DE3214454C2 - Elektrischer Schalter in Folienbauweise - Google Patents

Elektrischer Schalter in Folienbauweise

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DE3214454C2 DE19823214454 DE3214454A DE3214454C2 DE 3214454 C2 DE3214454 C2 DE 3214454C2 DE 19823214454 DE19823214454 DE 19823214454 DE 3214454 A DE3214454 A DE 3214454A DE 3214454 C2 DE3214454 C2 DE 3214454C2
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Abstract

Elektrischer Schalter mit einer Reihe von Schalterelementen, die aus zwei mit ihren Metallisierungen (11, 31) einander zugewandten und durch eine gelochte Zwischenlage (2) in Abstand gehaltene Isolierstoffolien (1, 3) gebildet sind und auf einer nachgiebigen Unterlage (42) aufliegen. Durch ein längs der Reihe bewegliches federndes Druckglied (52) wird ein Schiebeschalter von hoher Zuverlässigkeit erhalten. Durch geeignete Anordnung der Metallisierungen kann ein Codierschalter erhalten werden, der sich insbesondere zur elektrischen Stellungsanzeige von mechanischen Stellgliedern eignet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter in Folienbauweise gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Schalter sind bereits bekannt (DE-OS 02 769 und 30 00 228). Dort erfolgt die Kontaktgabe über ein Druckglied, das eine senkrecht zur Folienebene wirkende Betätigungskraft erzeugt. Beim Gegenstand der DE-OS 30 00 228 ist über in Kreisform angeordneten Kontakten eine Scheibe vorgesehen, die im Mittelpunkt gelagert ist und durch Antippen am Rand und in verschienen Winkelstellungen durch geringfügiges Kippen um den Mittelpunkt jeweils einen der Kontakte
so betätigen kann. Nach Loslassen kehrt die Scheibe wieder in die neutrale, parallel zur Folienebene liegende Lage zurück. Derartige elektrische Schalter haben den großen Vorteil einer einfachen Bauweise und eines dichten Abschlusses der Schalterkontakte sowie einer sehr geringen Bauhöhe. Vielfach werden solche Folienschalter mit matrixförmig angeordneten Schalterelementen für Tastaturen von beispielsweise Taschenrechnern verwendet. Bei den bekannten Schaltern dieser Art handelt es sich durchwegs um Drucktastenschalter, bei denen für jedes Schalterelement eine Drucktaste zu dessen Betätigung vorgesehen ist.
Bekannt ist auch bereits ein bei einem Folienschalter verwendbares Tastenfeld aus einer Kautschukplatte, wobei die innere kontaktgebende Schicht der einzelnen als Druckstößel dienenden Vorsprünge mit einer leitenden Farbe versehen ist, die jeweils eine Kontaktverbindung bewirken können (DE-OS 25 00 701).
Auch staubdichte Schiebecodierschalter mit metalli-
sehen Kontaktbrücken und Festkontakten auf einer Schaltungsplatte sind bereits bekannt (DE-OS 22 45 596). Dort wird jedoch die Kontaktgabe über verschiebbare Kontaktbrücken vorgenommen, die über auf einer Platte vorgesehene Festkontakte schleifen.
In der Technik besteht vielfach Bedarf an leichten und einfach aufgebauten, aber trotzdem sehr zuverlässigen Schiebeschaltern, da die bekannten Schiebeschalter nicht nur aufwendig herzustellen und voluminös sind, sondern in der Regel auch nicht dicht gegen die umgebende Atmosphäre abgeschlossen sind, so daß Korrosionen an den Kontakten auftreten können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Schalter in Folienbauweise der eingangs genannten Art als Schiebeschalter auszubilden, der sich insbesondere als Codierschalter eignet Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erLutert. Dabei zeigt
F i g. 1 die einzelnen Teile der Rollenanordnung eines Schalters der beschriebenen Art in Draufsicht,
F i g. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch den beschriebenen Schalter, wobei ein Schalterelement mit dem Druckglied betätigt ist,
Fig.3 schematisch eine besondere Bauweise des Druckgliedes und
F i g. 4 eine Schaltmöglichkeit durch einen Knick anstelle der Verwendung eines Druckgliedes.
