DE2159681B2 - Schnappmechanismus für eine Betätigungstaste für Kodierschablonen von fotoelektrischen Schaltern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen über ein Bedienungsorgan betätigten Schnappmechanismus, bei dem eine Feder in zwei um ortsfeste Achsen schwenkbare Halterungen mit je einem Ende starr eingespannt und die Federlänge größer als der Abstand der beiden Halterungen ist. Solche Schnappmechanismen werden bei Betätigungstasten für Kodierschablonen von fotoclektrischen Schaltern benötigt.

Es sind Schnappmechanismen für elektrische Schaller bekannt, bei denen eine zwischen zwei schwenkbare Halterungen gewölbt eingespannte Feder zwei stabile Lagen gewährleistet (DT-AS 128 507, DT-AS 1 220 004 und DT-AS 1 166 322). In den bekannten Fällen werden mittels einer Blattfeder schwenkbar angeordnete Kontakte betätigt, mit denen die Blattfeder lose verbunden ist.

Bei fotoelektrischen Schaltern werden demgegenüber keine elektrischen Verbindungen hergestellt oder unterbrochen, sondern elektrische Impulse erzeugt, die einen Code beinhalten. Dies geschieht in der Weise, daß bei Betätigung mittels Blenden ader Code-Schablonen der Weg eines oder mehrerer Lichtstrahlen zwischen einer Lichtquelle und lichtempfindlichen Elementen unterbrochen oder freigegeben und dadurch ein elektrisches Signal hergestellt wird.

Aus der US-PS 3 056 030 ist es bekannt, mittels mechanisch starrer Hebel codierte Schablonen in den Strahlengang eines fotoelektrischen Schalters zu brin-

gen. Auf Grund der Codierung ist es möglich, die betätigte Taste zu identifizieren und ihr eine bestimmte Funktion zuzuordnen.

In der DT-AS 1 252 729 wird eine spezielle Anordnung von Reitern an den Tastenhebeln angegeben,

die bei Betätigung der Taste in den Strahlengang des

fotoelektischen Schalters eingebracht werden. Die Vc: .veildauer der Reiter im Strahlengang hängt von der Zeit ab, während der die Taste gedrückt ist.

In der DT-AS 1 561 211 sind an der Taste direkt

»ο befestigte Code-Schablonen beschrieben, die in den Strahlengang des fotoelektrischen Schalters gebracht werden können und auf Grund der Codierung ein Identifizieren der Taste ermöglichen. Auch hier hängt die Verweildauer der in Funktion gebrachten

Code-Schablone von der Betätigungsdauer der Taste ab. Ist kein gegenseitiges Verriegelungssystem für die Tasten vorgesehen, um das gleichzeitige Betätigen mehrerer Tasten zu verhindern, so fürrt das gleichzeitige Betätigen zweier oder mehrerer Tasten in dem fotoelektrischen Schalter zu Über'agcrungserscheinup.gen, die zwangläufig zu einer Codeverfälschung führen.

Zur Schaffung einer fotoelektrischen Tastatur, bei der auf eine Tastensperreinrichtung verzichtet werden kann, wurde bereits vorgeschlagen, die Tasten der Tastatur mittelbar über Schnappmechanismen mit den zugehörigen Blendenschablonen zu verbinden, so daß über diese Schnappmechanismen die Rlendenschablonen unabhängig von der Art und Dauer der jeweiligen Tastenbetätigi;ng kurzzeitig in den Weg der Lichtstrahlbündel treten. Bei dieser älteren Lösung kann zwar auf eine gesonderte Tastensperreinrichtung verzichtet werden. Jedoch hat es sich bei der Weiterentwicklung als wünschenswert erwiesen, daß selbst bei schnell hintereinander betätigten Tasten keine Überlagerung der eingegebenen Codierung stattfindet.

Es sind bereits Schnappmechanismen bekannt, bei denen eine Feder in zwei Halterungen eingespannt ist und die Federlänge größer als der Abstand der Halterungen ist.

