DE19646400C2 - Verfahren zur Herstellung eines Schaltelementes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltelementes bestehend aus zwei Halbelementen und einer einem Halbelement zugeordneten Kontaktfläche sowie mit der Kontaktfläche kontaktierbaren Kontaktelementen durch Verkleben der beiden Halbelemente miteinander und ein mit dem Verfahren hergestelltes Schaltelement das durch mechanische Belastung betätigbar ist und zur elektrischen Auslösung von Funktionen beliebiger Einrichtungen einsetzbar ist, beispielsweise zur Zählung von Fahrzeugen o. dgl., oder zur Zugangskontrolle oder Überwachung von Gebäuden oder Räumen.

In vielen Bereichen der Technik ist es erforderlich, Bewegun­ gen zu messen, Vorgänge zu starten, oder zu beenden, wozu geeignete Geber notwendig sind. Beispielsweise ist es üblich, die Geschwindigkeit von Fahrzeugen mit Hilfe von Lichtschran­ ken zu messen. Hierbei ist jedoch ein beträchtlicher Aufwand bei der Aufstellung und Justage der Lichtschranke erforder­ lich. Auch ist es in öffentlichen Gebäuden wichtig, zu wissen, wieviel Personen sich im Gebäude aufhalten. Diese Informatio­ nen können dann bei Gefahrensituationen hilfreich sein. Zu diesem Zweck werden in der Regel Bewegungsmelder und/oder eine Videoüberwachung eingesetzt. Der Nachteil ist hierbei in dem erheblichen technischen Aufwand zu sehen, um eine rein zahlen­ mäßige Information zu erhalten.

Bewegungsmelder werden auch eingesetzt, um Schaltfunktionen auszulösen, wie dies beim Betreten von Geschäften oder Gebäu­ den der Fall ist. Hier werden durch die Bewegungsmelder dann akustische oder optische Signale ausgelöst oder einfach die Beleuchtung eingeschaltet. Bewegungsmelder besitzen allerdings den Nachteil, daß es schwierig ist, Signale die eine Schalt­ funktion auslösen sollen, von denen zu unterscheiden, die nicht erfaßt werden sollen.

Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, werden auch Induktions­ schleifen als Signalgeber eingesetzt. Diese Induktionsschlei­ fen sind allerdings nur zur Überwachung von solchen Fahrzeugen oder Gegenständen geeignet, die eine Störung des elektromagne­ tischen Feldes verursachen. Für die Zugangskontrolle von Gebäuden o. dgl. sind derartige Induktionsschleifen nicht ge­ eignet.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 77 37 106 ist weiterhin ein leistenförmiger Niederspannungsschalter bekannt geworden, bei dem in einem Schutzkörper im Abstand zueinander Kontaktkörper angeordnet sind, die mit ihren Kontaktflächen unter Belastung gegeneinander bewegbar sind. Der Schutzkörper ist als langgestrecktes, seitenfest abgestütztes Hohlprofil mit elastisch verformbarer Oberseite ausgebildet. In dessen sich über die volle Länge erstreckenden Innenraum ist ein Schaltelement angeordnet, das aus zwei elastisch gegeneinander abgestützten verwindungssteifen Schaltleisten besteht, an denen die einander zugeordneten Kontaktflächen angebracht sind. Die Abstützung der Schaltleisten erfolgt mit Hilfe von leistenförmigen elastischen Gliedern aus einem Elastomer. Die elastischen Glieder sind entweder an den Schaltleisten angeklebt oder anvulkanisiert. Auf diese Weise wird das Schaltelement zu einem kompakten Körper, der lediglich in den Innenraum des Schuzkörpers eingeschoben zu werden braucht.

Ein derartiger Niederspannungsschalter ist sehr kompliziert aufgebaut und durch eine Vielzahl von Fertigungsschritten aufwendig zu fertigen. Darüber hinaus besitzen die Schalt­ leisten mit den zwischenliegenden elastischen Gliedern keine ausreichende mechanische Festigkeit, so daß zu deren Schutz das Hohlprofil unbedingt erforderlich ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines Schaltelementes zu schaffen, das einerseits sehr preisgünstig und mit möglichst wenig Aufwand zu realisieren ist und bei dem das hergestellte Schaltelement bei einer großen Lebensdauer eine hohe Schalt­ zuverlässigkeit aufweist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltelementes bestehend aus zwei Halbelementen und einer einem Halbelement zugeordneten Kontaktfläche sowie mit der Kontaktfläche kontaktierbaren Kontaktelementen durch Verkleben der beiden Halbelemente miteinander dadurch gelöst, daß zunächst das obere Halbelement mit zwei längs neben den Kontaktelementen entlang der jeweiligen Außenkante verlaufenden Streifen aus Silikonkautschuk versehen wird, wobei der Silikonkautschuk flächig entlang der Unterkante des oberen Halbelementes abgestrichen wird, daß nach dem Aushärten des Sili­ konkautschuks am oberen Halbelement das obere und das untere Halbelement, das Schaltelement bildend, unter Auflage eines lagefixierten Distanzelementes auf der Kontaktfläche unterhalb der Kontaktelemente mit Silikonkautschuk miteinander verklebt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach zu realisieren und erlaubt die kostengünstige Herstellung eines Schaltelementes, das besonders einfach aufgebaut und für beliebige Anwen­ dungsfälle einsetzbar ist. Insbesondere wird eine hohe Lebensdauer erreicht.

