DE3819458A1

DE3819458A1 - Pressure-controlled electrical switching unit

Info

Publication number: DE3819458A1
Application number: DE19883819458
Authority: DE
Inventors: Hans-Heinrich Dipl Ph Glaettli; Kurt Dipl Ing Stoll; Zofka Stanislav; Wicki Friedrich
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1988-06-08
Filing date: 1988-06-08
Publication date: 1989-12-14

Abstract

A pressure-controlled electrical switching unit is proposed which has as the mechanical tripping element a diaphragm (14) which is arranged in a housing and can be moved by fluid pressure. Said tripping element acts on an electrical operating element (17) of an electrical switch (12). The switch (12) is provided with solder connections (19) for insertion into a circuit board, and is arranged with outwardly pointing solder connections (19) in the housing (10). The diaphragm (14) which engages in a sealing manner over the electrical operating element (17) can be acted on by fluid pressure on its side facing away from the switch (12). Such a switching unit can be assembled from a small number of components easily and cost-effectively, and is particularly highly suitable for insertion into a circuit board or printed circuit board. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine druckgesteuerte elektrische Schalteinheit mit einem in einem Gehäuse angeordneten, durch einen fluidischen Druck bewegbaren, mechanischen Auslöseglied, das auf ein elektrisches Betätigungsglied eines elektrischen Schalters einwirkt.The invention relates to a pressure-controlled electrical Switch unit with an arranged in a housing mechanical, movable by a fluidic pressure Tripping element on an electrical actuator of an electrical switch.

Derartige druckgesteuerte Schalteinheiten, auch PE-Wand ler oder PE-Schalter genannt, sind in verschiedenen Ausführungen im Handel erhältlich und dienen generell dazu, ein Drucksignal in ein elektrisches Signal zu wandeln. Der Nachteil der bekannten Schalteinheiten besteht vor allem darin, daß sie großvolumig, aufwendig im Aufbau und teuer sind, so daß ein direktes Einsetzen in Schaltkarten oder Leiterplatten neben elektronischen Bauelementen kaum möglich ist. Die bekannten Schalt einheiten werden daher entweder auf getrennten Schalt karten angeordnet, oder auf elektrischen Schaltkarten müssen mechanische Hilfskonstruktionen herangezogen werden.Such pressure-controlled switching units, including PE wall ler or PE switches are in different Versions are commercially available and generally serve to convert a pressure signal into an electrical signal walk. The disadvantage of the known switching units consists mainly in the fact that they are large-volume, complex under construction and are expensive, so that a direct insertion in circuit cards or printed circuit boards next to electronic ones Components is hardly possible. The well-known switching units are therefore either on separate switching cards arranged, or on electrical circuit cards mechanical auxiliary structures must be used will.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine druckgesteuerte elektrische Schalteinheit der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die bei einfachem und kostengünstigem Aufbau für den direkten Einsatz in elektronischen Schaltkarten bzw. Leiterplatten besser geeignet ist.It is therefore an object of the present invention in it a pressure controlled electrical switch unit to create the genus mentioned at the beginning simple and inexpensive construction for direct Use in electronic circuit boards or printed circuit boards is more appropriate.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schalter mit Lötanschlüssen zum Einsetzen in eine Schaltkarte versehen und mit nach außen weisenden Löt anschlüssen im Gehäuse angeordnet ist, und daß das Auslöse glied als das elektrische Betätigungsglied dichtend übergreifende Membran ausgebildet ist, die an ihrer vom Schalter abgewandten Seite mit dem fluidischen Druck beaufschlagbar ist.This object is achieved in that the switch with solder terminals for insertion into one Provide circuit card and with outward-facing solder connections is arranged in the housing, and that the trigger member as the electrical actuator sealing overlapping membrane is formed on her side facing away from the switch with the fluidic pressure is acted upon.

