CH670917A5

CH670917A5 -

Info

Publication number: CH670917A5
Application number: CH277786A
Authority: CH
Inventors: Heinz-Juergen Willems; Detlev Beyer
Original assignee: Rheinmetall Gmbh
Priority date: 1985-09-21
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1989-07-14
Also published as: FR2587833A1; DE3533719A1; FR2587833B1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Schalteranordnung mit einer Mehrzahl von Bedienelementen.

Schalteranordnungen dieser Art werden für die vielfältigsten Anwendungsbereiche, insbesondere auch im Maschinenbau, zur manuellen Auslösung von Maschinenfunktionen benötigt.

Aus dem Stand der Technik bekannte Schalteranordnungen mit einer Mehrzahl von Bedienelementen lassen sich im wesentlichen in zwei grosse Gruppen einteilen. Die erste Gruppe umfasst Tastaturen, die aus einzelnen Tasten aufgebaut sind, die überwiegend mit speziellen Gravuren der Bedienelemente und in spezieller Anordnung auf Kundenwunsch erstellt werden. Es handelt sich hierbei um Schalteranordnungen, die auch später noch vom Kunden bezüglich der Gravuren und bezüglich der Schalterfunktionen durch Blindstopfen und dergleichen modifiziert werden können. Dies ist in fast allen Anwendungsfällen im Maschinen- und Gerätebau notwendig, da der Maschinenanwender in der Regel eine auf seine speziellen Verhältnisse zugeschnittene Schalteranordnung wünscht. Problematisch ist bei dieser ersten Gruppe der Schalteranordnungen eine hinreichend feuchtigkeits- und staubdichte Abdichtung der Tasten, ohne die eine betriebssichere Funktion der Schalteranordnungen in rauhen Umgebungsbedingungen nicht sichergestellt werden kann. Als Notlösung zur Behebung des Problems wird vielfach eine transparente Dichtmasse verwendet, die über alle Bedienelemente bzw. Tasten der Schalteranordnung ausgespannt wird und die zumindest zeitweilig eine störungsfreie Betätigung der Bedienelemente gewährleistet. Andererseits sind sogenannte Folientastaturen bekannt, die es zwar in verschiedenen technischen Ausführungen gibt, die aber jeweils auf Kundenwunsch zugeschnitten werden müssen und dann nur in Grossserie wirtschaftlich hergestellt werden können. Der Einsatz derartiger Schalteranordnungen ist daher in der Regel nur bei Maschinen oder Anlagen zweckmässig, die in relativ grosser Serie unverändert hergestellt werden. Die Praxis fordert jedoch Schalteranordnungen, die sich leicht und flexibel auch bei relativ geringer Stückzahl auf besondere Kundenwünsche einstellen lassen. Bekannte Schalteranordnungen der vorstehend erwähnten Art umfassen in der Regel immer nur Schliesserkontakte, die erst vermittels einer zusätzlichen Steuerschaltung auf elektronischem Wege invertiert werden müssen,

falls die Funktion eines Öffnerkontakts realisiert werden soll. Dies ist aber, insbesondere im Maschinenbaubereich, aus Sicherheitsgründen untersagt, da mit einem Schliesser-kontakt nie eine den Sicherheitsvorschriften entsprechende Spannungsunterbrechung erzielbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Schalteranordnung anzugeben, die die vorstehend erwähnten Nachteil vermeidet und die, trotz leicht und flexibel abwandelbarer Wahl der Schaltfunktionen, höchste Betriebssicherheit in rauhen Umgebungsbedingungen und, falls gefordert, auch höchste elektrische Sicherheit durch Vorsehen von Öffnerkontakten garantiert.

Diese Aufgabe wird duch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine in einer Anlage montierte Schalteranordnung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch Teile der Schalteranordnung nach Figur 1 in vergrössertem Massstab;

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Frontseite der Schalteranordnung nach Figur 1.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine in einer Anlage montierte Schalteranordnung 10. Die Schalteranordnung 10 wird auf einfache Weise vermittels Klemmschrauben 13 und eines Druckrahmens 11 in einem Ausschnitt der Frontplatte 100 der Anlage befestigt. Die Schalteranordnung 10 umfasst rückseitig ein spritzwasserdichtes Gehäuse 12, in dem im

2

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

wesentlichen parallel zur Frontplatte 100 verlaufend eine Leiterbahnen 19,19a tragende Leiterplatte 14 angeordnet ist. Auf der Leiterplatte 14 wiederum sind Zeilen- bzw. spalten-förmig mehrere, die Leiterbahnen 19,19a auf der Leiterplatte 14 verbindende Bedienelemente 15 angeordnet. Als vorderseitige Begrenzung der Schalteranordnung 10 ist schliesslich vor den Bedienelementen 15 ein spritzwasserdichtes Dichtungsprofil 17 angeordnet, das um die abgewinkelte Wandung des Gehäuses 12 herumgezogen ist, sich dadurch bei Montage der Schalteranordnung 10 gegen eine Randfläche der Frontplatte 100 anpresst und auf diese Weise einen feuchtigkeitsdichten Abschluss des Frontplattendurch-bruchs sicherstellt.