In Fortführung der Erfindung wird das Distanzelement vor dem Zusammenfügen der Halbelemente durch Verschrauben mit dem unteren Halbelement fixiert und nach dem Aushärten des Silikonkautschuks nach Entfernen der Verschraubung in Längsrichtung aus dem Schaltelement gezogen.

Zur Beschleunigung des Aushärtvorganges kann das Aushärten unter geringer Wärmezuführung erfolgen. Zusätzlich ist es zweckmäßig, die Halbelemente während des Aushärtvorganges auf­ einanderzudrücken, um einen festeren Verbund zu erreichen.

Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Schaltelement ist dadurch gekennzeichnet daß ein oberes Halbelement und ein unteres Halbelement im Abstand zueinander angeordnet sind und unter Zwischenlage eines als Klebe- und Isoliermaterial dienenden und aus mehreren Schichten bestehenden elastischen Materiales miteinander verbunden sind und daß die Halbelemente entgegen der Elastizität des elasti­ schen Materiales in ihrer gesamten Längserstreckung an belie­ biger Stelle punkt- oder linienförmig miteinander kontak­ tierbar sind.

Ein derartiges Schaltelement ist überraschend einfach auf­ gebaut, kann besonders kostengünstig hergestellt werden und ist für beliebige Anwendungsfälle einsetzbar. Darüberhinaus sind diese Schaltelemente sehr robust und besitzen in Abhän­ gigkeit von der Ausführung eine Ansprechempfindlichkeit von ca 12-20 kg, wobei die maximale Belastung kurzzeitig mehrere 1000 kg betragen kann, ohne daß dadurch nachfolgende Schalt­ vorgänge beeinflußt werden. Es ist sogar möglich, das Schalt­ element zur Gewichtskontrolle einzusetzen, indem die Über­ schreitung eines vorgegebenen Gewichtes kontrolliert werden kann, da sich die Ansprechschwelle nicht verändert.

In einer besonderen Ausgestaltung weist eines der Halbelemente eine in Längsrichtung verlaufende Kontaktfläche auf, wobei das andere Halbelement auf seiner Unterseite mit wenigstens einem Kontaktelement versehen ist. Das Kontaktelement steht bevorzugt aus einem der Halbelemente hervor und ist einstückig mit diesem verbunden. Zwischen der Kontaktfläche und dem Kon­ taktelement besteht ein Luftspalt, durch dessen Größe die Ansprechschwelle vorgegeben wird. Dieser Luftspalt beträgt bevorzugt weniger als 1 mm.

Die Halbelemente sind zweckmäßig aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium gefertigt, wobei diese mit einer elektrisch isolie­ renden Beschichtung versehen sein können, die lediglich auf den Kontaktelementen und der Kontaktfläche ausgespart ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das elastische Material im Bereich der Längskanten der Halbelemente, die Kontaktfläche aussparend, angeordnet, wobei als elastisches Material vorzugsweise selbsthärtender Silikonkautschuk verwendet wird.

Die besten Eigenschaften werden erreicht, wenn als elastisches Material "Cenusil Acetat" verwendet wird, welches unter diesem Namen vom Chemiewerk Nünchritz GmbH bzw. der Hüls Silicone GmbH vertrieben wird, welches eine hohe Klebekraft garantiert und nach dem Aushärten die für diesen Anwendungsfall gewünsch­ te Elastizität aufweist.

Besonders kostengünstig läßt sich das Schaltelement her­ stellen, wenn als Halbelemente vorgefertigte Profilleisten verwendet werden, indem das obere Halbelement aus einer Teppichschiene und das untere Halbelement aus einer Übergangs­ teppichschiene besteht.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Schaltelement 1 im Schnitt dargestellt.

Das Schaltelement 1 besteht aus einem langgestreckten oberen Halbelement und einem langgestreckten unteren Halbelement 3, welche in einem vorgegebenen im Abstand zueinander angeordnet sind. Die Halbelemente 2, 3 sind bevorzugt langgestreckt aus­ gebildet, können aber auch jede andere Form, wie rund oder eckig, aufweisen.

