DE1615694A1 - Tastatur mit nach Art einer Matrix in Zeilen und Spalten angeordneten Druckknoepfen - Google Patents

Description

DlPI,.-ING. WOLFRAM WATZKE r Dipl.-Ing7 ALEX STENGER

PATENTANWilTE

4-DÜSSELDORE 1 · CHARLOTTENSTHASSE 58 · TELEFOIT (021l) 360514/15

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A.B. ELECTRONIC COMPONENTS LIMITED Aberoynon, Glamorgan, Wales

Tastatur mit nach Art einer Matrix in Zeilen und Spalten angeordneten Druckknöpfen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tastaturen mit nach Art einer Matrix in Zeilen und Spalten angeordneten Druckknöpfen und bei Betätigung der einzelnen Druckknöpfe entsprechend einem für den jeweils betätigten Druckknopf carakteristischen Code schaltbaren elektrischen Kontaktsätzen. Derartige Tastaturen finden beispielsweise in Verbindung mit Telefonapparaten, Rechenmaschinen, der automatischen Werkzeugmaschinensteuerung sowie bei der Computereingabe für die Auswahl gewünschter Signale Verwendung.

Bei bekannten Tastaturen dieser Art steht jedei einer einzelnen Zahl entsprechende Druckknopfschalteinheit mit einer Speichereinheit über einen Draht in Verbindung, mit dessen Hilfe eine bestimmte gewählte Nummer angezeigt werden kann. Bisher bekanntgewordene Tasta-

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türen weisen jedoch den Nachteil auf, daß es dabei möglich ist, versehentlich gleichzeitig mehr als nur einen Druckknopf zu betätigen, so daß sich durch die Betätigung der Druckknöpfe ausgelösten Signale einander überlagern und es zu Störungen kommt. Bekannte, zur Verhinderung einer solchen verseteitlichen Betätigung von mehr als einem Druckknopf dienende Verriegelungsanordnungen sind teuer und haben dabei einen vergleichsweise verwickelten Aufbau. Ausserdem sind sie nicht in jeder Hinsicht als absolut zu verlässig anzusehen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist daher die Schaffung einer Tastatur, bei der gewährleistet ist, daß nach Betätigung eines Druckknopfes weitere Druckknöpfe gegen Betätigung verriegelt sind, die jedoch einen weniger komplizierten Aufbau besitzt und darüber hinaus über geringere Fertigungskosten bedingt als bekannte Anordnungen dieser Art.

Zur Lösung einer solchen Aufgabe ist eine Tastatur der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zeile und Spalte der Matrix eine seitlich begrenzte Reihe beweglicher, aneinander angrenzender, bewegungsübertragender Elemente

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zugeordnet ist, wobei die einzelnen Reihen einander schneiden und in Schnittpunkten jeweils ein gemeinsames und dabei mit einem Druckknopf korresspondierendes bewegungsUbertragendes Element aufweisen und daß jeder Druckknopf mit Ablenkmitteln zur Verschiebung von EIemeneten in dem betreffenden Druckknopf zugeordneten Zeilen - bzw. Spaltenreihen - ausser dem mit dem betreffenden Druckknopf korresspondierenden gemeinsamen Element- und damit zur Schaltung der Kontaktsätze entsprechend dem gewünschten Code ausgestattet ist.

Damit besitzt die Tastatur nach der Erfindung einen Aufbau, wie er für eine derartige Tastatur praktisch als ideal anzusehen ist, d.h. bei Betätigung eines einer gewählten Zahl entsprechenden Druckknopfes wird die auf den Druckknopf ausgeübte Bewegung in eine vertikale sowie eine horizontale Linksbewegung umgesetzt, durch die gleichzeitig eine Anzahl von Kontakten betätigt wird, über die dann geeignete Oszillatoren vorbestimmter Frequenzen gespeist werden, die ein für die verschiedenen niedergedrückten Knöpfe jeweils carakteristisches Signal liefern.

Die reihenartige Verschiebung der Elemente in der entsprechenden Zeile bzw. Spalte führt zu einer seitlichen Verschiebung der gemeinsamen Elemente in den Verschiebungsreihen selbst sowie in den übrigen Reihen, so daß

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eine Verschiebung weiterer, den übrigen Reihen angehörender Elemente verhindern und damit eine Verriegelung der Tastatur gegen die gleichzeitige Betätigung von mehr als einem Knopf erzielt wird.

