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Die
Erfindung betrifft einen Folientastschalter mit einer auf der Vorderseite
einer Platine angeordneten Schnappscheibe.
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Solche
Folientastschalter sind häufig
zu mehreren auf einer gemeinsamen Platine in der Frontfläche von
Bedienungskonsolen für
Maschinen und dergleichen angeordnet und dienen als Bedienelemente,
mit denen bestimmte Maschinenfunktionen ausgelöst oder gesteuert werden können. Bei
den Schnappscheiben handelt es sich um konvex gewölbte, elastische
Metallscheiben, die sich in ihrem Randbereich über Füße auf Leiterbahnen der Platine abstützen und
mit ihrem konvexen Mittelteil einen auf der Platine angebrachten
Kontakt überwölben. Die Platine
und die Schnappscheiben sind von einer flexiblen Folie bedeckt,
auf der Tastensymbole und erläuternde
Beschriftungen angebracht sind. Durch einen Fingerdruck auf die
flexible Folie im Bereich eines Tastensymbols kann ein Druck auf
die darunter liegende Schnappscheibe ausgeübt werden. Wenn dabei eine
bestimmte Auslösekraft überschritten wird,
schnappt der Scheitelbereich der Schnappscheibe durch, so daß eine leitende
Verbindung zwischen dem mittleren Kontakt und der Leiterbahn am Rand
der Schnappscheibe hergestellt wird. Wenn der Fingerdruck nachläßt, federt
die Schnappscheibe elastisch in ihre Ausgangsstellung zurück, und
der elektrische Kontakt wird wieder unterbrochen. Auf diese Weise
läßt sich
durch kurzzeitiges Schließen des
elektrischen Kontakts ein Impulssignal erzeugen, durch das dann
in der Maschinensteuerung die gewünschte Maschinenfunktion ausgelöst wird,
beispielsweise das Einschalten eines Motors.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Folientastschalter mit erweiterter Funktionalität zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß auf
der Rückseite
der Platine gegenüberliegend
zu der Schnappscheibe eine weitere Schnappscheibe angeordnet ist,
hinter der sich ein Widerlager befindet.
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Hierdurch
ist es möglich,
mit Hilfe eines einzigen Fingerdruckes, je nach Stärke der
Andruckkraft, zwei unterschiedliche Schaltfunktionen auszulösen. Wenn
mit dem Finger nur ein relativ geringer Druck ausgeübt wird,
schnappt nur eine der beiden Schnappscheiben durch, beispielsweise
die auf der Vorderseite, so daß ein
erster elektrischer Kontakt geschlossen wird. Wenn der Fingerdruck
weiter gesteigert wird, biegt sich die Platine etwas durch, so daß die hintere
Schnappscheibe mit dem Widerlager in Berührung kommt, und bei weiter
zunehmender Kraft schnappt schließlich auch die zweite Schnappscheibe
durch, so daß ein
zweiter elektrischer Kontakt geschlossen wird. Je nach Biegesteifheit
der Platine und Wahl der Auslösekräfte der
beiden Schnappscheiben kann das Schließen der Kontakte auch in umgekehrter
Reihenfolge erfolgen, so daß zunächst die
Platine durchgebogen wird und die hintere Schnappscheibe durchschnappt
und erst bei weiter erhöhter
Kraft die vordere Schnappscheibe durchschnappt.
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Der
erfindungsgemäße Folientastschalter
ist besonders zweckmäßig bei
der Steuerung von zwei Funktionen, zwischen den ein sehr enger Zusammenhang
besteht, etwa bei der Steuerung eines Elektromotors mit zwei Geschwindigkeitsstufen. Durch
Schließen
des ersten Kontaktes kann dann beispielsweise die langsamere Geschwindigkeitsstufe
aktiviert werden, und um auf die höhere Geschwindigkeitsstufe
umzuschalten, braucht der Benutzer lediglich den Fingerdruck etwas
zu steigern. Auf diese Weise wird ein hoher Bedienkomfort und eine
platzsparende Anordnung der Schalter auf der Bedienungskonsole ermöglicht.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bevorzugt
weist die Schnappscheibe auf der Vorderseite der Platine eine geringere
Auslösekraft als
die Schnappscheibe auf der Rückseite
der Platine auf. Der Unterschied zwischen den Auslösekräften kann
dabei relativ gering sein, da zum Auslösen der hinteren Schnappscheibe
zusätzlich
auch die elastische Rückstellkraft
der Platine überwunden
werden muß,
damit diese Platine sich so weit durchbiegt, daß die hintere Schnappscheibe
mit dem Widerlager in Berührung
kommt.