Eine derartige Schalteinheit kann direkt in eine Schalt karte eingesetzt und mit den darauf angeordneten Leiter bahnen verbunden werden. Sie ist daher wie andere elek tronische Schaltelemente auf einer solchen Schaltkarte in einfacher Weise handhabbar, so daß pneumatische Lei tungen direkt der elektronischen Schaltkarte zugeführt werden können. Durch die dichtende Membran besteht die Schalteinheit nur aus wenigen, kostengünstigen Bauteilen, die schnell und einfach zusammengesteckt werden können. Insbesondere kann als Schalter ein üblicher Tastatur schalter verwendet werden, der als Massenprodukt in Tastaturen verwendet wird und der bereits die erforder lichen Lötanschlüsse aufweist. Such a switching unit can directly in a switching card inserted and with the conductors arranged on it tracks are connected. It is therefore like other electronics tronic switching elements on such a circuit card easy to handle, so that pneumatic Lei fed directly to the electronic circuit board can be. Due to the sealing membrane Switching unit only from a few, inexpensive components, that can be put together quickly and easily. In particular, a conventional keyboard can be used as a switch switch used as a mass product in Keyboards is used and already the required Lichen has solder connections.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Schalteinheit möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous further developments and improvements the switching unit specified in claim 1 possible.

Eine besonders einfache Lösung bietet eine Membran aus elastischem, dichtendem Kunststoff, wobei zur Versteifung und Formhaltung zweckmäßigerweise eine Federscheibe im wesentlichen parallel zur Membran zwischen dieser und dem elektrischen Betätigungsglied angeordnet ist. Die Federscheibe dient dabei insbesondere auch zur Ver meidung einer Beschädigung der Membran durch das Betäti gungsglied bei häufiger Betätigung. Die Membran und die Federscheibe können unmittelbar nebeneinander oder in Anlage zueinander angeordnet sein.A membrane offers a particularly simple solution elastic, sealing plastic, being used for stiffening and shape keeping expediently a spring washer essentially parallel to the membrane between them and the electric actuator is arranged. The spring washer is used in particular for Ver Avoid damage to the membrane by the actuator tion element with frequent actuation. The membrane and the spring washer can be next to each other or be arranged in plant to each other.

Zur Abdichtung des fluidischen und des elektrischen Bereichs im Gehäuse weist die Membran an ihrem Rand in vorteilhafter Weise eine Verdickung auf, die dichtend am Umfangsbereich einer Membrankammer anliegt. Die Ver dickung kann dabei mit dem Umfangsbereich der Membran kammer durch Schweißen, Anlösen, Kleben od.dgl. fest verbunden sein, oder sie ist zwischen dem Schalter einer seits und einer gegenüberliegenden Wandung des Gehäuses andererseits verklemmt.For sealing the fluidic and the electrical Area in the housing has the membrane on its edge advantageously a thickening on the sealing abuts the peripheral area of a membrane chamber. The Ver Thickening can be done with the peripheral area of the membrane chamber by welding, dissolving, gluing or the like. firmly be connected, or it is between the switch one hand and an opposite wall of the housing on the other hand jammed.

Die letztere Lösung hat den Vorteil, daß die Einzelteile nur ineinandergesteckt zu werden brauchen, wobei ab schließend eine Fixierung des Schalters im Gehäuse durch Schrauben, Verrasten, Verklemmen, Kleben od.dgl. erforder lich ist. The latter solution has the advantage that the individual parts just need to be plugged into each other, starting from then fix the switch in the housing Screwing, locking, jamming, gluing or the like. required is.

Die Membran kann jedoch auch als Federscheibe ausgebildet und an ihrem Randbereich mit wenigstens einer Dichtung versehen sein. Diese vorzugsweise als O-Ring ausgebildete Dichtung wird zweckmäßigerweise am Umfangsbereich der Membrankammer verklemmt, um die vorstehend aufgeführte Abdichtung zu erzielen. Dies kann auf dieselbe Weise erfolgen wie bei der Verdickung der vorstehend beschriebe nen Membran aus elastischem Kunststoff.However, the membrane can also be designed as a spring washer and at least one seal at its edge area be provided. This is preferably designed as an O-ring Seal is expediently on the peripheral area of the Membrane chamber jammed to the above Achieve sealing. This can be done in the same way take place as for the thickening of the above NEN membrane made of elastic plastic.

Zum Schutz des elektrischen Schalters, insbesondere der Randbereiche um das Betätigungsglied herum, ist die der Membran zugewandte Fläche des Schalters mit einer den Durchgriff des elektrischen Betätigungsglieds gestattenden Ringscheibe abgedeckt. Im betätigten Zustand dient diese Ringscheibe als Anschlag für die Federscheibe bzw. die Membran.To protect the electrical switch, in particular the edge areas around the actuator is the surface of the switch facing the membrane one the penetration of the electrical actuator allowing covered washer. In the actuated state this washer serves as a stop for the spring washer or the membrane.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt das Ausführungsbeispiel als Schnittdarstellung.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the description below explained. The only figure shows the embodiment as a sectional view.

