DE19805301A1 - Vorrichtung mit mindestens einem Sensorschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens einem Sensorschalter für elek­ trische Geräte und Maschinen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wobei dem mindestens einen Sensorschalter eine Bedienzone zugeordnet ist, bei deren Berüh­ rung durch eine Bedienungsperson der zugehörige Sensorschalter aktiviert wird.

Im Rahmen der Erfindung gehören zu den Sensorschaltern nicht nur kapazitive und induktive Sensorschalter, sondern auch auf Lichtstrahlen oder auf die Unterbrechung von Lichtstrahlen reagierende Licht-Sensorschalter. Diese Sensorschalter können be­ rührungslose Näherungsschalter sein, zu deren Aktivierung die Annäherung eines Fin­ gers einer Bedienungsperson an die Bedienzone ausreicht, oder Berührungsschalter sein, zu deren Aktivierung eine Berührung der Bedienzone erforderlich ist. Elektrische Geräte und Maschinen, bei welchen die Erfindung verwendbar ist, sind insbesondere Elektroherde, jedoch auch elektrische Geschirrspülmaschinen, elektrische Waschma­ schinen, elektrische Wäschetrockner, Tonwiedergabegeräte und Bildwiedergabegerä­ te, Rundfunk- und Fernsehgeräte, Aufzugs-Kabinen und Bedienfelder an oder neben Türen von Aufzugsschächten, usw.

Ein auf die Unterbrechung eines Lichtstrahles reagierender berührungsloser Sensor­ schalter ist aus der DE 40 07 971 A1 bekannt. Ein kapazitiver Sensorschalter ist aus der EP 0 054 306 A1 (81 110 493.4) bekannt. Bei kapazitiven Sensorschaltern wird durch Annäherung des Fingers einer Bedienungsperson an eine Bedienzone oder durch Berühren dieser Bedienzone ein Kapazitätswert des Sensorschalters verändert. In ähnlicher Weise wird bei induktiven Sensorschaltern ihr Induktivitätswert verändert.

Ein besonderes Merkmal der Sensorschalter ist es, daß zu ihrer Betätigung kein Betä­ tigungsdruck erforderlich ist.

Dagegen ist zur Betätigung von Tastschaltern ein Betätigungsdruck erforderlich. Aus den DE 27 36 561 C2 und DE 29 02 353 C2 sind Tastschalter bekannt, welche eine gewölbte Federscheibe aus Metall aufweisen, die an ihrem Außenrand mit mindestens einem elektrischen Leiter in Kontakt ist und beim Niederdrücken der Federwölbung durch eine Bedienungsperson mit einem zweiten elektrischen Leiter in Berührung kommt, welche im Zentrum der gewölbten Federscheibe angeordnet ist, so daß beide Leiter elektrisch miteinander verbunden werden. Beim Wegnehmen der Betätigungs­ kraft biegt sich die Federscheibe durch ihre Federspannung wieder in ihre ursprüngli­ che Form zurück. Aus der DE 27 59 619 C2 ist ein elektrischer Schnappschalter be­ kannt, bei welchem ein gebogenes Schnappblech entgegen seiner Federkraft von ei­ ner Bedienungsperson soweit niedergedrückt werden kann, daß seine Bogenform auf die aridere Seite umspringt. Aus der DE 28 42 622 C2 ist ein Bedienpult bekannt, wel­ ches mit einer steifen Kunststoffolie überzogen ist, damit im Bedienpult eingebaute Mi­ kroschalter und Zwischenräume zwischen diesen Mikroschaltern und einer Deckplatte des Bedienpultes keine Verschmutzungen aufnehmen können, so daß das Bedienpult leicht sterilisierbar ist und auch in Operationsräumen von Krankenhäusern verwendet werden kann. Damit Stellelemente der Mikroschalter durch die Kunststoffolie hindurch betätigt werden können ist die Kunststoffolie im Bereich der Stellelemente der Mikro­ schalter in Form einer Blase konvex nach außen gewölbt. Die Blasen der Kunststoffo­ lie sind federlastisch biegsam. Beim Eindrücken der Blasen entsteht ein fühlbarer und hörbarer "Knackfrosch-Effekt". Wenn die Blase beim Eindrücken ihren "Knackpunkt" erreicht hat, fällt ihr Federwiderstand plötzlich ab. Durch weiteres Eindrücken der Blase entgegen ihrem reduzierten Federwiderstand wird das Stellelement des Mikroschalters bis zu einem Anschlag gedrückt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Vorrichtungen, welche minde­ stens einen berührungslosen Sensorschalter oder einen Berührungs-Sensorschalter enthalten, derart auszubilden, daß die Funktionssicherheit bei der Bedienung der Sen­ sorschalter erhöht wird. Gleichzeitig soll die Konstruktion einfach sein und zur Erhö­ hung der Funktionssicherheit keine stromverbrauchenden elektrischen Elemente erfor­ derlich sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die Vorrichtung mit mindestens einem Sensorschalter für elektrische Geräte und Ma­ schinen ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienzone eine Knackfroscheffekt-Feder aufweist, die bogenförmig derart ausgebildet ist, daß sie durch einen Betätigungsdruck der Bedienungsperson auf die Bedienzone entgegen ih­ rer Bogenform durch einen Knackpunkt gebogen wird, bei welchem sie hörbar knackt und ihre Federkraft plötzlich kleiner wird, jedoch bei Wegnahme der Betätigungskraft aufgrund ihrer Federkraft durch den Knackpunkt hindurch wieder in ihre Ursprungs­ form zurückschnappt.