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Um
die Flexibilität
der Platine zu erhöhen,
ist es zweckmäßig, die
beiden Schnappscheiben in einem Bereich der Platine anzuordnen,
der durch einen oder mehrere Schlitze begrenzt ist und somit eine elastische
Zunge bildet.
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Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Frontansicht einer Platine mit erfindungsgemäßen Folientastschaltern; und
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2 bis 4 Schnitte
durch einen einzelnen Folientastschalter in unterschiedlichen Positionen.
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In 1 ist
ein Ausschnitt einer Platine 10 dargestellt, die die Frontfläche einer
Bedienungskonsole für
eine Maschine bildet. Auf der Platine 10 sind vier Folientastschalter 12, 14 angeordnet,
die beispielsweise dazu dienen, ein bewegliches Maschinenelement
nach rechts, nach links, aufwärts
und abwärts
zu bewegen. Die Platine ist mit einer in 1 nicht näher dargestellten
flexiblen Folie bedeckt, auf der über jedem der Folientastschalter
ein kreisförmiges
Tastensymbol 16 angebracht ist. Die Folientastschalter 12, 14 sind
jeweils einzeln auf einer durch die Platine 10 gebildeten
und durch einen Schlitz 18 vom Rest der Platine 10 abgetrennten
federnden Zunge 20 angeordnet.
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Von
den Tastschaltern 12 sind in 1 lediglich
Leiterbahnen 22 und 24 dargestellt, die auf der Vorderseite
der Platine 10 angebracht sind. Diese Leiterbahnen sind
elektrisch mit einer nicht gezeigten elektronischen Steuerung verbunden,
die ebenfalls auf der Platine 10 angeordnet ist. Die Leiterbahn 22 jedes
Folientastschalters hat die Form eines quadratischen Rahmens, der
an einer Seite offen ist. Die Leiterbahn 24 tritt durch
diese Öffnung
in den Rahmen ein und bildet einen Kontakt in der Mitte des Rahmens.
An den vier Ecken jeder der rahmenförmigen Leiterbahnen 22 sind
in der Platine 10 Löcher 26 ausgebildet,
die zur Befestigung einer Schnappscheibe 28 dienen, wie
bei dem Folientastschalter 14 gezeigt ist.
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Bei
der Schnappscheibe 28 handelt es sich um eine konvex gewölbte, elastische
Metallscheibe, die mit einem domartigen Mittelbereich 30 die
innere Leiterbahn 24 überwölbt und
mit vier Füßen 32 die Ecken
der äußeren Leiterbahn 22 kontaktiert.
Zwei der Füße 32 sind
zu Haken 34 verlängert,
die in die erwähnten
Löcher 26 der
Platine eingreifen und so für
eine korrekte Positionierung der Schnappscheibe auf der Platine
sorgen.
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In
der Mitte des domförmigen
Mittelbereichs der Schnappscheibe 28 sind drei konkave
Einprägungen 36 vorgesehen.
Wenn ein Druck auf den Mittelbereich 30 der Schnappscheibe 28 ausgeübt wird, so
schnappt dieser Mittelbereich zur Platine 10 hin durch,
und durch die Einprägungen 36 wird
eine leitende Verbindung zwischen der Schnappscheibe 28 und
der inneren Leiterbahn 24 hergestellt, somit ein Kontakt
zwischen den Leiterbahnen 22 und 24 geschlossen.
Wenn der Druck auf den Mittelbereich 30 der Schnappscheibe
wieder nachgelassen wird, federt die Schnappscheibe in die Ausgangsstellung
zurück,
und der elektrische Kontakt wird wieder unterbrochen.
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2 zeigt
einen Schnitt durch den Folientastschalter 14. Die Schnittlinie
verläuft
hier durch die Leiterbahn 24. In 2 ist auch
die erwähnte
flexible Folie 38 zu erkennen, die die Schnappscheibe 28 überdeckt.
Diese Folie 38 wird zu der Platine 10 durch eine
Distanzplatte 40 auf Abstand gehalten, die im Bereich des
Folientastschalters ausgenommen ist.
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Weiterhin
ist in 2 zu erkennen, daß auf der Rückseite der Platine 10 (unten
in 2) eine weitere, konvex nach unten gewölbte Schnappscheibe 42 sowie
eine zugehörige
Leiterbahnen 44 und 46 angeordnet sind. Die Leiterbahnen 44 und 46 sind ebenfalls
an die erwähnte
elektronische Steuerschaltung angeschlossen. Falls die beiden Schnappscheiben 28 und 42 auf
unterschiedlichem Potenzial liegen sollen, können ihre Haken 34 um
90° gegeneinander versetzt
sein, so daß sie
in verschiedenen Löchern 26 der
Platine liegen. Die Rückseite
der Platine 10 stützt
sich über
eine Distanzplatte 48 auf einer Grundplatte 50 aus
Metall ab, die im Bereich des Folientastschalters 14 ausgenommen
ist und unmittelbar unter der Mitte der Schnappscheibe 42 ein
vorspringendes Widerlager 52 bildet.
