Die Erfindung betrifft ein elektrisches Drucktastenfeld mit einer eine Anzahl Öffnungen aufweisenden Platte und einer Anzahl Tasten, von denen jede in einer der Öffnungen von Hand vertikal in eine untere Betriebsstellung bewegbar angeordnet und einem elektrischen Schalter zugeordnet ist, der aus einer normalen Ausgangsstellung durch Niederdrükken der Taste betätigbar ist und ein elektrisch leitendes, mit einem Stützende an der Unterseite der Platte nahe der betreffenden Öffnung derselben befestigtes Federglied aufweist, das sich in Längsrichtung über und hinter die Offnung erstreckt und mit einem elektrischen Kontakt versehen ist, der mit einem anderen, in fixierter Stellung unterhalb der Platte befindlichen Kontakt ausgerichtet ist.
Drucktastenfelder wurden viele Jahre lang verwendet zum Erzeugen der wahlweisen Eingangsdaten zu Schreibmaschinen, Kalkulatoren, Rechner und anderen Instrumenten, unabhängig davon, ob die tatsächliche Betätigung von Hand oder elektrisch erfolgte. In jüngerer Zeit wurde eine Anzahl von verhältnismässig kleinen batteriegetriebenen elektronischen Kalkulatoren, Druckern und ähnlichen Einheiten entworfen. Obwohl die Kosten eine Hauptüberlegung waren, brachte die Komplexität der Aufbauelemente und deren Zusammenbau derartige Einheiten mit Ausnahme sehr spezialisierter Fälle jenseits des wirtschaftlich gerechtfertigten Bereichs. Zum Beispiel kann ein Kalkulator, der multipliziert, dividiert, addiert und subtrahiert und dessen Kosten 400 Dollars erreichen, vernünftigerweise nicht von Schulkindern für erzieherische Zwecke verwendet werden, wo eine grosse Anzahl von Einheiten erforderlich ist.
Zusätzlich zu dem sich aus den verhältnismässig hohen Anfangskosten derartiger Einheiten ergebenden wirtschaftlichen Problem ergab ihr fortgesetzter und häufiger Gebrauch für erzieherische Zwecke verhältnismässig hohe Ersatz- und Unterhaltskosten, die das wirtschaftliche Problem weiter erschwerten.
Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines wirksamen, verhältnismässig einfachen, leicht herstellbaren, und billigen elektrischen Drucktastenfelds zum Einführen von von einer Bedienungsperson ausgewählten Eingangsdaten in elektronische Kalkulatoren, Rechner, Drucker oder ähnliche Vorrichtungen, wobei das Drucktastenfeld gleichzeitig eine verlängerte Lebensdauer aufweist und auch leicht zu unterhalten und/oder im Bedarfsfall zu reparieren ist.
Zur Erreichung dieses Ziels ist das erfindungsgemässe Drucktastenfeld dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende jedes Federgliedes ein Magnetelement angebracht ist, das in der Ruhestellung an einem an der Unterseite der Platte befestigten Magnetstreifen anliegt, und dass das Federglied nach Uberwinden der magnetischen Haltekraft durch entsprechend verminderten Fingerdruck auf die Taste weiterbewegbar ist, bis die beiden Kontakte sich unter seitlicher Verschiebung des beweglichen Kontaktes auf dem festen Kontakt bei wieder grösser werdendem Fingerdruck berühren.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines Drucktastenfelds gemäss der Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht der unteren Oberfläche des Drucktastenfelds;
Fig. 3 einen vergrösserten Querschnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 1;
Fig. 4, 5 und 6 der Fig. 3 entsprechende Querschnitte, die die Vorrichtung in unterschiedlichen Betriebsstellungen zeigen;
Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Kraft und der Verschiebung der Drucktasten beim Betrieb der Einheit.
Das in Fig. 1 und 2 beispielsweise dargestellte Gerät kann einen Kalkulator, Rechner, Drucker oder irgendeine andere Vorrichtung darstellen, die einen ausgewählten Eingang von alphanumerischen Daten und verwandten funktionellen Eingängen erfordert, etwa z. B. Addition, Multiplikation usw. Dieses Gerät enthält für den Fall eines Kalkulators eine vorzugsweise aus Plastikmaterial oder einem anderen isolierenden Material hergestellte Abdeckplatte 10 mit einer Vielzahl von Öffnungen 12, die so angeordnet sind, dass sie eine Vielzahl von Drucktasten 14 beweglich aufnehmen, die von einer Bedienungsperson aufgrund deren Auswahl der er forderlichen Eingangsdaten von Hand niedergedrückt werden können.
