DE2909585C2

DE2909585C2 - Schiebeschalter

Info

Publication number: DE2909585C2
Application number: DE19792909585
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 4840 Rheda Koslar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-03-12
Filing date: 1979-03-12
Publication date: 1982-10-28
Also published as: DE2909585A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schiebeschalter mit zumindest einer auf wenigstens zwei nebeneinander auf einer Isolierstoff platte angeordneten, flächenhafte Kontakte bildenden Kontaktbahnen abrollenden, in Schalt-Stellungen des Schalters als Kontaktbrücke dienenden und federnd gegen die Kontaktbahnen gedrückten Kontaktwalze, die einen aus Polytetrafluoräthylen oder einem anderen Isolierstoff bestehenden inneren Walzenkörper aufweist, der mittels einer konzentrischen Bohrung auf eine starre Schalterachse aufgeschoben ist, und die wenigstens im Bereich ihrer äußeren Zyiinderfläche zumindest abschnittsweise aus einem unter Aufrechterhaltung seiner elastischen Zusammendrückbarkeit durch Zusatz von leitfähigen Partikeln, z. B. Metallstaub, leitend gemachten Gummi oder Kunststoff besteht und diese Gummi oder Kunststoffschicht unter Ausnutzung ihrer elastischen Dehnbarkeit als Leitring auf den inneren Walzenkörper aufgespannt ist.

In der USPS 41 32 873 ist ein Schiebeschalter beschrieben, bei dem zwei nebeneinander auf eine Isolierstoffplatte angeordnete flächenhafte Kontaktbahnen vorgesehen sind, auf denen in Schaltstellungen des Schalters eine als Kontaktbrücke dienende und federnd gegen die Kontaktbahnen gedrückte Kontaktwalze abrollt. Die Kontaktwalze besteht aus einem Innenteil und darauf aufgebrachtem, deformierbarem leitfähigen Kunststoffmaterial. z. B. Silikonharz. Ein solcher leitend gemachter Gummi oder Kunststoff im Bereich der äußeren Zylinderfläche der Kontaktwalze kann unter Ausnutzung der elastischen Dehnbarkeit als Leitring auf den inneren Walzenkörper aufgespannt werden.

In der USPS 28 85 519 ist ein Potentiometer mit Rollkontakt beschrieben, wobei dieser Rollenkontakt aus einem Grundkörper aus Polytetrafluoräthylen und darauf aufgebrachtem Metallring bestehen kann.

In der DEOS 24 37 637 ist ein elektrischer Schalter beschrieben, der als Starkstromumschaltgerät vorgesehen ist und dessen Abmessungen daher relativ groß sind, so Dieser Schalter weist Schallwalzen aus Kupfer auf. Bei Verwendung eines solchen entsprechend verkleinerten Schalters z. B. zur wahlweisen Verbindung von nach Art einer gedruckten Schaltung auf einer Isolierstoffplatte angeordneten Kontaktflächen, die längs einer Kontaktbahn einem erwünschten Schaltprogramm entsprechend verteilt angeordnet sind, kann es aber zu Störungen bei der Kontaktgabe durch die Schaltwalze kommen, insbesondere, wenn mehrere solcher Walzen nebeneinander auf einer gemeinsamen Achse drehbar angeordnet sind, da die Kontaktwalze infolge ihrer Starrheit auf einem geringfügig erhöhten Kontaktflächenabschnitt aufliegt und daher nicht zugleich eine etwas niedriger liegende Kontaktfläche berühren kann. Auch kann es bei Verwendung eines solchen entsprechend miniaturisierten Schalters zu Kontaktunterbrechungen kommen, wenn der Schalter Stoßen oder Vibrationen ausgesetzt ist. Die Kontaktwalzen mit starrer Oberfläche liegen linien oder punktförmig an

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benachbarten Kontaktflächen an, so daß toleranzbedingte kleinere Unebenheiten im Verlauf der Kontaktbahn nicht ausgeglichen werden können.

Andererseits erfordert ein Schalter, wie er in der genannten USPS 41 32 873 beschrieben ist, für das Bewegen der Walze zwei zueinander parallel verschiebbare Platten, die die Kontaktwalze zwischen sich halten. Hierdurch ist der Weg der einen Platte gegenüber der anderen Platte sehr groß, so daß nur geringe Schaltmöglichkeiten gewährleistet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eiiien Schiebeschalter der eingangs angegebenen Art so weiter zu bilden, daß dieser insbesondere zur wahlweisen Verbindung von leiterbahnartigen, relativ dicht nebeneinander liegenden Kontaktflächen '⁵ geeignet ist, dabei hohe Verschleißfestigket und große Betriebssicherheit, insbesondere Kontaktsicherheit aufweist, raumsparend ist und durch eine exakte Führung quer zum Verlauf der Kontaktbahnen eine genau reproduzierbare Zuordnung zwischen einer Schaltstellung und einer bestimmten Position der Kontaktwalze ■gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Schiebeschalter der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet.

Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 6 gekennzeichnet. Die konstruktive Gestaltung des Schiebeschalters gewährleistet, daß auf jeder Schalterachse mehrere Kontaktwalzen nebeneinander angeordnet sein können, die raumsparend im Kontaktwalzengehäuse untergebracht sind, so daß dennoch eine rechtwinklig ?ur Isolierstoffplatte und damit zu den auf dieser vorgesehenen Kontaktbahnen vollziehbare Bewegung möglich ist, bei der elastische Dickenschwingungen der Isolierstoffplatte und Unebenheiten der Kontaktbahn durch entsprechende Anpassung ausgeglichen werden können. Durch die elastisch nachgiebigen Schaltwalzen resultieren flächenhafte Kontaktübergangsstellen, wobei insbesondere durch die Haftreibung zwischen der gummielastischen Schicht der Kontaktwalze und der Kontaktbahn bei Vibrationen keine seitlichen Versetzungen der Kontaktwalze auftreten können und die Kontaktwalze auch nicht in unerwünschter Weise von einer Kontaktfläche der Kontaktbahn abheben kann.

Die Kontaktwalze läßt sich darüber hinaus infolge ihrer Vibrationsfestigkeit auch sehr schnell bewegen (Hochgeschwindigkeitsschalter), ohne daß es zu unerwünschten Kontaktunterbrechungen kommen kann. Die Kontaktwalzen führen auf den Kontaktflächen der Kontaktbahnen auch keine Schleifbewegungen aus, wie die Schleifkontakte üblicher Kontaktbrücken, sondern eine Walkbewegung, so daß trotz guter Kontaktreinigung kein die Lebensdauer des Schalters verkürzender Verschleiß befürchtet werden muß.

Mehrere Kontaktwalzen können nicht nur neben, sondern auch hintereinander oder auch auf stockwerkartig übereinander vorgesehenen Leiterplattenslreifen unter Verbindung ihrer Achsen zugleich bewegbar vorgesehen jsein, wobei die Breite der einzelnen i^pntaktw.alf|n verschieden groß gewählt werden kann. Die KontaTttwalzen eines solchen Schalters können z. B. vorteilhaft durch Aufspritzen einer gummielasiischen Leitschicht auf ein aus Polytetrafluorethylen bestehendes Rohr und nachfolgendes Abtrennen der ^b5 Walzen in der gewünschten Breite von dem Rohr hergestellt werden. Auf einer Schalterachse können die Kontaktwalzen unter Zwischenfügen von aus Polytetra-

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60 fluoräthylen bestehenden Scheibchen im erwünschten Absland gestapelt werden, so daü sich ein Schalter entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten baukastenartig aus relativ wenigen Teilen unkompliziert zusammensetzen läßt.

Der Schiebeschalter gemäß der -Erfindung ermöglicht es, relativ umfangreiche Schaltprogramme zu verwirklichen, wobei es beispielsweise gleichgültig ist, ob die jeweils mit mehreren Kontaktwalzen bestückten Schalterachsen bewegt werden oder die mit den flächenhaften Kontakten auf ihren beiden großen Oberflächen versehene Isolierstoffplatte zwischen den Kontaktwalzen hindurch bewegt wird. Bei der beidseitigen Anordnung der Kontaktwalzen einer z. B. streifenförmigen Isolierstoffplatte ergibt sich auch der Vorteil, daß der Schalter infolge der Elastizität der Walzen und der Federmittel gegenüber Dickenschwankungen der Isolierstoff platte unempfindlich ist.

Es wird somit ein Schalter vorgeschlagen, der im wesentlichen lediglich aus fünf voneinander verschiedenen Teilen besteht, nämlich dem Kontaktwalzengehäuse, das auf beiden Seiten der isolierstoffplatle gleich ist, der Schalterachse, dem inneren Walzenkörper, dem Leitgummiring und dem federelastisch dehnbaren Haltering als Federmitte!, beispielsweise ausgeführt als ringförmige Spiralfeder. Dieser Haltering umschlingt die beiden Kontaktwalzengehäuse gemeinsam und drückt dabei diese mit den in ihnen angeordneten Kontaktwalzen gegen die Isolierstoff platte und damit gegen die beiden Kontaktbahnen.

