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Die
Erfindung betrifft einen Betätiger,
der zur Schaltung einer Schalteinheit vorgesehen ist und eine mechanische
Anzeige aufweist, wobei die mechanische Anzeige ein Fenster und
eine durch das Fenster erkennbare Anzeigefläche aufweist. Des Weiteren
betrifft die Erfindung ein elektromechanisches Befehlsgerät mit einer
durch einen derartigen Betätiger
schaltbaren Schalteinheit.
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Elektromechanische
Befehlsgeräte
werden zur Bedienung und Steuerung von Maschinen und Anlagen weitläufig verwendet.
Diese treten in verschiedenen Ausprägungen z. B. als Drucktaster, Knebelschalter,
Schlüsselschalter
oder Not-Aus-Schalter auf. Befehlsgeräte werden auf Schalttafeln,
Bedientableaus, Schaltschranktüren oder
Gehäusedeckeln
montiert. Durch manuelles Betätigen
der Befehlsgeräte
werden elektrische Schaltzustandsänderungen und damit die gewünschten Steuerungseffekte
erzeugt. Befehlsgeräte
werden standardmäßig mit
einer mechanischen Anzeige ausgerüstet, um herrschende Schaltzustände anzuzeigen,
wobei die mechanische Anzeige ggf. alternativ oder zusätzlich mit
einer beleuchtbaren oder beleuchteten Einheit bestückt ist.
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Die
Forderung nach einer integrierten optischen Anzeige, bei der es
sich sowohl um eine mechanische und/oder elektrische Schaltanzeige
handelt, stellt sich die Problematik der Unterbringung der erforderlichen
Bauteile, da das Gesamtvolumen des Gerätes, insbesondere durch einen
genormten Einbaudurchmesser (z. B. 22,5 mm), nur in engen Grenzen
variiert werden kann. Bisher wurde, wenn eine Integration der Anzeige
in das Befehlsgerät
nicht möglich
war, meist eine zusätzliche
Befehlsstelle, beispielsweise mit einem Leuchtmelder, angebracht. Aufgrund
des zusätzlichen
Platzbedarfs z. B. auf einer Schalttafel der Installationseinheit
und der zwingenden Ver wendung einer separaten Anzeige ist diese
Lösung
unvorteilhaft.
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Aus
bisherigen Lösungen
ist eine mechanische Anzeige für
Not-Aus-Pilzköpfe bekannt,
die eine lineare Betätigungsbewegung
in eine Bewegung eines Anzeigeelementes umwandelt. Allerdings ist
die Auslenkung der Bewegung des Anzeigeelementes eingeschränkt, da
der Platzbedarf des Anzeigemechanismus sonst zu hoch wäre.
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Die
US 4,954,675 beschreibt
einen Betätiger,
der zur Schaltung einer Schalteinheit vorgesehen ist und eine mechanische
Anzeige mit einem Fenster aufweist, durch das eine Anzeigefläche sichtbar
wird. Die Anzeigefläche
ist mit einem Federsteg verbunden, der während einer Betätigungsbewegung
des Betätigungsteils
um eine Achse ausgelenkt wird, die senkrecht zur Betätigungsbewegung des
Betätgigungsteils
orientiert ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Betätiger mit einer platzsparenden,
optischen Anzeige anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Betätiger der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Anzeigefläche mit
einem an das Betätigungsteil
des Betätigers
angebrachten Federsteg verbunden ist und während einer Betätigungsbewegung
des Betätigungsteils
zusammen mit zumindest einem Teil des Federsteges zur teilweisen
Drehbewegung um eine Drehachse vorgesehen ist, die im Wesentlichen senkrecht
zur Betätigungsbewegung
des Betätigungsteils
orientiert ist. Weiter wird die Aufgabe durch ein elektromechanisches
Befehlsgerät,
insbesondere einem Not-Aus Schalter, mit einer durch einen derartigen
Betätiger
schaltbaren Schalteinheit gelöst.