Im einzelnen verjüngen sich die Offnungen 12 sowie die angrenzenden Flächen der einzelnen Drucktasten nach aussen und beschränken somit die Aufwärtsbewegung der Drucktasten 14 auf die dargestellten Stellungen, vgl.
Fig. 3.
Die Drucktasten 14 werden vorzugsweise ebenfalls aus Plastikmaterial oder einem anderen isolierenden Material hergestellt. Jede Drucktaste weist in ihrer unteren Fläche einen zentralen Vorsprung 16 auf, der so angeordnet ist, dass er ein bewegliches Glied 18 berührt, dessen obere Stellung, wie in Fig. 3 dargestellt, seine unwirksame Stellung darstellt, das jedoch in Abhängigkeit von einem von Hand ausgeführten Niederdrücken der einzelnen Drucktaste 14 in ihre in Fig. 5 und 6 gezeigte wirksame Stellung eine Abwärtsbewegung durch die in Fig. 4 und 5 gezeigten Stellungen ausführen kann.
Im einzelnen nimmt das bewegliche Glied 18 vorzugsweise die Form einer Blattfeder ein, die von dem an der einzelnen Drucktaste 14 angebrachten Vorsprung 16 mittig berührt wird, wobei ein Ende der Blattfeder an einer Stromsammelschiene 20 befestigt ist. Eine Vielzahl von vorspringenden Blattfedern ist parallel angeordnet, wobei jede Blattfeder, wie in Fig. 2 gezeigt, an der Stromsammelschiene 20 befestigt ist und durch Kleben oder anderweitiges Befestigen an der unteren Oberfläche der Abdeckplatte 10 d'es Gehäuses angebracht ist.
Die Blattfedern 18 werden vorzugsweise zusammen mit der Stromsammelschiene 20 einstückig aus Phosphorbronze oder einem ähnlichen Federmaterial hergestellt, das sowohl elastisch ist, so dass die einzelnen Blattfedern 18, wie in Fig. 3 gezeigt, in ihren oberen unwirksamen Stellungen so gehalten werden, dass sie die zugehörigen Drucktasten 14 in ihren unwirksamen angehobenen Stellungen halten, als auch leitend ist, um einen elektrischen Übergang zu der einstückig verbundenen Stromsammelschiene 20 aus Phosphorbronze und zu einem angeschlossenen gemeinsamen nicht dargestellten elektrischen Schaltungspunkt herzustellen, der in den meisten Fällen eine elektrische Erdung darstellt.
Das entfernt gelegene freie Ende jeder Blattfeder 18 hinter dem Berührungspunkt mit dem vorspringenden Teil 16 der zugehörigen Drucktaste 14 ist so angeordnet, dass es die untere Oberfläche des Gehäuses unter der Eigenelastizität des Phosphorbronzematerials berührt, ist aber auch vorzugsweise mit einem Teil 22 aus ferromagnetischem Material versehen, der zu einem isolierenden Streifen 24 aus Magnetband aufwärtsgezogen wird, das geeignet in der unteren Oberfläche der Abdeckplatte 10 eingebettet ist.
Demnach hält ein einziger Streifen 24 die freien Enden der Blattfedern 18 nach oben in ihren oberen unwirksamen Stellungen und ergänzt somit die Haltekraft gegen das Niederdrücken, die sich aus der Eigenelastizität des Federmaterjals selbst ergibt. Wenn eine einzelne Drucktaste 14 anfänglich niedergedrückt wird, wird demnach die Abwärtsbewegung so wohl durch die Elastizität der Blattfeder 18 als auch durch die Haltekraft des Magnetstreifens 24 in höchstem Masse behindert. Folglich ist der anfängliche Kraftbedarf oder Fingerdruck der Bedienungsperson verhältnismässig gross, wo durch ein unbeabsichtigtes Niederdrücken einer einzelnen Drucktaste 14 vermieden wird.
