DE69115553T2

DE69115553T2 - Switching device with any pressure point

Info

Publication number: DE69115553T2
Application number: DE69115553T
Authority: DE
Inventors: Timothy P Diperi; Edward W Duhon
Original assignee: Tapeswitch Corp of America
Current assignee: Tapeswitch Corp of America
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-04-27
Also published as: ATE131954T1; EP0454269A3; EP0454269B1; DE69115553D1; CA2037401A1; JPH04230920A; JP3145135B2; EP0454269A2

Abstract

A press-at-any-point switching device which comprises at least one switching element and a signal transmitter for transmitting a signal to a signal receiver which is operatively coupled to a conventional control unit such as a switch on an electric motor. Since the switching element of the present invention comprises a signal transmitter, there is no need for cumbersome and possibly dangerous electrical conduits which directly couple the switching element with the desired control unit. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung mit beliebiger Druckstelle und insbesondere auf eine Schaltvorrichtung mit beliebiger Druckstelle in Form eines Mattenschalters.The present invention relates to a switching device with an arbitrary pressure point and in particular to a switching device with an arbitrary pressure point in the form of a mat switch.

Es sind Schaltvorrichtungen mit beliebiger Druckstelle für einen breiten Anwendungsbereich entworfen worden. Sie werden als Fußbodenmatten, in Kraftfahrzeugsitzkissen, auf langgestreckten Oberflächen von potentiell gefährlichen, schweren, bewegten Gegenständen und in anderen Anwendungen verwendet, in denen die Verwendung eines Knopfes oder einer anderen Form eines "Einzelpunkt-Schalters", wie z. B. des für eine herkömmliche Türklingel verwendeten Typs, nicht geeignet ist. Herkömmliche Schaltvorrichtungen mit beliebiger Druckstelle sind normalerweise auf einer Oberfläche, die eine Betätigungszone definiert, angeordnet oder teilweise in derselben versenkt. Wenn auf die Betätigungszone Druck ausgeübt oder im Falle eines normalerweise geschlossenen Schalters Druck von diesem weggenommen wird, wird ein Signal an einen Steuermechanismus wie z. B. einen Motor ausgegeben. Diese herkömmlichen Schalter sind normalerweise über elektrische Leitungen, d. h. über Drähte oder eine andere Form eines kontinuierlichen Leiters, über den ein Signal gesendet wird, direkt mit dem Steuermechanismus verbunden.Any pressure point switching devices have been designed for a wide range of applications. They are used as floor mats, in automotive seat cushions, on elongated surfaces of potentially dangerous, heavy, moving objects, and in other applications where the use of a button or other form of "single point switch" such as the type used for a conventional doorbell is not appropriate. Conventional any pressure point switching devices are usually located on or partially recessed into a surface that defines an actuation zone. When pressure is applied to the actuation zone, or, in the case of a normally closed switch, pressure is removed from it, a signal is output to a control mechanism such as a motor. These conventional switches are usually connected directly to the control mechanism by electrical leads, i.e., by wires or some other form of continuous conductor along which a signal is sent.

Bei bestimmten Anwendungen kann die Installation einer Schaltvorrichtung mit beliebiger Druckstelle unannehmbar teuer sein und andere Probleme verursachen, selbst wenn sie in einer speziellen Betätigungszone besonders erwünscht ist. In bestimmten Industrieanwendungen liegt z. B. die bevorzugte Betätigungszone auf der Oberfläche des Bodens in einem Lagerhaus oder in einer Fabrikanlage. Die Verwendung herkömmlicher Schaltvorrichtungen mit beliebiger Druckstelle an diesen Stellen führt zu freiliegenden elektrischen Leitungen, die ein unerwünschtes Hindernis für Arbeiter und den Maschinenpark darstellen oder ein teueres Versenken der elektrischen Leitungen im Boden erforderlich machen. Wenn es im letzteren Fall wünschenswert ist, die Betätigungszone zu verlegen, ist es bei herkömmlichen Schaltvorrichtungen mit beliebiger Druckstelle notwendig, für die Verlegung der erforderlichen elektrischen Leitungen einen neuen Kanal in den massiven Bodenbelag zu schneiden. Dieser Vorgang ist teuer, sehr zeitaufwendig und bringt während der Verlegung eine Verletzungsgefahr für die Arbeiter mit sich.In certain applications, installing a switching device with arbitrary pressure point can be unacceptably expensive and cause other problems, even if it is particularly desirable in a specific actuation zone. For example, the preferred operating zone is located on the surface of the floor in a warehouse or factory. The use of conventional arbitrary pressure switchgear at these locations results in exposed electrical wiring, which creates an undesirable obstruction to workers and machinery, or requires expensive burying of the electrical wiring in the floor. In the latter case, if it is desirable to relocate the operating zone, conventional arbitrary pressure switchgear requires cutting a new channel in the solid flooring to accommodate the required electrical wiring. This process is expensive, very time consuming, and poses a risk of injury to workers during installation.

Ferner ist es bei bestimmten Anwendungen wünschenswert, die Betätigungszone einer Schaltvorrichtungen mit beliebiger Druckstelle außerhalb der schützenden Wände einer Einrichtung anzuordnen, wobei jedoch hinsichtlich der Gefahr einer Beschädigung während der Zeitspannen, in denen die Einrichtung geschlossen ist, eine dauernde Anordnung an einer außenliegenden Stelle ungünstig ist.Furthermore, in certain applications it is desirable to arrange the actuation zone of a switching device with any pressure point outside the protective walls of a device, although a permanent arrangement in an external location is disadvantageous in view of the risk of damage during the periods in which the device is closed.