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Ziel
ist es, eine Anzeigefläche
hinter einem Fenster des Befehlsgerätes, insbesondere des Betätigers,
derart zu bewegen, dass mindestens eine Anzeigefläche in das
Fenster hinein- oder aus diesem hinausbewegt wird. Alternativ sind
auch mehrere Anzeigeflächen,
wie z. B. zwei oder mehrere Anzeigeflächen denkbar, die bei unterschiedlichen
Schaltzuständen
jeweils vom Benutzer durch das Fenster zu sehen sind.
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Die
mechanische Anzeige des Befehlsgerätes, insbesondere des Not-Aus-Schalters,
weist ein oder mehrere Fenster, ein oder mehrere Anzeigeflächen und
ein oder mehrere an das Betätigungsteil des
Betätigers
angebrachte Federstege auf. Ein Federsteg ist mit einer Anzeigefläche oder
mehrerer Anzeigeflä chen
gekoppelt, verbunden oder sogar einstückig verbunden. Der Federsteg
und die vorgesehene Anzeigefläche
bzw vorgesehenen Anzeigenflächen
bilden zusammen einen Anzeiger. Der Federsteg hat zum einen die
Aufgabe, die Anzeigefläche zu
halten und aufgrund seiner elastischen Eigenschaft und Länge die
Anzeigefläche
definiert hinter oder im Fenster bewegen zu können. Aufgrund der mechanischen
oder einstückigen
Verbindung des Federsteges mit dem Betätigungsteil oder einem seiner Bauteile
vollziehen der Federsteg und dessen Anzeigefläche, d. h. der ganze Anzeiger,
die Betätigungsbewegung
des Betätigungsteils
mit. Weiter wird der Federsteg gezwungen, seine relative Position
zum Betätigungsteil
zumindest teilweise zu ändern.
Dies geschieht dadurch, dass der Federsteg an ein feststehendes
Bauteil, wie beispielsweise eine feststehende Rosette, anstößt und elastisch
beansprucht wird. Zusätzlich
führt nun
der Federsteg zur Bewegung in Betätigungsrichtung auch noch eine
teilweise Drehbewegung aus, die um eine Drehachse stattfindet, die
senkrecht zur Betätigungsbewegung
orientiert ist. Letztendlich wird ein Teil der Betätigungskraft,
die über
das Betätigungsteil übertragen
wird, durch das nicht bewegte (feststehende) Bauteil derartig umgelenkt,
dass eine elastische Beanspruchung des Federsteges und somit eine
Bewegung der Anzeigefläche
erfolgt.
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Vorteilhafterweise
wird die optische Anzeige durch ein rein mechanisches Wirkprinzip
unabhängig von
einer Stromversorgung realisiert. Für den Anwender ist somit kein
zusätzlicher
Verdrahtungsaufwand erforderlich. Die Anzeige funktioniert zuverlässig, zumal
elektrische Fehlerquellen, wie z. B. defekte Glühlampen ausgeschlossen sind.
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Vorteilhafterweise
ist der Federsteg bei der Betätigungsbewegung
zur elastischen Beanspruchung vorgesehen. Hierfür ist ein Federsteg vorteilhaft,
der blattfederähnlich
geformt ist, und einen im Verhältnis
zu seiner Länge
kleinen Querschnitt, insbesondere einen drahtähnlichen Körper, aufweist, der leicht
in den Innenraum des Betätigers
zu integrieren ist und die Reibung durch niedrige Verformungskräfte gering
hält.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist der Federsteg dazu vorgesehen, während der Betätigungsbewegung
an das Betätigungsteil
angelegt zu werden. Eine derartige Anlage des Federsteges an das
Betätigungsteil
kann ggf. eine Drehachse für
die Drehbewegung der Anzeigefläche
definieren. Durch die Wahl des Anlagepunktes ist auch ein Radius
für die
Drehbewegung, und damit eine Auslenkung der Anzeigefläche, festlegbar.