Während eines solchen anfänglichen Niederdrückens wird die Blattfeder 18 mittig (vgl. Fig. 4) gegen die gesamte Haltekraft niedergedrückt, vgl. die graphische Darstellung bei Stellung A in Fig. 7. Ist einmal die magnetische Haltekraft überwunden, so bewegt sich die Blattfeder schnell von der in Fig. 4 in die in Fig. 5 gezeigte Stellung, wobei die erfor derliche Handkraft beträchtlich abfällt, was bei Stellung B in der graphischen Darstellung von Fig. 7 angegeben ist. Ist die Stellung von Fig. 5 erreicht, so berührt ein Goldkontakt 26 am freien Ende der Blattfeder 18 einen darunter liegenden Kontakt 28 und der diesen Kontakt 28 aufweisende elektrische Kreis wird geschlossen. Auf diese Weise wird die Betriebsanordnung der Drucktaste 14 und der dazugehörigen Blattfeder 18 erzeugt, wobei der gewünschte Eingang zum Gerät geliefert wird.
Ist einmal ein derartiger Kontakt hergestellt, so bewirkt eine weitere Bewegung der Drucktaste 14 ein zusätzliches Verbiegen der Blattfeder, wie in Fig. 6 gezeigt. Wegen des sich aus dem Kontakt des freien Endes der Blattfeder 18 ergebenden erhöhten Widerstandes erhöht sich die zu einem solchen weiteren Niederdrücken der Drucker taste erforderliche Kraft, wie bei Stellung C in Fig. 7 angegeben. Somit wird der Bedienungsperson ohne weiteres angezeigt, dass der erforderliche elektrische Kontakt hergestellt wurde. Als Ergebnis der Durchbiegung der Blattfeder 18, vgl. Fig. 6, ergibt sich eine Abweichung von einem geradlinigen Verlauf zwischen dem Halterungspunkt der Blattfeder 18 und deren Endkontakt 26.
Als eine Folge hiervon wird dieser Kontakt 26 gezwungen, sich seitlich über den Kontakt 28 zu bewegen und erzeugt auf diese Weise automatisch in Abhängigkeit von jedem Kontaktgebungsvorgang eine reibende und reinigende Wirkung. Als Folge hiervon wird das Reinigen oder eine weitere Wartung auf vergrösserte Zeitintervalle vermindert und kann der gesamte Betrieb des Drucktastenfelds über eine verlängerte Lebensdauer ohne bedeutende Wartung oder Reparatur fortgesetzt werden, da das Phosphorbronzematerial, aus dem die Blattfedern 18 hergestellt sind, bekanntlich seine Elastizität über lange Zeit beibehält.
Unter Berücksichtigung, dass der Fingerdruck von verschiedenen Bedienungspersonen unterschiedlich ist, wird eine zusätzliche verhältnismässig einfache Vorrichtung in die Einheit eingebaut, die die Einstellung der erforderlichen Kraft zum Niederdrücken einer einzelnen Drucktaste 14 erleichtert und insbesondere ein gleichzeitiges Einstellen der erforderlichen Kraft zum Niederdrücken irgendeiner Drucktaste ermöglicht, so dass ein gleichmässiger Fingerdruckbedarf für alle Drucktasten erzielt wird. Diese Fingerdruckver änderung wird insbesondere im Hinblick auf Fig. 2 und 3 einfach durch Einbau eines Rosts 30 erzielt, der unter den Blattfedern 18 angrenzend an ihre Berührungsstellen mit der tragenden einstückigen Stromsammelschiene 20 angeordnet ist.
Dieser Rost ist in an die Seiten der Abdeckplatte 10 angrenzenden Schienen verschiebbar angeordnet für eine Gleitbewegung in Längsrichtung der Blattfedern, um auf diese Weise den Schwenkpunkt der Blattfedern 18 zu verändern, wodurch deren Hebelarm und ebenfalls die zum Niederdrükken einer einzelnen Drucktaste 14 erforderliche Kraft verändert werden. Zum Herstellen einer derartigen Einstellung ist ein an einer Kante des Rosts 30 nach unten abstehender Flansch mit einer Gewindeöffnung versehen, in die eine Einstellschraube 32 eingesetzt ist, die durch die abwärts weisende Kante der Platte 10 hindurchragt und an ihrem äusseren Ende mit einer Einstellmutter 34 verbunden ist, deren Drehung eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des gesamten Rosts und somit eine Veränderung der Fingerdruckbedürfnisse für alle Drucktasten bewirkt.