Die Anordnung zweier zueinander paralleler Halteringe als Federmittel und das Vorhandensein von Führungsrillen zur Aufnahme dieser Halteringe im Kontaktwalzengehäuse in der Nähe ihrer quer zur Richtung der Kontaktbahn verlaufenden Stirnseiten gewährleistet einen guten Halt und eine sichere Führbarkeit des Betätigungskörpers.

Ein Ausführungsbeispiel des Schiebeschalters nach der Erfindung wird nachstehend anhand von 6 Figuren noch näher erläutert.

Dabei zeigen jeweils stark vergrößert und unter Weglassung aller nicht unbedingt zum Verständnis des Erfindungsgegenstandes erforderlichen Einzelheiten

F i g. 1 in Seitenansicht, ein Kontaktwalzengehäuse im Schnitt mU zugehöriger Schalterachse und einem geschnitten dargestellten inneren Walzenkörper sowie einen zugehörigen Leitgummiring, ebenfalls im Schnitt,

F i g. 2 mit Blickrichtung parallel zu den Schallerachsen zwei auf beiden Seiten einer Isolierstoffplatte vorgesehene Kontaktwalzengehäuse, die unter Dehnung der diese Gehäuse gegen die lsoliersloffplatte drückenden beiden HalteRinge von der Isolierstoffplatte abgehoben dargestellt sind,

F i g. 3 in einer Ansicht von oben ein Kohtaktwalzengehäuse und den zur Bewegung des Kontaktwalzengehäuses vorgesehenen Betätigungskörper, wobei dei beiden Teile voneinander gelöst dargestellt sind,

Fig.4 eine Ansicht des Schalters in Richtung des Kontaktbahnverlaufes mit zwei auf beiden Soiten eines Isolierstoffplattenstreifens angeordneten Kontaktwalzengehäusen und dem zugehörigen Betätigungskörper, der ebenso wie in F i g. 3 von den Kontaktwalzengehäusen gelöst dargestellt ist,

F i g. 5 und 6 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der Kontaktwalze.

Im einzelnen ist den Figuren zu entnehmen, daß bei dem Schalter zur Verbindung von auf einer Isolierstoffplatte 1 nach Art einer gedruckten Schaltung fixierten

Kontaktflächen 2 Kontaktwalzen 3 vorgesehen sind. Die Kontaktwalzen 3 sind auf einer Schalterachse 4, die z. B. aus Stahl besteht, drehbar gelagert und sind aus einem inneren Walzenkörper 5, der aus PolyTetrafluoräthylen besteht und eine Bohrung 6 zur Aufnahme der Schalterachse 4 aufweist, und einem Leitring 7, der aus einem SilikongummiSilberstaubGemisch besteht und unter Ausnutzung seiner elastischen Dehnbarkeit auf den inneren Walzenkörper 5 aufgespannt ist, zusammengesetzt. Der innere Walzenkörper 5 ist nach Art einer Garnrolle mit Randwulsten 8 versehen, die verhindern, daß der Leitring 7 vom inneren Walzenkörper 5 abgleiten kann und daß bei dicht nebeneinander auf der Schalterachse 4 angeordneten Konlaktwalzen 3 benachbarte Leitringe 7 einander unter Herstellung eines unerwünschten elektrischen Kontaktes berühren können.

Die Mantelfläche des Leitringes 7 ist so bemessen, daß zumindest eine der Kontaktwalzen 3 des Schalters in einer Schaltposition des Schalters zwei Kontaktflächen 2, die quer zum Verlauf der Kontaktbahn nebeneinander auf der Isolierstoffplatte 1 angeordnet sind, gleichzeitig berühren. Der infolge seiner Materialwahl zugleich elastisch dehn und zusammendrückbare Leitring 7 bildet daher eine SchalterKontaktbrücke, die beim Abrollen auf der Kontaktbahn in bestimmten Positionen eine leitende Verbindung zwischen wenigstens zwei Kontaktflächen 2 der Kontaktbahnen herstellt. Dabei kann durch entsprechende Abstände zwischen den Kontaktflächen 2 in Richtung der Kontaktbahn ein sog. unterbrechendes oder nicht unterbrechendes Schalten realisiert werden. Im ersten Fall berührt eine Kontaktwalze beim Übergang von einer Kontaktfläche zur nächsten in Verlaufsrichiung der Kontaktbahn von Kontaktflächen unbedeckte Oberflächenbereiche der Isolierstoffplatte 1, während im zweiten Fall die Kontaktwalze in jeder Position eine Kontaktfläche 2 der Kontaktbahn berührt