In der US-A-3.283.096 ist eine Schaltvorrichtungen mit beliebiger Druckstelle in Form eines Mattenschalters zum Betätigen eines Türmechanismus offenbart, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist. Dieser Mattenschalter des Standes der Technik weist die obenerwähnten Nachteile auf, insbesondere die Nachteile, daß der Mattenschalter in den Fußboden eingebaut werden soll und daß der Mattenschalter über Drähte mit einer Energiequelle und mit dem Türmechanismus verbunden werden soll.US-A-3,283,096 discloses a random pressure point switching device in the form of a mat switch for operating a door mechanism, as defined in the preamble of claim 1. This prior art mat switch has the disadvantages mentioned above, in particular the disadvantages that the mat switch is to be installed in the floor and that the mat switch is to be connected to a power source and to the door mechanism via wires.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schaltvorrichtungen mit beliebiger Druckstelle in Form eines Mattenschalters zu schaffen, der einfach von einer Betätigungszone zu einer weiteren verlegt werden kann, ohne daß die Kosten, die Zeitverzögerung und andere Gefahren auftreten, die herkömmlichen Verlegungsvorgängen eigen sind.It is an object of the invention to provide a switching device with any pressure point in the form of a mat switch which can be easily moved from one zone of operation to another without the costs, time delays and other hazards inherent in conventional moving operations.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Schaltvorrichtungen mit beliebiger Druckstelle in Form eines Mattenschalters zu schaffen, die ausreichend beständig ist, um der physikalischen und chemischen Abnutzung von Industriebereichen zu widerstehen, wobei sie einfach von einer Betätigungszone zu einer weiteren verlegt werden kann.It is a further object of the invention to provide a any pressure point switching device in the form of a mat switch which is sufficiently durable to withstand the physical and chemical wear of industrial areas, while being easily moved from one actuation zone to another.

Es ist eine besondere Aufgabe der Erfindung, eine Schaltvorrichtung mit beliebiger Druckstelle in Form eines Mattenschalters zu schaffen, die keine direkte Verbindung mit einer Energiequelle oder mit der zu betätigenden Einheit erfordert.It is a particular object of the invention to provide a switching device with any pressure point in the form of a mat switch, which does not require a direct connection to an energy source or to the unit to be actuated.

Die obenerwähnten Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltvorrichtung mit beliebiger Druckstelle in Form eines Mattenschalters, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale besitzt.The above-mentioned objects are achieved according to the invention by a switching device with any pressure point in the form of a mat switch, which has the features specified in claim 1.

Die erzeugte Welle wird zu einem Kernsteuerungssignalempfänger gesendet, der mit einer herkömmlichen Steuereinheit wie z. B. einem Schalter für einen Elektromotor verbunden ist. Da das Schaltelement der vorliegenden Erfindung eine Energiequelle und einen Signalgenerator umfaßt, sind keine störenden und möglicherweise gefährlichen Signalleitungen erforderlich, wie z. B. elektrische Kabel zum direkten Verbinden des Mattenschalters mit der zu betätigenden Einheit.The generated wave is sent to a core control signal receiver connected to a conventional control unit such as a switch for an electric motor. Since the switching element of the present invention comprises a power source and a signal generator, no annoying and potentially dangerous signal lines are required, such as electrical cables for directly connecting the mat switch to the unit to be operated.

Da das Schaltelement der vorliegenden Erfindung eine Blasenschicht sowie eine Schutzschicht zwischen der oberen Schicht und der Blasenschicht besitzt, wobei die Erfassungsvorrichtung zwischen der Blasenschicht und der unteren Schicht hermetisch versiegelt ist, wird die Schaltvorrichtung vor einem Durchschlag aufgrund großer punktuell wirkender Kräfte, die von scharfen Gegenständen ausgeübt werden, geschützt, während ferner die Schaltvorrichtung vor ungünstigen Einflüssen, wie z. B. Feuchtigkeit, Schmutz oder korrosiven Chemikalien, die in der Arbeitsumgebung in der Nähe der Matte vorhanden sein können, geschützt wird, selbst wenn die Matte einem Stoß eines scharfen Gegenstandes ausgesetzt wird, der die obere Außenschicht durchschlägt.Since the switching element of the present invention has a bubble layer and a protective layer between the upper layer and the bubble layer, with the sensing device being hermetically sealed between the bubble layer and the lower layer, the switching device is protected from puncture due to large point forces exerted by sharp objects, while further protecting the switching device from adverse influences such as moisture, dirt or corrosive chemicals that may be present in the working environment near the mat, even if the mat is subjected to an impact from a sharp object that penetrates the upper outer layer.

Die Erfindung wird deutlich anhand der folgenden Beschreibung, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt, in welchen:The invention will become clear from the following description, which refers to the drawings, in which:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Schaltvorrichtung mit entfernten Abschnitten ist. Diese Schaltvorrichtung dient dem Verständnis der Erfindung, fällt jedoch nicht in den Umfang der Ansprüche.Fig. 1 is a cross-sectional view of a switching device with portions removed. This switching device is useful for understanding the invention, but does not fall within the scope of the claims.

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der in Fig. 1 gezeigten Schaltvorrichtung entlang der Linie 2-2 ist.Fig. 2 is a cross-sectional view of the switching device shown in Fig. 1 taken along line 2-2.

Fig. 3 eine perspektivische Draufsicht eines Satzes der in Fig. 1 gezeigten Kontakte ist.Fig. 3 is a top perspective view of a set of the contacts shown in Fig. 1.

Fig. 4 eine perspektivische Stirnansicht der in Fig. 3 gezeigten Kontakte mit beliebiger Druckstelle ist.Fig. 4 is a perspective end view of the contacts shown in Fig. 3 with any pressure point.

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei der Abschnitte entfernt sind.Figure 5 is a perspective view of an embodiment of the present invention with portions removed.

Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 der Fig. 5 ist.Fig. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of Fig. 5.

Fig. 7 eine perspektivische Teil-Unteransicht einer Ecke der in Fig. 5 gezeigten Schaltvorrichtung ist, die eine Batteriezugriffsklappe zeigt.Fig. 7 is a partial bottom perspective view of a corner of the switch assembly shown in Fig. 5 showing a battery access door.

Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einer ähnlichen Perspektive wie Fig. 6 ist.Fig. 8 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention from a similar perspective to Fig. 6.

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei der Abschnitte entfernt sind.Figure 9 is a perspective view of another embodiment of the present invention with portions removed.

Precise description

Der hier verwendete Ausdruck "mit beliebiger Druckstelle" umfaßt Schaltelemente, die eine ausgedehnte Betätigungszone besitzen und die durch Anlegen oder Entfernen eines Drucks auf im wesentlichen irgendeine Stelle in der Betätigungszone, die im wesentlichen eine Oberfläche des Schalters umfaßt, betätigt werden kann. In Übereinstimmung mit seiner Verwendung im Stand der Technik schließt dieser Ausdruck keine herkömmlichen Kontaktschalter ein wie z. B. jene, die typischerweise für Türklingeln verwendet werden, bei denen die Betätigung einer Vorrichtung das Ausüben eines Drucks innerhalb einer kleinen, genau spezifizierten Fläche erfordert, wie z. B. das Drücken eines Knopfes.As used herein, the term "any pressure point" encompasses switching elements that have an extended actuation zone and that can be actuated by applying or removing pressure to substantially any point in the actuation zone, which essentially comprises a surface of the switch. Consistent with its use in the art, this term does not include conventional contact switches, such as those typically used for doorbells, where actuation of a device requires the application of pressure within a small, precisely specified area, such as pressing a button.

Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Schaltvorrichtung mit beliebiger Druckstelle in Form einer Bodenmatte ausgebildet, wie sie in den Fig. 5 bis 8 gezeigt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den Fig. 5 bis 8 dargestellt ist, hat die Schaltvorrichtung die Form einer geschützten Bodenmatte.According to the embodiments of the present invention, the switching device with any pressure point is designed in the form of a floor mat, as shown in Figs. 5 to 8. In a preferred embodiment of the present invention, which is shown in Figs. 5 to 8 As shown, the switching device has the form of a protected floor mat.

Wie in Fig. 1 gezeigt, die eine Bodenmatte mit entfernten Abschnitten zeigt, die nicht in den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, umfaßt die Schaltvorrichtung 10 eine schützende Außenhülle mit einer oberen Abdeckung 21, einer unteren Abdeckung 27 und Seitenwänden 25. Die Außenhülle ist vorzugsweise aus einem abnutzungsbeständigen, feuchtigkeitsbeständigen Material wie z. B. einem Gummielastomer, Polyvinylchlorid oder Polyurethan gefertigt. Die Außenhülle ist ferner vorzugsweise undurchlässig für Schmutz und andere Materialien, die die Funktion der Schaltvorrichtung nachteilig beeinflussen können. Die obere Schicht 21 sowie die anderen in der Matte 10 verwendeten Schichten besitzen zumindest ein geringes Maß an Flexibilität, die es der gesamten Schutzmatte 10 erlauben, sich an den Boden oder an andere Montageflächen, die nicht ganz eben sind, anzupassen. Die für eine Matte verwendeten Materialien besitzen z. B. vorzugsweise die Abmessungen 1,2 m x 1,2 m x 25,4 mm (4 Fuß x 1 Zoll), wodurch es möglich wird, daß die Matte um wenigstens ungefähr 5º und vorzugsweise wenigstens um ungefähr 20º leicht gebogen werden kann, ohne die Funktion der Matte nachteilig zu beeinflussen, wobei der Winkel als der Winkel zwischen einem flachen Boden, auf dem ein Ende der Matte angeordnet ist, und einer längs der gegenüberliegenden Bodenoberfläche der Matte gezogenen Tangente definiert ist. Selbstverständlich werden Fachleute erkennen, daß der Winkel der Flexibilität teilweise von den Abmessungen der Matte abhängt. Außerdem ist die Matte 10 günstigerweise ausreichend flexibel, so daß die Schutzmatte 10 oberhalb von Gegenständen im Arbeitsbereich wie z. B. einem Starkstromkabel angeordnet werden kann, ohne daß eine kontinuierliche Betätigung des Schalters verursacht wird. Die obere Schicht 21 ist aus irgendeinem Naterial gefertigt, das der Umgebung widersteht, in der die Schutzmatte 10 verwendet wird. Für Fachleute ist z. B. klar, daß bestimmte Materialien eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion durch bestimmte Chemikalien besitzen als andere Materialien, die ansonsten geeignet sein können.As shown in Figure 1, which shows a floor mat with portions removed and not falling within the scope of the present invention, the switch assembly 10 includes a protective outer shell having a top cover 21, a bottom cover 27, and side walls 25. The outer shell is preferably made of a wear-resistant, moisture-resistant material such as a rubber elastomer, polyvinyl chloride, or polyurethane. The outer shell is also preferably impermeable to dirt and other materials that can adversely affect the function of the switch assembly. The top layer 21, as well as the other layers used in the mat 10, have at least a small degree of flexibility that allows the entire protective mat 10 to conform to the floor or other mounting surfaces that are not perfectly flat. For example, the materials used for a mat have a plurality of flexible surfaces, such as a rubber elastomer, polyvinyl chloride, or polyurethane. B. preferably has dimensions of 1.2 m x 1.2 m x 25.4 mm (4 feet x 1 inch) which enables the mat to be easily bent by at least about 5° and preferably at least about 20° without adversely affecting the function of the mat, the angle being defined as the angle between a flat floor on which one end of the mat is placed and a tangent drawn along the opposite floor surface of the mat. Of course, those skilled in the art will recognize that the angle of flexibility depends in part on the dimensions of the mat. In addition, the mat 10 is desirably sufficiently flexible so that the protective mat 10 can be placed above objects in the work area, such as a power cable, without causing continuous actuation of the switch. The upper layer 21 is, for some Material that will withstand the environment in which the protective mat 10 is used. For example, it will be apparent to those skilled in the art that certain materials have greater resistance to corrosion by certain chemicals than other materials that may otherwise be suitable.