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Vorteilhafterweise
ist die Drehbewegung der Anzeigefläche durch ein feststehendes
Bauteil auslösbar,
welches den Federsteg bei Betätigung
in eine andere relative Position zum Betätigungsteil zwingt. Ggf. wird
die erzwungene Bewegung des Federsteges mittels Nasen und/oder Schrägen unterstützt. Dies
gilt insbesondere für
die Drehbewegung.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
sind die Nasen und/oder Sicken zur Unterstützung einer punktuellen Berührung zwischen
Federsteg und feststehendem Bauelement vorgesehen. Sicken stellen hierbei
punktförmige
oder linienförmige
Erhöhungen oder
Körnungen
des Federsteges dar. Durch die punktuelle Berührung wird die Reibung, die
am Berührungspunkt
des Federsteges mit dem feststehenden Bauelement auftritt, weitgehend
reduziert. Dies erleichtert zum einen die Betätigung des Betätigers, reduziert
Betätigungsgeräusche und
erhöht
die Lebensdauer.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist der Federsteg sehr lang ausgeführt, so dass auch eine geringe
elastische Beanspruchung desselben im Sinne einer Hebelwirkung zu
einer großen
Auslenkung, d. h. zu großen
Auslenkwinkeln, führt.
Hierdurch sind großflächige Anzeigeflächen einsetzbar, die
eine bessere Visualisierung des anzuzeigenden Zustandes ermöglichen.
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Weitere
vorteilhafte Ausbildungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in der Figurenbeschreibung und den Unteransprüchen angegeben.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele näher beschrieben
und erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
geschnittene Ansicht eines Betätigers
eines Not-Aus-Schalters
im unbetätigten
Zustand mit zwei mechanischen Anzeigen,
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2 eine
geschnittene Ansicht des Anzeigenmechanismus des Betätigers aus 1 im
unbetätigten
Zustand,
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3 eine
geschnittene Ansicht des Anzeigenmechanismus des Betätigers aus 1 im
betätigten
Zustand und
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4 eine
geschnittene Ansicht vom Betätiger
des Not-Aus-Schalters
aus 1 im betätigten Zustand.
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1 zeigt
eine geschnittene Ansicht von einem Betätiger 1 eines Not-Aus-Schalters
im unbetätigten
Zustand mit zwei mechanischen Anzeigen, die für den Benutzer durch zwei Fenster 6.1, 6.2 sichtbar sind.
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Die
beiden Fenster 6.1, 6.2 sind im Pilzkopf, gebildet
aus Pilzdeckel 11 und der Pilzschürze 5, des Betätigers 1 untergebracht
und aus durchsichtigem Kunststoff gebildet. Im Allgemeinen muss
ein Fenster nicht notwendigerweise aus einem durchsichtigen Material
gebildet sein, sondern kann lediglich aus einem ggf. entsprechend
geformten Loch bestehen. Ebenso kann die Anzahl der optischen Signalanzeigen
(Anzeigen) innerhalb des Pilzdeckels 11, bzw. des Betätigers 1 variiert
werden.
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Der
nicht vollständig
gezeigte Not-Aus-Schalter befindet sich im unbetätigten Zustand, in welchem
die Anzeigeflächen 3.1 und 3.2 vom
Benutzer durch die Fenster 6.1, 6.2 zu sehen sind.
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Vorteilhafterweise
sind die Fenster 6.1, 6.2 als Einlegeteile realisiert,
die vom Kunststoff des Pilzdeckels 11 umgespritzt werden.
Hierdurch entfallen Schnapphaken oder ähnliche Geometrien, die die Sichtbarkeit
der Anzeigeflächen 3.1, 3.2 einschränken könnten. Ebenso
ist die Herstellung im Mehrkomponentenspritzguss möglich.
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Zu
den Anzeigemechanismen der beiden mechanischen, optischen Anzeigen
gehören
jeweils zwei Anzeiger, die jeweils aus einem Federsteg 8.1, 8.2 und
der dazugehörigen
Anzeigefläche 3.1, 3.2 gebildet
werden. Zum Anzeigemechanismus gehört auch die Rosette 4,
die als feststehendes Bauteil des Betätigers 1 nicht an
der Betätigungsbewegung
teilhat und zur elastischen Verformung des auf die Rosette 4 zu
bewegbaren Federsteges 8.1, 8.2. vorgesehen ist.