Da der Rost 30 an seinen Kanten verschiebbar getragen wird, damit eine dauernde Berührung mit den Blattfedern 18 am mittleren Teil des Gehäuses sichergestellt ist, wird der Rost 30 vorzugs weise aus ferromagnetischem Material hergestellt und wird von zusätzlichen magnetischen Streifen 36 an die untere Oberfläche des Gehäuses gezogen, vgl. Fig. 3. Die magnetische Anziehung dieser Streifen 36 zieht den angrenzenden Abschnitt des Rosts dagegen nach oben und drückt dementsprechend den angrenzenden Teil der Blattfeder 18 gegen die untere Oberfläche des Gehäuses.
The invention relates to an electric pushbutton panel with a number of openings having a plate and a number of keys, each of which is arranged in one of the openings vertically movable by hand into a lower operating position and is associated with an electrical switch that is activated from a normal starting position by depressing the key is actuatable and has an electrically conductive, with a supporting end on the underside of the plate near the relevant opening thereof fastened spring member, which extends in the longitudinal direction over and behind the opening and is provided with an electrical contact which is connected to another in a fixed position under the plate is aligned.
Push-button panels have been used for many years to generate the optional input data to typewriters, calculators, calculators, and other instruments, whether the actual actuation was manual or electrical. More recently, a number of relatively small battery powered electronic calculators, printers, and the like have been designed. While cost was a major consideration, the complexity of the structural elements and their assembly brought such units beyond the economically justifiable range, except in very specialized cases. For example, a calculator which multiplies, divides, adds and subtracts and the cost of which reaches $ 400 cannot reasonably be used by school children for educational purposes where a large number of units are required.
In addition to the economic problem arising from the relatively high initial cost of such units, their continued and frequent use for educational purposes resulted in relatively high replacement and maintenance costs, which further aggravated the economic problem.
The main object of the present invention is to provide an efficient, relatively simple, easily manufactured, and inexpensive electric push-button panel for introducing operator-selected input data into electronic calculators, calculators, printers or similar devices, which push-button panel is both durable and lightweight to be maintained and / or repaired if necessary.
To achieve this goal, the push button panel according to the invention is characterized in that a magnetic element is attached to the free end of each spring member which, in the rest position, rests against a magnetic strip attached to the underside of the plate, and that the spring member after overcoming the magnetic holding force by correspondingly reduced finger pressure on the button can be moved further until the two contacts touch each other with a lateral displacement of the movable contact on the fixed contact with increasing finger pressure again.
Further details and advantages of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing. Show in it:
1 is a plan view of a push button panel according to the invention;
Fig. 2 is a view of the bottom surface of the push button panel;
FIG. 3 is an enlarged cross-section along line 3-3 of FIG. 1;
Figures 4, 5 and 6 are cross-sections corresponding to Figure 3, showing the device in different operating positions;
Figure 7 is a graph showing the relationship between the force and displacement of the pushbuttons in operation of the unit.
The device illustrated in Figures 1 and 2, for example, may be a calculator, calculator, printer, or any other device that requires selected input of alphanumeric data and related functional inputs, such as e.g. B. addition, multiplication, etc. This device includes, in the case of a calculator, a cover plate 10, preferably made of plastic or other insulating material, having a plurality of openings 12 which are arranged to movably receive a plurality of pushbuttons 14 which can be manually depressed by an operator based on their selection of the required input data.
In detail, the openings 12 and the adjoining surfaces of the individual pushbuttons taper outwards and thus limit the upward movement of the pushbuttons 14 to the positions shown, cf.
Fig. 3.
The push buttons 14 are preferably also made of plastic or other insulating material. Each pushbutton has in its lower surface a central projection 16 which is arranged to contact a movable member 18, the upper position of which, as shown in Fig. 3, represents its inoperative position, but depending on one of the manual operations carried out depression of the individual pushbutton 14 in its effective position shown in FIGS. 5 and 6, a downward movement through the positions shown in FIGS. 4 and 5 can perform.
In particular, the movable member 18 preferably takes the form of a leaf spring which is centrally contacted by the projection 16 attached to the individual pushbutton 14, one end of the leaf spring being attached to a busbar 20. A plurality of protruding leaf springs are arranged in parallel, each leaf spring being attached to the bus bar 20 as shown in FIG. 2 and being glued or otherwise attached to the lower surface of the cover plate 10 of the housing.
