DE19918208A1

DE19918208A1 - Schaltelement, insbesondere Druckwellenschalter

Info

Publication number: DE19918208A1
Application number: DE19918208A
Authority: DE
Inventors: Christof Lexer; Godert De Jager
Original assignee: BIRCHER AG BERINGEN
Current assignee: Bircher Reglomat AG
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2000-10-26
Also published as: DE50006653D1; EP1047088A2; EP1047088A3; ATE268501T1; DK1047088T3; US6265679B1; EP1047088B1

Abstract

Bei einem Schaltelement, insbesondere Druckwellenschalter zur Absicherung von Einklemmstellen bei betätigbaren Toren, Türen o. dgl., mit zumindest einer Druckkammer, welche zumindest teilweise mit einer Membran (4) versehen ist, wobei über die Membran (4) ein Erregerkontaktelement (5) zum Herstellen eines Kontaktes mit einem Abnehmerkontaktelement (6) verbindbar ist, soll das Erregerkontaktelement (5) und/oder das Abnehmerkontaktelement (6) zum Herstellen eines gemeinsamen Kontaktes aus einer Kontaktebene (E) herausbewegbar sein.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltelement, insbesondere Druckwellenschalter zur Absicherung von Einklemmstellen bei betätigbaren Toren, Türen od. dgl., mit zumindest einer Druckkammer, welche zumindest teilweise mit einer Membran versehen ist, wobei über die Membran ein Erregerkontaktelement zum Herstellen eines Kontaktes mit einem Abnehmerkontaktelement verbindbar ist.

Derartige Druckwellenschalter sind in vielfältigster Form und Ausführung im Markt bekannt und erhältlich. Sie dienen im wesentlichen zur Absicherung von Einklemmstellen, insbesondere bei betätigbaren Türen, Toren od. dgl. Häufig werden abgedichtete Gummi- bzw. Hohlprofile verwendet, welche über einen Schlauch mit einem eingangs beschriebenen Druckwellenschalter verbunden sind. Bei einem bestimmten Druck auf den Schlauch, wenn bspw. eine Türe, ein Tor, Fenster od. dgl. geschlossen ist, wird ein Druck im Druckwellenschalter aufgebaut und ein elektrischer Kontakt zwischen einem Erregerkontaktelement und einem Abnehmer kontaktelement wird geschlossen. Wird die Türe geöffnet, so lässt der Druck im Druckwellenschalter nach, die Membran geht zurück und ein elektrischer Kontakt wird unterbrochen. Dieser leitet das entsprechende Signal, welches weiterverarbeitet werden kann.

Dabei wird ein Kontaktelement, welches der Membran zugeordnet ist, linear gegen ein weiteres Kontaktelement eines Abnehmerkontaktelementes bewegt. Hierdurch kommt es häufig bei derartigen Druckwellenschaltern zu Verschmutzungen und insbesondere Abnutzungserscheinungen. Durch häufiges Betätigen bildet sich durch den Funkenschlag eine sogenannte isolierende Schicht, welche die Zuverlässigkeit eines derartigen Druckwellenschalters stark beeinträchtigt. Derartige Schalter werden häufig bewegt, sodass sehr hohe Anforderung an den Verschleiss gestellt sind. Diese Schalter reagieren bspw. bei einem Luftüberdruck im System von etwa 2 mbar. Mit der Kontaktschliessung kann ein Stop- oder ein Umkehrsignal am Antrieb der Tür oder am Tor weitergeleitet werden.

Daher ist die Zuverlässigkeit derartiger Druckwellen schalter von elementarer Bedeutung in der Sicherheits technik. Hierbei wird häufig mit Kontaktabständen und geringen Kontaktdrücken gearbeitet, was ein Verschmutzen, Oxidieren der Kontakte auch bei geringen Strömen, wie sie bspw. in der Ansteuerung digitaler Schaltungen vorkommen, zur Folge hat.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Schaltelement, insbesondere ein Druckwellenschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die genannten Nachteile beseitigt, und mit welchem auf einfache und kostengünstige und sichere Weise ein permanentes Schalten möglich ist, ohne das die Kontaktelemente verschmutzen, durch Funkenschlag sich eine korrodierende und isolierende Schicht bildet und welches zuverlässig im Betrieb ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass das Erregerkontaktelement und/oder das Abnehmerkontaktelement zum Herstellen eines gemeinsamen Kontaktes aus einer Kontaktebene herausbewegbar ist.