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2 zeigt
eine geschnittene Ansicht des rechten Anzeigenmechanismus des Betätigers 1 aus 1 im
unbetätigten
Zustand. Der Federsteg 8.1 ist an das Betätigungsteil 7 angebracht,
so dass dieser der linearen Betätigungsbewegung
B zu folgen im Stande ist. Der Federsteg 8.1 befindet sich
in einem elastisch unbeanspruchten Zustand, wobei der Federsteg 8.1 oberhalb
der feststehenden Rosette 4 angeordnet ist und an der Pilzschürze 5 anliegt.
Die Rosette 4 ist als feststehendes Bauteil beispielsweise an
einer Frontplatte oder Bedientafel mechanisch fixiert.
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Bei
Betätigung
des Betätigers 1 werden
neben dem Pilzdeckel 11 und der Pilz-Schürze 5 auch der
Federsteg 8.1 mit der Anzeigefläche 3.1 in Betätigungsrichtung
B bewegt. Gleichzeitig wird durch die Präsenz der Rosette 4 der
obere Teil des Federsteges 8.1 um die Drehachse 10.1 gedreht,
um zwischen der Rosette 4 und der Anlage 9.1 Platz
zu finden. Der obere Teil des Federsteges 8.1 führt eine teilweise
Drehbewegung D aus, mit dem Ergebnis, dass die Anzeigefläche 3.1 näher zum
Zentrum des Betätigers 1 wandert.
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Ein
derartiger Mechanismus funktioniert entsprechend auch dann, wenn
die Betätigungsbewegung
B keine lineare Bewegung (wie in 2 gezeigt)
ist, sondern ist auch dann funktional, wenn auch die Betätigungsbewegung
eine Drehbewegung darstellt. Hierfür kann der Betätiger bzw
das Betätigungsteil
eine zumindest teilweise runde Ausformung aufweisen, sowie auch
das feststehende Bauteil, um eine optimale Unterstützung dieser
Drehbewegung zu gewährleisten.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass der erfindungsgemäße Anzeigemechanismus nicht
notwendigerweise mit einem Not-Aus-Schalter kombiniert werden muss,
sondern er ist bei allen Befehlsgeräten einsetzbar, die auf der
Basis von Schaltelementen arbeiten.
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Vorteilhafterweise
zeigt die Anzeigefläche 3.1 selbst
jeweils einen einzigen Zustand (Not-Aus unbetätigt) an. Bei einem zweiten
Zustand (Not-Aus betätigt)
ist die Anzeigefläche 3.1 im
Fenster 6.1 nicht zu sehen. Der Benutzer sieht durch das
Fenster 6.1 in das Innere des Befehlsgerätes hinein,
womit der Eindruck einer schwarzen Anzeigefarbe entsteht. Komplementär dazu könnte die
Anzeigefläche 3.1 eine
weiße
oder anderweitige helle Farbe aufweisen. Dies gilt auch für beide
Anzeigeflächen 3.1, 3.2 der 1.
Ein umgekehrter Farbwechsel ist genauso realisierbar, wenn man beispielsweise
von einer feststehenden hellen Anzeigefläche hinter den Fenstern 6.1, 6.2 ausgeht,
die bei Betätigung
von der Anzeigefläche 3.1, 3.2 freigegeben
wird.
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Die
Ausführungen
zu 2 gelten entsprechend auch für den linken Anzeigemechanismus
des Not-Aus Schalters aus 1.
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3 zeigt
eine geschnittene Ansicht des rechten Anzeigenmechanismus des Betätigers 1 aus 1 im
betätigten
Zustand.
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Der
Federsteg 8.1 befindet sich im betätigten Zustand im Wesentlichen
zwischen der feststehenden Rosette 4 und der Anlage 9.1 des
Betätigungsteils 7.
Aufgrund einer Drehbewegung D nimmt die Anzeigefläche 3.1 nun
einen anderen Winkel zum Betätigungsteil 7 und
auch zu dem Fenster 6.1 ein. Das Betätigungsteil 7 weist
eine Fläche 9.1 auf,
die als Anlage für
den Federsteg 8.1 fungiert und im Folgenden auch als Anlage 9.1 bezeichnet
wird.
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Der
Federsteg 8.1 liegt unter anderen im Punkt 10.1 der
Anlage 9.1 an, wobei der Punkt 10.1 die Drehachse 10.1 für die erfindungsgemäße teilweise
Drehbewegung D anzeigt, die senkrecht aus der Zeichenebene herausragt.
