DE4240622A1

DE4240622A1 - Schaltmatte oder Schaltplatte

Info

Publication number: DE4240622A1
Application number: DE4240622A
Authority: DE
Inventors: Fritz D Buchien
Original assignee: Mayser GmbH and Co KG
Current assignee: Mayser GmbH and Co KG
Priority date: 1992-12-03
Filing date: 1992-12-03
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2012-12-04
Also published as: ES2094041T3; KR950700599A; US5512716A; DE59304362D1; WO1994012996A1; EP0625283B1; EP0625283A1; JPH07503575A; DE4240622C2; ATE144858T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltmatte oder -platte bestehend aus parallel zueinander angeordneten und elastisch gegeneinan der abgestützten elektrisch isolierenden Platten oder Matten, die zwischen sich stromdurchflossene Kontaktbahnen aufnehmen, die in Serie liegende Trennschalter aufweisen, die bei Druck auf eine der Platten oder Matten betätigt werden.

Schaltmatten dieser Art sind beispielsweise aus der DE 38 21 305 A1 bekannt, bei der in eine Schaltmatte aus einem gummi elastischen Werkstoff zwei Schaltleisten eingebaut sind, von denen jede aus einer Mehrzahl von Kontaktplatten besteht, die mit ihren Endkanten aneinanderliegen und durch durch sie hin durchgeführte Expanderschnüre zusammengehalten werden. In die sen Kontaktplatten verläuft eine Kontaktbahn, und die Ausge staltung ist dabei so getroffen, daß jede der Kontaktplatten an ihren Enden Kontaktstellen besitzt, die mit den Kontaktstellen des benachbarten plattenförmigen Elementes in Verbindung kom men. Bei einer Berührung der Schaltmatte und bei einer dadurch bewirkten Auseinanderbewegung der plattenförmigen Elemente, werden die Kontaktstellen getrennt, so daß hierdurch der Stromkreis unterbrochen wird.

Schaltmatten dieser Art lassen sich in der Regel nicht feinfüh lig genug ausbilden, um einen Schaltvorgang auch bei geringen Drücken zu bewirken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schalt matte oder -platte der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine feinfühlige Betätigung möglich ist, und daß auch die gesamte Fläche der Schaltmatte oder -platte in kleine Bereiche unterteilbar ist, an denen eine Berührung schon zu einer Kon taktunterbrechung führt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schaltmatte oder -platte der eingangs genannten Art vorgesehen, daß mindestens eine der Platten oder Matten fest mit über ihre Fläche verteil ten Kontaktstiften verbunden ist, die am freien Ende einen Kon taktkopf aufweisen, daß jeder Kontaktstift in einer zwischen den Platten oder Matten angeordneten Führung beweglich ist, daß die von der mit den Kontaktstiften verbundenen Platte oder Matte abgewandte Platte oder Matte mit Vertiefungen für die Bewegung der Kontaktköpfe versehen ist, und daß zwischen dieser mit den Vertiefungen versehenen Platte oder Matte und den Führungen für die Kontaktstifte eine mäanderförmig über die Fläche verlaufen de und den Bereich der Kontaktköpfe durchquerende Kontaktbahn vorgesehen ist.

Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, die gesamte Fläche der Schaltmatte oder -platte mit Kontaktelementen zu versehen, deren Abstand nur durch die Größe der Kontaktköpfe und den zwischen benachbart verlaufenden Ästen der Kontaktbahn not wendigen Isolierabstand bestimmt ist. Diese Ausgestaltung läßt daher eine sehr feine Unterteilung der Fläche einer Schalt platte oder -matte mit Kontaktelementen zu, die wegen ihrer geringen Größe auch eine feinfühlige Betätigung ermöglichen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen gekennzeichnet. So hat es sich als besonders einfach erwiesen, wenn als Führungen für die Kontaktstifte eine isolie rende Führungsplatte vorgesehen wird, die mit Bohrungen zur Längsführung der Kontaktstifte versehen wird. Besonders vor teilhaft ist es auch, in den Vertiefungen Sensoren anzuordnen, die bei Betätigung eines Schaltstiftes durch den die Kontakt bahn unterbrechenden Kontaktkopf betätigt werden. Diese Ausge staltung nämlich erlaubt es zusätzlich auch noch, jeweils fest zustellen, an welcher Stelle die Unterbrechung der Kontaktbahn erfolgt ist. Dies ist z. B. für Sicherheitseinrichtungen, mit denen auch festgestellt werden soll, wo sich eine Bedienungs person befindet, ein entscheidender Vorteil.