Ein kreiszylindrisches Gehäuse 10 weist im Inneren eine ebenfalls kreiszylindrische, flache Membrankammer 11 auf, die über eine kreiszylindrische Ausnehmung mit etwas vergrößertem Durchmesser zur Aufnahme eines elek trischen Schalters 12 mit der Unterseite des zylindrischen Gehäuses 10 verbunden ist. Weiterhin ist die Membran kammer 11 über einen fluidischen Kanal 13 mit der Ober seite des Gehäuses 10 verbunden.A circular cylindrical housing 10 has a likewise circular cylindrical, flat membrane chamber 11 , which is connected via a circular cylindrical recess with a slightly enlarged diameter for receiving an electrical switch 12 with the underside of the cylindrical housing 10 . Furthermore, the membrane chamber 11 is connected via a fluidic channel 13 to the upper side of the housing 10 .

Zur Montage der Schalteinheit wird zunächst eine elastische Membran 14 aus dichtendem Kunststoff in die Membran kammer 11 eingesetzt. Diese Membran 14 weist an ihrem Umfangsbereich eine Verdickung 15 auf, die im wesent lichen der Höhe der Membrankammer 11 entspricht und die umfangsseitig dichtend an dieser anliegt. Dies kann entweder dadurch erfolgen, daß sie in der Membrankammer verklemmt wird oder dadurch, daß sie fest mit dem Gehäuse verbunden wird, z.B. durch Ultraschallschweißen, Anlösen, Kleben od.dgl. An diese eine Wölbung aufweisende Membran 14 wird nun von unten her eine ebenfalls gewölbte Feder scheibe 16 angelegt, und schließlich wird der elektrische Schalter 12 in die entsprechende Ausnehmung im Gehäuse 10 eingesetzt und fixiert, beispielsweise durch Ultra schallschweißen, Anlösen, Kleben, Löten, Verklemmen, Verrasten oder Verschrauben.To assemble the switching unit, an elastic membrane 14 made of sealing plastic is first used in the membrane chamber 11 . This membrane 14 has at its peripheral region a thickening 15 which corresponds to the height of the membrane chamber 11 in wesent union and which lies sealingly against the circumferential side thereof. This can be done either by jamming it in the membrane chamber or by firmly connecting it to the housing, for example by ultrasonic welding, dissolving, gluing or the like. At this a curvature membrane 14 is now also an arched spring washer 16 , and finally the electrical switch 12 is inserted and fixed in the corresponding recess in the housing 10 , for example by ultrasonic welding, loosening, gluing, soldering, jamming , Locking or screwing.

Aus der Oberseite des elektrischen Schalters 12 ragt ein elektrisches Betätigungsglied 17 in die Wölbung der Federscheibe 16 bzw. der Membran 14 hinein und liegt an der Federscheibe 16 an, was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. Weiterhin ist auf die Oberseite des Schalters 12 eine das Betätigungsglied 17 umgebende Ringscheibe 18 aufgelegt, wobei die Außenbereiche dieser Ringscheibe 18, der Federscheibe 16 und der Membran 14 aufeinanderliegen. Auf diese Weise kann die Verdickung 15 der Membran 14 durch das Einsetzen des elektrischen Schalters 12 dichtend zusammengepreßt werden, sofern nicht die vorstehend genannten dichtenden Fixiermethoden angewandt werden.From the top of the electrical switch 12 , an electrical actuator 17 projects into the curvature of the spring washer 16 or the membrane 14 and bears against the spring washer 16 , which is not absolutely necessary, however. Furthermore, an annular disk 18 surrounding the actuating member 17 is placed on the upper side of the switch 12 , the outer regions of this annular disk 18 , the spring washer 16 and the membrane 14 lying one on top of the other. In this way, the thickening 15 of the membrane 14 can be compressed in a sealing manner by inserting the electrical switch 12 , unless the sealing methods mentioned above are used.