Ein geeignetes Material für die Außenhülle ist KOROSEAL, hergestellt von der Koroseal and Rubber Matting Products Company in Akron, Ohio, eine Abteilung der R.J.F. International Corp. Dieses spezielle Elastomer weist eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Abnutzung, Durchschlag und Zerschneidung auf. KOROSEAL ist ferner relativ einfach zu handhaben und unter Verwendung von Versiegelungsverfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, wie z. B. Heißversiegelung, einfach zu versiegeln.A suitable material for the outer cover is KOROSEAL, manufactured by the Koroseal and Rubber Matting Products Company of Akron, Ohio, a division of R.J.F. International Corp. This particular elastomer has high resistance to abrasion, puncture and cutting. KOROSEAL is also relatively easy to handle and easy to seal using sealing techniques known in the art, such as heat sealing.

Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die obere Schicht 21 ferner Rippen 24 umfassen, um eine Rutschfestigkeit für die auf die Matte tretenden Personen zu gewährleisten. Die Rippen 24 können ferner die Abführung von Flüssigkeiten, die auf die Matte gelangen, verbessern und somit die Gesamtlebensdauer der Matte erhöhen. Während die Dicke der oberen Schicht 21 für bestimmte Anwendungen, in denen die Schutzmatte 10 eingesetzt wird, verändert werden kann, wurde festgestellt, daß die bevorzugte Dicke der oberen Schicht 21 einschließlich der oberen Rippen wenigstens ungefähr 1,59 mm (1/16 Zoll), vorzugsweise ungefähr 4,76 mm (3/16 Zoll) beträgt.As shown in Figure 1, the top layer 21 may further include ribs 24 to provide slip resistance for persons stepping on the mat. The ribs 24 may also improve the drainage of liquids that spill onto the mat, thus increasing the overall life of the mat. While the thickness of the top layer 21 may be varied for particular applications in which the protective mat 10 is used, it has been found that the preferred thickness of the top layer 21 including the top ribs is at least about 1/16 inch, preferably about 3/16 inch.

Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die Hülle aus zwei getrennten Teilen gefertigt sein, die ausgeschnittene Bereiche besitzen, die die wirksamen Schaltelemente aufnehmen, oder in einer einfacheren Version einfach zwei im wesentlichen laminare Folien mit ausreichender Überlappung an den Kanten umfassen, um eine Versiegelung der Folien zu ermöglichen. Fachleute werden erkennen, daß verschiedene Versiegelungsverfahren für die verschiedenen Bereiche der Hülle verwendet werden können. Zum Beispiel kann eine R- F-Heißversiegelung verwendet werden, wenn Polyurethan- Materialien oder Polyvinylchlorid-Materialien verwendet werden, da die R-F-Energie dauerhafte Versiegelungen schafft, die relativ einfach herzustellen sind.As shown in Fig. 2, the cover may be made of two separate parts having cut-out areas to accommodate the active switching elements or, in a simpler version, may simply comprise two substantially laminar films with sufficient overlap at the edges to allow sealing of the films. Those skilled in the art will recognize that different sealing methods can be used for different areas of the envelope. For example, an R-F heat seal can be used when using polyurethane materials or polyvinyl chloride materials, since the RF energy creates permanent seals that are relatively easy to make.

Die Innenseite der Schicht 21 kann günstigerweise mit mehreren Rippen 22 versehen sein, die sich über die Breite der Matte erstrecken und senkrecht zur Längsachse der Schaltelemente angeordnet sind. Die Rippen 22 sollen die auf die obere Schicht 21 ausgeübte Kraft auf bestimmte Punkte der Kontaktelemente 30 konzentrieren.The inside of the layer 21 can be conveniently provided with several ribs 22 which extend across the width of the mat and are arranged perpendicular to the longitudinal axis of the switching elements. The ribs 22 are intended to concentrate the force exerted on the upper layer 21 on certain points of the contact elements 30.

Die wirksamen Elemente der Schaltvorrichtung umfassen wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Kontaktelemente 30, eine Energiequelle 40 sowie einen elektromagnetischen Wellengenerator 50 mit einer Antenne 55.The effective elements of the switching device comprise at least one, preferably several contact elements 30, an energy source 40 and an electromagnetic wave generator 50 with an antenna 55.

Die elektrischen Kontakte können verschiedene Formen besitzen, die im Stand der Technik bekannt sind, wobei das Ausüben oder das Wegnehmen von Druck auf irgendeine Stelle in der gewünschten Betätigungszone somit eine elektrische Verbindung herstellt oder unterbricht.The electrical contacts may have various forms known in the art, whereby the application or release of pressure at any point in the desired actuation zone thus establishes or breaks an electrical connection.

Ein Typ eines elektrischen druckbetätigten Schalters, der für viele Industrieanwendungen geeignet ist, ist in den Fig. 1 bis 4 gezeigt, in denen elektrische druckbetätigte Schalter 30 elektrische Kontakte 31 und 32 umfassen, die durch ein Isoliermaterial 33 getrennt sind. Um die Konstruktion zu vereinfachen, kann das Isoliermaterial in Form eines Streifens ausgebildet sein, der auf beiden Seiten Rillen 34 besitzt, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Auf diese Weise kann ein Kontaktstreifen 32 unterhalb der Isolierungsrillen 34 angeordnet sein, während der andere Kontaktstreifen 31 oberhalb der Isolierungsrillen 34 angeordnet sein kann. Vorzugsweise ist um den elektrischen druckbetätigten Schalter 30 eine nichtleitende Folie 35 gewickelt, um die Elemente des Schalters 30 zusammenzuhalten. Die Schalter 30 können mittels elektrisch leitender Drähte parallelgeschaltet, wie in Fig. 1 gezeigt, oder in Serie geschaltet sein. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die druckbetätigten elektrischen Schalter 30 über elektrische Leitungen 39 mit einer Energiequelle und einem Signalgenerator 50 verbunden. Fachleute werden erkennen, daß andere Typen druckbetätigter elektrischer Schalter verwendet werden können.One type of electrical pressure operated switch suitable for many industrial applications is shown in Figs. 1 to 4, in which electrical pressure operated switches 30 comprise electrical contacts 31 and 32 separated by an insulating material 33. To simplify construction, the insulating material may be in the form of a strip having grooves 34 on both sides, as shown in Fig. 4. In this way, one contact strip 32 may be arranged below the insulating grooves 34, while the other Contact strips 31 may be located above the insulating grooves 34. Preferably, a non-conductive foil 35 is wrapped around the electrical pressure-operated switch 30 to hold the elements of the switch 30 together. The switches 30 may be connected in parallel as shown in Fig. 1 or in series by means of electrically conductive wires. As shown in Fig. 1, the pressure-operated electrical switches 30 are connected to a power source and a signal generator 50 via electrical leads 39. Those skilled in the art will recognize that other types of pressure-operated electrical switches may be used.