Es ist auch möglich, zwei jeweils mit Kontaktstiften versehene Platten oder Matten um 180° verdreht aufeinanderzulegen, wobei jeweils die eine Platte oder Matte als Führungsplatte für die Kontaktstifte der anderen Platte oder Matte dient, so daß da durch zwei unabhängig voneinander wirkende Schaltkreise gebil det sind. Eine derartig aufgebaute Schaltmatte oder -platte besitzt zwei redundante Sicherheitssysteme, und läßt sich daher insbesondere dort einsetzen, wo erhöhte Anforderungen an die Sicherheit gestellt werden. Dabei kann die Ausgestaltung zweck mäßig jeweils so getroffen werden, daß die einer der Platten oder Matten zugeordnete Kontaktbahn und die mit ihr zusammen wirkenden Kontaktköpfe im Abstand zu der der anderen Platte oder Matte zugeordneten Kontaktbahn verlaufen. Zweckmäßig ver läuft dabei die Kontaktbahn einer der Platten oder Matten je weils in der Mitte zwischen den parallelen Ästen der mäander förmigen Kontaktbahn der anderen Platte oder Matte.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Schaltplatte, die aus zwei aufeinanderliegenden Platten und einer dazwischen angeordneten Führungs platte besteht,

Fig. 2 die Darstellung des Schnittes nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt durch die Schaltplatte der Fig. 1 und 2 längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 den Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Schaltplatte mit zwei gegeneinandergelegten und je weils mit Schaltstiften verbundenen Schaltplatten gemäß der Erfindung längs der Schnittlinie IV-IV in Fig. 5,

Fig. 5 den Schnitt durch die Schaltplatte der Fig. 4 längs der Schnittlinie V-V,

Fig. 6 den Schnitt durch die Schaltplatte der Fig. 4 und 5 längs der Schnittlinie VI-VI in Fig. 5, und

Fig. 7 schließlich die Schnittdarstellung einer Schaltplatte ähnlich Fig. 5, jedoch mit zusätzlich angeordneten Sensoren.

In den Fig. 1 bis 3 ist schematisch eine Schaltplatte darge stellt, die aus zwei im wesentlichen parallel zueinander ange ordneten Platten (1) und (2) besteht, von denen die obere eine gewisse Elastizität aufweist, und gegenüber der unteren Platte (2) und einer dazwischen angeordneten Führungsplatte (3) elas tisch dadurch gelagert ist, daß Schaumstoffstreifen (4), die auch Teil einer mit Ausstanzungen versehenen Schaumstoffmatte sein können, für einen gewissen geringen Abstand (a) zwischen der oberen Platte (1) und der Führungsplatte (3) sorgen, wenn die obere Platte (1) nicht berührt wird und im Ruhezustand ist. In der in der Fig. 2 dargestellten Lage, wird auf die Mitte der Platte (1) eine gewisse Kraft ausgeübt. Sie hat sich daher in der Mitte etwas durchgebogen.

Die Platten (1, 2 und 3) bestehen aus isolierendem Material. Fest mit der oberen Platte (1) sind die Enden von Kontakt stiften (5) verbunden, die beim Ausführungsbeispiel von ihrem in der Platte (1) jeweils steckenden Befestigungsende aus in einen Teil größeren Durchmessers übergehen, der wiederum in der Führungsplatte (3) längsverschiebbar geführt ist. Die Kontakt stifte (5) besitzen an ihrem vom Befestigungsende abgewandten Ende einen scheibenförmigen Kontaktkopf (6), der ebenso wie die Kontaktstifte (5) aus einem elektrisch leitfähigem Material be steht. Es wäre auch möglich, die Kontaktstifte (5) selbst aus nicht leitfähigem Material herzustellen, und hierauf aus leit fähigem Material bestehende Kontaktköpfe aufzusetzen. Die ein teilige Herstellung der Kontaktstifte (5) aus einem elektrisch leitfähigen Material, z. B. aus Aluminium, ist jedoch einfacher.

Die Kontaktköpfe sind, wie die Fig. 2 und 3 zeigt, jeweils in den Abmessungen der Kontaktköpfe (6) angepaßten kreisförmigen Vertiefungen (7) aufgenommen, die in der untersten Platte (2) vorgesehen sind, und die eine Tiefe aufweisen, die jeweils dem maximalen Schaltweg der Kontaktstifte (5) entspricht, der durch den im Ruhezustand vorhandenen Abstand (a) zwischen der oberen Platte (1) und der Führungsplatte (3) gegeben ist.