Das obere und das untere Halbelement 2, 3 sind unter Zwischen­ lage eines als Klebe- und Isoliermaterial dienenden ela­ stischen Materiales 4 miteinander verbunden, wobei die Halb­ elemente 2, 3 entgegen der Elastizität des elastischen Mate­ riales 4 in ihrer gesamten Längserstreckung an beliebiger Stelle punkt- oder linienförmig miteinander kontaktierbar sind. Als elastisches Material 4 wird bevorzugt selbsthärten­ der Silikonkautschuk, wie Cenusil Acetat verwendet. Das elas­ tische Material 4 ist dazu im Bereich der Längskanten der Halbelemente 2, 3, die Kontaktfläche 5 aussparend, angeordnet.

Das untere Halbelement 3 weist eine in Längsrichtung verlau­ fende Kontaktfläche 5 auf und das obere Halbelement 2 ist auf seiner Unterseite mit wenigstens einem Kontaktelement 6 verse­ hen. Das Kontaktelement 6 steht aus der Unterseite des oberen Halbelementes 2 hervor und verläuft in dessen Längsrichtung.

In der nichtbelasteten Normallage besteht zwischen der Kon­ taktfläche 5 und dem Kontaktelement 6 ein Luftspalt 7 von weniger als 1 mm, der bei einer Gewichtsbelastung an beliebi­ ger Stelle des Schaltelements 1 geschlossen wird, wodurch ein elektrischer Kontakt entsteht, der als Schaltsignal verwendet werden kann.

Die Halbelemente 2, 3 bestehen aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium und können mit einer elektrisch isolierenden Be­ schichtung versehen werden, die im Bereich der Kontaktelemente 6 und der Kontaktfläche 5 ausgespart ist. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Halbelemente 2, 3 aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material herzustellen. Beispielsweise kön­ nen die Halbelemente 2, 3 auch aus Keramik, Stein, Holz usw. hergestellt werden, wobei dann lediglich die Kontaktfläche 5 und das Kontaktelement 6 mit einer Metallauflage zu versehen sind.

Das Schaltelement ist besonders einfach herzustellen, wenn die Halbelemente 2, 3 aus vorgefertigten Profilleisten ge­ fertigt sind, indem das obere Halbelement 2 aus einer Teppich­ schiene und das untere Halbelement 3 aus einer Übergangstep­ pichschiene besteht.

Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit zu steuern­ den Einrichtungen kann das obere und das untere Halbelement 2, 3 jeweils an einem Ende mit einem nicht dargestellten An­ schlußkontakt versehen werden.

Der erfindungsgemäße Schaltelement kann an beliebiger Stelle im Boden eingelassen werden, oder auf diesem befestigt werden. Das kann beispielsweise an Einfahrten in Tiefgaragen oder auch auf einer Türschwelle oder einer Treppenstufe erfolgen. Somit läßt sich das Schaltelement als Lichtschalter oder zur Be­ tätigung einer Alarmanlage verwenden.

Das Schaltelement 1 kann als separate Baugruppe unter einer Fliese, einem Dielenbrett oder einer Türschwelle angeordnet, oder auch als Bestandteil dieser Bauteile ausgebildet werden. Das kann einfach dadurch erfolgen, daß z. B. das Brett der Türschwelle als unteres Halbelement mit einer Metallauflage als Kontaktfläche versehen wird, wobei dann das obere Halb­ element 2 mit dem Brett unter Zwischenlage des elastischen Materiales 4 zu verbinden ist. In diesem Fall ist das Schaltelement lediglich sinngemäß umgekehrt zu montieren.

Das Schaltelement kann auch bei entsprechend kleiner Kon­ struktion als Taster in Tastaturen oder in Bedienelementen eingesetzt werden. Das hat in diesen Fällen den besonderen Vorteil, daß die herkömmlichen Metallfedern durch Silikonkau­ tschuk ersetzt werden, wodurch der Verschleiß geringer wäre, da die Spannkraft der Metallfedern mit der Zeit nachläßt.

Das erfindungsgemäße Schaltelement kann auch großflächig in Form einer Trittplatte in runder oder eckiger Ausführung aus­ gebildet werden. Die Anordnung der Kontaktelemente 6 an einem der Halbelemente kann dabei in beliebiger Weise erfolgen. Beispielsweise kann das Kontaktelement 6 parallel zum Umriß des Schaltelementes verlaufen, oder es werden mehrere gerade Kontaktelemente parallel nebeneinander angeordnet.

Die Herstellung des vorstehend beschriebenen Schaltelements kann dadurch erfolgen, daß zunächst das obere Halbelement 2 mit zwei längs neben den Kontaktelementen 6 entlang der jewei­ ligen Außenkante verlaufenden Streifen aus Silikonkautschuk versehen wird. Der Silikonkautschuk wird dabei flächig entlang der Außenkante des oberen Halbelementes 2 abgestrichen, so daß das obere Halbelement 2 zunächst eine ebene Unterfläche er­ hält, bei der die Kontaktelemente 6 und der Bereich zwischen diesen frei gehalten werden.

