[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kontaktmatte mit zumindest zwei
im Ruhezustand mit Abstand zueinander angeordneten elektrisch leitenden Platten,
wobei der Abstand durch elastisch kompressible, nicht leitende Distanzhalter hergestellt
ist, mit zwischen den Platten vorgesehenen Kontaktgebern, die nach Zusammendrücken
der elastisch kompressiblen Distanzhalter um einen vorgegebenen Wert eine elektrische
Verbindung zwischen den Platten herstellen, und mit einer elektrischen Auswerteeinheit,
die mit den Platten in Wirkverbindung steht.
[0002] Derartige Kontaktplatten finden verschiedenartige Verwendung als Sicherheitseinrichtungen,
als Warneinrichtungen, ggfs. auch als Einbruchsicherung.
[0003] Es ist bekannt (EP-B 0 109 159) die Platten einer elektrischen Kontaktmatte aus
Metall herzustellen. Derartige Kontaktmatten sind möglicherweise für einen rauhen
Einsatz mit großen Schaltkräften geeignet, sie sind aber nicht vorteilhaft, wenn es
darum geht, daß auch kleinere punktförmige Lasten einen Kontakt auslösen sollen.
Des weiteren sind sie nicht anpassungsfähig an unebene Flächen, Krümmungen und dergleichen.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine elektrische Kontaktmatte zur
Verfügung zu stellen, die trotz großer Robustheit und Zuverlässigkeit geeignet ist,
auch bei kleineren, insbesondere auch punktförmigen Belastungen eine sichere Kontaktauslösung
zu gewährleisten. Darüberhinaus sollen die Platten zueinander eine gute Stabilisierung
haben und für vielfältige Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise auch in Verbindung
mit nicht ebenen Flächen, geeignet sein. Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung dadurch,
daß die Platten aus Gummi, Kunststoff und dergl. hergestellt sind und daß die elektrische
Leitfähigkeit durch Beimischung von leitenden Stoffen, wie Ruß, Graphit, Metallpulver
und dergl. erzeugt ist. Dadurch entsteht eine elektrische Kontaktmatte, die aufgrund
ihrer Materialwahl sehr variabel in ihrer Anwendungsmöglichkeit ist. Die Platten sind
nachgiebig, so daß schon eine teilweise Bewegung einer Platte ausreicht, um einen
Kontakt auszulösen.
[0005] Sowohl die Kontaktgeber als auch die Distanzhalter können als Einzelteile bzw. als
Einzelelemente zwischen den Platten angeordnet werden, wobei es im wesentlichen nur
darauf ankommt, daß die Distanzhalter isolierend ausgebildet sind, während die Kontaktgeber
eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Die Kontaktgeber können beispielsweise
als Kugeln oder Stäbe, vorzugsweise aus Metall, ausgebildet sein, die zwischen den
Distanzhaltern, die Lochungen, Ausnehmungen oder dergl. aufweisen, angeordnet sind.
Die Distanzhalter bzw. Distanzstreifen oder Platten weisen vorzugsweise an den den
Kugeln bzw. Stäben zugewandten Stirnflächen nut- bzw. V-förmige Ausnehmungen auf,
um die Kugeln bzw. Stäbe mit Abstand zu beiden Platten zu halten. Die Kugeln bzw.
Stäbe können aber auch Vorsprünge aufwei sen, die in Ausnehmungen der Distanzhalter,
Distanzstreifen oder Distanzplatten eingreifen, so daß die Kontaktgeber dadurch
mit Abstand zu beiden Platten gehalten werden, so daß eine elektrische Doppelunterbrechung
entsteht.
[0006] In besonders vorteilhafter Ausgestaltung sind die Kontaktgeber und Distanzhalter
an zumindest einer Platte vorgesehen und mit dieser verbunden. In besonders einfacher
Weise erfolgt dies dadurch, daß die Kontaktgeber und Distanzhalter einstückig mit
einer bzw. beiden Platten hergestellt sind. Dabei sind die Distanzhalter aus einem
Gummi bzw. Kunststoff hergestellt, der keine leitende Beimischung aufweist, während
der übrige Bereich, d.h. die Platten und die Kontaktgeber aus einer Gummi- bzw. Kunststoffmischung
hergestellt sind, die eine Beimischung von leitenden Stoffen, wie Ruß, Graphit, Metallpulver
und dergl. aufweist. Zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit der Platten, der
Kontaktgeber und sonstiger zur Leitung vorgesehener Teile bzw. Bereiche können Einlagen
aus Metalldrähten, Metallgeflechten, Gittern und dergl. zusätzlich eingearbeitet
sein. Je nach Ausgestaltung dieser Einlagen, die auch aus nicht metallischen Werkstoffen,
z.B. Glasfasern usw., hergestellt werden können, kann dadurch auch die Stabilität
bzw. die Festigkeit der Platten verbessert bzw. erhöht werden.