Die Bedienelemente 15 sind Zeilen- oder spaltenförmig angeordnet. Sie umfassen ein im wesentlichen topfförmig ausgebildetes Gehäuse 15a, das vermittels hervorspringender Rastelemente 15b in Bohrungen der Leiterplatte 14 verankerbar ist. In einer zentrisch angeordneten Bohrung im Gehäuse 15a ist ein von einem Federelement (Druckfeder 15f bzw. Tellerfeder 15h) beaufschlagter Stössel 15c gleitbar gelagert, der sich in Ruhelage vermittels einer Schulter 20 am inneren Topfboden des Gehäuses 15a abstützt. In seiner der Leiterplatte 14 zugewandten Stirnfläche trägt der Stössel 15c ein mit einer ringförmig umlaufenden Hinterschneidung versehenes Sackloch, in das ein mit einem Rastelement 21 versehener Kontaktelementträger 15d eingreift. Der Kontaktelementträger 15d trägt vermittels einer glatten oder tellerförmigen Verbreiterung auf ihrer der Leiterplatte 14 zugewandten Seite Kontaktelemente 15g (siehe Fig. 2 unten), die in Ruhelage des Stössels 15c Leiterbahnen 19a auf der beidseitig Leiterbahnen 19,19a tragenden Leiterplatte 14 elektrisch leitend verbinden und damit einen Stromkreis schliessen. Es handelt sich somit hierbei um einen Öffnerkontakt, da bei Betätigung des Stössels 15c die Kontaktelemente 15g sich von den Leiterbahnen 19a abheben und den Stromkreis unterbrechen. Eine derartige Öffnerfunktion ist aus Sicherheitserwägungen besonders vorteilhaft, da hier für Aus-Befehle bei Maschinensteuerungen eine echte galvanische Trennung des Schalterstromkreises erzielbar ist. Gleichzeitig trägt der Stössel 15c selbst auf seiner der Leiterplatte 14 zugewandten Stirnfläche ebenfalls Kontaktelemente 15e, die bei Auflage auf der Leiterplatte 14 nach Betätigung des Stössels 15c dort angeordnete Leiterbahnen 19 elektrisch leitend verbinden und somit die Funktion eines Schliesserkontakts erfüllen. Der Stössel 15c, des im unteren Bereich der Fig. 2 dargestellten Bedienelements 15 ist von einer Tellerfeder 15a beaufschlagt, die den Stössel 15c in Ruhelage sicherstellt, andererseits bei Betätigung des Stössels 15c schlagartig in eine andere Lage ausweicht und somit einen Sprungkontakt ermöglicht. Der Stössel 15c des in Fig. 2 oben dargestellten Bedienelements 15 ist dagegen von einer Druckfeder 15f beaufschlagt, gegen deren Rückstellkraft der Stössel 15c bei Betätigung fortbewegt werden muss, so dass ein Schleichkontakt realisiert ist.

670917

Die Steck- und Rastverbindung des Gehäuses 15a mit der Leiterplatte 14 und des Kontaktelementträgers 15d mit dem Stössel 15c sichern eine schnelle und preisgünstige Montage des Bedienelements 15 und ermögleichen dennoch dessen Austausch nach Abnutzung bzw. Zerstörung, so dass die Schalteranordnung auch besonders reparaturfreundlich ausgebildet ist. Die leichte Austauschbarkeit der Bedienelemente 15 ermöglicht es zudem, selbst bei kleinsten Serien auf individuelle Kundenwünsche hinsichtlich der Bestückung mit unterschiedlichen Bedienelementen 15 einzugehen. Selbst die nachträgliche Abänderung der Schalteranordnung durch den Kunden selbst wird durch die vorstehend beschriebene Konstruktion ermöglicht.