Der Schalter besteht im wesentlichen aus drei Isoüerstoffolien, und zwar zwei Isolierstoffolien 1 und 3, auf denen elektrische Leiter aufgebracht sind, und eine Isolierstoffolie 2, die als Zwischenlage dient. Vorteilhaft ist noch eine weitere Platte oder Folie 4 als Unterlage vorgesehen.
Die in F i g. 1 dargestellten Teile sind in der gezeigten Reihenfolge aufeinander angeordnet und insbesondere die Folien 1,2 und 3 sind miteinander dicht verklebt.
Die Folien 1,2 und 3 sind derart aufeinander angeordnet, daß die Leiterbahnen 11 auf der Folie 1 und 31 auf der Folie 3 einander zugewandt sind und dazwischen die Folie 2 liegt. Die Folie 2 hat Durchbrüche 21, in denen sich die Leiterbahnstücke der Leiterbahn 11 auf der Folie 1 mit den Leiterbahnen 31 auf der Folie 3 gegenüberliegen.
Wenn auf eine der Folien 1 oder 3 im Bereich eines Durchbruches 21 ein geringer Druck ausgeübt wird, biegen sich die Folien durch, so daß die Leiterbahnen 11 und 31 innerhalb des betreffenden Durchbruches miteinander in Kontakt kommen. Es ist daher eine Reihe von Schalterelementen gebildet, wobei jedes Element durch einen Durchbruch in der Zwischenlage 2 bestimmt ist. Da die Zwischenlage 2 nach Fig. 1 zehn Durchbrüche aufweist, werden beim Zusammenbau der Folien 1 bis 3 zehn hintereinanderliegende Schalterelemente gebildet. Die Folien 1 und 3 sind vorzugsweise Polyimid-Folien und die Leiterbahnen werden nach der bekannten Ätztechnik erhalten, wobei sie aus Kupferleitern von 35 μίτι Dicke bestehen können, deren Oberfläche mit einem geeigneten Kontaktmetall oder einer Kontakt-Legierung versehen ist. Im einfachsten Fall besteht diese au; einer Zinnschicht. Für hochwertige Kontakt langer Lebensdauer ist eine Silber- oder Goldschicht zweckmäßig, die vorteilhaft galvanisch aufgebracht oder aufgedampft sein kann. Die Zwischenlage 2 besteht vorzugsweise aus einer Polyester-Folie. Die drei Folien 1. 2 un'l 13 sind, mit Ausnahme des Bereichs der Durchbrüche 21 in der Zwischenlage 2, miteinander dicht verklebt. Als Klebemittel wird vorzugsweise PoIyäthylenterephtalat verwendet Auf diese Weise werden nach außen vollkommen dicht abgeschlossene Schalterelemente erhalten, bei denen im Rereich der Durchbrüche zwischen den Folien 1 und 3 Luft eingschlossen ist, welche eine ausreichende Rückstellkraft zum Öffnen des Schalterelementes bei Aufhören eines Druckes auf eine Folie bildet. Die Leiterflächen auf der Folie 3 sind
ίο durch zueinander parallele Leiterbahnen 31 gebildet welche mindestens an einem Ende mit elektrischen Anschlußflächen oder Anschlußringen 33 versehen sind.