Die mit Kontaktwalzen bestückten Schalterachsen 4 sind in Kontaktwalzengehäusen 9 gelagert. Jedes Kontaktwalzengehäuse 9 besteht im wesentlichen aus einem rechteckförmigen Rahmen, der an seinen Schmalseiten je einen zur Isolierstoffplatte 1 hin gerichteten und zu dieser hin offenen Schlitz 10 aufweist In die beiden miteinander fluchtenden Schlitze 10 eines Kontaktwalzengehäuses 9 wird die Schalterachse 4 mit ihren beiden Enden eingedrückt. Beim Eindrücken der Achsenenden müssen durch korrespondierende Vorsprünge gebildete Verengungen innerhalb der Schlitze 10 überwunden werden, so daß die Achse nicht mehr herausfallen kann. Wenn die Achse 4 im Kontaktwalzengehäuse 9 befestigt ist, dann befinden sich die auf der Achse sitzenden Kontaktwalzen innerhalb des von dem rahmenförmigen Kontaktwalzengehäuses 9 umschlossenen Raumes 11. Durch Aufschieben von inneren Walzenkörpern 5, die nicht mit einem Leitring 7 versehen sind, können dabei die Kontaktwalzen 3 genau in ihrer vorgesehenen Position auf der Achse 4 gehalten werden.

Wie insbesondere aus Fig.2 zu ersehen ist, werden zwei auf den voneinander abgewandten Seiten der Isolierstoffplatte 1 vorgesehene Kontaktwalzengehäuse 9 durch zwei ringförmig geschlossene Spiralfedern 12, die quer zur Verlaufsrichtung der Kontaktbahn jeweils in der Nähe der Stirnseiten 13 und parallel zu diesen sowohl die beiden Kontaktwalzengehäuse 9 als auch einen zwischen diesen befindlichen Isoliersloffplattenstreifen 1 umschlingen und dabei durch den Stirnseiten

^ri 13 nahe Führungsrillen 14 der Kontaktwalzengehäuse 9 gehalten werden, gegen die Isolierstoffplatte 1 und damit gegen die auf dieser vorgesehene Kontaktbahn bzw. Kontaktbahnen gedruckt gehalten. Zur Bewegung der Kontaktwalzengehäuse entlang der Kontaktbahn ist

ι» ein Betätigungskörper 15 vorgesehen. Der Betätigungskörper 15 ist in einem Längsschlitz 16, der z. B. in eine Gehäusewand 17 eingearbeitet ist, verschiebbar gelagert und weist zwei quer zur Kontaktbahn gerichtete Führungswände 18 auf. Der Abstand der Führungswände 18 des Betätigungskörpers voneinander ist so bemessen, daß die Stirnseiten 13 des Kontaktwalzengehäuses 9 genau zwischen die einander zugewandten Oberflächen der Führungswände 18 passen. Die Führungswände 18 des Betätigungskörpers sind parallel zur Isolierstoffplatte 1 durch einen Trennschlitz 19 unterbrochen, der zur Aufnahme der Isolierstoffplatte 1 vorgesehen ist. Eine jede der durch den Trennschlitz 19 gebildeten Hälften der Führungswände 18 des Betätigungskörpers 15 ist mit einer zur Isolierstoffplatte 1 hin

offenen Ausnehmung 20 versehen, die auf im Querschnitt ungefähr quadratische Ansätze 21 der Kontaktwalzengehäuse 9 abgestimmt sind. Die Ansätze 21 stehen von den Stirnseiten 13 auf beiden Seiten des Kontaktwalzengehäuses 9 rechtwinklig ab und werden, wobei die Hälften der Führungswände 18 auseinander federn in die Ausnehmungen 20 der Führungswände 18 eingerastet. Hierbei berühren die Führungswände 18 des Betätigungskörpers 15 die Ansätze 21 lediglich an den rechtwinklig zur Isolierstoffplatte 1 gerichteten Seiten der Ansätze 21. Auf diese Weise können die Kontaktwalzengehäuse 9 ihre Position rechtwinklig zur Isolierstoffplatte 1 unabhängig von dem Betätigungskörper 15 einnehmen, während die Position der Kontaktwalzengehäuse 9 in Richtung der Kontaktbahn

to durch die Position des Betätigungskörpers 15 bestimmt wird und der Betätigungskörper 15 mit Hilfe seiner Führungswände 18 die Komaktwalzengehäuse 3 stets genau im rechten Winkel zum Verlauf der Kontaktbahn ausgerichtet hält.

Zur Festlegung der gewünschten Schaltstellungen des Schalters sind beispielsweise am Betätigungskörper 15 federnde Rastarme 22 vorgesehen, die keilförmige Nasen 23 aufweisen. Diese Nasen 23 greifen in den Schaltstellungen des Schalters in Vertiefungen ein, die in ein hier nicht dargestelltes Gehäuse eingearbeitet sind.

