DE3838747A1 - Vorrichtung zur schaltung elektrischer funktionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schaltung elektri­ scher Funktionen mit mindestens zwei voneinander unabhängig ar­ beitenden Kontaktelementen, wobei eine Funktion erst dann ge­ schaltet ist, wenn zwei einander zugeordnete Schaltelemente gleichzeitig einen Schaltkontakt herstellen.

Solche Schaltvorrichtungen werden von den VDE-Normen für eine Reihe von Anwendungsfällen gefordert, beispielsweise bei der Funktionssteuerung von medizinischen Vorrichtungen und Geräten, beispielsweise eines Operationstisches mit motorbetriebenen Verstellmöglichkeiten, um das Risiko einer Fehlfunktion beim Ausfall eines Kontaktelementes, beispielsweise eines Verklem­ mens von mechanischen Schaltern, auszuschließen.

Den VDE-Vorschriften wurde bisher dadurch Rechnung getragen, daß zwei verschiedene Kontaktelemente gleichzeitig gedrückt sein mußten, um die entsprechende Funktion des Gerätes freizu­ geben. Diese bekannte Schaltanordnung verlangte bisher die ge­ sonderte Betätigung eines jeden Schalters mit einem Finger, was auf die Dauer für die Bedienperson unangenehm ist und immer wieder zu Problemen führt, da nicht sicher war, ob die Fehl­ funktion des Geräts an der unzureichenden Betätigung der ein­ zelnen Schalter oder aber in einem Fehler in den Schaltkreisen des medizintechnischen Gerätes liegt.

Die EP-A 2 34 193 versucht diesem Problem dadurch abzuhelfen, daß zwei Kontaktelemente in Betätigungsrichtung hintereinander angeordnet werden, wobei mindestens eines dieser Betätigungs­ elemente als Folientaster ausgebildet ist.

Diese Schalteranordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Folie des ersten, oder oberen Folienschalters soweit durchgedrückt werden muß, daß sich auch ein Kontakt in dem darunterliegenden Kontaktelement, sei es mechanischer Taster oder zweite Folien­ taste, ergibt.

In der Folge sind immer wieder Brüche oder Risse in der am stärksten beanspruchten Folie aufgetreten, die die Schalteran­ ordnung insgesamt unbrauchbar gemacht haben.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, bei der die beiden Kontaktelemente zwar weiterhin unabhängig voneinander arbeiten, für die bedienende Person aber zu einer Schaltanordnung zusammengefaßt sind, und zwar unter Vermeidung der oben beschriebenen Probleme der Folientastenanordnung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kon­ taktelemente mechanische Taster umfassen, welche nebeneinander derart angeordnet sind, daß die Betätigungselemente der beiden einander zugeordneten Taster so beabstandet sind, daß sie gleichzeitig wie eine einzelne Taste betätigbar sind.

Durch die Abkehr von den Folientasten, die für eine sichere Funktion eine Mindestgröße verlangen und die deshalb nur in einer in Betätigungsrichtung hintereinander angeordneten Weise mit einem Finger betätigt werden können, und der Verwendung von mechanischen Tastern als Kontaktelementen, die nebeneinander angeordnet sind, wird der Schaltweg bzw. die notwendige Bewe­ gung in Betätigungsrichtung wieder auf die Strecke reduziert, wie sie für einen einzelnen Schaltkontakt notwendig ist. Zum anderen lassen sich die mechanischen Taster, insbesondere Mikrotaster, so nahe beieinander anordnen, daß sie gleichzeitig wie eine einzelne Taste betätigbar sind. Trotzdem bleibt die unabhängige Arbeitsweise der Kontaktelemente oder Tasten erhal­ ten, so daß selbst bei einem klemmenden Kontakt beim Loslassen der Schaltvorrichtung die elektrische Funktion sicher ausge­ schaltet wird.

Vorzugsweise werden die Taster paarweise angeordnet, das heißt es wird für jede einzelne elektrische Funktion ein Tastenpaar vorgesehen.