Durch das Knack-Geräusch der Knackeffekt-Feder, wenn sie durch ihren Knackpunkt hindurch gebogen wird, kann eine Bedienungsperson akustisch hören, ob sie den Sensorschalter betätigt hat. Gleichzeitig spürt die Bedienungsperson in ihrem Betäti­ gungsfinger das Knacken der Feder und nach dem Knackpunkt den plötzlichen Abfall der Federkraft. Diese Wirkungen des Knackens oder Springens der Feder beim Biegen durch ihren Knackpunkt und der plötzliche Abfall der Federkraft, wenn sie entgegen ih­ rer Federdruckrichtung durch den Knackpunkt gebogen wird, ist als "Knackfrosch-Ef­ fekt" bekannt. Der Ausdruck "Knackfrosch" stammt von einem Spielzeug in Form eines Frosches, welcher mit einer derartigen Feder als Sprungfeder zum Hüpfen versehen ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bedienzone des Sensorschalters durch eine konvex nach außen gewölbte Oberfläche der Knackeffekt- Feder oder eines sich über die Knackeffekt-Feder erstreckenden Elements gebildet. Diese konvexe, blasenartige oder kalottenartige Erhöhung der Bedienzone ermöglicht einer Bedienungsperson auch blind die korrekte Position zur Bedienung des Sensor­ schalters zu finden. Damit wird die Zuverlässigkeit einer korrekten Bedienung des Sensorschalters wesentlich erhöht. In allen Fällen bleiben die Vorteile des Sensor­ schalters erhalten. Zur Erzielung der erfindungsgemäßen Wirkung ist weder eine teue­ re Konstruktion noch eine stromverbrauchende Beleuchtung erforderlich.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzug­ ten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung mit einem oder mehreren Sensorschaltern, eingebaut in ein Bedienfeld eines Elektroherdes,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Bedienzone eines Sensorschalters von Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung mit einem oder mehreren Sensorschaltern gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Knackfrosch-Effekt-Feder,

Fig. 5 einen Längsschnitt längs der Ebene V-V von Fig. 3,

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung mit einem oder mehreren Lichtstrahl-Sensorschaltern,

Fig. 7 eine Knackfrosch-Effekt-Feder mit Lichtdurchlass-Öffnungen, so daß sie in Kombination mit der Ausführungsform von Fig. 6 verwendbar ist,

Fig. 8 eine mehrschichtige Platte mit mehreren Knackfroscheffekt-Federn in
Form von blasenartigen oder kalottenartigen Bereichen zur Betätigung von darunter angeordneten, nicht dargestellten Sensorschaltern,

Fig. 9 einen Querschnitt längs der Ebene IX-IX von Fig. 8, welche identisch ist mit dem in Fig. 8 angegebenen Querschnitt XI-XI,