[0007] Die Kontaktgeber und Distanzhalter können als Noppen oder auch als Streifen bzw.
Leisten ausgebildet sein. In vorteilhafterweise sind die Noppen als Halbkugeln, als
Kegel, als Kegelstümpfe, als Pyramiden, als Würfel, als Quader, als Säulen oder Zähne
beliebiger Form ausgeführt. Die Streifen bzw. Leisten haben vorzugsweise einen halbrund-,
dreieck-, rechteck- oder trapezförmigen, Querschnitt bzw. auch einen rechteck- bzw.
trapezförmigen Querschnitt mit zusätzlichen nut- bzw. V-förmigen Vertiefungen bzw.
Einschnitten. Sie können in offenen oder geschlossenen Formen, z.B. kreis-, waben-,
schlangen-, meander- oder zick-zackförmig, angelegt sein.
[0008] Eine besonders gute und feinfühlige Kontaktgabe ergibt sich dann, wenn die Kontaktgeber
der einen Platte mit Kontaktgebern der anderen Platte nut-/federartig zusammenwirken,
wobei vorzugsweise die gegeneinander angeordneten Flächen bzw. Flächenteile einen
spitzen Winkel zu den Plattenflächen bilden. Dadurch erfolgt beim Belasten bzw. Kontaktauslösen
der Kontaktmatte eine Querstabilisierung der Platten über die Kontaktgeber. Weiterhin
führen die Flächen der Kontaktgeber gegeneinander eine Relativbewegung aus, so daß
die Kontaktflächen selbstreinigend sind. Je nach Kraftrichtung kann dadurch auch der
Schaltweg variiert bzw. verkleinert werden.
[0009] Werden die als Noppen oder streifen- bzw. leistenförmig ausgeführten Kontaktgeber
bzw. Distanzhalter asymmetrisch derart ausgeführt, daß die Seitenflächen der Kontaktgeber
bzw. Distanzhalter unterschiedliche Winkel zur Plattenebene bilden, so können sich
die Kontaktgeber bzw. Distanzhalter beim Zusammendrücken gezielt umlegen bzw. abknicken.
Dadurch erfolgt einerseits eine gute Kontaktgabe, da sich ebenfalls eine Relativbewegung
einstellt, zum anderen kann dadurch auch die Federsteifigkeit der Distanzhalter variiert
werden. In diesem Zusammenhang sei hervorgehoben, daß je nach Ausbildung bzw. Formgebung
die Federrate der Kontaktgeber und Distanzhalter variiert werden kann. Werden beispielsweise
die Distanzhalter und/oder die Kontaktgeber kegel- bzw. pyramidenförmig bei ihrer
Ausbildung als Noppen oder mit einem dreieckförmigen Querschnitt bei ihrer Gestaltung
als Streifen bzw. Leisten ausgebildet, so erfolgt zunächst bereits bei geringen Kräften
eine relativ große Bewegung der beiden Platten zueinander, die dann entsprechend der
Progressivität der Distanzhalter bzw. Kontaktgeber aufgrund ihrer Formgebung auch
bei größeren Kräften immer geringer wird. Die Elastizität bzw. Federsteifigkeit kann
auch durch Hohlräume in den Distanzhaltern bzw. Kontaktgebern beeinflußt werden.
[0010] Die Hohlräume bzw. Kanäle in den Distanzhaltern bzw. Kontaktgebern können an eine
Druckluftquelle angeschlossen werden. Durch Zugabe der Druckluft können die Kontaktgeber
vergrößert werden, so daß dadurch eine "Testkontaktgabe" erfolgen kann. Andererseits
kann durch Zuführung von Druckluft in die Hohlräume der Distanzhalter die Kraft beeinflußt
werden, ab der eine Schaltung der Kontakte erfolgt bzw. der Schaltweg verändert werden.