Als vorderseitige Begrenzung der Schalteranordnung 10 ist vor den Bedienelementen 15 ein spritzwasserdichtes Dichtungsprofil 17 angeordnet, das reliefartig konstruiert ist. Dieses Dichtungsprofil 17 garantiert einerseits eine spritzwasserfeste Abdichtung der Schalteranordnung 10, so dass diese unter rauhesten Betriebsbedingungen zuverlässig eingesetzt werden kann. Gleichzeitig sorgen die reliefartigen Vertiefungen, die im wesentlichen kreisförmig oder quadratisch ausgebildet sein können, für eine ergonomisch günstige Anzeige der optimalen Druckposition für die jeweilige Betätigung des Bedienelements 15. In den Vertiefungen lassen sich - leicht auswechselbar - zusätzliche Druckplatten 18 anordnen, die in vorteilhafter Weise auf ihrer, dem Anwender zugewandten Aussenfläche noch mit auf die Schaltfunktion hinweisenden Symbolen versehen sein können (Fig. 3). Alle an den Schalterfunktionen beteiligten Leiterbahnen 19, 19a führen zu einem vorzugsweise mittig auf der Leiterplatte 19 angeordneten Anschlussstecker 16, der zur Verbindung der Schalteranordnung 10 mit der jeweiligen Maschine dient. In besonders vorteilhafter Weise kann der Anschlussstecker 16 auch zur Verschaltung mehrerer Schaltanordnungen 10 zu einem Schalterfeld ausgenutzt werden, wenn er so ausgebildet ist, dass seitlich aneinandergereihte Schaltanordnungen 10 vermittels dieses Anschlusssteckers 16 auch in elektrischer Hinsicht untereinander verbindbar sind. Die Schalteranordnungen 10 liegen dabei bündig im Rastermass aneinander. Auf diese Weise können vermittels einer standardisierten Schalteranordnung 10 auf einfache Weise nach Kundenwunsch spezifizierte Tastenfelder, auch in relativ kleinen Serien, geschaffen werden.

Zur Verbesserung der Kontaktgabe und Verringerung des Übergangswiderstandes sind die Leiterbahnen 19, 19a im Bereich der Kontaktelemente 15g, 15e mäanderförmig verlaufend ausgestaltet und dort vergoldet, so dass sich die Schaltsicherheit erhöht. Besonders vorteilhaft bestehen die Kontaktelemente 15g, 15e aus einem leitfähigen Kunststoff, vorzugsweise einem Elastomer; dadurch lässt sich eine prellende Kontaktgabe bzw. Kontaktlösung bei Betätigung des Bedienelements 15 weitgehend ausschliessen.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

B

3 Blatt Zeichnungen

Claims

670917 PATENTANSPRÜCHE

1. Schalteranordnung mit einer Mehrzahl von Bedienelementen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Schalteranordnung (10) umfasst rückseitig ein spritzwasserdichtes Gehäuse (12);

b) in dem Gehäuse (12) ist eine Leiterbahnen (19,19a) tragende Leiterplatte (14) angeordnet;

c) auf der Leiterplatte (14) sind Zeilen- bzw. spaltenförmig mehrere, die Leiterbahnen (19,19a) verbindende Bedienelemente (15) angeordnet;

d) als vorderseitige Begrenzung der Schalteranordnung (10) ist vor den Bedienelementen (15) ein spritzwasserdichtes Dichtungsprofil (17) angeordnet.

2. Schalteranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Bedienelement (15) umfasst ein im wesentlichen topf-förmig ausgebildetes Gehäuse (15 a), das mittels Rastelementen (15b) in Bohrungen der Leiterplatte (14) befestigt ist;

b) das Bedienelement (15) umfasst weiter einen Stössel (15c), der in einer zentrischen Ausnehmung im Topfboden des Gehäuses (15a) des Bedienelements (15) gleitbar gelagert ist und eine Schulter (20) trägt, mittels der er in Ruhelage an der inneren Topfbodenfläche des Gehäuses (15a) anliegt;

c) der Stössel (15c) des Bedienelements (15) ist von einem Federelement, z. B. Druckfeder (15f) bzw. Tellerfeder (15h), beaufschlagt, das zwischen Leiterplatte (14) und Stössel (15c) angeordnet ist;

d) der Stössel (15c) trägt einen Kontaktelementträger (15d), der durch ein Rastelement (21) mit dem Stössel (15c) verbunden ist;

e) der Kontaktelementträger (15d) und der Stössel (15c) tragen Kontaktelemente (15g, 15e).

3. Schalteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (15g, 15e) aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, vorzugsweise einem Elastomer, bestehen.

4. Schalteranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (19,19a) zumindest im Bereich der Kontaktelemente (15g, 15e) mäanderförmig verlaufend ausgebildet und dort vergoldet sind.

5. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bedienungsseitige Oberfläche des Dichtungsprofils (17) relief artig ausgebildet ist und insbesondere kreisförmig bzw. quadratisch geformte Vertiefungen aufweist, wobei die Vertiefungen jeweils oberhalb der Stössel (15c) der Bedienelemente (15) angeordnet sind und die optimale Druckpunktlage zur Betätigung der Stössel (15c) anzeigen.

6. Schalteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Vertiefungen des reliefartig ausgestalteten Dichtungsprofils (17) Symbole tragende Druckplatten (18) angeordnet sind.

7. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenwirkenden Leiterbahnen (19,19a) und Kontaktelemente (15g, 15e) Öffner- und/oder Schliesserkontakte bilden.