Bei der vorliegenden Erfindung ist von Bedeutung, dass das Erregerkontaktelement mittels der Membran bei Druckbeaufschlagung des Druckwellenschalters gegen das Abnehmerkontaktelement bewegt wird. Durch die Bewegung der Kontaktelemente zueinander werden die Kontaktflächen übereinandergeschoben. Dies wird permanent während einem Ein- und/oder Ausschalten einer elektrischen Verbindung zwischen Erregerkontaktelement und Abnehmerkontaktelement gewährleistet.

Wichtig dabei ist, dass zumindest ein Kontaktelement gegenüber dem anderen Kontaktelement während des Aufeinandergreifens aus einer Ebene des Kontaktelementes herausbewegt wird.

Diese Herausbewegen der Kontaktelemente gegeneinander aus der Kontaktebene ist dadurch gewährleistet, dass fiktive Drehpunkte der einzelnen Erregerkontaktelemente bzw. des Abnehmerkontaktelementes ausserhalb der Kontaktebene liegen.

Bevorzugt liegen diese fiktiven Drehpunkte innerhalb einer Membranebene. Dabei liegen die Kontaktelemente des Erregerkontaktelementes sowie des Abnehmerkontaktelementes ausserhalb der Membranebene. Nur hierdurch wird eine permanent gleitende Bewegung der Kontaktelemente zueinander bei Berührung gewährleistet. Dies verhindert insbesondere einen Aufbau einer isolierenden Schicht. Dabei werden durch das permanente Übereinanderschieben beim Zusammengreifen und Auseinandergreifen der Kontaktelemente die Kontaktflächen von Schmutz befreit und eine mögliche Korrosion wird verhindert.

Daher ist mit der vorliegenden Erfindung ein Schaltelement, insbesondere ein Druckwellenschalter gebildet, welcher wartungsfrei mit wesentlich erhöhter Zuverlässigkeit arbeitet.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll auch liegen das entsprechende Erregerkontaktelement sowie das Abnehmerkontaktelement beim Unterdruckwellenschalter einzusetzen bzw. zu verwenden. Dann übergreift entsprechend das Erregerkontaktelement das Abnehmerkontaktelement. Dies soll ebenfalls vom vorliegenden Erfindungsgedanken umfasst sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Querschnitt durch einen Druckwellenschalter nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 einen schematisch dargestellten Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Schaltelement, insbesondere durch einen Druckwellenschalter;

Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch den Druckwellenschalter gemäss Fig. 2 in einer Gebrauchslage;

Fig. 4a einen weiteren Teilquerschnitt des Druckwellenschalters gemäss Fig. 2 in einer weiteren Gebrauchslage;

Fig. 4b einen Teilquerschnitt durch den Druckwellenschalter gemäss Fig. 2 in einer noch weiteren Gebrauchslage.

Gemäss Fig. 1 weist ein bisher bekannter Druckwellenschalter ein Gehäuse 1 auf, in welchem innen eine Druckkammer 2 gebildet ist. An die Druckkammer 2 mündet ein Anschluss 3 zum Anlegen eines Druckluftschlauches od. dgl. Elementes. Die Druckkammer 2 ist von einer Membran 4 überdeckt, die gegenüber dem Gehäuse 1 bei Druckbeaufschlagung in dargestellter Pfeilrichtung X bewegbar ist. Dabei wird ein an die Membran 4 angelegtes Erregerkontaktelement 5 gegen ein Abnehmerkontaktelement 6 bewegt und ein elektrischer Kontakt ist hergestellt.

Lässt der Druck in der Druckkammer 2 nach, so wird die Membran entgegen der dargestellten Pfeilrichtung X zurückbewegt, was ein Auseinanderbewegen der Kontaktelemente 7, 8 zur Folge hat. Der elektrische Kontakt ist unterbrochen.

