20 bzw. 21 angebracht
sind. Der Abstand zwischen den Mittellinien zweier nebeneinanderliegender Zähne
ist gleich dem doppelten Abstand zweier Spaltendrähte der Matrix. Von diesem Abstand
nimmt die Breite eines Zahns etwas weniger und die Lücke zwischen zwei Zähnen etwas
mehr als die Hälfte ein. Die Zahl der Zähne entspricht der Hälfte der Spaltenzahl
der Matrix.
Die Zähne des einen Klemmstücks 16 sind gegen diejenigen
des anderen Klemmstücks 17 um einen halben Zahnabstand versetzt, so daß jeder Zahn
des einen Klemmstücks einer Lücke des anderen Klemmstücks gegenübersteht.
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Jeder Zahn hat einen etwa rechteckigen Querschnitt, wobei die beiden
Vorderkanten unter Bildung von Schrägflächen 20' bzw. 21' im Winkel von 45° abgeschnitten
sind.
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In die Unterseite der Stege 18 und 19 sind in den Lücken zwischen
zwei Zähnen Nuten 22 eingeschnitten, die symmetrisch zu den Zähnen 20 bzw. 21 liegen.
Die Tiefe der Nuten 22 ist etwa gleich der halben Höhe des Steges, und ihr Abstand
ist gleich dem Abstand zweier Zeilendrähte. Quer über sämtliche Zähne jedes Klemmstücks
sind Nuten 23 eingeschnitten, die in einer Linie so vor den Nuten 22 liegen, daß
ihre obere Begrenzung etwa auf der Höhe des Bodens der Nuten 22 liegt.
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Das Klemmstück 17 ist mit Anschlägen 24 versehen, die
das Ineinanderschieben der beiden Klemmstücke begrenzen.
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Die Anwendung dieser Vorrichtung ist in F i g. 7 dargestellt. Die
beiden Klemmstücke 16 und 17 werden so auf die Zeilendrähte 4 aufgesetzt, daß diese
in den Nuten 22 liegen, und daß sich die acht Kerne 1 einer Spalte zwischen den
Klemmstücken befinden. Dann werden die beiden Klemmstücke 16 und 17 aufeinander
zu bewegt. Dabei werden die Kerne 1 von den Schrägflächen 20' und 21' der Zähne
erfaßt und in eine Linie ausgerichtet, wobei sie abwechselnd nach der einen und
der anderen Seite in einem Winkel von 45° geneigt werden. Die Nuten 23 der beiden
Klemmstücke bilden eine geschlossene Rinne, durch die ohne Schwierigkeiten ein Fädelstift
mit einem angelöteten Spaltendraht in Richtung des Pfeils F hindurchgeführt werden
kann. Der Fädelstift geht dabei von selbst durch die Mittelöffnungen der Kerne 1.
Die beiden Klemmstücke 16 und 17 werden dann wieder abgenommen und können zum Ausrichten
der nächsten Kernreihe dienen.
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Nach dem Einziehen des letzten Spaltendrahts wird die fertig gefädelte
Matrix aus der Spanneinrichtung von F i g. 3 entnommen. Der Draht A wird in eine
der Zeilenzahl entsprechende Anzahl von Abschnitten zerschnitten, und diese werden
an die Kontaktstifte des Matrixrahmens angelötet. Ebenso werden die Spaltendrähte
an die zugehörigen Kontaktstifte angelötet. Die nach außen geführte Schleife des
Drahts B wird durchgeschnitten, und die beiden so gebildeten Hälften werden gegensinnig
in Serie geschaltet, wodurch der Lesedraht der in F i g. 1 beschriebenen Matrix
gebildet wird. Die Enden des Lesedrahts und diejenigen des Drahts C, der den Inhibitdraht
darstellt, werden an die zugehörigen Kontaktstifte angelötet. Schließlich werden
die entsprechenden Kontaktstifte zweier Halbmatrizen miteinander verbunden. Bei
geeigneter Ausführung der Kontaktstifte können die Lötarbeiten auch im Tauchlötverfahren
durchgeführt werden.