[0011] Die Kontaktgeber bzw. Distanzhalter können auch dadurch hergestellt werden, daß auf
der Innenwand der Platten Gummi- bzw. Kunststoffstreifen, Gummi- bzw. Kunststoffplatten
oder Gummi- bzw. Kunststoffmatten befestigt werden, wobei zwischen den Platten und
den Gummi- bzw. Kunststoffstreifen, Gummi- bzw. Kunststoffplatten und dergl. Kugeln,
Stäbe und dergl. aus leitendem oder nicht leitendem Material angeordnet sind.
[0012] Die inneren Oberflächen der Platten bzw. der Gummi- bzw. Kunststoffplatten oder Gummi-
bzw. Kunststoffmatten und/oder die Oberfläche der Kontaktgeber können in vorteilhafter
Weise mit einer Riffelung bzw. mit Riefen, Nuten oder Vorsprüngen versehen sein.
In die Oberfläche können aber auch scharfkantige Kontaktmittel, z.B. Metallstaub
und dergl., eingearbeitet sein. Dadurch kann die Kontaktgabe zwischen den sich berührenden
Flächen erheblich verbessert werden. Es berühren sich dann kleine Spitzen, wobei
der spezifische Druck der Kontaktflächen wesentlich erhöht wird. Die angesprochenen
scharfkantigen Kontaktmittel bzw. Partikel können auch aufgeklebt oder eingedrückt
bzw. eingerollt sein.
[0013] In vorteilhafter Weise sind die Platten am Umfang mittels einer Einfassung dichtend
verschlossen. Die beiden Platten können aber auch insbesondere bezüglich der an ihnen
angebrachten Kontaktgeber und Distanzhalter formgleich ausgeführt sein, wobei jede
Platte insbesondere an zwei angrenzenden Rändern Distanzhalter in Form von Leisten
aufweisen, die in Ausnehmungen der Gegenplatte eingreifen und dort vorzugsweise mit
dieser verklebt bzw. verschweißt sind. Eine solche Kontaktmatte kann ohne zusätzliche
Umhüllung unmittelbar benutzt werden, wobei je nach Einsatz die Kontaktmatten einzeln
oder zu mehreren zusammengefaßt in einer Schutzmatte angeordnet werden können. Ein
Verkleben oder Verschweißen ist dabei nur bei den Distanzstreifen am Rande erforderlich.
Auch dadurch entsteht eine dichte Kontaktmatte, die einerseits den Innenraum von äußeren
Einflüssen abschließt, andererseits diesen aber auch abdichtet, so daß der Innenraum
mit isolierendem Material, wie Gas, atmosphärische Luft oder auch einer isolierenden
Flüssigkeit gefüllt sein kann. Durch Variieren des Drucks des isolierenden Materials
läßt sich einerseits die Schaltkraft verändern, zum anderen kann auch, beispielsweise
durch einen Druckindikator, überprüft werden, ob der Innenraum dicht ist.
[0014] Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen
verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kontaktmatte dargestellt sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung von zwei erfindungsgemäßen Platten nach Art
einer Explosionszeichnung und
Fig. 2 bis 14 Schnitte durch verschiedene erfindungsgemäße Kontaktplattenausgestaltungen.
[0015] In den Figuren sind mit 1 und 2 Platten bezeichnet, an denen gemäß den Fig. 1 bis
7 die Kontaktgeber 3 und die Distanzhalter 4 einstückig angeformt sind. Die Distanzhalter
4 sind ohne Zugabe von elektrisch leitenden Mitteln aus isolierendem Gummi hergestellt,
während die Platten 1 und 2 und die Kontaktgeber 3 aus elektrisch leitendem Gummi
hergestellt sind. Die Distanzhalter 4 sind größer bzw. länger, so daß die Platten
1 und 2 bzw. auch die Kontaktgeber 3 zu den Platten bzw. zu Kontaktgebern der anderen
Platte mit Abstand gehalten werden. Werden, wie in den Fig. 3 und 5 dargestellt, durch
Krafteinwirkung die Distanzhalter zusammengedrückt bzw. verformt, so kommen die Kontaktgeber
mit der Gegenfläche in Berührung, so daß eine elektrische Leitung zwischen den Platten
1 und 2 erfolgt und die daran angeschlossene, in den Figuren nicht dargestellte Auswerteeinheit
diese Kontaktgabe ermittelt und verschiedenartige Signale auslöst. Die Kontaktgeber
bzw. Distanzhalter können, wie in der Beschreibung erläutert, verschiedene Formen
haben und sowohl einstückig als auch als getrennte Teile ausgeführt sein.