Der gewünschte Abstand zwischen den druckbetätigten Schaltern hängt von der speziellen Anwendung ab, für die die Schutzmatte eingesetzt werden soll. Ein Abstand der Mittelpunkte der elektrischen Schalter von ungefähr 31,75 mm bis 127 mm (1 1/4 bis ungefähr 5 Zoll) ist für viele Industrieanwendungen ausreichend.The desired spacing between the push-button switches depends on the specific application for which the protective mat is to be used. A spacing of the centers of the electrical switches of approximately 31.75 mm to 127 mm (1 1/4 to approximately 5 inches) is sufficient for many industrial applications.

Fachleute werden erkennen, daß der Signalgenerator 50 so beschaffen sein kann, daß er als Antwort auf ein von den druckbetätigten Schaltelementen erzeugtes Signal eine elektromagnetische Welle erzeugt. Das Signal wird über eine Antenne 55 zu einem Fernsteuerungssignalempfänger gesendet. Der Signalgenerator 50 kann verschiedene Formen annehmen einschließlich irgendeines Typs eines Funkwellenoszillators, eines Infrarotwellengenerators oder eines Mikrowellengenerators. Wenn ein Funkwellengenerator verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf bestimmte Frequenzen oder Modulationsarten beschränkt.Those skilled in the art will recognize that the signal generator 50 may be arranged to generate an electromagnetic wave in response to a signal generated by the pressure-actuated switching elements. The signal is transmitted via an antenna 55 to a remote control signal receiver. The signal generator 50 may take various forms, including any type of radio wave oscillator, an infrared wave generator, or a microwave generator. When a radio wave generator is used, the present invention is not limited to any particular frequency or type of modulation.

Die Schaltvorrichtung der Fig. 1 bis 4 wird nicht beansprucht, dient jedoch als Hintergrundinformation für das Verständnis der Erfindung, deren Ausführungsformen im folgenden beschrieben werden.The switching device of Figs. 1 to 4 is not claimed, but serves as background information for the understanding of the invention, the embodiments of which are described below.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt eine durchschlagsfeste Schutzschicht, in der die Schaltelemente vorzugsweise sowohl von der Umgebung als auch vom durchschlagsfesten Element isoliert sind. Die bevorzugte Form dieser Ausführungsform umfaßt eine obere feuchtigkeitsbeständige Schicht, eine durchschlagsfeste und/oder formbeständige Schutzschicht, die unterhalb der oberen Schicht angeordnet ist, eine Blasenschicht, die unterhalb der Schutzschicht angeordnet ist und vorzugsweise an der oberen Schicht angebracht ist, so daß die Schutzschicht von der Umgebung isoliert ist, sowie eine durch die untere Oberfläche der Blasenschicht und eine untere Außenfläche definierte Schaltkammer. Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Schaltelement vor einer nachteiligen Beeinflussung durch z. B. Feuchtigkeit, Schmutz oder korrosive Materialien, die in der Arbeitsumgebung in der Nähe der Schutzmatte vorhanden sein können, geschützt, selbst wenn die Matte einem Stoß von einem scharfen Gegenstand ausgesetzt wird, der die obere Außenschicht durchschlägt.One embodiment of the present invention comprises a puncture resistant protective layer in which the switching elements are preferably isolated from both the environment and the puncture resistant element. The preferred form of this embodiment comprises an upper moisture resistant layer, a puncture resistant and/or dimensionally stable protective layer disposed beneath the upper layer, a bubble layer disposed beneath the protective layer and preferably attached to the upper layer so that the protective layer is isolated from the environment, and a switching chamber defined by the lower surface of the bubble layer and a lower outer surface. According to this embodiment of the present invention, the switching element is protected from adversely affecting by, for example, moisture, dirt or corrosive materials that may be present in the working environment in the vicinity of the protective mat, even if the mat is subjected to an impact from a sharp object that penetrates the upper outer layer.