Eine solche Schnappvorrichtung aus Bimetall ist in dem Buch von Dr. F. K a s ρ a r »Thermobimetalle in der Elektrotechnik«, VEB Verlag Technik, Berlin 1960 auf Seite 87 beschrieben. Hier ist jedoch keine mechanische Betätigung der Feder vorgesehen.

In dem DT-Gbm 1 983 603 ist weiter ein elektrischer Schnappschalter beschrieben, bei dem eine beiderseits in festen Lagern vorgespannte Feder als Schnappvorrichtung vorgesehen ist. Das eine Federlager ist schwenkbar und die Feder selbst wird zwischen den Lagern mechanisch verschoben. Hierzu ist ein Doppelbetätigungsoragen erforderlich.
Schließlich ist aus der DT-AS 1085 217 eine Schnappvorrichtung bekannt, bei der eine vorgespannte Blattfeder mit ihren Endsn in schwenkbare Halterungen eingespannt ist. Ein Betätigungsorgan wirkt mechanisch auf den Mittelteil der Feder ein.

Zur Rückführung der Feder in die Ausgangslage ist entweder eine Rückholfeder üder ein zweites Betätigungsorgan erforderlich.

Diese bekannten Schnappmechanismen eigenen lieh nicht zur Betätigung von Kodierschaltern, da ihr Aufbau kompliziert ist und die Bewegung vieler Mas- «en erfordert und außerdem eine zu große Reibung bei der Betätigung zu überwinden ist. Es können daher mit solchen Schnappmechanismen nicht die für eine Kodierung erforderlichen kurzen Impulse erzeugt weiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Schnappmechanismus für zwei stabile Lagen zu vereinfachen und die Reibung im Schnappmechanismus zu vermindern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Schnappmechanismus der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine der Halterungen in Wirkverbindung mit dem Bedienungsorgan steht, das beim Betätigen die betreffende Halterung um einen solchen Winkel dreht, daß die Feder von der einen in die andere stabile Lage umkippt und hierbei die bis dahin ruhende andere Halterung um einen entsprechenden Winkel dreht.

Im Unterschied zu dem bekannten Srhnapprnechaii'smus benutzt die Erfindung nur zwei um ortsfeste Achsen schwenkbare Halterungen, wodurch nicht rur die Anzahl der benötigten Bauteile, sondern auch die Reibung im Schnappmechanismus verringert wird. Ferner erfolgt die Kraftanwendung bei der Erfindung nicht wie im bekannten Falle im Mittelteil der Blattfeder, sondern an einer der schwenkbaren Halterungen, womit die Verwendung einer vergleichsweise schwachen Blattfeder ermöglicht wird. Schließlich braucht bei der Erfindung das Bedienungsorgan nicht wie bei dem bekannten Schnappmechanismus als Doppelbedienungsorgan ausgebildet zu werden.

Die wenigen Teile, aus denen der Schnappmechanismus gemäß der Erfindung aufgebaut ist, die geringen Massen der Halterungen, die Verwendung einer schwachen Blattfeder und die stark reduzierte Reibung gestatten es, daß der Schnappmechanismus mit einer sehr geringen Kraft betätigt werden kann. Mit besonderem Vorteil kann daher die Erfindung zum Schalten von Code-Schablonen fotoelektrischer Schalter venvendet werden, da bei diesen Schaltern die Schablone beim Schalten sehr stark beschleunigt werden muß, um sehr kurze Ausgangsimpulsc zu erzielen.

Der bei der Erfindung zur Anwendung kommende Schnappmechanismus beruht darauf, daß bei einer Drehung einer Federhalterung die andere Federhallerung zunächst so lange in ihrerT.age verharrt,bis die eingespannte Feder eine labile La^e einnimmt, aus der sie plötzlich in ihre andere stabile Lage umspringt und hierbei die bis dahin ruhende andere Halterung plötzlich um einen bestimmten Winkel dreht. Dieses plötzliche Umspringen ist sehr wesentlich für die Verwendung dieses Schnappmechanismufces in einem fotoelektrischen Schalter gemäß der Erfindung.