Die Kontaktstifte (5) und die Vertiefungen (7) sind, wie den Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist, jeweils in parallelen Reihen und in gleichem Abstand zueinander angeordnet, so daß sich die Kontaktstifte (5) rastermäßig auf der gesamten Fläche der obe ren, zur Betätigung dienenden Platte (1) verteilen.

Zwischen der Führungsplatte (3) und der unteren Platte (2) ver läuft eine Kontaktbahn (8), die so gelegt ist, daß sie jeweils die Achsen der Kontaktstifte (5) schneidet, und daher auch den Bereich der Kontaktköpfe (6) durchquert. Die Kontaktbahn (8) verläuft mäanderförmig durch die Bereiche der Kontaktköpfe (6), und sie besitzt die Anschlußstellen (9) und (10), an denen je weils eine Stromversorgung seitlich an die Schaltplatte angelegt werden kann.

Wie die Fig. 3 und die Fig. 2 zeigt, verläuft die Kontaktbahn (8), die beispielsweise fest mit der Führungsplatte (3) verbun den sein kann, seitlich in den Bereich der Vertiefungen (7) he rein, so daß sie bis unter die Kontaktköpfe (6) reicht. Bei nicht betätigter oberer Platte (1) liegen daher alle Schalt stifte (5) mit ihren Kontaktköpfen (6) in Serie; der an den Stellen (9) und (10) angeschlossene Schaltkreis ist geschlossen.

Wird nun, wie in Fig. 2 dargestellt, die obere Platte (1) durch eine auf sie wirkende Kraft durchgebogen, dann wird mindestens ein Schaltkopf (6) so weit in seine Vertiefung (7) hereinge drückt, daß an seiner Stelle die Kontaktbahn (8) unterbrochen ist. Damit ist auch der Schaltkreis unterbrochen.

Die Darstellung der Fig. 2 ist so gewählt, daß nicht nur einer der Schaltköpfe (6) durch das Durchbiegen der Platte (1) die Kontaktbahn unterbricht, sondern mehrere Schaltköpfe. Die Aus gestaltung kann aber ohne weiteres auch so getroffen werden, daß bei einer größeren Abmessung der Platte (1) und einer örtlichen Verformung unter Umständen auch nur ein Schaltkopf in seine Ver tiefung (7) gedrückt wird. Auch dies führt aber zu einer Unter brechung des Schaltkreises. Jeder der Schaltstifte (5) stellt einen Trennschalter dar. Seine Betätigung führt zur Unterbre chung des Schaltkreises, der zur Überwachung eingesetzt werden kann.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine Abwandlung der Schaltplatte der Fig. 1 bis 3 insofern, als hier nun zwei Platten (11 und 12) jeweils fest mit den Enden der Schaltstifte (5) bzw. (5′) und um 180° zueinanderverdreht durch Zwischenfügung der Schaumstreifen (4) so aufeinandergelegt sind, daß zwischen ihnen der Schalt zwischenraum (a) gebildet wird. Der Platte (11) und ihren Schaltstiften (5) ist dabei die untere Platte (21) mit ihrem Vertiefungen (7) zugeordnet, der unteren Platte (12) und ihren Schaltstiften (5′) die obere Abdeckplatte (22) mit den Vertie fungen (7′). Bei dieser Ausführungsform, die also in etwa der doppelten Ausführung der Schaltplatte der Fig. 1 bis 3 ent spricht, übernehmen jeweils die Platten (11 und 12) die Funktion einer Führungsplatte für die Schaltstifte (5 und 5′). Die Platte (12) dient daher als Führungsplatte für die Schaltstifte (5), die fest mit der Platte (11) verbunden sind und umgekehrt, dient die Platte (11) als Führungsplatte für die Schaltstifte (5′), die fest mit der Platte (12) verbunden sind. Wie Fig. 5 zeigt, werden daher bei einer Ausübung einer Kraft auf die obere Ab deckplatte (22) und bei einer dadurch bewirkten Verformung der Platte (11) die Schaltstifte (5) dieser Platte (11) in die Ver tiefungen (7) der unteren Abdeckplatte (21) gedrückt, gleich zeitig aber auch die Schaltstifte (5′) der unteren Platte (12) in die Vertiefungen (7′) der oberen Abdeckplatte (22). Da je weils an der der Platte (21) zugewandten Seite der Platte (12) die Kontaktbahn (8), und an der der Platte (22) zugewandten Seite der Platte (11) die Kontaktbahn (8′) in der gleichen Weise verläuft, wie das schon anhand der Fig. 2 und 3 erläutert wurde, wird daher bei der Ausgestaltung der Schaltplatte der Fig. 4 bis 6 sowohl der an den Anschlußstellen (9 und 10) anliegende Schaltkreis, als auch der Schaltkreis unterbrochen, der an den Stellen (13 und 14) der oberen Platte (11) angelegt ist. Die Ausführungsform der Fig. 4 bis 6 eröffnet daher in einfacher Weise die Möglichkeit einer mit zwei redundanten Sicherheits kreisen ausgerüsteten Schaltplatte.