Die Leiterflächen 11 auf der Folie 1 bestehen innerhalb jedes Schalterelementes aus kurzen Leiterbahnstücken, welche den Leiterbahnen 31 auf der Folie 3 entsprechen. Zwischen den einzelnen Schalterelementen sind die Leiterbahnstücke durch senkrecht dazu verlaufende Leiterbahnen miteinander verbunden. Auf den Folien 1 und 3 sind zusätzlich noch Anschlußleiter 12 bzw. 32 vorgesehen. Die Leiterbahnen 12 auf der Folie 1 dienen zum Anschließen der auf dieser Folie angeordneten Leiterbahnmuster. In an sich bekannter Weise können die beiden Folien 1 und 3 aus einer einzigen Folie bestehen, die um eine Querseite der Zwischenlage 2 so herumgefaltet ist, daß sich die in Fig. 1 gezeigten Leiterbahnmuster 11 und 31, die auf der einzigen Folie nebeneinander angeordnet sind, dann wieder gegenüberliegen. Die Folie 1 setzt sich dann an ihrem linken Rand als Folie 3 mit ihrem rechten Rand fort. Die An-Schlußleiter 12 gehen dann in die Anschlußleiter 32 über, so daß am linken Ende dieser Folie auch die Anschlußfäden 33 für das Leitermuster 11 vorgesehen sein können. Wenn die drei Folien 1, 2 und 3 in der beschriebenen Weise aufeinanderliegen und miteinander verklebt sind, kann durch Bewegung eines Druckgliedes längs dieser Folienanordnung ein aufeinanderfolgendes Ansprechen der einzelnen Schalterelemente erzielt werden. Es ergibt sich auf diese Weise ein sehr einfach aufgebauter und zuverlässiger Schiebeschalter mit sehr vielen Schaltstellungen.
Um einen zuverlässigen Kontakt zwischen den einzelnen Leiterbahnen zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn sich bei der Betätigung der Folie 1 bis zum Kontakt mii der Folie 3 quch noch die Folie 3 etwas durchbiegen kann. Dadurch wird ein besserer Kontakt und eine leichte Kontaktreinigung erzielt. Dies wird dadurch ermöglicht, daß in an sich bekannter Weise unter der Folienanordnung der Folien 1 bis 3 eine Unterlage 4 angeordnet ist, die im Bereich der Durchbrüche 21 der Zwischenlage 2 Durchbrüche oder Vertiefungen 41 aufweist, so daß sich die beiden Folien 1 und 3 im Bereich jedes Schalterelementes bei Betätigung durchbiegen können.
Anstelle der Unterlage 4 mit Durchbrüchen oder Vertiefungen 41 kann vorzugsweise ein Schaumstoffstreifen unter der Folienanordnung angeordnet sein.
Es wurde bereits erwähnt, daß die Leiterbahnstücke der Leiterbahnen 11 den Leiterbahnen 31 gegenüberliegen. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, liegt im Boreich jedes Schalterelements eine andere Anzahl und/oder Anord-
bo nung von Leiterbahnstücken den Leiterbahnen 31 gegenüber. Das vorliegende Beispiel, bei dem sieben Leiterbahnen 31 vorgesehen sind, ergibt dabei eine Codierung, bei der die Ziffern von 0 bis 9 durch sieben Segmente einer Anzeige dargestellt werden können. Mit
bi dem Schalter kann also eine 7-Segmentanzeigc direkt angesteuert werden.
Ks sind aber auch andere Codierungen mit den gleichen Mitteln ohne weiteres meiilich.
Zusätzlich kann noch auf der dem Druckglied zugewandten Seite der Folienanordnung noch eine weitere Platte oder Folie mit Durchbrüchen entsprechend der Zwischenlage 2 vorgesehen sein, wodurch beim Längsverschieben des Druckgliedes eine periodische Wider-Standserhöhung erzielt wird, so daß sich eine Art Rastung ergibt. Vorzugsweise sind hierbei die quer zur Schieberrichtung des Druckgliedes angeordneten Kanten der Durchbrüche angeschrägt.
Natürlich muß das längs der Folienanordnung verschiebbare Druckglied quer zur Folienanordnung sämtliche Leiterbahnen erfassen.