Das Prinzip des Schnappmechanismuses läßt sich wie folgt angeben:

Durch das Drehen der einen Halterung der Feder wird eine potentielle Verbiegungsenergie in die Feder gebracht, die beim Überschreiten der labilen Lage plötzlich in kinetische Energie umgewandelt wird. Das Anwachsen der potentiellen Energie, die in einer Zunahme der Verbiegung gespeichert wird, hängt von der Winkelgeschwindigkeit ab, mit der die eine Halterung bis zum Erreichen der labilen Lage gedreht wird, d. h., die Zunahme der potentiellen Energie hängt von der Zeit ab, die benötigt wird, die Taste niederzudrücken. Wird die labile Lage der Feder überschritten, so wandelt sich die potentielle Energie in kinetische Energie um. Die Umwandlungszeit hängt jetzt nicht mehr von der Betätigungsdauer ab,

ίο sondern allein von der Art der benutzten Feder, der Halterung und der zu beschleunigenden Massen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die eine Halterung mittelbar durch einen linear beweglichen Teil um einen solchen Winkel schwenkbar, daß die Blattfeder von der einen stabilen Lage in die andere stabile Lage umkippt. Die andere Halterung der Blattfeder ist mit der Code-Schablone verbunden. In vorteilhafter Weise kann die Bewegung des linear beweglichen Teils auf einen Hebel übertragbar

«ο sein, dessen Enden abwechselnd in einen von zwei Nocken an der Halterung eingreifen. Von besonderem Vorteil ist es, wenn dt?· Hebel mit einem abgebogenen Teil federnd in einer: H-förmigen Ausschnitt des linear beweglichen Teils gelagert ist und er in der Ausgangsstellung eine mittige Lage in bezug auf die Halterung einnimmt.

Mit der Erfindung lassen sich mehrere Vorteile erzielen.

Die Verweilzeiten der Code-Schablonen im fotoelektrischen Strahlengang können stark reduziert werden.

Die Reibung im Schnappmechanismus wird durch die Achslagerung auf ein Mindestmaß beschränkt.
Die Verschleißerscheinungen werden dadurch gering gehalten, daß schlagende Bewegungen verhindert und das Gleiten längs einer Ebene und anschließend über eine Kante, wodurch man ebenfalls eine schnappende Bewegung erhalten kann, vermieden wird.

Die wenigen Teile, aus denen die Vorrichtung aufgebaut ist, die geringen Massen der Halterungen und der Code-Schablone, die die Verwendung einer vergleichsweise schwachen Blattfeder ermöglichen, und die stark reduzierte Reibung, die durch Verschmutzung nur wenig erhöht werder kann, da keine Schienen benutzt werden, gestatten es, daß der Schalter mit einer sehr geringen Kraft betätigt werden kann und bewirken, daß die Code-Schablone beim Schalten sehr stark beschleunigt wird, so daß sehr kurze Ausgangsimpulse erzielbar sind.

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung mit einer Blattfeder, die sich in der Ruhestellung befindet;

F i g. 2 zeigt die Vorrichtung mit der Blattfeder, die gerade die Lage erreicht hat, in der sie umspringen wird.

Gemäß der F i g. 1 ist an der Taste 8 ein federnd gelagertei schwenkbarer gabelförmiger Hebel 4 an-

6p geordnet, dessen abgebogener Teil in einem H-förmigen Ausschnitt 5 gelagert ist. Der Hebel 4 drückt entweder mit dem rechten oder linken Ende der Gabel auf eine unter ihm befindliche drehbar gelagerte Halterung ? der gewölbt vorgespannten Feder 1. Die Halterung 2 stellt einen. Teil einer Scheibe dar, der um seinen Mittelpunkt drehbar ist und auf dem in gleichem Abstand von der Drehachse zwei gegenüberliegende Nocken 7 α und 7 b angeformt sind.