Bei der vorliegenden Erfindung gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 liegen Erregerkontakt element 5 sowie Abnehmerkontaktelement 6 und insbesondere dessen Kontaktelemente 7, 8 ausserhalb einer Membranebene M. Ferner sind Erregerkontaktelement 5 sowie Abnehmer kontaktelement 6 um fiktive Drehpunkte 9, 10 und 11 bei Druckbeaufschlagung der Kontaktelemente 7, 8 aufeinander durch Bewegen der Membran 4 nach aussen schwenkbar. Bevorzugt liegen die fiktiven Drehpunkte 9 und 11 des Abnehmerkontaktelementes 6 bzw. Erregerkontaktelementes 5 ausserhalb einer Kontaktebene E.

Hierdurch wird beim Aufeinandertreffen und gegeneinander Bewegen von Erregerkontaktelement 5 auf das Abnehmerkon taktelement 6 an den Kontaktelementen 7, 8 eine gleitende Bewegung erzeugt, sodass sich die Kontaktelemente während des Berührungsvorganges 7, 8 gegeneinander bewegen. Hierdurch wird ein Aufbau einer Isolierschicht verhindert, die Kontaktflächen bleiben bei der Betätigung permanent aneinander im Eingriff und die Kontaktverschmutzungs probleme sind auf diese Weise gelöst.

Diese Bewegung der Kontaktelemente 7, 8 gegeneinander wird dadurch erreicht, dass die Kontaktelemente 7, 8, und insbesondere das Erregerkontaktelement 5 sowie das Abnehmerkontaktelement 6 ausserhalb der Membranebene M angeordnet sind. Zu dem ist von Bedeutung, dass auch die fiktiven Drehpunkte 9, 11 ausserhalb der Kontaktebene E und bevorzugt nahe der Membranebene M angeordnet sind, um eine entsprechende abrollende Bewegung der Kontaktelemente 7, 8 zueinander bei Druckbeaufschlagung auf die Membran 4 zuzulassen.

In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist eine gestrichelt dargestellte ausgelenkte Lage nach einer Druckbeaufschlagung des Abnehmerkontaktelementes 6 angedeutet. Das Abnehmerkontaktelement 6 schwenkt um den fiktiven Drehpunkt 9, sodass sich eine Bewegungsrichtung des Abnehmerkontaktelementes 6, wie in dargestellter Pfeilrichtung angedeutet, ergibt. Die fiktive Bewegungsrichtung zur Kontaktebene E schliesst einen Winkel α ein, welcher zwischen 10 und 40, vorzugsweise 30 Grad liegt. Dabei kann beispielsweise nur das Kontaktelement 8, linear in Kontaktebene E bewegt werden, wobei sich die Kontaktelemente 7, 8 noch gegeneinander bewegen.

Bevorzugt wird jedoch das Kontaktelement 7, insbesondere das Erregerkontaktelement 5 um den fiktiven Drehpunkt 10 und/oder um den fiktiven Drehpunkt 11, wie es auch in Fig. 4b dargestellt ist, verschwenkt, damit ein Bewegen des Kontaktelementes 7 aus der Kontaktebene E heraus ermöglicht wird. Dabei liegt der fiktive Drehpunkt 10, 11 ausserhalb der Kontaktebene E und vorzugsweise nahe der Membranebene M.

Die Bewegungsrichtung des Erregerkontaktelementes 5, wie es insbesondere in Fig. 4b dargestellt ist, beschreibt eine Schwenkbewegung um den fiktiven Drehpunkt 10 und/oder 11 aus der Kontaktebene E heraus. Hierdurch gleitet das Kontaktelement 7, wenn es gegenüber dem Kontaktelement 8 bewegt wird, auf dessen Radius ab, sodass permanent eine elektrische Verbindung gewährleistet bleibt. Schmutzpartikel od. dgl. werden durch diese gleitende und gegeneinander verschiebende Bewegung beseitigt. Ebenfalls wird ein Aufbau einer isolierenden Schicht durch das permanente übereinander Schieben und Reiben der Kontaktelemente 7, 8 verhindert.

Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist auch, dass nur eine derartige Bewegung des Erregerkontaktelementes 5 oder des Abnehmerkontaktelementes 6 ausreicht, um ein derartiges Übereinanderschieben zumindest in kleineren Bereichen auf dem Radius der Kontaktelemente 7, 8 zu gewährleisten, um die o. g. Nachteile zu beseitigen.