Der elektrische Schalter 12 weist zwei Lötfahnen 19 auf, die in entsprechende Bohrungen einer Schaltkarte oder Leiterplatte eingesetzt und mit Leiterbahnen ver lötet werden können. Ein solcher Schalter ist beispiels weise als Tastaturschalter von Tastaturen als preiswertes Massenprodukt bekannt. Durch Eindrücken des Betätigungs glieds 17 wird ein schematisch dargestellter Schaltkontakt 20 im Inneren des elektrischen Schalters 12 geschlossen und verbindet die beiden Lötfahnen 19. Die Federscheibe 16 dient zur Versteifung der Membran 14 und verhindert gleichzeitig eine Abnutzung der Membran 14 bei einem sonst möglichen Kontakt mit dem Betätigungsglied 17. Gleichzeitig dient diese Membran 14 jedoch auch zur Einstellung des Druckwerts, ab dem die Schalteinheit schaltet. Die über den fluidischen Kanal 13 mit einem fluidischen Druck beaufschlagbare Membran 14 legt sich an die Federscheibe 16 an. Diese wird ab einem bestimmten Druckwert eingedrückt und wirkt dadurch auf das Betätigungs glied 17 im Sinne eines Schließens des Schaltkontakts 20 ein. Nach einer Druckentlastung wird die Federscheibe 16 wieder federnd in ihre ursprüngliche Lage zurückbewegt. Das Betätigungsglied 17 kann im Schalter 12 alternativ oder zusätzlich eine Rückstellfeder aufweisen.The electrical switch 12 has two solder lugs 19 which can be inserted into corresponding holes in a circuit card or printed circuit board and can be soldered with conductor tracks. Such a switch is known for example as a keyboard switch of keyboards as an inexpensive mass product. By pressing the actuating member 17 , a schematically illustrated switch contact 20 is closed inside the electrical switch 12 and connects the two soldering tags 19th The spring washer 16 serves to stiffen the diaphragm 14 and at the same time prevents the diaphragm 14 from wearing out in the event of otherwise possible contact with the actuating member 17 . At the same time, however, this membrane 14 also serves to set the pressure value above which the switching unit switches. The membrane 14 , which can be acted upon by a fluidic pressure via the fluidic channel 13 , lies against the spring washer 16 . This is pressed in from a certain pressure value and thereby acts on the actuating member 17 in the sense of closing the switching contact 20 . After relieving the pressure, the spring washer 16 is resiliently moved back into its original position. The actuator 17 may alternatively or additionally have a return spring in the switch 12 .

Anstelle des dargestellten Betätigungsglieds 17 kann beispielsweise auch die Federscheibe 16 mit einem solchen Betätigungsglied versehen sein, das in den Innenraum des Schalters 12 reicht und dort zur Betätigung des Schaltkontakts 20 dient.Instead of the actuator 17 shown , for example, the spring washer 16 can also be provided with such an actuator, which extends into the interior of the switch 12 and serves to actuate the switch contact 20 there .

In einer alternativen Ausgestaltung der Schalteinheit kann die elastische Membran 14 auch entfallen, wobei nunmehr die Federscheibe 16 als Membran dient. Zur Ab dichtung kann umfangsseitig eine beispielsweise als O-Ring ausgebildete Ringdichtung in die Membrankammer 11 eingelegt werden, die zwischen der nunmehr als Membran dienenden Federscheibe 16 und der oberen Stirnseite der Membrankammer 11 dichtend zu liegen kommt. Ein anderer Profilquerschnitt der Dichtung ist selbstverständlich ebenfalls möglich.In an alternative embodiment of the switching unit, the elastic membrane 14 can also be omitted, with the spring washer 16 now serving as the membrane. To seal from a circumferential, for example, an O-ring seal can be inserted into the membrane chamber 11 , which comes to lie sealingly between the spring washer 16 , which now serves as a membrane, and the upper end face of the membrane chamber 11 . Another profile cross section of the seal is of course also possible.

Die Ringscheibe 18 dient als Anschlag für die Federscheibe 16 und verhindert eine Beschädigung der oberen Außen fläche des Schalters 12 durch die Federscheibe 16. Die Ringscheibe 18 und die Federscheibe 16 bestehen dabei vorzugsweise aus Metall.The washer 18 serves as a stop for the spring washer 16 and prevents damage to the upper outer surface of the switch 12 by the spring washer 16th The washer 18 and the spring washer 16 are preferably made of metal.