Diesen Nocken Ta und Ib ist je ein Ende des oben »ernannten gabelförmigen Hebels zugeordnet. Damit tier gabelförmige Hebel 4 mit einem Ende nur auf eine Nocke der Halterung2 wirken kann, muß die Halterung mit den beiden auf ihr befindlichen Nokken verdreht sein, d. h. der Durchmesser der durch das Zentrum der Scheibe und die beiden Nocken verläuft, soll die Linie, die sich durch den gabelförmigen Hebel und das Zentrum der Scheibe legen läßt, nicht unter einem rechten Winkel schneiden. Wird nun die Taste niedergedrückt, so bewegt sich der Hebel 4 mit einem Ende seiner gabelförmigen Ausbildung auf den Nocken zu, der dem Hebel am nächsten ist, und drückt diesen nach unten. Da der Nocken sich nur auf einer Kreisbahn bewegen kann, bedeutet das, daß er sich in der Projektion, die sich von dem gabelförmigen Hebel aus ergibt, vom Zentrum der Scheibe 2 entfernt und somit den Hebel 4 nach außen schwenkt. Der zweite Nocken, der sich bisher in der unteren Stellung befand, wird nun nach oben in Richtung der Taste 8 bewegt. Gibt man die Drucktaste wieder frei, so gleitet sie auf Grund einer Feder 5, die in dem H-förmigen Ausschnitt der Taste 8 gelagert ist, wieder zurück und zieht den gabelförmigen Hebel 4 ebenfalls in eine mittige Lage zurück, der in seine Ausgangsstellung zurückkehrt und mit dem anderen Ende des gabelförmig ausgebildeten Ansatzes dem zweiten Nocken zugeordnet ist. Bei erneuter Betätigung der Taste wird dieser Nocken mittels des gabelförmigen Hebels auf einer Kreisbahn nach unten geführt und der andere Nocken kehrt in seine obere Ausgangslage zurück. Dieser Wechsel kann beliebig oft wiederholt werden.

Der Abstand der beiden Gabelenden und der beiden Nocken zueinander ist so zu bemessen, daß der gabelförmige Hebel im niedergedrückten Zustand nicht von dem anderen, von dem Hebel nicht kontaktierten Nocken, behindert wird. Hier sei angemerkt, daß der Hebel 4 auch eine andere als eine gabelförmige Form aufweisen kann.

In die drehbar gelagerte Halterung 2 und die ebenfalls drehbar gelagerte Halterung 3, auf d?r eine Codier-Schablone angeordnet ist, ist eine Blattfeder 1 eingespannt, und zwar ist der Abstand der beiden Halterungen 2 und 3 kleiner als die Länge der Feder 1. Dies bedeutet, daß die Feder 1 nur in einem gekrümmten Zustand zwischen die beiden Halterungen eingespannt werden kann, wobei sie entweder von der Taste aus gesehen konkav oder konvex gewölbt ist. Dieser gekrümmte Zustand der Feder soll unter der Bezeichnung vorgespannt verstanden werden.

Betätigt man die Drucktaste, so wird über den gabelförmigen Hebel 4 die Halterung 2 und somit auch die eingespannte Feder 1 gedreht. Hierbei vollführen die beiden Federenden zunächst gegenläufige Bewegungen. Während das in der Halterung 2 eingespannte Federendc beispielsweise nach oben bewegt wird, druckt das andere Federende die Halterung 3 im ersten Abschnitt des Bewegungsablaufs nach unten.

Diese Bewegung ist aber unerwünscht, da sie auf Grund der auf der Halterung 3 angebrachten Codier-Schablone zu einem Signal führen könnte. Deshalb ist für jede Endstcllung, in der die Feder eine konvexe oder eine konkave Wölbung aufweist, ein

ίο Anschlag 6 vorgesehen, der ein Überdrehen verhindert.