Bei bevorzugten Tastern oder auch Mikrotastern sind die Betäti­ gungselemente als Stößel ausgebildet.

Um die Bedienung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung für die Bedienperson angenehmer zu machen, ist vorgesehen, die Be­ tätigungselemente der Taster mechanisch über ein Koppelelement zu koppeln. Dadurch ist es möglich, die Schaltvorrichtung auch nach außen hin nur noch als eine einzelne Taste sichtbar zu machen.

Um die Anforderungen der VDE-Normen sicher zu erfüllen, wird vorzugsweise vorgesehen, daß das Koppelelement nur im betätig­ ten Zustand der Betätigungselemente wirksam ist.

Insbesondere beim Einsatz der Schaltvorrichtung in medizintech­ nischen Geräten ist es unter anderem im Hinblick auf die Desin­ fizierbarkeit solcher Geräte von Vorteil, wenn das Koppelele­ ment als eine die Betätigungselemente überspannende Folie aus­ gebildet ist. Die Folie kann hierbei gleichzeitig zur Abdich­ tung der darunterliegenden Schaltungsanordnung der Taster die­ nen.

Um eine Beschädigung der Betätigungselemente und damit der Taster zu vermeiden, ist bei bevorzugten Ausführungsformen vor­ gesehen, daß diese, insbesondere im Falle der Verwendung von Stößeln als Betätigungselemente, in Betätigungsrichtung geführt werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Schaf­ fung einer Sicherheits-Handsteuerung zur Schaltung elektrischer Funktionen, insbesondere zur Betätigung von Stellmotoren in me­ dizintechnischen Vorrichtungen und Geräten, mit einem Handgerät zur Einhandbedienung. Diese Geräte, die häufig die Funktion einer Fernbedienung aufweisen, lassen sich besonders vorteilhaft mit der eingangs beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ausrüsten.

Durch die Verwendung der zu einer "Taste" zusammengefaßten mechanischen Mikrotaster entsteht ein besonders handliches Handgerät, das auch von zierlicheren Personen leicht gehandhabt werden kann.

Bevorzugt wird das Handgerät eine Montageplatte umfassen, an der eine die Taster tragende Leiterplatte gehalten ist.

Zweckmäßigerweise wird dabei die Leiterplatte auf der Rückseite der Montageplatte angeordnet und die Montageplatte selbst mit durchgehenden Öffnungen ausgestattet, die einen Zugang zu den Betätigungselementen der Taster von der Vorderseite der Mon­ tageplatte aus schaffen.

Hierbei kann vorgesehen sein, daß diese durchgehenden Öffnungen gleichzeitig Führungen für die Betätigungselemente bilden.

Vorzugsweise werden die Betätigungselemente in einem Rücksprung auf der Montageplattenoberseite enden, und dabei mit ihren freien Ende nicht über die Montageplattenoberseite hinaus­ stehen. Dadurch ergibt sich eine glatte Oberseite des Handge­ räts, die mit einer Folie verschlossen werden kann. Die auf der Montageplattenoberseite angeordnete Folie ist vorzugsweise aus einem elastischen Material gefertigt, beispielsweise eine Polyesterfolie.

Die auf der Montageplattenoberseite angeordnete Folie kann gleichzeitig als flüssigkeitsdichte Abdeckung des Handgeräts verwendet werden.

Zweckmäßigerweise sind die Taster mit ihren Betätigungsele­ menten so angeordnet, daß sich zwischen den freien Enden der Betätigungselemente und der sie überspannenden elastischen Folie ein geringer Abstand im nichtbetätigten Zustand einstellt.

Wenn die Taster so montiert werden, daß die Folie die freien Enden der Betätigungselemente berührt, sollte zumindest darauf geachtet werden, daß die Rückstellkraft des einzelnen Tasters größer ist als die Kraft, die von der Folie auf die freien Enden der Betätigungselemente wirkt.

Vorzugsweise wird der Rücksprung in der Montageplattenoberseite in Form einer Mulde ausgebildet, die von der Flächenausdehnung her zweckmäßigerweise ungefähr einer Fingerkuppe entspricht.