Gemäß der in den Fig. 5 bis 8 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist unterhalb der oberen Schicht 110 eine durchschlagsfeste und vorzugsweise formbeständige Schutzschicht 120 angeordnet, die die auf die Matte ausgeübten Kräfte verteilt. Große, punktuell wirkende Kräfte, die durch scharfe Werkzeuge oder ähnliches ausgeübt werden, werden auf relativ große Flächen verteilt, um den Abschnitt der Matte 100, der unterhalb der Schutzschicht 120 angeordnet ist, vor einem Durchschlag zu schützen. Der hier verwendete Ausdruck "Verformung" bedeutet eine dauerhafte Verformung, d. h. eine Formänderung eines Gegenstands aufgrund der Ausübung einer Kraft, wobei der Gegenstand nicht zu der Konfiguration zurückkehrt, die er vor der Ausübung der Kraft besessen hat. Wie obenerwähnt besitzt die Schutzschicht 120 eine ausreichende Flexibilität, um ein Biegen der gesamten Schutzmatte 100 zu ermöglichen, wenn die Matte auf einer nicht ganz ebenen Oberfläche angeordnet wird. Die Schutzschicht 120 muß einen ausreichenden Grad an Flexibilität besitzen, so daß dann, wenn die Schutzmatte 10 auf einer unebenen Oberfläche oder einer Oberfläche mit einer Rippe, z. B. einem Massivboden mit einem Starkstromkabel, das unter der Matte 100 verläuft, angeordnet ist, die Schutzschicht 120 ermöglicht, daß die gesamte Matte 100 gebogen wird, ohne das druckbetätigte Element 160 kontinuierlich zu betätigen. Die Schutzschicht 120 muß ferner eine ausreichende Widerstandskraft gegen eine dauerhafte Verformung besitzen, so daß dann, wenn ein Gegenstand auf die Schutzmatte 100 fällt, die Schutzschicht 120 nicht in einer solchen verformten Stellung verharrt, so daß ein druckbetätigtes Schaltelement kontinuierlich betätigt wird, auch wenn der Gegenstand die obere Schicht 110 durchschlagen kann und die Schutzschicht 120 unmittelbar verformt.According to the embodiment of the present invention shown in Figs. 5 to 8, a puncture-resistant and preferably dimensionally stable protective layer 120 is arranged below the upper layer 110, which distributes the forces exerted on the mat. Large, point-acting forces exerted by sharp tools or the like are distributed over relatively large areas in order to protect the portion of the mat 100 arranged below the protective layer 120 from puncture. The term "deformation" used here means a permanent deformation, ie a change in the shape of an object due to the application of a force, whereby the object does not return to the configuration it had before the force was applied. As mentioned above, the protective layer 120 has sufficient flexibility to allow the entire protective mat 100 to bend when the mat is placed on a surface that is not completely flat. The protective layer 120 must have a sufficient degree of flexibility so that when the protective mat 10 is placed on an uneven surface or a surface with a ridge, e.g., a solid floor with a power cable running under the mat 100, the protective layer 120 allows the entire mat 100 to bend without continuously actuating the pressure-actuated element 160. The protective layer 120 must also have sufficient resistance to permanent deformation so that when an object falls onto the protective mat 100, the protective layer 120 does not remain in such a deformed position that a pressure-operated switching element is continuously actuated, even if the object can penetrate the upper layer 110 and immediately deform the protective layer 120.

Ein Verfahren zur Feststellung der Eignung eines Materials oder einer Kombination von Materialien für die Verwendung als Schutzschicht 120 besteht darin, die Strecke zu messen, um die ein Zahn oder eine Rille aus der unteren Oberfläche der Schutzschicht 120 hervorsteht, nachdem sie einem Stoß einer Pfeilspitze mit einem Gewicht von ungefähr 1,14 kg (2 1/2 Pfund) und einem Spitzendurchmesser von ungefähr 2,54 mm (0,10 Zoll) ausgesetzt worden ist, die aus einer Höhe von ungefähr 2,44 m (8 Fuß) über der Matte fallengelassen worden ist. Um gemäß der vorliegenden Erfindung als "formbeständig" betrachtet zu werden, übersteigt die bleibende Verformung einer Schutzschicht mit einer Dicke von ungefähr 6,35 mm (1/4 Zoll), das dem vorangegangenen "Pfeilspitzentest" unterworfen worden ist, vorzugsweise nicht ungefähr 1,27 mm (0,050 Zoll) und beträgt vorzugsweise weniger als ungefähr 0,635 mm (0,025 Zoll).One method of determining the suitability of a material or combination of materials for use as a protective layer 120 is to measure the distance a tooth or groove protrudes from the lower surface of the protective layer 120 after it has been subjected to an impact from an arrowhead weighing approximately 2 1/2 pounds (1.14 kg) and having a tip diameter of approximately 0.10 inches (2.54 mm) dropped from a height of approximately 8 feet (2.44 m) above the mat. To be considered "deformable" according to the present invention, the permanent deformation of a protective layer having a thickness of approximately 1/4 inch (6.35 mm) that has been subjected to the foregoing "arrowhead test" preferably does not exceed approximately 0.5 inches (1.27 mm). (0.050 inches) and is preferably less than about 0.635 mm (0.025 inches).

Der hier verwendete Ausdruck "durchschlagsfest" bedeutet, daß die Schutzschicht nicht durchschlagen wird, derart, daß ein Loch durch die gesamte Schutzschicht hindurchführt, wenn die Schicht dem obenerwähnten "Pfeilspitzentest" unterworfen wird, welcher jedoch derart modifiziert ist, daß die Pfeilspitze aus einer Höhe von ungefähr 3 Fuß fallengelassen wird. Fachleute können erkennen, daß leichte Ziehmetalle, wie z. B. 1,59 mm (1/16 Zoll) dicker Federstahl nicht "durchschlagsfest" im Sinne des hier verwendeten Ausdrucks sind.The term "pierce resistant" as used herein means that the protective coating will not pierce through such that a hole passes through the entire protective coating when the coating is subjected to the "arrowhead test" mentioned above, but modified by dropping the arrowhead from a height of approximately 3 feet. Those skilled in the art will recognize that light drawn metals such as 1/16 inch (1.59 mm) thick spring steel are not "pierce resistant" as used herein.

Das Material oder die Kombination von Materialien, die bei der Konstruktion der Schutzschicht 120 verwendet werden, sollen einen Stoß eines scharfen Gegenstandes, der mit der Schutzmatte 10 in Kontakt kommen kann, verteilen. Die Schutzschicht 120 kann aus einem einzigen Material wie z. B. aus einer oder mehreren Schichten eines hochgradig schlagfesten Polycarbonats, wie z. B. LEKAN/LEXGUARD , hergestellt von General Electric, gefertigt sein oder kann aus Schichten verschiedener Materialien wie z. B. einem hochgradig schlagfesten Polycarbonat mit einer Mittelschicht aus verstärktem Material wie z. B. Kevlar gefertigt sein.The material or combination of materials used in the construction of the protective layer 120 is intended to disperse an impact from a sharp object that may come into contact with the protective mat 10. The protective layer 120 may be made of a single material, such as one or more layers of a high impact polycarbonate, such as LEKAN/LEXGUARD, manufactured by General Electric, or may be made of layers of different materials, such as a high impact polycarbonate with a middle layer of reinforced material, such as Kevlar.