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3 zeigt
den Zustand des Folientastschalters 14, wenn die flexible
Folie 38 mit dem Finger eingedrückt wird und somit eine Auslösekraft
von beispielsweise 3,0 N auf die Schnappscheibe 20 ausgeübt wird.
Diese Auslösekraft
bewirkt das Durchschnappen der Schnappscheibe 28, so daß sie mit ihren
Einprägungen 36 die
Leiterbahn 24 berührt.
Dabei kann auch die federn de Zunge 20 geringfügig ausgelenkt
werden, was jedoch in 3 nicht dargestellt ist.
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Wenn
der Druck auf die Folie 38 weiter erhöht wird, drückt die Schnappscheibe 28 mit
ihrem Mittelbereich auf die Zunge 20, so daß diese
nach unten ausgelenkt wird, wie in 4 dargestellt
ist. Die rückseitige
Schnappscheibe 42 wird dann zwischen der Zunge 20 und
dem Widerlager 52 komprimiert und schnappt bei einer Auslösekraft
von beispielsweise 3,3 N ebenfalls durch, so daß eine leitende Verbindung
zwischen den Leiterbahnen 44 und 46 hergestellt
wird.
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Wenn
mit Hilfe des Folientastschalters 14 beispielsweise eine
Bewegung des erwähnten
Maschinenelements nach links gesteuert werden soll, so kann durch
Schließen
des Kontaktes zwischen den Leiterbahnen 22 und 24 in
dem Zustand gemäß 3 der
entsprechende Antriebsmotor in einer Langsamfahrstufe aktiviert
werden. Die Steuerung kann dabei so ausgelegt sein, daß der Motor
nur so lange aktiv bleibt, wie der Kontakt geschlossen bleibt. Wenn
der Benutzer eine schnellere Bewegung des Maschinenelements nach
links wünscht,
drückt
er die Folie 38 stärker
durch, so daß der
Folientastschalter 14 den in 4 gezeigten
Zustand annimmt und durch das Schließen des Kontakts zwischen den
Leiterbahnen 44 und 46 die Schnellfahrstufe des
Motors aktiviert wird. Wenn der Benutzer den Fingerdruck reduziert
und wieder zu dem Zustand nach 3 zurückkehrt,
wird der Motor in Langsamfahrstufe umgeschaltet.
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Wahlweise
kann die Steuerung jedoch auch so ausgelegt sein, daß durch
kurzzeitiges Schließen des
Kontaktes zwischen den Leiterbahnen 22 und 24 der
Motor in der Langsamfahrstufe eingeschaltet wird und eingeschaltet
bleibt, bis der Kontakt ein weiteres Mal geschlossen wird. Entsprechend
wird dann die Schnellfahrstufe durch kurzzeitiges Schließen des Kontaktes
mit Hilfe der unteren Schnappscheibe 42 aktiviert, und
durch nochmaliges Schließen
dieses Kontaktes wird wieder auf die Langsamfahrstufe zurückgeschaltet.
Ein nochmaliges Schließen
allein des Kontaktes auf der Vorderseite der Platine 10,
mit Hilfe der Schnappscheibe 28, bewirkt dann das Abschalten
des Motors.
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Die
elektronische Steuerschaltung kann so aufgebaut sein, daß bei sämtlichen
Folientastschaltern 12, 14 auf der Platine 10 die
Leiterbahnen 22 und 44 und damit auch die Schnappscheiben 28 und 42 auf
Masse liegen, während
die Leiterbahnen 24 und 46 spannungsführend sind.
Die Grundplatte 50, die die Widerlager 52 für sämtliche
Folientastschalter bildet, kann dann ebenfalls auf Masse liegen,
so daß die
Widerlager 52 nicht gegenüber den Schnappscheiben 42 isoliert
zu werden brauchen.
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Bei
einem anderen Schaltungsaufbau kann auch die Leiterbahn 44 auf
der Rückseite
der Platine spannungsführend
sein, während
die Grundplatte 50 auf Masse liegt. In diesem Fall läßt sich
sogar ein dreistufiger Schalter realisieren, bei dem die erste Stufe
durch das Schließen
des Kontaktes zwischen den Leiterbahnen 22, 24 gebildet
wird, die zweite Stufe durch Schließen des Kontaktes zwischen
der Schnappscheibe 42 und dem Widerlager 52, und
die dritte Stufe durch das Schließen des Kontaktes zwischen
der Schnappscheibe 42 und der Leiterbahn 46.