Fig. 10 einen Querschnitt längs der Ebene X-X von Fig. 8,

Fig. 11 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der mehr­ schichtigen Platte von Fig. 8,

Fig. 12 eine Draufsicht auf einen Elektroherd mit einer mehrschichtigen Platte nach den Fig. 8 oder 11.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung nach der Erfindung enthält mehrere Sensor­ schalter 2, von welchen nur einer dargestellt ist. Die Sensorschalter 2 befinden sich unter einer Trägerplatte 4, welche bei dem dargestellten Beispiel mit einer Deckplatte 6 aus Edelstahl bedeckt ist und auf der Muldenwanne 8 eines Elektroherdes aufliegt. Auf einem vorderen Abschnitt der Trägerplatte 4 befindet sich ein Bedienfeld mit einer Hauptplatte 10 aus federlastisch biegsamem Material, insbesondere Kunststoff oder Metall. Die Hauptplatte 10 ist durch eine Kleberschicht 12 auf die Trägerplatte 4 ge­ klebt und hat in der Bedienzone 14 jedes Sensorschalters 2 eine konvex nach außen gewölbte Erhöhung in Form einer Blase oder Kalotte, deren Oberfläche die Bedien­ zone 14 zur Aktivierung des Sensorschalters definiert. Die nach außen konvexe Erhö­ hung 16 ist durch eine Materialverformung der Hauptplatte 10 gebildet und kann durch den Verformungsvorgang eine dünnere Dicke haben als die Bereiche der Hauptplatte 10 außerhalb der Erhöhung 16. Zum leichteren Verständnis werden die Erhöhungen 16 im folgenden als "Kalotten" bezeichnet
Die Kalotten 16 bestehen aus federelastischem Material und sind derart bogenförmig ausgebildet, daß sie eine Knackfrosch-Effekt-Feder bilden, welche durch einen Betäti­ gungsdruck einer Bedienungsperson auf ihre gewölbte Außenfläche 14, welche die Bedienzone definiert, entgegen ihrer Bogenform durch einen Knackpunkt gebogen werden kann, bei welchem sie hörbar knackt und ihre Federkraft plötzlich kleiner wird. Bei Wegnahme der Betätigungskraft springt die Kalotte bzw. Feder 16 durch ihre eige­ ne Federspannung durch den Knackpunkt hindurch wieder in ihre Ursprungsform zu­ rück, welche in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Sensorschalter 2 können auf Lichtstrahlen, auf Kapazitätsänderungen oder auf In­ duktivitätsänderungen reagierende Sensorschalter sein. In Fig. 1 sind als Beispiel Kapazitätsflächen 18 des Sensorschalters 2 dargestellt, deren elektrische Kapazität verändert wird, wenn eine Bedienungsperson mit einem Finger sich der Bedienzone 14 nähert und die Kalotte 16 entgegen ihrer Bogenform durchbiegt.

Bei Verwendung von Sensorschaltern 2, welche auf Lichtstrahlen reagieren, muß die Strecke zwischen der Bedienzone 14 und dem Sensorschalter 2, d. h. die Kalotte 16 und der darunter liegende Bereich der Trägerplatte 4 lichtdurchlässig sein.

Die Trägerplatte 4 und die Hauptplatte 10 müssen auch dann mindestens in Teilberei­ chen lichtdurchlässig sein, wenn die Oberfläche der Hauptplatte 10 von ihrer Unter­ seite her beleuchtet werden soll, beispielsweise durch eine in Fig. 1 schematisch angedeutete elektrische Leuchte 20.