Die Lokalisierung der Drehachse kann an unterschiedlichen Stellen
vorgesehen sein. Je weiter unten sie am Federsteg 8.1 gelegen
ist, umso größer ist
der Winkel, den die Anzeigefläche 3.1 bei
Betätigung überstreicht.
Sind kleinere Winkel gewünscht,
so kann durch eine entsprechende Formgebung oder Biegung des Federsteges 8.1 eine
Position zwischen der Anzeigefläche 3.1 und dem
Befestigungspunkt durch die Berührung
mit dem Betätigungsteil 7 festgelegt
werden.
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Es
ist durchaus denkbar auf der Anzeigefläche 3.1 zwei oder
mehr Anzeigesegmente, bzw. mehrere Signalfarben aufzubringen, die
unterschiedliche Schaltzustände
anzeigen.
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Die
Federstege 8.1, 8.2 können ggf. durch daran angebrachte
Nasen, beispielsweise über Schrägen in der
Rosette nach innen gedrückt
werden. Auf diesen Nasen sind Sicken optional anzubringen, die eine
punktförmige
anstatt einer linienförmigen
Berührung
zwischen den Federstegen 8.1, 8.2 und der Rosette 4 ermöglichen.
Die Reibungsverluste können
demzufolge über
eine entsprechende Ausformung der Sicken gering gehalten werden.
Gleichzeitig kann durch diese Maßnahme die Geräuschbildung
bei der Betätigung
bzw. Entriegelung reduziert werden.
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Die
Verringerung der Reibung bewirkt ebenso, dass durch den vorgegebenen
Betätigungsweg des
Not-Aus-Schalters von in der Regel 4 mm eine Verschiebung der Anzeigefläche 3.1 im
Pilz-Kopf effektiver
umgesetzt werden kann. Dies führt
zu größeren Verschiebewegen
und somit auch zu einer größeren Anzeigefläche 3.1 bzw.
einem größeren Fenster 6.1.
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Die
Ausführungen
zu 3 gelten entsprechend auch für den linken Anzeigemechanismus
des Not-Aus Schalters aus 1.
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4 zeigt
eine geschnittene Ansicht vom Betätiger 1 des Not-Aus-Schalters
aus 1 im betätigten
Zustand. Im betätigten
Zustand sieht der Benutzer durch die Fenster 6.1, 6.2 in
das Innere des Not-Aus-Schalters hinein, wobei der Eindruck der Farbe "schwarz" entsteht. Die Anzeigeflächen 3.1, 3.2 befinden
sich unter nicht durchsichtigen Teilen des Pilzdeckels 11.
Aufgrund der während
der Betätigung
ausgeführten
Drehbewegung D der nun elastisch maximal beanspruchten Federstege 8.1, 8.2 nehmen
die Anzeigeflächen 3.1, 3.2 einen
anderen Winkel zum Betätigungsteil 7 und
auch zu den Fenstern 6.1, 6.2 ein als im unbetätigten Zustand.
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Zusammenfassend
betrifft die Erfindung einen Betätiger
mit einer mechanischen Anzeige, wobei der Betätiger zur Schaltung einer Schalteinheit vorgesehen
ist und dessen mechanische Anzeige ein Fenster und eine durch das
Fenster erkennbare Anzeigefläche
aufweist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bisherige
mechanische Anzeigen einen hohen Platzbedarf innerhalb des Befehlsgeräts mit sich
bringen und zudem fehleranfällig
sind. Das Problem der platzsparenden Integration wird durch eine
Anzeigefläche
gelöst,
die mit einem an das Betätigungsteil
angebrachten Federsteg verbunden ist und die Anzeigefläche während der
Betätigungsbewegung
zusammen mit zumindest einem Teil des Federsteges zur teilweisen
Drehbewegung um eine Drehachse vorgesehen ist. Hierdurch wird neben
der platzsparenden Integration auch ein größerer Verschiebeweg der Anzeigefläche erreicht.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektromechanisches Befehlsgerät mit einer
durch einen derartigen Betätiger
schaltbaren Schalteinheit.