Im weiteren Verlauf der Drehung der Halterung 2 wird die Feder 1 so weit verbogen (vgl. Fig.2 ) bis sie die labile Lage erreicht, bei der sie in ihre zweite

»5 stabile Ruhelage überspringt. Dabei wird die Halterung 3 mit der Codierscheibe plötzlich um einen durch die Anschläge 6 vorgegebenen Drehwinkel gedreht. Hierbei wird die mit der Halterung 3 oder deren Achse verbundene Codier-Schablone um einen

ao vorgegebenen Winkel gedreht. Bei einer erneuten Betätigung der Drucktaste spielen sich die obengenannten Vorgänge in gleicher Reihenfolge ab.

Als labile Lage im obengenannten Sinne könnte etwa folgende Lage der Feder bezeichnet werden.

as Unter der Voraussetzung, daß die drehbar gelagerten Halterungen in der Entstellung eine durch beide Halterungen gedachte Linie unter dem gleichen Winkel schneiden, wird die labile Lage der Feder erreicht, Venn die Feder die gedachte Linie etwa in der Mitte der beiden Drehpunkte schneidet.

Die auf der Halterung 3 angebrachte Codier-Schablone wird günsiigerweise als, kreisrunde Scheibe ausgebildet, die um ihr Zentrum drehbar ist, und die auf ihrem Rand Zähne aufweist, die durch Drehung

der Scheibe in den Strahlengang der fotoelektiischen Anordnung gebracht werden können. Wird die träge Masse der Codier-Schablone klein gehalten und eine Blattfeder für diese Schalterkonstruktion verwendet, so lassen sich Schaltzeiten erzielen, die geringer als

4 · 10~³ see sind. Diese Zeit ist kurz genug, um eine Überlagerung von mehreren Informationen, hervorgerufen durch ein zu schnelles Betätigen mehrerer Tasten, auszuschließen. Die Anordnung der Codier-Schablone in der fotoelektrischen Anordnung ist hin-

reichend bekannt, so daß auf eine eingehendere Beschreibung verzichtet werden kann.

Falls noch kürzere Schaltzeiten erzielt werden sollen, läßt sich dies auf folgende Weise ermöglichen.
Durch die Verkleinerung des Drehwinkels der

Halterung, die auf die Codier-Schablone wirkt, was sich durch geeignetes Anordnen der Anschläge 6 durchführen läßt, wird die Feder 1 asymmetrisch gewölbt. Diese Wölbung, die eine zusätzliche Vorspannung bewirkt, ist die Ursache dafür, daß die Zeit für

das Umspringen dieser genannten Halterung verkürzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Über ein Bedienungsorgan betätigter Schnappmechanismus, bei dem eine Feder in Zwei um ortsfeste Achsen schwenkbare Halterungen mit je einem Ende starr eingespannt und die Federlänge größer als der Abstand der beiden Halterungen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Halterungen (2) in Wirkverbindung mit dem Bedienungsorgan (4, 8) steht, das beim Betätigen die betreffende Halterung um einen solchen Winkel dreht, daß die Feder (1) von der einen in die andere stabile Lage umkippt und hierbei die bis dahin ruhende andere Halterung (3) um einen entsprechenden Winkel dreht.

2. Schnappmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der anderen Halterung (3) durch Anschläge (6) begrenzt ist.

3. Sehnappmechanismus nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die betätigbare Halterung (2) mittelbar durch einen linear beweglichen Teil (8) schwenkbar ist.

4. Schnappmechanismi; nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dab die Bewegung des linear beweglichen Teils (8) auf einen Hebel (4) übertragbar ist, dessen Enden abwechselnd in einen von zwei Nocken (la, Tb) an der betätigbaren Halterung (2) eingreifen.

5. Schnappmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennz ^:chnet, daß der Hebel (4) mit einem abgebogenen Teil federnd in einen H-förmigen Ausschnitt der linejr bew. glichen Teils (8) gelagert ist und daß er in des Ausgangsstellung eine mittige Lage in bezug auf die betätigbare Halterung (2) einnimmt.

6. Schnappmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht betätigbare Halterung (3) oder deren ortsfeste Achse mit der Codier-Schablone eines fotoelektrischen Schalters in Wirkverbindung steht.