Der beschriebene Schalter eignet sich besonders zur elektrischen Stellungsanzeige an mechanischen Vorrichtungen, mit einem verschiebbaren Stellglied, das mechanisch mit dem Druckglied des Schalters gekoppelt wird. Durch das bewegbare Druckglied wird jeweils eines der in einer Reihe angeordneten Schalterelemente betätigt. Wenn ein solcher Schalter noch eine spezielle Anordnung von Leiterflächen hat, die einer bestimmten Codierung entspricht, so kann die Stellung des Druckgliedes elektrisch angezeigt werden, weil bei Betätigung jedes Schalterelementes unterschiedliche Schalterkontakte geschlossen werden. Ein solcher Schalter kann daher dazu verwendet werden, die Stellung eines verschiebbaren Stellgliedes einer mechanischen Vorrichtung elektrisch anzuzeigen. Solche Schalter können beispielsweise in Frankiermaschinen eingebaut werden, wobei das Druckglied des Schalters mit dem Schieber zur Einstellung der Druckwalze gekoppelt ist. Auf diese Weise kann, z. B. über eine 7-Segmentanzeige, der eingestellte Druckwert angezeigt werden. Die Anzeigevorrichtung muß sich dabei nicht in der Vorrichtung selbst befinden, sondern kann über entsprechende Leitungen fernbetätigt werden.
In F i g. 2 ist ein teilweiser vergrößerter Längsschnitt durch den beschriebenen Schalter dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, daß die Folien 1 und 3 mit ihren Leiterbahnen 11 und 31 einander zugewandt sind und durch die Zwischenlage 2 auf einem definierten Abstand gehalten sind. Die Durchbrüche 21 der Zwischenlage 2 definieren jeweils ein Schalterelement. Unter der Folienanordnung ist die Schaumstoffschicht 42 angeordnet, die ein Durchbiegen der beiden Folien 1 und 3 bei Betätigung durch das Druckgiied 52 ermöglicht. Die einzelnen Klebeschichten sind in der Figur der Deutlichkeit halber nicht dargestellt.
Das Druckglied hat an der Betätigungsseite ein Federglied 52, das in einer Feder 53 endet. Diese Feder kann sich über die ganze Breite der Schalterelemente erstrecken oder auch aus einzelnen Teilfedern bestehen, die jeweils im Bereich einer Leiterbahn 31 angeordnet sind.
F i g. 3 zeigt schematisch den Aufbau eines solchen Druckgliedes. Das Druckglied 5 hat eine geeignete Haiterung 51, an der das Federglied 52 angeordnet ist, das an seinem Ende einzelne Federn 53 hat. Diese Federn sind vorzugsweise am Ende gebogene Blattfedern. Im Gegensatz zu den bekannten Schiebeschaltern können diese Blattfedern aus beliebigem leitenden oder isolierenden Material bestehen, da sie keine elektrische Kontakte herstellen.
Anstelle der Federn des Druckgliedes können auch gefederte Walzen oder Rollen verwendet werden.
Wegen seiner geringen Bauhöhe und seiner großen Zuverlässigkeit eignet sich der beschriebene Schalter vorzüglich zur elektrischen Stellungsanzeige von mechanischen Vorrichtungen mit einem verschiebbaren Stellglied. Es hat sich herausgestellt, daß die Schalterkontakte noch bei Umgebungstemperaturen von 80°C nach lang dauernder Betätigung durch das Druckglied beim Verschieben des Druckgliedes einwandfrei öffnen. Anstelle der Kontaktgabe über ein Druckglied 5 kann entsprechend Fig. 4 diese auch dadurch erreicht werden, daß das aus der lsolierstoffolie 1, der mit den Durchbrüchen 21 versehenen Folie 2 und der mit den Leiterbahnen 31 versehenen Folie 3, gegebenenfalls mit der Unterlage 4 bestehende Schalterglied im Bereich eines Durchbruches 21 abgeknickt wird. Anstelle des verschiebbaren Druckgliedes 5 ist dann eine verschiebbare Führung 6 vorgesehen, die über das Schalterglied geschoben wird, wobei das jeweils freie Ende 7 des Schaltergliedes über eine Kante 61 in eine andere Ebene abgeknickt wird. Dabei kommt es jeweils im Bereich der Durchbrüche 21 zur Kontaktgabe.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:
1. Elektrischer Schalter in Folienbauweise mit mehreren einzelnen Schalterelementen, die durch ein einziges, diesen gemeinsames Druckglied einzeln betätigbar sind und der dadurch gebildet ist, daß zwei elastische, auf den einander zugewandten Flächen mit Leiterflächen versehene Isolierstoffolien mit einer dazwischenliegenden isolierenden Zwischenlage, die im Bereich der Schalterelemente Durchbrüche hat, verklebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied (5) längs der in Reihe angeordneten Schalterelemente bewegbar ist und dabei aufeinanderfolgende Schalterelemente nacheinander betätigbar sind.