Die Fig. 7 schließlich zeigt eine Möglichkeit, wie mit verhält nismäßig einfachen Mitteln auch die Lage der durch die Kontakt stifte (5) gebildeten Trennschalter angezeigt werden kann, die jeweils die Unterbrechung des Schaltkreises bewirkt haben. Es sind zu diesem Zweck jeweils am Grund der Vertiefungen (7) der Abdeckplatte (21) Sensoren (15) angebracht, die dann, wenn der Schaltkopf des um den Schaltweg nach unten gedrückten Schalt stiftes (5) in die zugeordnete Vertiefung (7) hereingedrückt ist, ein Signal abzugeben erlauben, mit dem die Stelle des je weils ausgelösten Trennschalters lokalisierbar ist. Die Sensoren (15) können z. B. als piezoelektrische Elemente ausgebildet und über nicht nähergezeigte Kontaktwege mit einer Anzeigetafel ver bunden sein. Eine solche Ausführungsform erlaubt es auch, z. B. die Position einer Bedienungsperson relativ zu einem durch die Schaltplatte der Erfindung überwachten Roboter anzuzeigen, um beispielsweise rechtzeitig Bewegungsvorgänge des Roboters abzu schalten, wenn die Bedienungsperson dem Gefahrenbereich zu nahe kommt.

Claims

1. Schaltmatte oder -platte bestehend aus parallel zuein ander angeordneten und elastisch gegeneinander abgestützten elektrisch isolierenden Platten (1, 2), die zwischen sich strom durchflossene Kontaktbahnen (8, 8′) mit in Serie liegenden Trennschaltern aufweisen, die bei Druck auf eine der Platten oder Matten betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß min destens eine der Platten (11, 12) oder Matten fest mit über ihre Fläche verteilten Kontaktstiften (5, 5′) verbunden ist, die am freien Ende einen Kontaktkopf (6) aufweisen, daß jeder Kontakt stift (5, 5′) in einer Führung (3, 11, 12) beweglich ist, daß die von der mit den Kontaktstiften verbundenen Platte oder Matte abgewandte Platte oder Matte mit Vertiefungen (7, 7′) für die Bewegung der Kontaktköpfe (6) versehen ist, und daß zwischen dieser mit den Vertiefungen (7, 7′) versehenen Platte oder Matte und den Führungen (3, 11, 12) für die Kontaktstifte (5, 5′) eine mäanderförmig über die Fläche verlaufende und den Bereich der Kontaktköpfe (6) durchquerende Kontaktbahn (8, 8′) vorgesehen ist.

2. Schaltmatte oder -platte nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß als Führungen für die Kontaktstifte (5, 5′) isolierende Platten (3, 11, 12) vorgesehen sind.

3. Schaltmatte oder -platte nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in den Vertiefungen (7) Sensoren (15) ange ordnet sind, die bei Betätigung eines Schaltstiftes (5) durch den die Kontaktbahn (8) unterbrechenden Kontaktkopf (6) betätigt werden.

4. Schaltmatte oder -platte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei jeweils mit Kontaktstif ten (5, 5′) versehene Platten (11, 12) oder Matten um 180° ver dreht aufeinander gelegt werden, daß jeweils die eine Platte (11 oder 12) als Führungsplatte für die Kontaktstifte (5, 5′) der anderen Platte oder Matte dient, und daß jeder der Platten (11, 12) Abdeckplatten (21, 22) mit den Vertiefungen (7) zugeordnet sind, so daß zwei unabhängig voneinander wirkende Schaltkreise gebildet sind.

5. Schaltmatte oder -platte nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die einer der Platten (11, 12) oder Matten zu geordnete Kontaktbahn (8, 8′) und die mit ihr zusammenwirkenden Kontaktköpfe (6) im Abstand zu der anderen Platte oder Matte zu geordneten Kontaktbahn verlaufen.

6. Schaltmatte oder -platte nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kontaktbahn (8) einer der Platten (12) oder Matten jeweils in der Mitte zwischen den parallen Ästen der meanderförmigen Kontaktbahn (8′) der anderen Platte (11) oder Matte verläuft.