The leaf springs 18 are preferably made in one piece with the busbar 20 from phosphor bronze or a similar spring material that is both elastic, so that the individual leaf springs 18, as shown in FIG. 3, are held in their upper inoperative positions so that they associated pushbuttons 14 hold in their inoperative raised positions, as well as is conductive to produce an electrical transition to the integrally connected busbar 20 made of phosphor bronze and to a connected common electrical connection point, not shown, which in most cases represents an electrical ground.
The distant free end of each leaf spring 18 behind the point of contact with the protruding part 16 of the associated pushbutton 14 is arranged to contact the lower surface of the housing under the inherent elasticity of the phosphor bronze material, but is also preferably provided with a part 22 of ferromagnetic material which is drawn up to an insulating strip 24 of magnetic tape suitably embedded in the lower surface of the cover plate 10.
Accordingly, a single strip 24 holds the free ends of the leaf springs 18 upwards in their upper ineffective positions and thus supplements the holding force against the depression, which results from the inherent elasticity of the spring material itself. When an individual pushbutton 14 is initially depressed, the downward movement is therefore hindered to the greatest extent by the elasticity of the leaf spring 18 as well as by the holding force of the magnetic strip 24. As a result, the initial force requirement or finger pressure of the operator is relatively large, which avoids unintentional depressing of a single pushbutton 14.
During such an initial depression, the leaf spring 18 is depressed in the middle (see FIG. 4) against the entire holding force, see FIG. the graph at position A in Fig. 7. Once the magnetic holding force has been overcome, the leaf spring moves quickly from the position shown in Fig. 4 to the position shown in Fig. 5, the neces sary manual force drops considerably, which is in position B is indicated in the graph of FIG. When the position of FIG. 5 is reached, a gold contact 26 at the free end of the leaf spring 18 touches a contact 28 located below it and the electrical circuit having this contact 28 is closed. In this way, the operational arrangement of the push button 14 and associated leaf spring 18 is created, providing the desired input to the device.
Once such contact has been made, further movement of the pushbutton 14 causes additional bending of the leaf spring, as shown in FIG. Because of the increased resistance resulting from the contact of the free end of the leaf spring 18, the force required for such a further depression of the printer button increases, as indicated at position C in FIG. Thus, the operator is easily indicated that the required electrical contact has been made. As a result of the deflection of the leaf spring 18, cf. 6, there is a deviation from a straight course between the mounting point of the leaf spring 18 and its end contact 26.
As a consequence of this, this contact 26 is forced to move laterally over the contact 28 and in this way automatically generates a rubbing and cleaning effect as a function of each contact-making process. As a result, cleaning or further maintenance is reduced to increased time intervals and the entire operation of the keypad can be continued for an extended life without significant maintenance or repair, since the phosphor bronze material from which the leaf springs 18 are made is known to be elastic for a long time Maintains time.
Taking into account that the finger pressure of different operators is different, an additional, relatively simple device is built into the unit which facilitates the setting of the force required to depress a single push button 14 and, in particular, enables the force required to depress any one push button to be set simultaneously, so that an even finger pressure requirement is achieved for all pushbuttons. This change in finger pressure is achieved in particular with regard to FIGS. 2 and 3 simply by installing a grate 30 which is arranged under the leaf springs 18 adjacent to their points of contact with the load-bearing, one-piece busbar 20.
This grate is slidably arranged in rails adjoining the sides of the cover plate 10 for a sliding movement in the longitudinal direction of the leaf springs in order to change the pivot point of the leaf springs 18, whereby their lever arm and also the force required to depress an individual pushbutton 14 are changed . To produce such a setting, a flange protruding downward from one edge of the grate 30 is provided with a threaded opening into which an adjusting screw 32 is inserted, which protrudes through the downwardly pointing edge of the plate 10 and is connected at its outer end to an adjusting nut 34 the rotation of which causes a forward or backward movement of the entire grate and thus a change in the finger pressure requirements for all pushbuttons.
Since the grate 30 is slidably supported at its edges so that permanent contact with the leaf springs 18 is ensured at the central part of the housing, the grate 30 is preferably made of ferromagnetic material and is supported by additional magnetic strips 36 on the lower surface of the housing drawn, cf. 3. The magnetic attraction of these strips 36, on the other hand, pulls the adjacent portion of the grate upward and accordingly presses the adjacent portion of the leaf spring 18 against the lower surface of the housing.