Bevorzugt werden jedoch Erregerkontaktelement 5 sowie Abnehmerkontaktelement 6 gegeneinander bewegt. Dabei werden die Kontaktelemente 7, 8 jeweils aus der Kontaktebene E zu dem jeweiligen fiktiven Drehpunkten 9, 11 hin bewegt. Somit bewegen sich die Kontaktelement 7, 8 übereinander und stehen permanent im Eingriff, wenn das Schaltelement R, insbesondere die Membran 4 druckbeaufschlagt wird.

In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4a ist das Erregerkontaktelement 5 mit einem teilweise an der Membran 4 anliegenden Haltearm 12 versehen, welcher sich ggf. durch Druckbeaufschlagung und Biegung um den fiktiven Drehpunkt 11 nach unten hin wölbt, sodass sich der Haltearm 12, wie gestrichelt dargestellt, auf der Membran 4 abrollt. Dies schont die Membran 4 und bewirkt eine harmonische Abroll- bzw. Gleitbewegung des Kontaktelementes 7 auf dem Kontaktelement 8 des Abnehmerkontaktelementes 6.

Ferner ist vom vorliegenden Erfindungsgedanken umfasst, dass die beiden Kontaktelemente 7, 8 in einer Ruhelage, nicht wie in Fig. 2 dargestellt unterbrochen sind, sondern aneinander, ggf. unter geringerem Druck beaufschlagt, anliegen. Eine elektrische Verbindung ist permanent geschaltet.

Herrscht im Druckwellenschalter, insbesondere in der Druckkammer 2 ein Unterdruck, so wird die Membran 4 nach innen entgegen der in Fig. 1 dargestellten Pfeilrichtung X bewegt, so dass sich die in einer Ruhelage zueinander geschlossenen Kontaktelement 7, 8 dann öffnen.

Somit ist das erfindungsgemässe Schaltelement auch mittels Unterdruck ansteuerbar.

Mit umfasst von der vorliegenden Erfindung auch, dass beispielsweise das Erregerkontaktelement 5, welches von der Membran 4 betätigt wird, nicht wie in Fig. 2 dargestellt unterhalb des Kontaktelementes 8 bzw. unterhalb des Abnehmerkontaktelementes 6 angeordnet ist, sondern dieses übergreift. Somit kann mittels Druckbeaufschlagung, insbesondere Überdruck auf die Druckkammer 2 und einer resultierenden Auslenkung der Membran 4 in X-Richtung eine bestehende Verbindung der Kontaktelemente 7, 8 unterbrochen werden. Auch ist denkbar, dass bei Unterdruck, wenn die Kontaktelemente 7, 8 zueinander unterbrochen sind, eine entsprechende elektrische Verbindung durch Schliesen der Kontaktelement 7, 8 hergestellt ist.

Positionszahlenliste

1

Gehäuse

2

Druckkammer

3

Anschluss

4

Membran

5

Erregerkontakt element

6

Abnehmer kontaktelement

7

Kontaktelement

8

Kontaktelement

9

Drehpunkt

10

Drehpunkt

11

Drehpunkt

12

Haltearm

65

E Kontaktebene
M Membranebene
α Winkel
β Winkel
X Pfeilrichtung

Claims

1. Schaltelement, insbesondere Druckwellenschalter zur Absicherung von Einklemmstellen bei betätigbaren Toren, Türen od. dgl., mit zumindest einer Druckkammer, welche zumindest teilweise mit einer Membran (4) versehen ist, wobei über die Membran (4) ein Erregerkontaktelement (5) zum Herstellen eines Kontaktes mit einem Abnehmerkontaktelement (6) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Erregerkontaktelement (5) und/oder das Abnehmerkontaktelement (6) zum Herstellen eines gemeinsamen Kontaktes aus einer Kontaktebene (E) herausbewegbar ist.

2. Schaltelement, insbesondere Druckwellenschalter zur Absicherung von Einklemmstellen bei betätigbaren Toren, Türen od. dgl., mit zumindest einer Druckkammer, welche zumindest teilweise mit einer Membran (4) versehen ist, wobei über die Membran (4) ein Erregerkontaktelement (5) zum Herstellen eines Kontaktes mit einem Abnehmerkontaktelement (6) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass fiktive Drehpunkte (9, 11) des Erregerkontaktelementes (5) und/oder Abnehmerkontaktelementes (6) ausserhalb der gemeinsamen Kontaktebene (E) liegen.

