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Die
Erfindung bezieht sich auf Druckknopfschalter für elektrische Schaltungsanordnungen
und insbesondere auf eine mechanische Anzeige zur Befestigung an
derartigen Druckknopfschaltern zur visuellen Anzeige des Status
von einem Schalter.
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Manuell
betätigte
Druckknopfschalter werden in zahlreichen Anwendungen benutzt, um
die Zufuhr elektrischer Energie zu vielen Vorrichtungen zu steuern.
Derartige Druckknopfschalter können
einzeln oder in Bänken
von vielen Schaltern benutzt werden. Einige dieser Schalter sind
so aufgebaut, dass sie einen kurzen Stellwegbereich zwischen Aktivierung
und Deaktivierung des Schalters aufweisen. Es ist beispielsweise
für den
Druckknopf auf einem konventionellen Schalter nicht unüblich, dass
er eine Stellweglänge
von etwa 1,5mm (1/16 Zoll) zwischen einer aktivierten und einer
nicht-aktivierten Stellung hat. weiterhin ist es üblich für derartige
Schalter, in einer Tafel bzw. Platte angeordnet zu werden, wo sie im
Wesentlichen bündig
mit der Oberfläche
der Platte angebracht und von einer schützenden oder dekorativen Membran
bzw. Folie überdeckt
sind. In derartigen Fällen
ist es schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, den Status von einem
Druckknopfschalter allein durch Betrachtung des Schalters zu ermitteln.
Es ist deshalb übliche
Praxis, jedem derartigen Schalter eine gewisse Art Anzeigevorrichtung
zuzuordnen, um dadurch einem Beobachter den Status des Schalters
anzuzeigen. Die Hauptbauart einer Anzeigeeinrichtung, die für bündig angebrachte
Schalter geeignet ist, ist die Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung
zum Aufleuchtenlassen einer Lampe, um dadurch den Status des Schalters
anzuzeigen. In dem Fall einer Bank zahlreicher Schalter ist es notwendig,
entweder viele Anzeigen vorzusehen, um die Stellung von jedem Schalter
anzuzeigen, oder eine elektrische Schaltungsanordnung vorzusehen, die
der Schalter bank zugeordnet ist, um anzuzeigen welcher der Schalter
aktiviert worden ist. Im Allgemeinen ist eine solche zusätzliche
Schaltungsanordnung teuer und komplex und erfordert die Verwendung
zusätzlicher
elektrischer Kontakte, um einen visuellen Indikator zu aktivieren.
Aus der US-A 4.954,675 ist ein Schaltstellungsindikator für einen Druckknopfschalter
bekannt, dessen Druckknopf einen Schaft aufweist, der sich von dem
Druckknopf zu dem Schaltmechanismus des Druckknopfschalters erstreckt.
An dem Schaft ist bspw. eine Auskerbung vorgesehen, in die eine
an dem Gehäuse
einseitig eingespannte Blattfeder mit einem im Wesentlichen U- oder
V-förmig
gebogenen Teil eingreifen kann. Das abgewinkelte freie Ende der
Blattfeder ist durch eine Sichtöffnung
in einer Schalterabdeckung beobachtbar. Abhängig von dem jeweiligen Schalterzustand
(eingeschaltet oder ausgeschaltet) ist die Blattfeder mit der Auskerbung
des Schaftes verrastet oder nicht verrastet, womit das unter der
Sichtöffnung
liegende freie Ende der Blattfeder in jeweils eine von zwei möglichen
Stellungen verschwenkt ist und damit eine durch die Sichtöffnung beobachtbare
Anzeige für
den jeweiligen Schalterzustand liefert. Die kompliziert gebogene
Blattfeder ist ein verhältnismäßig aufwendiges
Teil.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten
Anzeigevorrichtung für manuell
betätigte
Druckknopfschalter, die die obigen und andere Nachteile des Standes
der Technik vermeidet, die mechanische Komponenten verwendet, die
dem Schalter zugeordnet sind, so dass zusätzliche elektrische Schaltungen
