DE2159681C3 - Schnappmechanismus fur eine Betätigungstaste fur Kodierschablonen von fotoelektrischen Schaltern - Google Patents

Description

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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 fotoelektrischen Schaltern benötigt.

Es sind Schnappmechanismen für elektrische Schalter bekannt, bei denen eine zwischen zwei schwenkbare Halterungen gewölbt eingespannte Feder zwei stabile Lagen gewährleistet (Dl-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 oder 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 bringen. 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 Verweildauer 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 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 iührt das gleichzeitige iietätigen zweier oder mehrerer Tasten in dem fotoelektrischen Schalter zu Oberlagerungserscheinungen, 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 Blendenschablonen unabhängig von der Art und Dauer der jeweiligen Tastenbetätigung kurzzeitig in den Weg der Lichtstrahlbündel treten. Bei dieser älteren Lösung kann zwar auf eine gesonderte Tastensperrcinrichtung 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. Kaspar »Thermobimetalle in der Elektrotechnik«, VEB Verlag Technik, Berlin I960 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 Enden 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 oder ein zweites Betätigungsorgan erforderlich.

Diese bekannten Schnappmechanismen eigenen sich nicht zur Betätigung von Kodierschaltern, da ihr Aufbau kompliziert ist und die Bewegung vieler Massen 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 werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Schnappmechanismus Tiiir 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 Schnappmechanismus benutzt die Erfindung nur zwei um ortsfeste Achsen schwenkbare Halterungen, wodurch nicht nur die Anzahl der benötigten Bauteile, sondern auch die Reibung im Schnappmechanismus verringert wird. Femer erfolgt die Kraftanwendung bei der Erfindung nicht wie im bekannten Falle im Mittelteil der Blattfeder, sondern an einer der schwer kbaren 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 verwendet werden, da bei d'csen Schaltern die Schablone beim Schalten sehr st K beschleunigt werden muß, um sehr kurze Ausgang^impulse zu erzielen.

Der bei der Erfindung zur Anwendung kommende Schnappmechanismus beruht darauf, daß bei einer Drehung einer Federhalterung die andere Federhalterung zunächst so lange in ihrer Lage verharrt, bis die eingespannte Feder eine labile Lage einnimmt, aus der sie plötzlich in ihre andere stabile I age 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 Schnappmechanismuses 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 übe: schritten, 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

so sein, dessen Enden abwechselnd in einen von zwei Nocken an der Halterung eingreifen. Von besonderem Vorteil ist es, wenn dej Hebe! mit einem abgebogenen Teil federnd in einen H-förmigen Ausschnitt des linear beweglichen Teils gelagert ist und er in der

as 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 Vcrschleißerscheinungen 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 Verschmut-

♦5 zung nur wenig erhöht werden 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 Ausführungsbeispieh näher beschrieben werden.

F i g. 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 gelagerter schwenkbarer gabelförmiger Hebel 4 an-

geordnet. Jessen 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 2 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 Ta und 7b angeformt sind.

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Diesen Nocken la und Tb ist je ein Ende des oben gen. Während das in der Halterung2 eingespannte genannten gabelförmigen Hebels zugeordnet. Damit Federende beispielsweise nach oben bewegt wird, der gabelförmige Hebel 4 mit einem Ende nur auf drückt das andere Federende die Halterung 3 im ereine Nocke der Halterung 2 wirken kann, muß die sten Abschnitt des Bewegungsablaufs nach unten. Halterung mit den beiden auf ihr befindlichen Nok- 5 Diese Bewegung ist aber unerwünscht, da sie auf ken verdreht sein, d.h. der Durchmesser der durch Grund der auf der Halterung3 angebrachten Codas Zentrum der Scheibe und die beiden Nocken ver- dier-Schablone zu einem Signal führen könnte. Desläuft, soll die Linie, die sich durch den gabelförmigen halb ist für jede Endstellung, in der die Feder eine Hebel und das Zentrum der Scheibe legen läßt, nicht konvexe oder eine konkave Wölbung aufweist, ein unter einem rechten Winkel schneiden. Wird nun die io Anschlag 6 vorgesehen, der ein Überdrehen verhin-Taste niedergedrückt, so bewegt sich der Hebel 4 mit dert.