Besonders zweckmäßig ist es hierbei, die Mulde in einer trigonalen Form auszubilden, wobei dann vorzugsweise in zwei Ecken dieser trigonalen Form die beiden Betätigungselemente der Taster angeordnet sind und die dritte Ecke der trigonalen Mulde für die Montage eines Leuchtelements freibleibt. Dieses Leucht­ element, beispielsweise eine LED, kann dazu verwendet werden, die Freigabe der elektrischen Funktion bei gedrückten Tastern anzuzeigen.

Insbesondere dann, wenn die Mulde mitsamt den Betätigungsele­ menten von einer Folie überspannt wird, ist es zweckmäßig die Fläche des Rücksprungs im Randbereich mit der Oberfläche der Montageplatte in einem Winkel zwischen den Flächen anzuordnen, der größer als 90° ist. Bevorzugt ist hier ein Winkelbereich von 120 bis 160°, der verhindert, daß die Folie bei einer Betä­ tigung der Taster im Randbereich der Mulde keinen zu starken Belastungen, beispielsweise durch Knicken, ausgesetzt wird.

Eine weitere Schonung der Folie oder eine weitere Verminderung der Beanspruchung der Folie im Randbereich kann dadurch sicher­ gestellt werden, daß die Kanten an der Verbindungsstelle der Flächen der Randbereiche der Mulde und der Oberfläche der Mon­ tageplatte abgerundet werden.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzel­ nen:

Fig. 1 eine Sicherheits-Handsteuerung in Explosionsdarstellung und

Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung.

Das in Fig. 1 gezeigte Handgerät 10 einer Sicherheits- Handsteuerung für die Schaltung elektrischer Funktionen bei einer Patientenlagerungsvorrichtung, wie zum Beispiel einem Operationstisch oder einer Verlagerungsvorrichtung (Patienten­ schleuse), ist aus einer Grundplatte 12, einer Leiterplatte 14, einer Montageplatte 16 und einer Abdeckfolie 18 aufgebaut.

Die Leiterplatte 14 wird zwischen der Montageplatte 16 und der Grundplatte 12 gehalten, die zusammen in ihrem unteren Teil eine durchgehende Öffnung 20 für die Zuführung eines nicht ge­ zeigten Schaltkabels bilden.

Auf der Leiterplatte 14 sind sogenannte Mikrotaster 22 als Kon­ taktelemente montiert, deren Betätigungselemente durch Stößel 24 gebildet werden. Die Stößel 24 der Mikrotaster 22 sind im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte 14 ange­ ordnet.

Die Montageplatte 16 weist an ihrer Oberseite innerhalb einer durch einen Rand 26 definierten Fläche 28 mehrere Mulden 30 auf, in denen durchgehende Bohrungen 32 angebracht sind, durch die Stößel 24 zur Oberseite der Montageplatte 16 hindurchragen.

Die Mulden 30 weisen eine trigonale Form auf, wobei die Stößel 24 der Mikrotaster 22 jeweils in den beiden unteren Ecken der Mulden 30 angeordnet sind. Dies ermöglicht die zusätzliche Mon­ tage eines Leuchtelements, beispielsweise einer LED 34, in der dritten Ecke der dreieckigen Mulde 30, wie dies an zwei Bei­ spielen in Fig. 1 gezeigt ist.

Innerhalb des Randes 26 auf der Fläche 28 der Montageplatte 16 wird dann die Abdeckfolie 18 angeordnet, die das Handgerät von oben her flüssigkeitsdicht verschließt. Die Abdeckfolie 18 weist Markierungen für die darunterliegenden Tastenfelder auf und die entsprechende funktionsgerechte Beschriftung.