entfallen und die auch bei einer Bank von Druckknopfschaltern für eine sichtbare
Anzeige des Status von jedem der Schalter sorgt, indem die jeweilige
Schalterstellung mechanisch abgetastet wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch einen mechanischen Indikator mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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In
einem Ausführungsbeispiel
mit einem Druckknopfschalter mit einem kurzen Schaltweg ist eine
Schubstange oder ein Schaft, die bzw. der an dem Stellglied des
Druckknopfes des Schalters befestigt ist, so gestaltet, dass eine
von der Schubstange nach außen
verlaufende Lanze bzw. Zunge vorgesehen ist, die zum Abtasten der
Schubstange verwendet werden kann. Ein Gehäuse ist an dem Schalter befestigt,
das den Druckknopf umgibt. Ein eine kleine Masse aufweisender Federarm,
der an dem Sockel des Gehäuses
angebracht ist verläuft
quer zu der Richtung der Schubstange des Druckknopfes. Der Federarm
verläuft
neben der Schubstange und greift an der Lanze an, wenn der Druckknopf
in wenigstens einer Stellung steht. In dem erwähnten Ausführungsbeispiel ist der Federarm
so eingestellt, dass er an der Lanze angreift, wenn der Druckknopf in
seiner oberen oder nicht-aktivierten
Stellung steht. Der Federarm kragt von der einen Seite des Gehäuses zu
einem gegenüberliegenden
Ende des Gehäuses
hin vor und greift in ein schwenkbares Teil ein, das in dem Gehäuse gelagert
ist. Wenn der Hebelarm durch die Betätigung des Druckknopfes nach oben
oder unten bewegt wird, wird das schwenkbare Teil des Indikator
durch Bewegung des Federarms um seine Achse geschwenkt. Von dem
schwenkbaren Teil des Indikators ist das eine Ende so angeordnet,
dass es in eine Sichtöffnung
einschwenkt, wenn der Druckknopfschalter in einer betätigten Stellung steht.
Wenn also der Druckknopfschalter betätigt ist, ist der Indikator
durch die Sichtöffnung
sichtbar, um so für
eine visuelle Anzeige des Status des Druckknopfschalters zu sorgen.
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Die
Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der
folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
der Erfindung näher
erläutert.
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1 ist
eine Draufsicht auf eine Bank von Druckknopfschaltern, die den mechanischen
Indikator gemäß der Erfindung
enthalten.
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2 ist
ein Teilschnitt von dem mechanischen Indikator gemäß 1,
der an einer Bank von Druckknopfschaltern befestigt ist.
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3 ist
eine Ansicht von unten auf das Gehäuse des mechanischen Indikators
gemäß 1.
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4 ist
ein Querschnitt und zeigt die Arbeitsweise des mechanischen Indikators
gemäß 1.
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5, 6 und 7 sind
Front-, Rück- und
Querschnittsansichten von der Anzeigevorrichtung, die in dem mechanischen
Indikator gemäß 1 verwendet
ist.
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8 ist
eine Querschnittsansicht von einer Schalteranordnung gemäß der Erfindung.
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In 1 ist
eine Draufsicht auf eine Druckknopfschalterbank 10 gezeigt,
in der über
den Druckknopfschaltern ein Gehäuse 12 mit
mehreren Öffnungen
liegt, wie den bei 14 gezeigten, zum Hindurchführen der
Druckknöpfe
auf den Druckknopfschaltern, die in der Bank 10 angebracht
sind. Zwei der Druckknöpfe
sind bei 16 in gestrichelten Linien innerhalb der Öffnungen 14 gezeigt.