Als bewegungsUbertragende Elemente kommen vorzugsweise Kugeln infrage.

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung werden nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Figur 1 eine Draufsicht auf eine Tastatur nach der Erfindung;

Figur 2 eine Stirnansicht der Tastatur der Figur 1; Figur 5 einen Querschnitt durch Figur 2, wobei sich einer der Druckknöpfe im niedergedrückten Zustand befindet;

Figur 4 die Anordnung der bewegungsübetragenden Elemente im Schnittbereich einer Zeile und einer Spalte bei ungedrUcktem Knopf;

Figur 5 die Anordnung der Figur 4 nach Niederdrücken eines Knopfes;

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Figur 6 e,ine Draufsicht von unten auf ein Bauteil

der Tastatur; und
Figur 7 eine Draufsicht von oben auf das mit Figur 6 veranschaulichte Bauteil.

Im einzelnen ist mit den Figuren 1 bis- 5 die Tastatur wiedergegeben, die eine rechteckige Bodenplatte 1, eine ebenfalls rechteckige Grundplatte 2 sowie eine rechteckige Abdeckplatte 5 aufweist. Alle drei Elemente 1, 2, 3 sind miteinander in den vier Eckbereichen durch Bolzen.4 verbunden. Die Abdeckplatte 3 ist mit zur Aufnahme von 12 Druckknöpfen 5 die in Form einer Matrix mit 4 Zeilen und 3 Spalten angeordnet sind, geeigneten öffnungen versehen. Wie aus den Figuren 2, 5 und 6 ersichtlich, besitzt die Grundplatte 2 seitlich begrenzte und an ihren Enden offene Kanäle 6, die an ihrer Unterseite durch die Bodenplatte 1 geschlossen sind. Je einer dieser Kanäle entspricht jeweils einer Zeile bzw. Spalte der Matrix mit den Druckknöpfen 5. Die Grundplatte 2 weist ausserdem Aussparungen 7 auf, die sich neben den Schnittpunkten der Zeilen- und Spaltenkanäle 6 befinden, (vgl. auch Figur 7). Elfte hochstehende Wandung 8 hält die Grundplatte 2 im Abstand von der Abdeckplatte >.

Jeder Kanal 6 hat eine Länge, die sich gerade genau mit einer Reihe aneinander angrenzender, bewegungsübertrag-

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gender Kugeln 9 ausfüllen lässt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß sich an den Schnittpunkten zweier solcher Reihen eine beiden Reihen gemeinsame Kugel 9a befindet.

Gemäss einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Kugeln 9 bzw. 9a einen Durchmesser von etwa 6,4 mm (1/4 inch) haben. Dabei enthält jeder einer Zeile entsprechende Kanal 6 elf Kugeln, wie das mit Figur 3 veranschaulicht wird, während in einem einer Spalte entsprechenden Kanal dann 14 Kugeln untergebracht sind.

Die Figuren 1 bis Z> zeigen schematisch an den Enden der Reihen mit den Kugeln 9 erste Pederkontaktsätze 10a, b mit den einzelnen Zeilen zugeordneten Kontaktgruppen, sowie in ähnlicherweise zweite Pederkontaktsätze 10c, d, die an den Enden der Reihen mit den Kugeln 9 angeordnet sind und den einzelnen Spalten zugeordnete Kontaktgruppen enthalten. Die inneren Kontakte der einzelnen Gruppen stehen unter ausreichend grosser Federspannung, so daß die Kugeln dadurch in ihre normale Lage nach innen gedrückt werden können.

Die Kontaktgruppen des Kontaktsatzes 10a könenen parallel geschaltet sein, so daß bei jedem Niederdrücken eines Knopfes 5 ein in dem mit der erfindungsgemässen Tasta-

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tür ausgerüsteten Telefonapparat hörbares Wählsignal erzeugt wird. Die Kontaktsätze 10b und 1Od können in dem Wählkreis Jeweils eine carakterlstIsche Frequenz erzeugen« so daß jedem Druckknopf 5 eine ganz spezifische Kombination dieser Frequenzen entspricht. Die Kontakte des Kontaktsatzes 10c wirken lediglich als Rückstellfedern, können jedoch ebenfalls bei Bedarf als elektrische Kontakte Verwendung finden.