Um die Kraft eines Stoßes auf eine möglichst große Fläche zu verteilen, ist der Boden der stoßabgewandten Seite der Schutzschicht 120 vorzugsweise im allgemeinen weich.In order to distribute the force of an impact over as large an area as possible, the bottom of the side of the protective layer 120 facing away from the impact is preferably generally soft.

Unterhalb der Schutzschicht 120 ist eine hermetisch versiegelte Schaltkammer 160 angeordnet, die in Fig. 6 gezeigt ist und durch eine flexible, feuchtigkeitsbeständige Blasenschicht 140 und eine flexible, feuchtigkeitsbeständige Bodenschicht 180 definiert ist.Below the protective layer 120, a hermetically sealed switching chamber 160 is arranged, which is shown in Fig. 6 and is surrounded by a flexible, moisture-resistant Bubble layer 140 and a flexible, moisture-resistant bottom layer 180 are defined.

Die Oberseite 141 der Blasenschicht 140 ist vorzugsweise im wesentlichen weich, um einen Stoß von der Schutzschicht 120 mit einer möglichst großen Fläche aufzunehmen. Die Bodenschicht 142 der Schutzschicht 140 besitzt vorzugsweise mehrere Rippen 143, die im wesentlichen von einem Ende der Schaltkammer 160 zum anderen Ende verlaufen. Die durch die Rippen 143 geschaffenen Vorteile sind die gleichen wie diejenigen, die durch die Rippen 22 der obenbeschriebenen Matte 10 geschaffen werden. Die Bodenschicht 180 besitzt eine obere Fläche 181 und eine Bodenfläche 182. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die Bodenfläche 182 der Bodenschicht 180 günstigerweise mit Rippen 183 versehen, die ein Ablaufen von Wasser und anderen Flüssigkeiten unter der Schutzmatte 100 ermöglichen. Wenn daher die Schutzmatte 100 in einer Fläche eingesetzt werden soll, die verschütteten Flüssigkeiten ausgesetzt ist, wird die Schutzmatte 100 weder das Abfließen der verschütteten Flüssigkeit in einen bereits vorhandenen Abfluß behindern, noch wird sie ein Ansammeln der Flüssigkeiten in der Nähe der Schutzmatte 100, die die Lebensdauer der Schutzmatte 100 verkürzen könnten, verursachen.The top surface 141 of the bubble layer 140 is preferably substantially soft to absorb an impact from the protective layer 120 with as large an area as possible. The bottom layer 142 of the protective layer 140 preferably has a plurality of ribs 143 extending substantially from one end of the switching chamber 160 to the other end. The advantages provided by the ribs 143 are the same as those provided by the ribs 22 of the mat 10 described above. The bottom layer 180 has a top surface 181 and a bottom surface 182. As shown in Fig. 6, the bottom surface 182 of the bottom layer 180 is desirably provided with ribs 183 which allow water and other liquids to drain beneath the protective mat 100. Therefore, if the protective mat 100 is to be used in an area that is subject to liquid spills, the protective mat 100 will neither impede the flow of the spilled liquid into an existing drain nor will it cause the liquids to pool near the protective mat 100, which could shorten the life of the protective mat 100.

Wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt die Schutzmatte 100 ferner eine Energiequelle 190 und einen Signalgenerator 193 mit einer Antenne 195. Die Funktion und die Wirkung eines Signals kann die gleiche sein wie diejenige, die mit Bezug auf die Matte 10 beschrieben worden ist.As shown in Fig. 5, the protective mat 100 further comprises a power source 190 and a signal generator 193 with an antenna 195. The function and effect of a signal may be the same as that described with reference to the mat 10.

Die Fig. 8 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Schutzmatte der vorliegenden Erfindung, bei der mehrere Schutzschichten 220, 221 verwendet werden, um den Schutz der wirksamen Schaltelemente zu gewährleisten.Figure 8 shows an alternative embodiment of a protective mat of the present invention in which multiple protective layers 220, 221 are used to ensure the protection of the effective switching elements.

Fig. 7 zeigt eine Batteriezugriffstür 99, die vorgesehen sein kann, um den Zugriff auf die Energiequelle und den Signalgenerator zu ermöglichen. In Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung der Schaltvorrichtung kann die Batteriezugriffstür 99 mit einem austauschbaren, feuchtigkeitsbeständigen Dichtungsmittel wie z. B. Silicon versiegelt sein.Fig. 7 shows a battery access door 99 that may be provided to allow access to the power source and signal generator. Depending on the intended use of the switching device, the battery access door 99 may be sealed with a replaceable, moisture-resistant sealant such as silicone.

Es ist offensichtlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung eine Schaltkammer in mehrere Schaltzonen für mehrere Zwecke aufgeteilt sein kann. Bei bestimmten Anwendungen kann es wünschenswert sein, daß ein Abschnitt des Schaltelements ein Signal an eine Steuervorrichtung ausgibt, während ein weiterer Abschnitt der Schaltkammer eine weitere Vorrichtung betätigt. In einigen Fällen kann es ferner wünschenswert sein, eine entsprechende Anzahl von (nicht gezeigten) Schutzschichten vorzusehen, die sich nur über einen Abschnitt der Blasenschicht erstrecken, statt einer einzigen Schutzschicht 120, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Alternativ können mehrere isolierte Schaltkammern vorgesehen sein.It will be appreciated that in accordance with the present invention, a switching chamber may be divided into multiple switching zones for multiple purposes. In certain applications, it may be desirable for one portion of the switching element to output a signal to a control device while another portion of the switching chamber operates another device. In some cases, it may also be desirable to provide a corresponding number of protective layers (not shown) extending over only a portion of the bubble layer, rather than a single protective layer 120 as shown in Figure 5. Alternatively, multiple isolated switching chambers may be provided.