Wie die Draufsicht von Fig. 2 zeigt, kann die Kalotte 16 und die von ihr definierte Be­ dienzone 14 eine kreisrunde Form haben. Jedoch sind je nach gewünschtem Design auch andere Formen möglich.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3, 4 und 5 sind der Fig. 1 entsprechende Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen, während equivalente Teile mit einer um 100 erhöhten Bezugszahl versehen sind. Gleiche Teile werden im folgenden nur noch so weit beschrieben, wie sie von der Ausführungsform von den Fig. 1 und 2 ab­ weichen. Wie die Fig. 3, 4 und 5 zeigen, kann in den Hohlraum der Kalotte 16 einer Hauptplatte 110 eine Knackfrosch-Effekt-Feder 24 eingesetzt sein. In diesem Fall kann die Kalotte 16 ebenfalls als Knackfrosch-Effekt-Feder ausgebildet sein, braucht es je­ doch nicht, sondern die gesamte Hauptplatte 110 kann in diesem Fall aus einem fede­ relastisch flexiblen oder aus einem ohne Federkraft flexiblen Material, insbesondere Kunststoff, Metall oder einem anderen Material bestehen. Die Hauptplatte 110 kann eine dünne Folie sein. Die Oberfläche der Platte 110 kann, insbesondere im Bereich der Kalotten 16, mit Symbolen versehen sein, die einer Bedienungsperson Hinweise auf den Verwendungszweck geben. Mit solchen Symbolen kann auch die Hauptplatte 10 der Fig. 1 und 2 versehen werden. Die Hauptplatte 110 von Fig. 3 ist mit einer Deckschicht 26 versehen, welche durchsichtig oder undurchsichtig sein kann und wel­ che mit Symbolen der vorgenannten Art versehen sein kann. Die Deckschicht 26 kann beispielsweise eine durchsichtige Kunststoffolie sein. Eine solche Deckschicht 26 kann auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 verwendet werden. Die Deckschicht 26 folgt den Wölbungen der Kalotten 16 und ihre Oberfläche bildet im Be­ reich der Kalotten 16 je eine Bedienzone 14 für einen Sensorschalter 2.

Gemäß den Fig. 3, 4 und 5 haben die Knackfrosch-Effekt-Federn 24 die Form von Kalotten mit vier Beinen 28. Die Kalotten 16 der Hauptplatte 110 können auf ihrer hohlen Unterseite als Rechteck 30 ausgebildet sein, in dessen Ecken die Beine 28 ra­ gen. Dadurch werden die Federn 26 in ihrer vorbestimmten Drehposition gehalten.

Fig. 6 zeigt die Vorrichtung von Fig. 1 mit einem lichtempfindlichen Sensorschal­ ter 102. Dieser Sensorschalter 102 hat einen Lichtsender 32 und einen Lichtempfän­ ger 34, welche auf die Bedienzone 14 gerichtet sind. Das Licht 36 des Senders 32 wird an der Bedienzone 14 durch den Finger (nicht dargestellt) einer Bedienungsperson mindestens teilweise zum Empfänger 34 reflektiert. Zu diesem Zwecke sind die Trä­ gerplatte 4 und die Kalotte 16 lichtdurchlässig.

Wenn in die Kalotte von Fig. 5 eine Knackfrosch-Effekt-Feder 124 ähnlich der Feder 24 der Fig. 3, 4 und 5 eingesetzt wird, dann muß diese entweder aus einem licht­ durchlässigen Material bestehen oder entsprechend Fig. 7 mit Lichtdurchlaßöffnun­ gen 36 versehen sein.

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf eine mehrschichtige Platte 40 mit in Draufsicht gese­ hen ovalen Kalotten 16, die in einer Hauptplatte 10 gebildet sind, welche so ausgebil­ det sein kann, wie dies vorstehend mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben wurde. Auf der Unterseite der Hauptplatte 10 befindet sich gemäß den Fig. 9 und 10 eine Selbstkleberschicht 12, die mit einer Abziehschicht 44 versehen ist. Die Ab­ ziehschicht 44 kann eine Kunststoffolie oder Papier oder Metallfolie sein und schützt die Selbstkleberschicht 12 nach der Herstellung der mehrschichtigen Platte 40. Die Abziehschicht 44 wird von der Selbstkleberschicht 12 erst dann abgezogen, wenn die Hauptplatte 10 mit der Selbstkleberschicht 12 auf ein Bedienfeld geklebt wird, unter welchem sich Sensorschalter befinden, für welche die Kalotten 16 die Bedienzone de­ finieren.

Im mittleren Bereich der mehrschichtigen Platte 40 von Fig. 8 sind zwei Kalotten 16 dicht nebeneinander gebildet und mit einer gemeinsamen ovalen Oberfläche versehen, von welcher die eine Hälfte die Bedienzone 14 der einen Kalotte und die andere Hälfte die Bedienzone 14 der anderen Kalotte 16 bildet. Diese beiden dicht beieinander lie­ genden Kalotten 16 sind auf ihrer hohlen Unterseite durch einen schmalen Steg 46 voneinander getrennt, welcher in der Querschnittsansicht von Fig. 10 sichtbar ist.