Bei der vorliegenden Handsteuerung ist die Anordnung der Tastenfelder so gewählt, daß die beiden oberen Einzeltasten 36, 36′ eine der Funktionen a bis i auswählen, wobei die Auswahl der einzelnen Funktion jeweils durch eine Leuchtdiode oder ähnliches (nicht gezeichnet) angezeigt wird. Diese Leuchtele­ mente sind ebenfalls auf der Leiterplatte 14 montiert und ragen durch die Montageplatte 16 im Bereich der Bohrungen 38 a bis 38 i hindurch. Die jeweils ausgewählte Funktion a bis i kann dann über die Doppeltasterfunktionen 40, 42 in zwei verschiedenen Richtungen ausgeübt werden.

Die Beschriftungsfelder auf der Folie 18 lassen hierbei eine bildliche und/oder schriftliche Darstellung der ausgewählten Folie zu.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Anordnung innerhalb eines Handgerätes einer Sicherheits- Handsteuerung, wobei gleiche Teile der Fig. 1 mit gleichen Be­ zugszeichen versehen sind.

Die Mikrotaster 22 sind mit ihren Lötanschlüssen 44 in die Lei­ terplatte 14 eingesetzt und darin verlötet. Die Bohrungen 32 in der Montageplatte 16, durch die die Stößel 24 der Mikrotaster 22 hindurch in Richtung zur Oberfläche der Montageplatte 16 ra­ gen, sind so ausgebildet, daß sie zum einen den Stößel 24 eine gewisse Führung und einen Schutz gegen Abknicken verleihen, auf der anderen Seite jedoch keine unnötige Reibung bei der Betätigung der Taster erzeugen.

Die Dicke der Montageplatte 16 ist so gewählt, daß die auf ihrer Oberfläche aufgebrachte Folie 18 die freien Enden der Stößel 24 überspannt, ohne daß diese von der Folie berührt wer­ den. Der freie Raum zwischen den freien Enden der Stößel 24 und der Folie 18 sollte allerdings möglichst klein gehalten werden, damit die Folie 18 beim Betätigen der Tasten nicht allzusehr gedehnt werden muß.

Die Größe der Mulde 30 ist in diesem Zusammenhang von Bedeu­ tung, da sie die Größe der Fläche der Folie mitbestimmt, auf die sich die Dehnung bei der Betätigung des Tastenfeldes ver­ teilen kann. Um diesbezüglich die Fläche des Folienbereichs größer zu gestalten, kann vorgesehen sein, daß die Folie 18 mit der Montageplatte 16 in einem Bereich um die Mulde 30 herum nicht verklebt ist.

Eine Verminderung der Belastung der Folie bei der Betätigung der Taster wird insbesondere auch dadurch erreicht, daß die Fläche im Randbereich der Mulde in einem relativ großen Winkel auf die Oberfläche der Montageplatte 18 trifft, wobei der Be­ reich des Zusammenstoßens der beiden Flächen noch zusätzlich abgerundet ausgebildet ist.

Damit wird weitgehend ein Bruch der Folie in diesem Randbereich vermieden.

Die Folie erleichtert nicht nur die Bedienung der Schalter, da sie eine gewisse mechanische Kopplung zwischen den Bedienungs­ elementen der Schalter oder Taster herstellt, sondern kann ne­ benbei noch eine Abdichtfunktion übernehmen. Dies ist besonders wichtig im Bereich von medizintechnischen Geräten, bei denen sehr häufig Desinfektionsmaßnahmen notwendig werden.

Bei einem hydraulisch betriebenen Operationstisch kann bei­ spielsweise die eine Taste einer Doppeltastenfunktion dazu ge­ nutzt werden, den Hydraulikmotor über ein Relais an die Strom­ versorgung anzuschließen. Die zweite Taste des Doppeltasters kann dabei ein Magnetventil betätigen, das den Durchfluß des Hydraulikmediums steuert. Damit ist in doppelter Weise gesi­ chert, daß bei einem Loslassen einer der Funktionstasten 40 oder 42 (eigentlich Doppeltaster) eine weitere Bewegung des Operationstisches unterbleibt. Selbst wenn einer der mecha­ nischen Einzeltaster 22 verklemmt sein sollte und damit einen Dauerkontakt bewirkt, würde die Bewegung des Operationstisches immer noch durch das Öffnen der zweiten Taste unterbrochen.