Jder der Druckknöpfe 5 weist einen hohlen Innenraum auf, in dem eine Rückstellfeder*11 untergebracht ist, die an der Grundplatte 2 anliegt und den Druckknopf 5 nach aussen drängt. Ein bei Aufwärtsbewegung des Knop-, fes 5 an der Abdeckplatte 3 und bei Abwärtsbewegung des Knopfes 5 an der Grundplatte 2 anschlagender Flansch 12 sorgt für eine Begrenzung der Längsverschiebbarkeit des Knopfes 5. Im'übrigen 1st die Abdeckplatte 3 so ausgespart, daß die Knöpfe 5 frei darin gleiten können. An ihrer Unterseite setzen sich die Knöpfe 5 über den Flansch 12 hinaus jeweils mit vier Fingern 13 fort, die an ihren Enden in abgeschrägten Nockenflächen 14 auslaufen und durch die Aussparungen 7 in der Grundplatte 2 geführt sind.

Auf die nicht mit Ziffern versehenen Druckknöpfe des Tastenfeldes kann entweder verzichtet werden, oder aber,

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es können diese Knöpfe für Notrufzwecke oder interne Anrufe benutzt werden.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Tastatur beschrieben.

Iii der Vorlage der Tastatur drücken die Rückstellfedern 11 die Druckknöpfe 5 in deren Aussenlage. Die Kugeln 9» 9a werden dabei durch die von den Innenkontakten der Kontaktsätze 10a bis 1Od ausgeübten Federkräften in ihre Innenlage gedrängt, so daß sie nicht über die Enden der Kanäle 5 hinausragen. Die Kontaktgruppen befinden sich dann in ihrer normalen« unterbrochenen Stellung, wie das mit den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Mit Figur 4 ist veranschaulicht, welche Lage die Kugeln an einer Schnittstelle einer Zeilen- bzw. einer Spaltenreihe in der Ruhestellung der Tastatur einnehmen, so daß jeweils zwei Kugeln einer vertikalen und einer horizontalen Reihe unmittelbar an eine gemeinsame Kugel 9a angrenzen. Sämtliche Kugeln 9a befinden sich dabei im Mittelpunkt der etwa ein Rechteck bildenden, einem Druckknopf zugeordneten Aussparungen 7.

Nach dem Niederdrücken eines bestimmten Druckknopfes 5 dringen die Finger 13* geführt durch die abgeschrägten Nockenflächen 14, zwischen die entsprechende Kugel 9a

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sowie die angrenzenden Kugeln 9, wie es in Figur 3 ( linker Druckknopf 5) und Figur 5 angedeutet ist. Das führt zwangsläufig zu einer Auswärtsbewegung der Kugeln in den beiden Reihen, die mit der Zeile und der Spalte korresspondieren, in der der niedergedrückte Knopf 5 sich befindet«, Die Grosse der Auswärtsbewegung entspricht dabei der Stärke dercFinger 13* wobei diese Stärke so gewählt ist, daß sie kleiner als der halbe Durchmesser einer Kugel 9 ist, beispielsweise 2,4 mm ( 3/32 inch) beträgt, wenn die Kugeln wie angenommen einen Durchmesser von 6,4 mm (1/4 inch) haben. Dadurch werden die Innenkontakte der an den Enden der betroffenen Reihen liegenden Kontaktgruppen nach aussen in die Schliessstellung gedrückt, wie es mit Figur 3 gezeigt wird. Der Kontaktsatz 10a führt dabei zu einem Wählsignal in dem Handapparat, während die Kontaktsätze 10b und 1Od kombiniert zu einer Erzeugung der für den niedergedrückten Knopf carakteristischen Frequenz, führen.

Aus Figur 3 geht ferner hervor, daß die Kugeln 9 bzw. 9a so verschoben werden, daß die Kugeln 9& nicht mehr zentrisch in einem von Aussparungen 7 gebildeten Rechteck liegen, Damit wird aber verhindert, daß ein in der selben Zeile oder Spalte wie der niedergedrückte Druckknopf 5 liegender Druckknopf betätigt werden kann, weil ein Ein-

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dringen der Pinger 13 zwischen darunter befindliche Kugeln in diesem Pallnicht möglich ist. Ebenso wird eine weitere Bewegung der Kugeln durch den niederge- --. drückten Knopf verhindert. Darüber hinaus wird die Betätigung von Druckknöpfen, die nicht in einer Zeile oder Spalte mit dem niedergedrückten Knopf liegen, insofern verhindert, als die in den darunter befindlichen Reihen angeordneten Kugeln infolge der Verschiebung der ihnen angehörenden gemeinsamen Kugeln 9a keine Bewegung erfahren können, wodurch auch eine Bewegung der gesamten, die bewegte Reihe kreuzenden Kugelreihe wirksam verhindert wird. Eine evtl. trotzdem noch mögliche begrenzte Bewegung würde dabei nicht ausreichen, um zu einer Schließung der Kontakte zu führen.