Die mehrschichtige Platte 40 ist vorzugsweise federelastisch biegsam. In den Hohl­ räumen der Kalotten 16 können Knackfrosch-Effekt-Federn 24 oder 124 eingesetzt sein, wie sie mit Bezug auf die Fig. 3, 4, 5 und 7 beschrieben wurden. Die Haupt­ platte 10 von Fig. 8 kann mit einer Deckschicht entsprechend der Deckschicht 26 von Fig. 3 versehen sein. Die Hauptplatte 10 und/oder Deckschicht 26 können mit Symbo­ len versehen sein, welche einer Bedienungsperson Bedienungshinweise geben. Wie in Fig. 8 als Beispiel dargestellt, können solche Symbole (Felder mit Punkt in einem der Felder) zur Auswahl einer von mehreren Heizzonen oder Kochzonen eines Elektroher­ des sein oder Symbole (Plus- und Minuszeichen) zur Temperatureinstellung der ge­ wählten Heizzone oder Kochzone.

Fig. 12 zeigt eine Draufsicht auf einen Elektroherd 50 mit einem Kochfeld 52 und ei­ nem Bedienfeld 54, auf welches eine selbstklebende mehrschichtige Platte 40 von Fig. 8 geklebt ist.

Claims (10)

1. Vorrichtung mit mindestens einem Sensorschalter (2; 102) für elektrische Gerä­ te und Maschinen, wobei dem mindestens einen Sensorschalter eine Bedien­ zone (14) zugeordnet ist, bei deren Berührung durch eine Bedienungsperson der zugehörige Sensorschalter aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienzone (14) eine Knackfrosch-Effekt-Feder (16; 24; 124) aufweist, die bogenförmig derart ausgebildet ist, daß sie durch einen Betäti­ gungsdruck der Bedienungsperson auf die Bedienzone (14) entgegen ihrer Bo­ genform durch einen Knackpunkt gebogen wird, bei welchem sie hörbar knackt und ihre Federkraft plötzlich kleiner wird, jedoch bei Wegnahme der Betäti­ gungskraft aufgrund ihrer Federkraft durch den Knackpunkt hindurch wieder in ihre Ursprungsform zurückschnappt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Knackfrosch- Effekt-Feder (16) durch einen ausgeformten Bereich einer federelastisch flexi­ blen Platte (10; 110) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Knackfrosch- Effekt-Feder durch ein Element (24; 124) gebildet ist, welches in den Hohlraum eines kalottenartig hohlen Bereiches (16) eines flexiblen plattenartigen oder fo­ lienartigen Elements (10; 110) eingesetzt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strecke zwischen der Bedienzone (14) und dem Sensor­ schalter (2; 102) mindestens einen lichtdurchlässigen Weg aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorschal­ ter (102) ein Lichtsensor ist, der auf Licht reagiert, welches durch den minde­ stens einen lichtdurchlässigen Weg strahlt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bedienzone (14) durch eine flexible, biegsame Platte oder Folie (10; 110; 26) aus Kunststoff gebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Knackfrosch-Effekt-Feder (16; 24; 124) aus Kunststoff oder Metall besteht.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine mehrschichtige Platte (40) vorgesehen ist, welche an ihrer Oberfläche die Bedienzone (14) oder mehrere Bedienzonen bildet, eine der Anzahl der Bedienzonen entsprechende Anzahl von Knackfrosch-Effekt-Federn bildet (16) oder enthält (24; 124) und an ihrer Unterseite eine Selbstklebe­ schicht (12) aufweist, die durch eine Abziehschicht (44) geschützt ist, welche zur Freilegung der Selbstklebeschicht (12) von dieser abziehbar ist, um die mehrschichtige Platte (40) auf ein Bedienfeld zu kleben, unter welchem sich der mindestens eine Sensorschalter (2; 102) befindet.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bedienzone (14) eine konvex nach außen gewölbte Oberflä­ che aufweist.

10. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Elektroherde.