Das Gehäuse 12 ist an
einer Montageplatte 18 befestigt, die an der Druckknopfschalterbank
angebracht ist. Im normalen Betrieb ist das Oberteil des Gehäuses 12 von
einer Membran bzw. Haut 20 überdeckt, die mehrere flexible
Abschnitte 22 aufweist, die jeweils über einer der Öffnungen 14 liegen,
in denen ein Druckknopf 16 angeordnet ist. Zu Darstellungszwecken
ist die Membran von den rechten zwei Öffnungen 14 entfernt,
so daß die
darunterliegende Gehäusestruktur
in der Draufsicht sichtbar ist. Es wird auch deutlich, daß die Membran 20 mehrere
Sichtöffnungen 24 neben
jedem der Plätze
der Druck knopfschalter hat. Die Sichtlöcher 24, die transparente
Segmente in der Membran 20 sein können, gestatten eine visuelle
Betrachtung des Status von jedem der Druckknopfschalter, d.h. ob
der Schalter in einer betätigten (Schließstellung)
oder nicht-betätigten
(Öffnungsstellung)
Stellung ist. Die betätigte
Stellung ist durch eine schwenkbare Anzeige bzw. einen Indikator 26 angegeben,
von denen zwei an dem rechten Ende von 1 sichtbar
sind. Die Indikatoren sind mit einer oberen Fläche versehen, die reflektierend
oder gefärbt
ist, so daß,
wenn die Indikatorfläche
sich unterhalb einer Sichtöffnung 24 befindet,
die Oberfläche
in der Sichtöffnung
sichtbar ist. Wenn der Indikator in einer anderen Stellung ist,
erscheint die Sichtöffnung dunkel,
wie es bei den Sichtöffnungen 24 an
dem linken Ende von 1 gezeigt ist. Zwei flexible
Hebelarme 28, die die Stellung der Indikatoren 26 steuern, sind
in den nicht-überdeckten Öffnungen 14 gezeigt.
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2 zeigt
einen Teilschnitt von dem Gehäuse 12,
das auf der Schalteranordnung 10 angebracht ist. Es ist
ersichtlich, daß jeder
Druckknopf 16 eine Deckfläche hat, die unmittelbar unter
der überdeckenden
Membran 20 liegt. Jedem Druckknopf 16 ist auch
eine Schubstange 30 zugeordnet, die sich von dem Druckknopf
nach unten zu dem elektrischen und mechanischen Kontaktmechanismus
der Schalteranordnung 10 erstreckt. Die Schalteranordnung 10 ist
eine konventionelle Druckknopfschalterbank mit mehreren elektrischen
Kontakten 32, die in verschiedenen Kombinationen verbunden
sind durch Betätigung
der Druckknöpfe 16,
um die Schubstangen 30 niederzudrücken und den mechanischen Mechanismus
der Schalter in der Schalterbank 10 zu betätigen. Die
Schalterbank 10 ist eine kommerziell erhältliche
Schalterbank und kann eine von vielen bekannten Typen von Druckknopfschalteranordnungen sein.
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Gemäß der Erfindung
ist jede der Schubstangen 30 abgewandelt, um eine Lanze
oder Zunge 32 zu bilden, die von der Seite der Schubstangen 30 ausgeht.
Jede der Lanzen 32 kann unter Verwendung einer Stanze geformt
sein, um die Schubstange 30 teilweise durchzustanzen. Die
konventionelle Schubstange für
diese Druckknopfschalter ist ein Metallband, wodurch das Stanzen
von einem Abschnitt aus dem Band erleichtert wird. Es wird auch deutlich,
daß jede
der Lanzen 32 mit einem der Hebelarme 28 in Kontakt
kommt, wenn die Druckknopfschalter in ihren oberen Positionen sind.
Diese Anordnung wird dadurch ausgebildet, daß die Hebelarme 28 und
die Lanzen 32 so positioniert werden, daß sie mit
einer unteren Fläche
des Hebelarms in Kontakt sind. Zweifellos würde es möglich sein, die Richtung zu ändern, in
der die Hebelarme und Lanzen miteinander in Kontakt kommen, indem
die Orientierung der Lanzen 32 umgekehrt wird, um mit dem Oberteil
des Hebelarms in Kontakt zu kommen. Wie aus einer weiteren Beschreibung
in Verbindung mit 4 deutlich wird, wird die optimale
Position erreicht, wenn die Lanzen 32 mit einer unteren
Fläche des
Hebelarms 28 in Kontakt kommen, anstatt daß der Hebelarm 28 nach
unten gedrückt
wird.
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In 3 ist
eine Ansicht von unten von einer Gehäuseanordnung 12 gemäß der Erfindung
gezeigt, in der mehrere Hebelarme 28 zu sehen sind, die
auskragende Vorrichtungen aufweisen, die an der einen Seite des
Gehäuses 12 befestigt
sind und sich über
das Gehäuse
in einer Richtung quer zu der Richtung der Schubstangen 30 erstrecken.
