DE3533719A1 - Schalteranordnung mit einer mehrzahl von bedienelementen - Google Patents

Description

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 wesent­ lichen in zwei große Gruppen einteilen. Die erste Gruppe umfaßt Tastaturen, die aus einzelnen Tasten aufgebaut sind, die überwiegend mit speziellen Gravuren der Bedien­ elemente und in spezieller Anordnung auf Kundenwunsch erstellt werden. Es handelt sich hierbei um Schalteran­ ordnungen, die auch später noch vom Kunden bezüglich der Gravuren und bezüglich der Schalterfunktionen durch Blind­ stopfen und dergleichen modizifiert 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 Schalteran­ ordnung wünscht. Problematisch ist bei dieser ersten Gruppe der Schalteranordnungen eine hinreichend feuchtigkeits- und staubdichte Abdichtung der Tasten, ohne die eine betriebs­ sichere Funktion der Schalteranordnungen in rauhen Umgebungs­ bedingungen nicht sichergestellt werden kann. Als Not­ lösung zur Behebung des Problems wird vielfach eine transparente Dichtmasse verwendet, die über alle Be­ dienelemente bzw. Tasten der Schalteranordnung ausge­ spannt wird, und die zumindest zeitweilig eine störungs­ freie 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 Schal­ teranordnungen 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 Schalteran­ ordnungen 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 Sicherheits­ gründen untersagt, da mit einem Schließerkontakt nie eine den Sicherheitsvorschriften entsprechende Span­ nungsunterbrechung erzielbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Schalteranordnung anzugeben, die die vorste­ hend erwähnten Nachteile vermeidet, und die, trotz leicht und flexibel abwandelbarer Wahl der Schaltfunk­ tionen, höchste Betriebssicherheit in rauhen Umgebungs­ bedingungen und, falls gefordert, auch höchste elek­ trische Sicherheit durch Vorsehen von Öffnerkontakten garantiert.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 an­ gegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin­ dung gehen aus den Unteransprüchen 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 Schalter­ anordnung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

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

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine in einer Anlage montierte Schalteranordnung 10. Die Schalteran­ ordnung 10 wird auf einfache Weise vermittels Klemmschrau­ ben 13 und eines Druckrahmens 11 in einem Ausschnitt der Frontplatte 100 der Anlage befestigt. Die Schalteran­ ordnung 10 umfaßt rückseitig ein spritzwasserdichtes Gehäuse 12, in dem im wesentlichen parallel zur Front­ platte 100 verlaufend eine Leiterbahnen 19, 19 a tragende Leiterplatte 14 angeordnet ist. Auf der Leiterplatte 14 wiederum sind zeilen- bzw. spaltenförmig mehrere, die Leiterbahnen 19, 19 a auf der Leiterplatte 14 verbindende, Bedienelemente 15 angeordnet. Als vorderseitige Begren­ zung der Schalteranordnung 10 ist schließlich vor den Bedienelementen 15 ein spritzwasserdichtes Dichtungs­ profil 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 Frontplattendurchbruchs sicherstellt.

Die Bedienelemente 15 sind zeilen- oder spaltenförmig angeordnet. Sie umfassen ein im wesentlichen topfför­ mig ausgebildetes Gehäuse 15 a, das vermittels hervor­ springender Rastelemente 15 b in Bohrungen der Leiter­ platte 14 verankerbar ist. In einer zentrisch angeord­ neten Bohrung im Gehäuse 15 a ist ein von einem Feder­ element (Druckfeder 15 f bzw. Tellerfeder 15 h) beauf­ schlagter Stößel 15 c gleitbar gelagert, der sich in Ruhelage vermittels einer Schulter 20 am inneren Topfboden des Gehäuses 15 a abstützt. In seiner der Leiterplatte 14 zugewandten Stirnfläche trägt der Stößel 15 c ein mit einer ringförmig umlaufenden Hinterschnei­ dung versehenes Sackloch, in das ein mit einem Rastele­ ment 21 versehener Kontaktelementträger 15 d eingreift. Der Kontaktelementträger 15 d trägt vermittels einer glatten oder tellerförmigen Verbreiterung auf ihrer der Leiterplatte 14 zugewandten Seite Kontaktelemente 15 g (siehe Fig. 2 unten), die in Ruhelage des Stößels 15 c Leiterbahnen 19 a auf der beidseitig Leiterbahnen 19, 19 a tragenden Leiterplatte 14 elektrisch leitend ver­ binden und damit einen Stromkreis schließen. Es han­ delt sich somit hierbei um einen Öffnerkontakt, da bei Betätigung des Stößels 15 c die Kontaktelemente 15 g sich von den Leiterbahnen 19 a abheben und den Stromkreis unterbrechen. Eine derartige Öffnerfunk­ tion ist aus Sicherheitserwägungen besonders vorteil­ haft, da hier für Aus-Befehle bei Maschinensteuerungen eine echte galvanische Trennung des Schalterstromkrei­ ses erzielbar ist. Gleichzeitig trägt der Stößel 15 c selbst auf seiner der Leiterplatte 14 zugewandten Stirnfläche ebenfalls Kontaktelemente 15 e, die bei Auflage auf der Leiterplatte 14 nach Betätigung des Stößels 15 c dort angeordnete Leiterbahnen 19 elek­ trisch leitend verbinden und somit die Funktion eines Schließerkontakts erfüllen. Der Stößel 15 c, des im unteren Bereich der Fig. 2 dargestellten Bedienelements 15 ist von einer Tellerfeder 15 a beaufschlagt, die den Stößel 15 c in Ruhelage sicherstellt, andererseits bei Betätigung des Stößels 15 c schlagartig in eine andere Lage ausweicht und somit einen Sprungkontakt ermöglicht. Der Stößel 15 c des in Fig. 2 oben dargestellten Bedien­ elements 15 ist dsgegen von einer Druckfeder 15 f beauf­ schlagt, gegen deren Rückstellkraft der Stößel 15 c bei Betätigung fortbewegt werden muß, so daß ein Schleich­ kontakt realisiert ist.

