DE4118743C2 - Mehrstufenschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrstufenschalter mit einem federnden oder federnd gelagerten Druckknopf.

Ein derartiger Mehrstufenschalter ist durch die DE-AS 28 15 493 bekannt und hat Anschlußklemmen für Leitungen zum mehrstufigen Steuern der Arbeitsströme von Elektromotoren, z. B. von Hebezeugen und Kran- bzw. Katzfahrwerken. In modernen Anlagen werden die Motoren oft ferngesteuert, z. B. über Handsteuersender mittels Infrarotübertragung der Steuersignale. Die bekannten Mehrstufenschalter eignen sich für eine Verwendung in Handsteuersendern wegen Ihrer Baugröße und den hohen Schaltleistungen nicht. Eine Umstellung auf handelsübliche, einstufige Schalter für geringe Schaltleistungen ist schwierig, da sich das Bedienungspersonal an Mehrstufenschalter gewöhnt hat.

Aus der DE-OS 39 19 099 ist ein Mehrstufenschalter mit einem federnd ge­ lagerten Druckknopf bekannt, wobei der Druckknopf in der ersten Stufe des gedrückten Zustandes eine Kontaktfläche auf eine auf der Oberseite mit Kontakten oder Leiterbahnen versehene, zumindest teilweise nachgiebig aus­ gebildete Schaltfolie drückt, die ihrerseits in der zweiten Stufe des ge­ drückten Zustandes des Druckknopfes über ein nachgebendes Druckelement auf weitere, unterhalb der Schaltfolie angeordnete Leiterbahnen drückt.

Der Schalter ist als mehrschichtiger Folienschalter ausgebildet, bei dem mehrere Flächen- und/oder Domschalter übereinanderliegend integriert sind. Die Variation der Schaltkraft kann entweder durch die Dicke der Abstands­ folie zwischen den Schaltfolien beim Flächenschalter oder durch die Gestal­ tung des Doms beim Folienschalter variiert werden. Durch die allseitige Ein­ spannung der verklebten Schaltfolie mit einer Stärke von etwa 125 µm ist deren elastische Dehngrenze schon bei geringsten Schaltwegen erreicht. Daher ist auch typischerweise die Stärke der Abstandsfolie zwischen den Schalt­ folien mit 70 µm angegeben. Hieraus ergibt sich, daß dieser mehrstufige Schalter nur für den Einsatz in z. B. Handsteuersendern von Fernbedienungs­ anlagen für Fernseh- und Videogeräte geeignet ist, da hier Schaltwege in einem Bereich von 0,1 bis 0,2 mm ausreichend sind.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Schalter für robusten Einssatz, insbesondere für die Fernbedienung von Hebezeugen, zu schaffen, bei dem aus Sicherheitsgründen (Bedienung mit Handschuhen) längere Schaltwege vorliegen sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Es sind zum Schalten zwei hintereinanderliegende Elemente vorhanden, wobei bei leichtem Druck nur der erste Kontakt für die erste Stufe und bei stärkerem Druck auch der zweite Kontakt für die zweite Stufe eines Motors geschlossen wird, wobei jeweils die nebeneinanderliegenden Leiterbahnen der Leiterplatten miteinander verbunden werden. Mit einem derartigen Mehrstufenschalter können Ströme von 20 bis 50 mA bei einer Spannung von zwei bis 5 Volt geschaltet werden. Derartige Mehrstufenschalter sind kleine Elemente und können für die verschiedensten Einsatzfälle einzeln und in unterschiedlicher Anzahl in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die genannten weiteren Leiterbahnen in einer weiteren Leiterplatte angeordnet sein. Der Druckknopf ist vorzugsweise aus elastischem Material hergestellt und bildet eine vorstehende Membrane, in der ein fester Druckring eingesetzt ist. In diesen wiederum ist ein Kontaktring aus elastischem Material mit eingebettetem Leitmaterial, z. B. Graphit, eingesetzt. Gehalten wird er von einem eingebauten Halteelement an dem Gehäuse bzw. einer Halteplatte für mehrere Elemente.

Vorteilhaft ist, daß die verbleibenden, sich gegenüberliegenden Stege zu einem Kreisring und dann zu einer Kreisfläche führen, in der die Leiterbahnen miteinander verzahnt sind und durch den Kontaktring überbrückt werden. Auf der dem Kontaktring gegenüberliegenden Seite der Kreisfläche ist ein Stößel für das weitere Druckelement angeordnet, daß im gedrückten Zustand die Leiterbahnen der weiteren Leiterplatte überbrückt. Das Druckelement ist vorzugsweise ein Rechteck oder ein Karo, dessen Ecken Anschlußpunkte der einen Leiterbahn bilden, während im Zentrumskontaktpunkt die andere Leiterbahn angeschlossen ist.