Die bei der einzelnen Funktionsdoppeltaste 40, 42 vorgesehene Leuchtanzeige kann wahlweise so geschaltet werden, daß entweder die Fehlfunktion eines der Taster angezeigt wird oder aber entweder der Bedienungsperson der Hinweis gegeben wird, daß die entspre­ chende Funktion von dem angesteuerten medizintechnischen Gerät ausgeführt wird.

In analoger Weise können die Doppeltasten 40, 42 bei der Steuerung eines Patientenverlagerungs- oder Umbettgeräts Ver­ wendung finden, wo beispielsweise der erste Taster das Anziehen eines Relais bewirkt, das die Motorschaltung mit Strom ver­ sorgt, während der zweite Taster ein Signal für die Steuerungs­ schaltung erzeugt. Als zusätzliche Maßnahme können hierbei die beiden Mikrotaster des Doppeltasters hintereinandergeschaltet werden, in der Weise, daß das Eingangssignal für die Motorsteurung nur dann erzeugt wird, wenn auch bereits die Taste für die Betätigung des Motorstromrelais gedrückt ist. Dies erfordert stets ein korrektes Drücken der Doppeltaster 40, 42, so daß Fehlfunktionen in der erforderlichen Weise ausgeschlossen werden können.

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Schaltung elektrischer Funktionen mit min­ destens zwei voneinander unabhängig arbeitenden Kontaktele­ menten, wobei eine Funktion erst dann geschaltet ist, wenn zwei einander zugeordnete Kontaktelemente gleichzeitig einen Schaltkontakt herstellen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kontaktelemente mechanische Taster (22) umfassen, welche nebeneinander der­ art angeordnet sind, daß die Betätigungselemente (24) der beiden einander zugeordneten Taster (22) so beabstandet sind, daß sie gleichzeitig wie eine einzelne Taste betätig­ bar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taster (22) paarweise angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungselemente (24) Stößel sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungs­ elemente (24) der Taster (22) mechanisch über ein Koppel­ element koppelbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement nur in betätigtem Zustand der Betäti­ gungselemente wirksam ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement eine die Betätigungselemente (24) über­ spannende Folie (18) ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsele­ mente (24) in Betätigungsrichtung geführt sind.

8. Sicherheits-Handsteuerung zur Schaltung elektrischer Funk­ tionen, insbesondere zur Betätigung von Stellmotoren in me­ dizintechnischen Vorrichtungen, mit einem Handgerät, das eine Schaltvorrichtung gemäß einem oder mehreren der voran­ stehenden Ansprüche umfaßt.

9. Handsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Handgerät (10) eine Montageplatte (16) umfaßt, an der eine die Taster (22) tragende Leiterplatte (14) gehalten ist.

10. Handsteuerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (14) auf der Rückseite der Montageplatte (16) angeordnet ist und daß die Montageplatte (16) durchge­ hende Öffnungen (32) aufweist, die von der Vorderseite der Montageplatte einen Zugang zu den Betätigungselementen (24) der Taster (22) definieren.

11. Handsteuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (32) Führungen für die Betätigungselemente (24) bilden.

12. Handsteuerung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Betätigungselemente (24) in einem Rück­ sprung (30) auf der Montageplattenoberseite enden.

13. Handsteuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Montageplattenoberseite eine elastische Folie (18) angeordnet ist.

14. Handsteuerung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagenplattenoberseite durch die Folie flüssigkeits­ dicht abgedeckt ist.

15. Handsteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücksprung eine Mulde (30) bildet.

16. Handsteuerung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde (30) eine trigonale Form aufweist.

17. Handsteuerung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Mulde ein Leuchtelement angeordnet ist, das das Schalten der elektrischen Funktion anzeigt.

18. Handsteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Rücksprungs (30) im Randbereich mit der Oberfläche der Montageplatte (16) einen Winkel größer als 90° einschließt.

19. Handsteuerung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 120° bis 160° beträgt.