3. Schaltelement, insbesondere Druckwellenschalter zur Absicherung von Einklemmstellen bei betätigbaren Toren, Türen od. dgl., mit zumindest einer Druckkammer, welche zumindest teilweise mit einer Membran (4) versehen ist, wobei über die Membran (4) ein Erregerkontaktelement (5) zum Herstellen eines Kontaktes mit einem Abnehmerkontaktelement (6) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktelemente (7, 8) des Erregerkontaktelementes (5) und das Abnehmerkontaktelement (6) ausserhalb zu einer Membranebene (M) beabstandet angeordnet sind.

4. Schaltelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein fiktiver Drehpunkt (11) des Erregerelementes (5) sowie zumindest ein fiktiver Drehpunkt (9) des Abnehmerkontaktelementes (6) in etwa gegenüberliegend, ausserhalb der Kontaktebene (E) angeordnet ist.

5. Schaltelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Beaufschlagung des Erregerkontaktelementes (5) gegen das Abnehmerkontak telement (6) mit Druck, diese jeweils seitlich aus der Ebene (E) wegbewegbar sind, wodurch die einzelnen Kontaktelemente (7, 8) des Erregerkontaktelementes (5) sowie des Abnehmerkontaktelementes (6) gegeneinander anliegend bewegbar sind.

6. Schaltelement nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die fiktiven Drehpunkte (9, 11) des Erregerkontaktelementes (5) und/oder des Abnehmerkontaktelementes (6) in etwa in einer gemeinsamen Membranebene (M) liegen.

7. Schaltelement nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (7, 8) zueinander gewölbt ausgerichtet angeordnet sind.

8. Schaltelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Haltearm (12) des Erregerkontaktelementes (5) mit der Membran (4) in Verbindung steht.

9. Schaltelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (12) biegbar, insbesondere auf der Membran (4) abrollbar ist.

10. Schaltelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beaufschlagung der Druckkammer mit Druck die Membran (4) nach aussen bewegbar und hierdurch das Erregerkontaktelement (5) gegen das Abnehmerkontaktelement (6) bewegbar ist.

11. Schaltelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichent, dass das Erregerkontaktelement (5) und/oder das Abnehmerkontaktelement (6) bei der Beaufschlagung mittels der Membran (4) aus der Membranebene (M) herausbewegbar und/oder aus der Kontaktebene (E) um die jeweiligen fiktiven Drehpunkte (9, 11) verschwenkbar ist.

12. Schaltelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine fiktive Bewegungsrichtung des Erregerkontaktelementes (5) und/oder des Abnehmerkontaktelementes (6) einen Winkel (α, β) von etwa 10 bis 40 Grad zur Kontaktebene (E) einschliesst.

13. Schaltelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Erregerelement (5) und/oder Abnehmerkontaktelement (6) ausserhalb ggf. gegenüberliegend einends am Gehäuse (1) angeordnet sind.

14. Schaltelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Erregerkontaktelement (5) und Abnehmerkontaktelement (6) zum Herstellen eines gemeinsamen Kontaktes in einer Ruhelage der Membran (4) zueinander beabstandet oder miteinander im Kontakt stehen.

15. Schaltelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes das Erregerkontaktelement (5) mittels Druck oder Unterdruck gegenüber dem Abnehmer kontaktelement(6) bewegbar ist.

16. Schaltelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen des elektrischen Kontaktes das Erregerkontaktelement (5) zum Schliessen der elektrischen Verbindung bei einem Überdruck auf die Membran (4), gegen das Abnehmerkontaktelement bewegbar ist oder bei Unterdruck aus einer geschlossenen Ruhelage vom Abnehmerkontaktelement (6) wegbewegbar ist.

17. Schaltelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Erregerkontaktelement (5) das Abnehmerkontaktelement (6) aussen übergreift und bei Überdruck oder Unterdruck im Druckwellenschalter auf die Membran (4), eine elektrische Verbindung hergestellt oder unterbrochen ist.