Ein derartiger Mehrstufenschalter kann mit seinen Leiterplatten und dem Druckknopf in einem separaten Gehäuse angeordnet sein und vom Kunden nach Belieben zusammengebaut werden. Wenn aber eine größere Anzahl von Schaltern mit stets gleicher Anzahl von Druckknöpfen hergestellt wird, empfiehlt es sich, die Druckknöpfe an einer gemeinsamen Halteplatte zu befestigen und auf jeder Leiterplatte die entsprechende Leiterbahnen in federnden, von den Kontaktflächen zu überbrückenden Elementen herzustellen. Die Leiterplatten sind dann über Distanzelemente aneinander abgestützt bzw. an der Halteplatte befestigt.

Durch die Erfindung ergibt sich ein robuster Mehrstufenschalter, der ins­ besondere für den Einsatz bei Fernsteuerungen von Hebezeugen geeignet ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Gehäuse mit Druckknopf und zwei Leiterplatten,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Leiterplatte 8 aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Leiterplatte 15 nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Gehäuse mit mehreren Druckknöpfen und Schaltelementen in der Vorderansicht,

Fig. 5 die wesentlichen Elemente aus Fig. 4 in der Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1 mit einer oberen Halteplatte 2 für einen Druckknopf 3 nach Art einer gewölbten Membrane, die aus elastischem Material hergestellt und in eine Bohrung der Halteplatte 2 eingesetzt ist. Der Druckknopf 3 trägt einen stabilen Druckring 4 mit einem eingesetzten Kontaktring 5 aus elastischem Werkstoff, z. B. Gummi, an dessen Kontaktfläche 5a Graphit eingelagert ist. Gehalten wird der Druckknopf 3 durch ein Halteelement 24 an der Halteplatte 2 des Gehäuses 1.

Beim Eindrücken des Druckknopfes 3 drückt die Kontaktfläche 5a auf den mittleren Bereich der Leiterplatte 8. Die in der Leiterplatte 8 befindlichen Leiterbahnen 6 und 7 sind in Fig. 2 zu erkennen.

Die Leiterbahnen 6 und 7 sind im Kontaktbereich auf einer Kreisfläche 9 angeordnet, die über einen Steg 10 mit einem Kreisring 11 verbunden ist. Dieser ist über einen Haltesteg 12, der dem Steg 10 gegenüberliegt, mit der Leiterplatte 8 verbunden. Darin bilden die Leiterbahnen 6 und 7 die Schaltung. Die Leiterbahn 6 führt zu einem Außenring der Kreisfläche 9 und hat nach innen gerichtete Zähne, während die Leiterbahn 7 zu einem Innenring der Kreisfläche 9 führt und nach außen gerichtete Zähne hat. Wenn sich die Kontaktfläche 5a auf die Kreisfläche 9 legt, stellt sie die Verbindung zwischen den Zähnen der Leiterbahnen 6 und 7 her. Die Leiterbahnen 6 und 7 führen vom Haltesteg 12 über den Kreisring 11 zum Steg 10, wobei auf beiden Seiten des Kreisringes 11 Freiräume 13 vorhanden sind, die ein Nachgeben der Kreisfläche 9 beim Druck auf den Druckknopf 3 gegenüber der Leiterplatte 8 ermöglichen.

Ein unter der Kreisfläche 9 angeordneter Stößel 21 liegt in Ruhelage drucklos auf einem gewölbten Druckelement 18, welches auf der unteren Leiterplatte 15 befestigt ist. In Fig. 3 ist zu erkennen, daß das Druckelement 18 die Form eines Karos hat, dessen Seiten eine nach innen gebogene Kontur aufweisen und das mit den Ecken auf Anschlußpunkten 19 aufliegt, die alle mit einer Leiterbahn 17 verbunden sind. Die Leiterplatte 15 hat zwischen den Anschlußpunkten 19 einen mit einer Leiterbahn 16 verbundenen Zentrumskontaktpunkt 20, der bei eingedrücktem Druckelement 18 von diesem mit den Anschlußpunkten 19 der Leiterbahn 17 verbunden wird. Zwischen den Leiterplatten 8 und 15 sind Distanzelemente 14 angeordnet, die die Leiterplatten 8 und 15 an Seitenwänden 2b halten.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Gehäuse 1a für zehn Mehrstufenschalter, deren Druckknöpfe 3 in Fig. 4 zu erkennen sind. In Fig. 5 erkennt man im oberen Teil, wie die Druckknöpfe 3 in einer gemeinsamen Halteplatte 2a des Gehäuses 1a mit Halteelementen 24 befestigt sind. Die Kontaktringe 5 sind zur gemeinsamen Leiterplatte 8 gerichtet, von der jeweils Stößel 21 bis zu den Druckelementen 18 der Leiterplatte 15 gerichtet sind. Zu erkennen sind auch die Distanzelemente 14 und 14a zum Halten der Leiterplatten 8 und 15 aneinander und an der Halteplatte 2a. Die dazu erforderlichen Schrauben 23 sind in der Fig. 4 angedeutet. Eine im Gehäuse 1a angeordnete Batterie 22 versorgt die Schaltung mit Energie.