[0016] Gemäß den Fig. 4 und 5 sind die Platten 1 und 2 durch eine Einfassung 5 dichtend
verrschlossen. Diese Einfassung kann ebenfalls aus elastischem Material, wie Gummi
oder dergl., hergestellt sein und mit den Platten verklebt, verschweißt oder in ähnlicher
Weise verbunden sein. In Fig. 4 ist mit 10 eine Einlage bezeichnet, die je nach Ausgestaltung
entweder der Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit oder der Erhöhung der mechanischen
Festigkeit dient.
[0017] Wie Fig. 6 und 6a zu entnehmen ist, sind die Platten 1 und 2 gleich ausgebildet,
wobei jede Platte an vorzugsweise zwei Seiten einen rechteckförmigen Distanzhalterstreifen
aufweist, der in einer Ausnehmung der Gegenplatte eingreift und dort mit der Gegenplatte
verklebt, verschweißt oder in entsprechender Weise befestigt ist. Auch die dazwischen
angeordneten Distanzhalter können in entsprechende Nuten eingreifen und auch dort
an der Gegenplatte befestigt sein. Dadurch ergibt sich eine Kontaktmatte, die auch
in Querrichtung eine erhöhte Stabilität aufweist. Bei Anordnung der Streifen bzw.
Leisten in offener oder geschlossener Form, z.B. als Kreis, Wabe usw., erfolgt eine
zweidimensionale Querstabilisierung.
[0018] In Fig. 8 ist eine Kontaktplatte dargestellt, bei der die Kontaktgeber dadurch hergestellt
sind, daß hinter einer auf der Innenseite der einen Platte angeordneten Gummiplatte
6 Kugeln 7 angeordnet sind.
[0019] Fig. 7 zeigt eine Kontaktmatte, bei der innerhalb der Kontaktgeber Hohlräume 8 vorgesehen
sind und die inneren Oberflächen mit einer Riffelung 9 versehen sind.
[0020] In den Fig. 9 bis 12 sind die Kontaktgeber auf den gegenüberliegenden Platten nach
Art eines Nut-/Federsystems angeordnet, wodurch die geschilderten günstigen Schalteffekte
eintreten und eine Stabilisierung der Platten gegeneinander über die Kontaktgeber
erfolgt.
[0021] Figuren 13 und 14 zeigen Kontaktgeber 3 als Einzelelemente, die schwebend zwischen
der Platte 1 und 2 gehalten sind und dadurch eine Doppelunterbrechung aufweisen.
1. Elektrische Kontaktmatte mit zumindest zwei im Ruhezustand mit Abstand zueinander
angeordneten, elektrisch leitenden Platten (1, 2), wobei der Abstand durch elastisch
kompressible, nicht leitende Distanzhalter (4) hergestellt ist, mit zwischen den Platten
(1, 2) vorgesehenen Kontakt-. gebern (3), die nach Zusammendrücken der elastisch kompressiblen
Distanzhalter (4) um einen vorgegebenen Wert eine elektrische Verbindung zwischen
den Platten (1, 2) herstellen, und mit einer elektrischen Auswerteeinheit, die mit
den Platten (1, 2) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten
(1, 2) aus Gummi, Kunststoff und dergl. hergestellt sind und daß die elektrische
Leitfähigkeit durch Beimischung von leitenden Stoffen, wie Ruß, Graphit, Metallpulver
und dergl. erzeugt ist.
2. Elektrische Kontaktmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktgeber
(3) und Distanzhalter (4) an zumindest einer Platte (1 oder 2) vorgesehen und mit
dieser verbunden sind.
3. Elektrische Kontaktmatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktgeber (3) und Distanzhalter (4) aus Gummi,
Kunststoff und dergl. bestehen und einstückig mit der bzw. den Platten (1, 2) hergestellt
sind.
4. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktgeber (3) und Distanzhalter (4) als Noppen
oder Streifen bzw. Leisten ausgebildet sind.
5. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die als Noppen ausgeführten Kontaktgeber (3) und Distanzhalter
(4) halbkugel-, kegel-, kegelstumpf-, pyramiden-, würfel- bzw. quader-, säulenförmig
oder dergl. ausgeführt sind.
6. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die als Streifen bzw. Leisten ausgebildeten Kontaktgeber
(3) und Distanzhalter (4) einen halbrund-, dreieck-, rechteck-, trapezförmigen oder
entsprechenden Querschnitt aufweisen.
7. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen bzw. Leisten in offener oder geschlossener
Form, z.B. kreis-, waben-, schlangen-, meander- oder zick-zackförmig, angeordnet sind.
8. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktgeber (3) einer Platte (1 oder 2) Kontaktgebern
(3) der anderen Platte (1 oder 2) nut-/federartig sich gegenüberstehen.
9. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die in Berührung tretenden Flächen der gegenüberliegenden
Kontaktgeber (3) zumindest im Berührungsbereich in einem spitzen Winkel zur Fläche
der Platten (1, 2) angeordnet sind.
10. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die als Noppen oder Streifen bzw. Leisten ausgeführten
Kontaktgeber (3) und Distanzhalter (4) asymmetrisch derart ausgebildet sind, daß
die Seitenwände der Noppen und Streifen bzw. Leisten zu der bzw. den Platten (1,
2) unterschiedlich große Winkelmaße aufweisen.
11. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Noppen bzw. Streifen oder Leisten der Kontaktgeber
(3) und/oder Distanzhalter (4) Hohlräume (8) vorgesehen sind.
12. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem Hohlraum (8) jeder Kontaktmatte ein
Anschluß vorgesehen ist, der mit einer Druckluftquelle verbindbar ist.
13. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Kontaktgeber (3) und/oder Distanzhalter
(4) an der Innenwand zumindest einer Platte (1, 2) eine Gummi- bzw. Kunststoffplatte
(6), Gummi- bzw. Kunststoffstreifen oder dergl. befestigt ist, wobei zwischen den
Platten (1 bzw. 2 und 6) Elemente, wie Kugeln (7), Stäbe und dergl. angeordnet sind.
14. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktgeber (3) als lose, zwischen den Platte (1,
2) angeordnete Einzelelemente ausgebildet sind, die mit Abstand zu den Platten (1,
2) angeordnet sind.
15. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktgeber (3) von den Distanzhaltern (4) bzw. Distanzstreifen
mit Abstand zu den Platten (1, 2) gehalten sind.
16. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Oberflächen der Platten (1, 2) und/oder Gummi-
bzw. Kunststoffplatten (6) und/oder die Oberflächen der Kontaktgeber (3) mit einer
Riffelung (9), mit Nuten bzw. Vorsprüngen oder mit scharfkantigem Kontaktmittel,
z.B. Metallstaub, versehen sind.
17. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1, 2), Gummi- bzw. Kunststoffplatten (6)
und/oder Kontaktgeber (3) Einlagen (10) aus Metalldrähten, -geflechten, Gittern und
dergl. aufweisen.
18. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1, 2) am Umfang mittels einer Einfassung
(5) dicht verschlossen sind.
19. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Platten (1, 2) mit einem isolierenden
Medium, z.B. einem Gas oder einer Flüssigkeit, gefüllt ist.
20. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Medium unter Überdruck steht.
21. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an den Raum zwischen den Platten (1, 2) ein Druckindikator,
z.B. Kontaktmanometer, angeschlossen ist.
22. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1, 2) einer Kontaktmatte, insbesondere bezüglich
der an ihnen angebrachten Kontaktgeber (3) und Distanzhalter (4) formgleich ausgeführt
sind, wobei an vorzugsweise zwei angrenzenden Rändern jeder Platte (1 oder 2) streifenförmige
Distanzhalter (4) angeformt sind.
23. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Distanzhalter (4) in Nuten der gegenüberliegenden
Platte (1 oder 2) eingreifen und vorzugsweise dort befestigt, z.B. verklebt oder
verschweißt, sind.
24. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an den Platten (1 und 2) einer Kontaktmatte bzw. an den
Platten (1 und 2) der letzten Kontaktmatte mehrerer in Reihe hintereinander geschalteter
Kontaktmatten eine Sperrdiode angeschlossen ist.
25. Elektrische Kontaktmatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrdiode innerhalb der Kontaktmattenkontur angeordnet
ist.