Die Steck- und Rastverbindung des Gehäuses 15 a mit der Leiterplatte 14 und des Kontaktelementträgers 15 d mit dem Stößel 15 c sichern eine schnelle und preisgünstige Montage des Bedienelements 15 und ermöglichen dennoch dessen Austausch nach Abnutzung bzw. Zerstörung, so daß die Schalteranordnung auch besonders reparatur­ freundlich ausgebildet ist. Die leichte Austauschbar­ keit der Bedienelemente 15 ermöglicht es zudem, selbst bei kleinsten Serien, auf individuelle Kundenwünsche hinsichtlich der Bestückung mit unterschiedlichen Be­ dienelementen 15 einzugehen. Selbst die nachträgliche Abänderung der Schalteranordnung durch den Kunden selbst wird durch die vorstehend beschriebene Kon­ struktion ermöglicht.

Als vorderseitige Begrenzung der Schalteranordnung 10 ist vor den Bedienelementen 15 ein spritzwasserdichtes Dichtungsprofil 17 angeordnet, das reliefartig kontu­ riert ist. Dieses Dichtungsprofil 17 garantiert einer­ seits eine spritzwasserfeste Abdichtung der Schalter­ anordnung 10, so daß diese unter rauhesten Betriebs­ bedingungen zuverlässig eingesetzt werden kann. Gleich­ zeitig 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 betei­ ligten Leiterbahnen 19, 19 a führen zu einem vorzugswei­ se mittig auf der Leiterplatte 19 angeordneten Anschluß­ stecker 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 elektri­ scher Hinsicht untereinander verbindbar sind. Die Schal­ teranordnungen 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, 19 a im Bereich der Kontaktelemente 15 g, 15 e mäanderförmig verlaufend ausgestaltet und dort vergoldet, so daß sich die Schaltsicherheit erhöht. Besonders vorteilhaft bestehen die Kontaktelemente 15 g, 15 e aus einem leit­ fähigen Kunststoff, vorzugsweise einem Elastomer, dadurch läßt sich eine prellende Kontaktgabe bzw. Kontaktlösung bei Betätigung des Bedienelements 15 weitgehend ausschließen.

Claims (7)

1. Schalteranordnung mit einer Mehrzahl von Bedienelemen­ ten, gekennzeichnet durch fol­ gende Merkmale:

• a) die Schalteranordnung (10) umfaßt rückseitig ein spritzwasserdichtes Gehäuse (12);
• b) in dem Gehäuse (12) ist eine Leiterbahnen (19, 19 a) tragende Leiterplatte (14) angeordnet;
• c) auf der Leiterplatte (14) sind zeilen- bzw. spalten­ förmig mehrere, die Leiterbahnen (19, 19 a) verbinden­ de Bedienelemente (15) angeordnet;
• c) als vorderseitige Begrenzung der Schalteranordnung (10) ist vor den Bedienelementen (15) ein spritz­ wasserdichtes Dichtungsprofil (17) angeordnet.

2. Schalteranordnung nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch folgende Merkmale:

• a) das Bedienelement (15) umfaßt ein im wesent­ lichen topfförmig ausgebildetes Gehäuse (15 a), das mittels Rastelementen (15 b) in Bohrungen der Leiterplatte (14) befestigt ist;
• b) das Bedienelement (15) umfaßt weiter einen Stößel (15 c) der in einer zentrischen Ausneh­ mung im Topfboden des Gehäuses (15 a) des Be­ dienelements (15) gleitbar gelagert ist und eine Schulter (20) trägt, vermittels der er in Ruhelage an der inneren Topfbodenfläche des Gehäuses (15 a) anliegt;
• c) der Stößel (15 c) des Bedienelements (15) ist von einem Federelement (Druckfeder 15 f bzw. Tellerfeder 15 h) beaufschlagt, das zwischen Leiterplatte (14) und Stößel (15 c) angeordnet ist;
• d) der Stößel (15 c) trägt einen Kontaktelement­ träger (15 d), der durch ein Rastelement (21) mit dem Stößel (15 c) verbunden ist;
• e) der Kontaktelementträger (15 d) und der Stößel (15 c) tragen Kontaktelemente (15 g, 15 e).

3. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (15 g, 15 e) aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, vorzugsweise eimem Elastomer bestehen.

4. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (19, 19 a), zumindest im Bereich der Kontaktelemente (15 g, 15 e) 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) reliefartig ausgebildet ist und insbesondere kreisförmig bzw. quadratisch geformte Vertiefungen aufweist, wobei die Vertiefungen jeweils oberhalb der Stößel (15 c) der Bedienelemente (15) angeord­ net sind und die optimale Druckpunktlage zur Betä­ tigung der Stößel (15 c) anzeigen.

6. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vertiefungen des reliefartig ausgestalteten Dichtungsprofils (17) ggf. Symbole tragende Druck­ platten (18) angeordnet sind.

7. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Leiterbahnen (19, 19 a) und Kontaktelemente (15 g, 15 e) Öffner- und/oder Schlie­ ßerkontakte bilden.