In Fig. 5 ist im unteren Teil angedeutet, wie in dem gleichen Gehäuse 1a Einzelelemente nach Fig. 1 eingesetzt werden können. Der in den Fig. 4 und 5 gezeigte Schalter mit zehn Mehrstufenschaltern für die verschiedenen Motoren ist zum Steuern eines Krans geeignet.

Claims (10)

1. Mehrstufenschalter, insbesondere für Handsteuersender zur Fernbedienung von Hebezeugen, mit einem federnden oder federnd gelagerten Druckknopf, der in der ersten Stufe des gedrückten Zustandes eine Kontaktfläche auf ein auf der Oberseite mit Kontakten bzw. Leiterbahnen versehenes, zumindest teilweise nachgiebig ausgebildetes Trägerelement drückt und einen ersten Kontakt schließt und seinerseits der nachgiebige Teil des Trägerelements bei stärkerem Druck in der zweiten Stufe des gedrückten Zustandes des Druckknopfes über ein nachgebendes elektrisch leitendes Druckelement auf weitere, unterhalb des Träger­ elementes angeordnete Leiterbahnen (16, 17) drückt und einen zweiten Kontakt schließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement als Leiterplatte (8) ausgebildet ist und daß der nachgiebig ausgebildete Teil (9, 11) der Leiterplatte (8) ein über einen Haltesteg (12) mit der Leiterplatte (8) verbundener Kreisring (11) ist, der auf der dem Haltesteg (12) gegenüberliegenden Seite über einen Steg (10) eine Kreisfläche (9) trägt, wobei zwischen dieser und dem Kreisring (11) sowie zwischen diesem und der Lei­ terplatte (8) Freiräume (13) mit einem Kreisbogen von ca. 330 Grad vorhanden sind.

2. Mehrstufenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Leiterbahnen (16, 17) in einer weiteren Leiterplatte (15) angeordnet sind.

3. Mehrstufenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckknopf (3) aus elastischem Material hergestellt ist und eine vorstehende Membrane bildet, in der ein fester Druckring (4) mit einem Kontaktring (5) angeordnet ist.

4. Mehrstufenschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktring (5) aus elastischem Material hergestellt ist und daß in seiner Kontaktfläche (5a) Leitmaterial, insbesondere Graphit, eingebettet ist.

5. Mehrstufenschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der Leiterplatte (8) ausgehend die Leiterbahnen (6, 7) durch den Haltesteg (12), die beiden Hälften des Kreisringes (11), durch den Steg (10) zur Kreisfläche (9) führen, wo die Leiterbahn (6) einen Außenring mit nach innen gerichteten Zähnen bildet, zwischen denen nach außen gerichtete Zähne eines Innenringes der anderen Leiterbahn (7) angeordnet sind, die von dem Kontaktring (5) über­ brückt werden.

6. Mehrstufenschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Kreisfläche (9) ein Stößel (21) für das federn­ de Druckelement (18) angeordnet ist.

7. Mehrstufenschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (18) ein Rechteck oder Karo bildet, dessen Ecken Anschlußpunkte (19) der einen Leiterbahn (17) bilden, und daß ein Zentrumskontaktpunkt (20) in gedrücktem Zustand die andere Leiterbahn (16) kontaktiert.

8. Mehrstufenschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckknopf (3) von einem an der anderen Seite an einer Halteplatte (2) anliegenden Halteelement (24) an dem Gehäuse (1) befestigt ist.

9. Mehrstufenschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatten (8, 15) in den Seitenwänden (2b) und der Druckknopf (3) in der als Deckplatte ausgebildeten Halteplatte (2) eines Gehäuses (1) befestigt sind.

10. Mehrstufenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatten (8, 15) über Distanzelemente (14, 14a) aneinander abgestützt und an einer, mehrere Druck­ knöpfe (3) und mehrere Elemente, wie Kreisfläche (9), Kreisring (11), Druckelement (18), tragenden Halteplatte (2a) befestigt sind.