In den Fig.5 und 6 ist die Wirkungsweise der

Kontaktwalze 3, bestehend aus dem Walzenkörper 5 und dem Leitring 7, gezeigt Der Leitring 7 stellt eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen 2 einer gedruckten Schaltung quer zur Rollrichtung 24 her. Der Leitring 7 (s. F i g. 6) ist durch den Anpreßdruck elastisch deformiert und bildet auf diese Weise flächenhafte Kontakte 25 mit den Kontaktflächen 2 der Leiterplatte 1.

ί>ο Die Kontaktbahnen brauchen nicht geradlinig auf einer Ebene zu verlaufen, sie können auch auf der Innenund/oder Außenoberfläche eines Zylinderkörpers oder kreisförmig auf einer Ebene angeordnet sein, so daß es sich dann um einen Drehschalter handelt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schiebeschalter mit zumindest einer auf wenigstens zwei nebeneinander auf einer Isoliersloffplaue angeordneten, flächenhafte Kontakte bildenden Kontaktbahnen abrollenden, in Schaltstellungen des Schalters als Kontaktbrücke dienenden und federnd gegen die Kontaktbahnen gedrückten Kontaktwalze, die einen aus Polytetrafluoräthylen oder einem anderen Isolierstoff bestehenden inneren Walzenkörper aufweist, der mittels einer konzentrischen Bohrung auf eine starre Schalterachse aufgeschoben ist, und die wenigstens im Bereich ihrer äußeren Zylinderfläche zumindest abschnittsweise aus einem unter Aufrechterhaltung seiner elastischen Zusammendrückbarkeit durch Zusatz von leitfähigen Partikeln, z. B. Metallstaub, leitend gemachten Gummi oder Kunststoff besteht und diese Gummi oder Kunststoffschicht unter Ausnutzung ihrer elastischen Dehnbarkeit als Leitring auf den inneren Walzenkörper aufgespannt ist, d a durch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffplatte (1) beidseitig mit Kontaktflächen (2) versehen ist, daß auf beiden Seiten der Isolierstoffplatte (1) zumindest je eine der mit den Kontaktwalzen (3) bestückten Schalterachsen (4) vorgesehen ist, daß die Kontaktwalzen (3) durch Federmittel (12), die beide Schaiterachsen (4) gegeneinander verspannen, gegen die Isolierstoffplatte (1) gedruckt sind und jede der beiden Schalterachsen (4) jeweils endseiiig in zur Isolierstoffplatte (1) hin offenen Schlitzen (10) jeweils eines rahmenartigen, zumindest zur Isolierstoffplatte (1) hin offenen Kontaktwalzengehäuses (9) gelagert ist, und daß die Kontaktwalzengehause (9) durch wenigstens einen quer zur Richtung der Kontaktbahn die beiden Kontaktwalzengehäuse (9) und einen zwischen diesen befindlichen, in Richtung der Kontaktbahn sich erstreckenden Streifen der Isolierstoffplatte (1) gemeinsam umschlingenden federelastisch dehnbaren, die Federmittel (12) bildenden Haltering gegen die Isolierstoffplatte (1) gedrückt sind.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Schalterachse (4) mehrere Kontaktwalzen (3) nebeneinander angeordnet sind.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zueinander parallel angeordnete Halteringe in Form zweier ringförmig geschlossener Spiralfedern (12) als Federmittel vorgesehen sind und daß die Kontaktwalzengehäuse (9) in der Nähe ihrer quer zur Richtung der Kontaktbahn verlaufenden Stirnseiten (13) mit Führungsrillen (14) zur Aufnahme der Federmittel (12) versehen sind.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwalzengehäuse (9) mit den rechtwinklig zur Kontaktbahn gerichteten Stirnseiten (13) zwischen Führungswände (18) eines in einem ortsfesten Längsschlitz (16) verschiebbaren Betätigungskörper (15) eingefügt sind.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (13) des Kontaktwalzengehäuses (9) mit in Ausnehmungen (20) der Führungswände (18) eingreifenden Ansätzen (21) versehen sind.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (21) und die Ausnehmungen (20) derart aufeinander abgestimmt sind, daß jedes Kontaktwalzengehäuse (9) im wesentlichen lediglich eine rechtwinklig zur !solierstoffplatte (1) gegen die Federkraft der Federmittel (12) gerichtete Bewegung relativ zu den Führungswänden (38) des Betätigungskörpers (15) ausführen kann.