Wenn wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt die druckbetätigte Vorrichtung mehrere elektrische druckbetätigte Schalter 130 umfaßt, sind die Schalter 130 vorzugsweise senkrecht zu den Rippen 143 der Blasenschicht 140 angeordnet. Auf diese Weise wird die auf jede Rippe 143 im Berührungspunkt zwischen der Rippe 143 und den druckbetätigten elektrischen Schalter 130 ausgeübte Kraft besser konzentriert, als wenn die Rippen 143 parallel zu den Schaltern 130 verlaufen. Fachleute werden erkennen, daß die Betätigung der Schalter 130 nur eine Berührung in einem einzigen Punkt längs der Oberseite oder Unterseite des Schalters 130 erfordert, statt einer vollständigen Berührung längs der gesamten Länge des Schalters 130.As shown in Figures 1-4, when the pressure-actuated device includes a plurality of pressure-actuated electrical switches 130, the switches 130 are preferably arranged perpendicular to the ribs 143 of the bubble layer 140. In this way, the force exerted on each rib 143 is better concentrated at the point of contact between the rib 143 and the pressure-actuated electrical switches 130 than if the ribs 143 were parallel to the switches 130. Those skilled in the art will recognize that actuation of the switches 130 requires only contact at a single point along the top or bottom of the switch 130, rather than complete contact along the entire length of the switch 130.

Fachleute werden ferner erkennen, daß statt der gezeigten elektrisch leitenden Kontakte andere druckbetätigte Schaltvorrichtungen verwendet werden können. Zum Beispiel kann eine pneumatisch betätigte Schaltvorrichtung mit einem Signalgenerator gekoppelt sein.Those skilled in the art will further recognize that other pressure-actuated switching devices may be used instead of the electrically conductive contacts shown. For example, a pneumatically actuated switching device may be coupled to a signal generator.

Die vorliegende Erfindung kann mit einer druckbetätigten Schaltvorrichtung ausgeführt sein, die viele Formen annehmen kann. Zum Beispiel kann ein einzelnes druckbetätigtes Schaltelement wie z. B. der in Fig. 9 gezeigte Schalter 300 mit einem elektromagnetischen Wellengenerator 350 und mit einer Energiequelle 340 elektrisch verbunden sein. Ein solcher Schalter und/oder der Signalgenerator können von einer flexiblen Schutzhülle 320 umschlossen sein. Die Schaltvorrichtung 300 mit beliebiger Druckstelle ist für die Anordnung auf der Kante eines beweglichen Gegenstandes, wie z. B. die Unterseite einer Garagentür, oder einem anderen Ausrüstungsgegenstand geeignet.The present invention may be embodied with a pressure actuated switching device that may take many forms. For example, a single pressure actuated switching element such as the switch 300 shown in Figure 9 may be electrically connected to an electromagnetic wave generator 350 and to a power source 340. Such a switch and/or the signal generator may be enclosed in a flexible protective sheath 320. The arbitrary pressure point switching device 300 is suitable for placement on the edge of a movable object such as the bottom of a garage door or other piece of equipment.

Claims

1. Switching device with any pressure point in the form of a mat switch, provided with:

a flexible, moisture-resistant upper layer (110) defining an actuation zone,

a detector (30) for detecting a pressure change at any point in the actuation zone and

a flexible, moisture-resistant bottom layer (180);

characterized in that the mat switch contains:

an energy source (190);

a flexible bubble layer (140);

a puncture-resistant, flexible polycarbonate protective layer (120) hermetically sealed between the top layer and the bubble layer (140);

an electromagnetic wave generator (193) operatively connected to the detector (30) such that, in response to the detection of a pressure change at any location in the actuation zone, an electromagnetic wave is sent to a location remote from the switching device;

and wherein the detector (30) and the electromagnetic wave generator (193) are hermetically sealed between the bubble layer (140) and the lower layer (180).

2. Switching device according to claim 1, wherein the energy source (190) is a battery.

3. Switching device according to claim 1, wherein the generator (193) of electromagnetic waves is a radio signal generator.

4. Switching device according to claim 1, wherein the detector (30) is substantially enclosed by a water-resistant housing.

5. A random pressure switch device according to claim 1, wherein the detector (30) is provided with a first electrically conductive contact and with a second electrically conductive contact which is normally arranged to be movable at a distance from the first contact.

6. Switching device with arbitrary pressure point according to claim 5, in which the detector (30) detects the application of pressure on the actuation zone.

7. Switching device with arbitrary pressure point according to claim 5, in which the detector (30) detects the removal of pressure from the actuation zone.

8. A random pressure switch device according to claim 1, further comprising a further dielectric-resistant protective layer disposed over the first dielectric-resistant protective layer.

9. Switching device with any pressure point according to claim 8, in which the further protective layer is dimensionally stable.

10. Switching device according to claim 8, wherein the further protective layer contains a polycarbonate.

11. A random pressure switch device according to claim 1, wherein the detector (30) includes a plurality of electrically conductive contacts normally arranged in overlapping electrical connection, the contacts being separable in response to an applied pressure which thereby breaks the electrical connection.

12. Switching device according to claim 11, wherein the switch is further provided with at least one pressure conducting element for concentrating an applied pressure on at least one of the contacts.

13. A switching device according to claim 11, wherein the switch is provided with at least three electrically conductive contacts, at least one of the contacts having a body portion and a flexible tongue portion, and wherein the switch is further provided with means for firmly supporting the body portion of the contact so that the flexible portions of the contacts are normally arranged in overlapping electrical connection with the body portion of an adjacent contact.