In einem Ausführungsbeispiel
sind die Hebelarme 28 in Paaren gebildet und an dem Gehäuse 12 durch
Schrauben 34 befestigt. Alternativ können andere Verbindungsmittel,
wie beispielsweise Ultraschallschweißen, Nieten, eine Klebeverbindung oder
andere bekannte Mittel verwendet werden. An dem gegenüberliegenden
Ende der Hebelarme 28 sind mehrere Anzeigen bzw. Indikatoren 26 vorgesehen,
die in dem Gehäuse 12 schwenkbar
angebracht sind. Jeder Indikator 26 hat zwei entgegengesetzt
gerichtete Zapfenachsen 36, die in Aussparungen 38 sitzen,
die in einer unteren Fläche
des Gehäuses 12 ausgebildet sind.
Jeder Indikator 26 paßt
in einen Schlitz 40, der so gestaltet ist, daß er um
den Indikator 26 paßt
und ihm ermöglicht,
als Antwort auf eine Bewegung der Hebelarme 28 eine Schwenkbewegung
auszuführen.
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Für ein besseres
Verständnis
der Indikatoren 26 wird nun auf die 5, 6 und 7 Bezug genommen,
die Vorder-, Rück-
und Seitenansichten der Indikatoren 26 zeigen. Aus diesen
Figuren ist ersichtlich, daß die
Indikatoren 26 jeweils einen rechteckigen Rahmen mit zwei
Zapfenachsen 36, die von gegenüberliegenden Seiten ausgehen,
und ein Kreuzstück 42 aufweisen,
das sich über
den Indikator in der Richtung der Zapfenachsen 36 erstreckt.
Das Kreuzstück 42 ist
im Winkel schräg
zu dem Rahmen der Indikatoren 26, wie es am besten aus 7 ersichtlich
ist. Es wird auch deutlich, daß das
Kreuzstück 42 breiter
ist als die Breite der Indikatoren 26 und sich von dem
Rahmen nach unten erstreckt, wie das Endteil 44, das den
Boden des Indikatorrahmens bildet. In 7 ist der
Hebelarm 28 gezeigt, wie er in den Raum zwischen dem Bodenteil 44 und
dem Kreuzstück 42 eintritt.
Es wird deutlich, daß,
wenn der Hebelarm 28 sich in einer Richtung bewegt, die
in 7 nach unten sein würde, der Indikator 26 um
die Achse schwenkt, die durch die Zapfenachsen 36 gebildet
ist, wodurch sich das entgegengesetzte Ende 46 des Indikators 26 in
einer schwenkbaren Richtung bewegt. Aufgrund der relativen Länge des
Hebelarms zwischen der Achse 36 und dem Kontaktpunkt des
Hebelarms 28 mit dem Kreuzstück 42 im Vergleich
zu dem Abstand zwischen dem Ende 46 und der Achse 36 hat
eine leichte Bewegung des Hebelarms 28 eine große Bewegung
des Endes 46 zur Folge.
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In 4 ist
ein vergrößerter Querschnitt durch
das Gehäuse 12 gezeigt
und stellt dar, wie der Indikator 26 um die Achse 36 geschwenkt
wird durch die Bewegung des Hebelarms 28. In 4 ist
der Druckknopf 16 in einer oberen oder nicht betätigten Stellung
und hat bewirkt, daß der
Hebelarm 28 angehoben worden ist durch Kontakt mit der
Lanze (Zunge) 32. Wenn der Hebelarm 28 angehoben
wird, bewirkt sein Ende 28a, das mit dem Kreuzstück 42 in Eingriff
ist, daß der
Indikator 26 sich in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, so daß die obere
Fläche
des Endstückes 46 von
der Sichtöffnung 24 weg
gekippt ist. Es wird deutlich, daß, wenn der Druckknopf 16 niedergedrückt ist,
so daß die
Lanze 32 unter die Unterfläche 48 des Gehäuses 12 abfällt, der
Hebelarm 28 sich zurückdreht
in eine ebene Position, die mit der Unterfläche 48 im wesentlichen
ausgerichtet ist, wodurch der Indikator 26 in Uhrzeigerrichtung
geschwenkt wird. Wenn der Indikator 26 in Uhrzeigerrichtung
schwenkt, dreht sich die Deckfläche
des Endstückes 46 unter
die Sichtöffnung 24 und
wird in der Weise sichtbar, die in Verbindung mit 1 beschrieben
wurde. Der Hebelarm 28 kehrt in seine normale horizontale
Stellung zurück
aufgrund des elastischen Gedächtnisses
des Metallmaterials des Hebelarms. Üblicherweise würde der
Arm aus Phosphorbronze oder einem anderen geeigneten elastischen
Material gebildet. Es ist auch ersichtlich, daß der Indikator 26 in
seiner Drehung in Gegenuhrzeigerrichtung gestoppt wird durch einen
Anschlag gegen die Seitenwand 50 des äußeren Gehäuses 12 und in seiner
Drehung in Uhrzeigerrichtung durch die dazwischen angeordnete kurze
Trennwand 52 innerhalb des Gehäuses 12.