Nach dem Aushärten des Silikonkautschuks werden das obere und das untere Halbelement 2, 3 unter Auflage eines lagefixierten Distanzelementes auf die Kontaktfläche 5 mit Silikonkautschuk miteinander verklebt. Das Distanzelement wird dazu durch Ver­ schrauben mit dem unteren Halbelement 3 lagefixiert. Nach dem Aushärten des Silikonkautschuks und nach Entfernen der Ver­ schraubung kann das Distanzelement in Längsrichtung aus dem Schaltelement 1 gezogen werden.

Läßt sich das Distanzelement ohne Schwierigkeiten aus dem Schaltelement 1 entfernen, so kann davon ausgegangen werden, daß die Verbindung des oberen und des unteren Halbelementes ordnungsgemäß erfolgt ist.

Das Aushärten des Silikonkautschuks kann auch unter geringer Wärmezuführung erfolgen, wobei die Halbelemente 2, 3 gleich­ zeitig während des Aushärtvorganges aufeinandergedrückt werden können.

Bezugszeichenliste

1

Schaltelement

2

oberes Halbelement

3

unteres Halbelement

4

elastisches Material

5

Kontaktfläche

6

Kontaktelement

7

Luftspalt

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung eines Schaltelements, bestehend aus zwei Halbelementen und einer einem Halbelement zugeordneten Kontaktfläche sowie mit der Kontaktfläche kontaktierbaren Kontaktelementen durch Verkleben der beiden Halbelemente miteinander, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zunächst das obere Halbelement (2) mit zwei längs neben den Kontaktelementen (6) entlang der jeweiligen Außenkante verlaufenden Streifen aus Silikonkautschuk versehen wird, wobei der Silikonkautschuk flächig entlang der Außenkante des oberen Halbelementes (2) abgestrichen wird, daß nach dem Aushärten des Silikonkautschuks am oberen Halbelement das obere und das untere Halbelement (2, 3), das Schaltelement bildend, unter Auflage eines lagefixierten Distanzelementes auf der Kontaktfläche (5) unterhalb der Kontaktelemente (6) mit Silikonkautschuk miteinander verklebt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Distanzelement durch Verschrauben mit dem unteren Halbelement (3) fixiert wird und nach dem Aushärten des Silikonkautschuks nach Entfernen der Ver­ schraubung in Längsrichtung aus dem Schaltelement gezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Aushärten unter geringer Wärmezuführung erfolgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbelemente (2, 3) während des Aushärtvorganges aufeinandergedrückt werden.

5. Schaltelement hergestellt nach dem Verfahren entsprechend der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein langgestrecktes oberes Halb­ element (2) und ein langgestrecktes unteres Halbelement (3) im Abstand zueinander angeordnet sind und unter Zwischenlage eines als Klebe- und Isoliermaterial dienen­ den und aus mehreren Schichten bestehenden elastischen Materiales (4) miteinander verbunden sind und daß die Halbelemente (2, 3) entgegen der Elastizität des elasti­ schen Materiales (4) in ihrer gesamten Längserstreckung an beliebiger Stelle punkt- oder linienförmig miteinander kontaktierbar sind.

6. Schaltelement nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eines der Halbelemente (2; 3) eine in Längsrichtung verlaufende Kontaktfläche (5) auf­ weist, daß das andere Halbelement (2; 3) auf seiner Unter­ seite mit wenigstens einem Kontaktelement (6) versehen ist und daß zwischen der Kontaktfläche (5) und dem Kontakt­ element (6) ein Luftspalt (7) besteht.

7. Schaltelement nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kontaktelement (6) aus einem der Halbelemente (2; 3) hervorsteht und einstückig mit diesem verbunden ist.

8. Schaltelement nach Anspruch 6 und 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Luftspalt (7) weniger als 1 mm beträgt.

9. Schaltelement nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbelemente (2, 3) aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium, bestehen.

10. Schaltelement nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbelemente (2, 3) mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen sind, die auf den Kontaktelementen (6) und der Kontakt­ fläche (5) ausgespart ist.

11. Schaltelement nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material (4) im Bereich der Längskanten der Halbelemente (2, 3), die Kontaktfläche (5) aussparend, angeordnet ist.

12. Schaltelement nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als elastisches Material (4) selbsthärtender Silikonkautschuk verwendet wird.

13. Schaltelement nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das elastische Material (4) aus Cenusil Acetat besteht.

14. Schaltelement nach den Ansprüchen 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbelemente (2, 3) aus vorgefertigten Profilleisten bestehen.

15. Schaltelement nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das obere Halbelement (2) aus einer Teppichschiene und das untere Halbelement (3) aus einer Übergangsteppichschiene besteht.