An der Außenmündung des fluidischen Kanals 13 ist zweck mäßigerweise ein nicht dargestelltes fluidisches Anschluß glied angeordnet, insbesondere einschraubbar ausgebildet, damit fluidische Leitungen mit der Schaltereinheit ver bunden werden können.At the outer mouth of the fluidic channel 13 , a fluidic connection element, not shown, is expediently arranged, in particular screw-in, so that fluidic lines can be connected to the switch unit.

Ein wesentliches Merkmal der beschriebenen Schalteinheit ist der exakt definierbare Schaltpunkt. Insbesondere bei der Ausbildung mit der elastischen Membran 14 ist dieser besonders exakt ausgebildet, da die dichtende Membran 14 nur im äußersten Umfangsbereich fest und dichtend gegen die den Schaltpunkt vorgebende Federscheibe 16 gepreßt wird, während sie sich im übrigen, mittleren Bereich gleichmäßig an die Federscheibe 16 anlegt. Wich tig ist, daß die dichtende Anpreßstelle im Randbereich außerhalb des gewölbten Bereichs der Federscheibe 16 angeordnet ist.An essential feature of the switching unit described is the precisely definable switching point. In particular, in the embodiment with the elastic membrane 14 , this is particularly precisely formed, since the sealing membrane 14 is pressed firmly and sealingly against the spring washer 16 which specifies the switching point only in the outermost circumferential region, while in the rest of the central region it is pressed evenly against the spring washer 16 creates. It is important that the sealing contact point is arranged in the edge area outside the curved area of the spring washer 16 .

Anstelle der beschriebenen kreiszylindrischen Gestalt kann selbstverständlich prinzipiell auch eine andere Gestalt mit beispielsweise rechteckförmigem Querschnitt treten, sofern erforderliche Dichtungen und Membranen hierfür zur Verfügung stehen.Instead of the circular cylindrical shape described can of course in principle also be another Shape with a rectangular cross section, for example occur if necessary seals and membranes are available for this.

Claims

1. Pressure-controlled electrical switching unit with a arranged in a housing, movable by a fluid pressure, mechanical release member, which acts on an electrical actuator of an electrical switch, characterized in that the switch ( 12 ) with solder connections ( 19 ) for insertion into a circuit card provided and with outwardly facing solder connections ( 19 ) in the housing ( 10 ), and that the trigger member as the electrical actuating member ( 17 ) sealingly overlapping membrane ( 14 ) is formed, which on its side facing away from the switch ( 12 ) the fluidic pressure can be applied.

2. Switching unit according to claim 1, characterized in that the membrane ( 14 ) consists of elastic, sealing plastic.

3. Switching unit according to claim 2, characterized in that a spring washer ( 16 ) is arranged substantially parallel to the membrane ( 14 ) between this and the electrical actuator ( 17 ).

4. Switching unit according to claim 3, characterized in that the membrane ( 14 ) and the spring washer ( 16 ) are arranged directly next to one another or in contact with one another.

5. Switching unit according to one of claims 2 to 4, characterized in that the membrane ( 14 ) has at its edge region a thickening ( 15 ) which bears sealingly on the peripheral region of a membrane chamber ( 11 ).

6. Switching unit according to claim 5, characterized in that the thickening ( 15 ) with the peripheral region of the membrane chamber ( 11 ) by welding, loosening, gluing or the like. is firmly connected.

7. Switching unit according to claim 1, characterized net that the membrane is designed as a spring washer and ver at its edge with at least one seal see is.

8. Switching unit according to claim 7, characterized in that the seal on the peripheral region of a membrane chamber ( 11 ) is jammed.

9. Switching unit according to claim 7 or 8, characterized records that the seal is designed as an O-ring.

10. Switching unit according to one of claims 5, 7, 8 or 9, characterized in that the thickening ( 15 ) or the seal between the switch ( 12 ) on the one hand and an opposite wall of the housing ( 10 ) on the other hand is jammed.

11. Switching unit according to claim 10, characterized in that the thickening ( 15 ) or seal rests on a flat edge region of the spring washer ( 16 ), while the spring washer ( 16 ) is otherwise curved.

12. Switching unit according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the switch ( 12 ) facing the membrane ( 14 ) is covered with an annular disk ( 18 ) permitting the passage of the electrical actuating member ( 17 ).

13. Switching unit according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 10 ) has a fluidic connecting member, from which a connecting channel ( 13 ) leads to the membrane ( 14 ).

14. Switching unit according to one of the preceding claims, characterized in that the switch ( 12 ) is a keyboard switch.