Das Niederdrücken eines Knopfes führt daher zur Entstehung eines charakteristischen Schaltsignals, da jede Zeile und jede Reihe jeweils nur ein gemeinsames Element haben, und gleichzeitig verhindert das Niederdrücken eines Knopfes, daß ein weiterer Knopf niedergedrückt werden kann, bis der gerade niedergedrückte Knopf freigegeben wird.

Es sind eine Reihe von Abwandlungen möglich, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde. So können die Druckknöpfe, die in der Zeichnung mit quadratischer Form wiedergegeben worden sind, andere Querschnittsformen

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haben und beispielsweise rechtwinklig oder kreisförmig ausgebildet sein. Ebenso kann die Ausgestaltung der Finger 13 anders gehalten sein, als das mit der Zeichnung dargesteU; worden ist. Auch die Länge der Finger IJ> vom Flansch 12 aus oder zumindest die Form der abgeschrägten Nockenflächen 14 können anders sein als dargestellt, um die Zeitabschnitte zwischen dem Schließen der verschiedenen betätigten Kontakte zu variieren.

Die die Druckbewegung übertragenden Elemente sind im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen AusfUhrungsbeispiel als Kugeln dargestellt worden. Es sei Jedoch darauf hingewiesen, daß die Rollfähigkeit der übertragenden Elemente nicht wesentlich ist und daß die Kugeln durch Körper mit rechteckigem Querschnitt, beispielsweise durch Würfel - oder auch Scheibenkörper ersetzt werden könnten. In bestimmten Anwendungsfällen könnten einige der Arbeltskontakte im Bedarfsfall auch durch Unterbrechungs- bzw. Ruhekontakte oder auch Umschaltkontakte ersetzt sein.

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Tastatur mit nach Art einer Matrix in Zellen und Spalten angeordneten Druckknöpfen und bei Betätigung der einzelnen Druckknöpfe entsprechend einem für die Jeweils gedrückten Druckknöpfe charakteristischen Code schaltbaren elektrischen Kontaktsätzen, dadurch gekennzelch» t, daß jeder Zeile und Spalte der Matrix eine seitlich begrenzte Reihe beweglicher, aneinander angrenzender, bewegungsübertragender Elemente zugeordnet ist, wobei die einzelnen Reihen einander schneiden und _% in Schnittpunkten Jeweils ein ge/Aneinsames und dabei mit einem Druckknopf korrespondierendes« bewegungs· übertragendes Element aufweisen und daß Jeder Druckknopf (5) mit Ablenkmitteln zur Verschiebung von Elementen in dem betreffenden Druckknopf (5) zugeordneten Zeilen - bzw. Spaltenreihen - außer dem mit dem betreffenden Druckknopf (5) korrespondierenden gemeinsamen Element - und damit zur Schaltung der Kontaktsätze (10a, d) , zu entsprechend dem gewünschten Code ausgestattet 1st.

2. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegungsübertragenden Elemente Kugeln (9, 9a) sind.

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3. Tastatur nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die Ablenkmittel der einzelnen Druckknöpfe (5) als zum Eindringen zwischen benachbarten bewegungs-■ übertragenden Elementen geeignete Pinger (13) ausgebildet sind.

4. Tastatur nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Pinger (Ij3) an ihren Enden in abgeschrägte Nockenflächen (³A) übergehen.

5. Tastatur nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (13) mit einem rohrförmigen Abschnitt des Druckknopfes (5) integrale Portsätze sind und sich durch Aussparungen (7) einer Grundplatte (2) hindurch erstrecken, die die Reihen mit den bewegungsübertragenden Elementen aufnimmt.

6. Tastatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckknöpfe (5) durch Rückstellfedern (11) unter Vorspannung gehalten sind, die in dem rohrförmigen Abschnitt des Druckknopfes (5) untergebracht sind und an der Grundplatte (2) anliegen.

7· Tastatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegungsübertragenden Elemente durch bewegliche Kontakte der

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Kontaktsätze (1Oa₄ d) nach Innen gedrückt werden.

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