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In 8 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel von
einem Druckknopfschalter mit kurzem Schaltweg gezeigt, der den erfindungsgemäßen Stellungsindikator
in einer integrierten Schalteranordnung aufweist. Der Schalter 60 gemäß 8 enthält eine
Anzeige bzw. einen Indikator 26, der durch einen auskragenden
Arm 28 betätigt
wird, der durch Eingriff mit einer Lanze oder Zunge 32 auf
dem Druckknopfschaft oder der Schubstange 30 nach oben
gedrückt wird.
Der Druckknopfschaft 30 geht von dem Druckknopf 16 aus.
In dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 ist
der Druckknopf 16 als eine Kunststoffkappe auf einer metallischen
Schubstange 30 gezeigt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 sind
der Druckknopf 16 und der Schaft 30 gemeinsam
aus Kunststoff ausgeformt, wobei Spritzgießen oder andere bekannte Techniken
verwendet werden. Der Druckknopf 16 und der Schaft 30 werden
durch Seitenelemente 62 ausgerichtet gehalten, die in dem Schaltergehäuse 64 einstückig ausgeformt
sind. Es wird weiterhin deutlich, daß die Struktur des Indikators 26 und
insbesondere die Form des Kreuzstückes 42 in diesem
Ausführungsbeispiel
abgewandelt sind. Das Kreuzstück 42 und
das untere Teil 44 sind mit vergrößerten Flanschen 42a und 44a versehen,
die mit dem Hebelarm 28 in Kontakt sind und für mehr Hebelwirkung
zum Schwenken des Indikators 26 sorgen.
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Die
Kontaktstruktur des Schalters 16 kann im wesentlichen so
sein, wie sie in US-A-5 315 076 gezeigt und beschrieben ist, insbesondere
in Bezug auf Schiebeteile 66 und das Kontaktteil 68.
Das eine Ende des Kontaktteils 68 ist mit einem Anschluss 70 verbunden,
während
das andere Ende eine Kontaktspitze 72 hat, die mit einer
Kontaktspitze 74 auf einem zweiten Anschluss 76 zusammenpassen
kann. Für
eine nähere
Erläuterung
der Arbeitsweise des Kontaktteils 68 in Abhängigkeit
von Schiebeteilen 66 wird auf die US-A-5 315 076 Bezug
genommen, deren Offenbarung durch diese Bezugnahme in die vorliegende
Offenbarung eingeschlossen wird.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält der Schalter 60 ein
oberes Gehäuseteil 78 und
ein unteres Gehäuseteil 80.
Das Gehäuseteil 78 hält den Druckknopf 16,
den Schaft 30 und den Anzeigemechanismus. Der untere Rand 82 des
Teils 78 enthält
schnappende Paßstücke 84,
die in passende Nuten (nicht gezeigt) in dem unteren Gehäuseteil 80 schnappen.
Das Gehäuseteil 80 hält die Schalterkomponenten,
wie beispielsweise die Schiebeteile 66 und den Kontakt 68 und
auch die Anschlüsse 70 und 76.
In diesem bevorzugte Ausführungsbeispiel
sind die Schalterkomponenten mit dem Stellungsindikator integriert,
was eine kompaktere Struktur bei geringeren Schalterkosten zur Folge
hat.