2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterflächen auf der einen kolierstoffolie (3) aus mehreren zueinander parallelen und in Bewegungsrichtung des Druckgliedes (5) verlaufenden Leiterbahnen (31) bestehen und daß die Leiterflächen auf der anderen Isolierstoffolie (1) aus einzelnen, den Leiterbahnen der ersten Folie entsprechenden Leiterbahnstücken (11) von der Länge eines Schalterelementes bestehen, die durch dazu senkrecht zwischen den Schalterelementen verlaufende Leiterbahnen untereinander verbunden sind und daß das DruckgUed (5) quer zur Bewegungsrichtung alle Leiterbahnen (31) erfaßt.
3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnstücke (11) auf der einen Isolierstof folie (1) in jedem Schalterelement in unterschiedlicher Anzahl und/oder Anordnung vorgesehen sind.
4. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von zehn Schalterelementen vorgesehen ist und für die Kontaktbetätigung sieben zueinander parallele Leiterbahnen bzw. mögliche Leiterbahnstücke vorgesehen sind.
5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der von dem Druckglied (5) abgewandten Seite der Folienanordnung eine Unterlage (4) vorgesehen ist, die im Bereich jedes Schaltereiementes einen Durchbruch (41) oder eine Vertiefung hat.
6. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der von dem Druckglied (5) abgewandten Seite der Folienanordnung eine Unterlage (42) aus nachgiebigem Material angeordnet ist.
7. Elektrischer Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (42) aus einem Schaumstoffstreifen besteht.
8. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Druckglied (5) zugewandten Seite der Folienanordnung eine Auflage vorgesehen ist, die im Bereich jedes Schalterelementes einen Durchbruch hat.
9. Elektrischer Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Druckgliedes (5) verlaufenden Kanten der Durchbrüche abgeschrägt sind.
10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied (5) aus einer Halterung und einem daran angeordneten, auf der Folienanordnung aufliegenden Federglied (52) besteht.
11. Elektrischer Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Federglied (52) aus einer oder mehreren am Ende umgebogenen Blattfeder besteht
12. Elektrischer Schalter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Federglied (52) so viele parallel zueinander angeordnete Federn (53) besitzt, wie parallel zueinander angeordnete Leiterbahnen (31) vorgesehen sind.
ίο 13. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Isolierstoffolien (1, 3) außerhalb des Bereiches der Schalterelemente parallel zu den anderen Leiterbahnen (31) verlaufende Anschlußleiter (12,32) vorgesehen sind.
14. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden mit Leiterflächen versehenen Isolierstoffolien (1, 3) aus einer einzigen um die Zwischenlage (2) gefalteten Folie bestehen.
15. Verwendung des elektrischen Schalters nach einem der Ansprüche 1 bis 14, zur elektrischen Stellungsanzeige von mechanischen Vorrichtungen mit einem verschiebbaren Stellglied, das mechanisch an das verschiebbare Druckglied des Schalters gekoppelt ist.
16. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Druckgliedes (5) eine verschiebbare Führung (6) mit einer Kante (61) vorgesehen ist, über die das aus der Isolierstoffolie (1) der Zwischenfolie (2) mit der Leiterbahn-Folie (3), gegebenenfalls mit der Unterlage (4) gebildete Schalterglied geknickt wird.
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