einem Ende seiner gabelförmigen Ausbildung auf Im weiteren Verlauf der Drehung der Halterung 2 den Nocken zu, der dem Hebel am nächsten ist, und wird die Feder 1 so weit verbogen (vgl, F i g. 2 ) bis drückt diesen nach unten. Da der Nocken sich nur sie die labile Lage erreicht, bei der sie in ihre zweite auf einer Kreisbahn bewegen kann, bedeutet das, daß 15 stabile Ruhelage überspringt. Dabei wird die Haiteer sich in der Projektion, die sich von dem gabelföi- rung 3 mit der Codierscheibe plötzlich um einen migen Hebel aus ergibt, vom Zentrum der Scheibe 2 durch die Anschläge 6 vorgegebenen Drehwinkel geentfernt und somit den Hebel 4 nach außen dreht. Hierbei wird die mit der Halterung 3 oder deschwenkt. Der zweite Nocken, der sich bisher in der ren Achse verbundene Codier-Schablone um einen unteren Stellung befand, wird nun nach oben in ao vorgegebenen Winkel gedreht. Bei einer erneuten Be-Richtung der Taste 8 bewegt. Gibt man die Druckta- tätigung der Drucktaste spielen sich die obengenannste wieder frei, so gleitet sie auf Grund einer Feder 5, ten Vorgänge in gleicher Reihenfolge ab. die in dem H-förmigen Ausschnitt der Taste 8 gela- Als labile Lage im obengenannten Sinne könnte gert ist, wieder zurück und zieht den gabelförmigen etwa folgende Lage der Feder bezeichnet werden. Hebel 4 ebenfalls in eine mittige Lage zurück, der in as Unter der Voraussetzung, daß die drehbar gelagerten seine Ausgangsstellung zurückkehrt und mit dem an- Halterungen in der Endstellung eine durch beide deren Ende des gabelförmig ausgebildeten Ansatzes Halterungen gedachte Linie unter dem gleichen Windem zweiten Nocken zugeordnet ist. Bei erneuter Be- kel schneiden, wird die labile Lage der Feder ertätigung der Taste wird dieser Nocken mittels des ga- reicht, wenn die Feder die gedachte Linie etwa in der belförmigen Hebe's auf einer Kreisbahn nach unten jo Mitte der beiden Drehpunkte schneidet, geführt und der andere Nocken kehrt in seine obere Die auf der Halterung 3 angebrachte Codier-Scha-Ausgangslage zurück. Dieser Wechsel kann beliebig blone wird günstigerweise als kreisrunde Scheibe oft wiederholt werden. ausgebildet, die um ihr Zentrum drehbar ist, und die

Der Abstand der beiden Gabelenden und der bei- auf ihrem Rand Zähne aufweist, die durch Drehung

den Nocken zueinander ist so zu bemessen, daß der 35 der Scheibe in den Strahlengang der fotoelektrischen

gabelförmige Hebel im niedergedrückten Zustand Anordnung gebracht werden können. Wird die träge

nicht von dem anderen, von dem Hebel nicht kon- Masse der Codier-Schablone klein gehalten und eine

taktierten Nocken, behindert wird. Hier sei ange- Blattfeder für diese Schalterkonstruktion verwendet,

merkt, daß der Hebel 4 auch eine andere als eine ga- so lassen sich Schaltzeiten erzielen, die geringer als

belförmige Form aufweisen kann. 40 4 · 10~^s see sind. Diese Zeit ist kurz genug, um eine

In die drehbar gelagerte Halterung 2 und die eben- Überlagerung von mehreren Informationen, hervorfalls drehbar gelagerte Halterung 3, auf der eine Co- gerufen durch ein zu schnelles Betätigen mehrerer dier-Schablone angeordnet ist, ist eine Blattfeder 1 Tasten, auszuschließen. Die Anordnung der Codiereingespannt, und zwar ist der Abstand der beiden Schablone in der fotoelektrischen Anordnung ist hin-Halterungen 2 und 3 kleiner als die Länge der Fe- 45 reichend bekannt, so daß auf eine eingehendere Bederl. Dies bedeutet, daß die Feder 1 nur in einem Schreibung verzichtet werden kann, gekrümmten Zustand zwischen die beiden Halterun- Falls noch kürzere Schaltzeiten erzielt werden solgen eingespannt werden kann, wobei sie entweder len, läßt sich dies auf folgende Weise ermöglichen, von der Taste aus gesehen konkav oder konvex ge- Durch die Verkleinerung des Drehwinkels der wölbt ist. Dieser gekrümmte Zustand der Feder soll 50 Halterung, die auf die Codier-Schablone wirkt, was unter der Bezeichnung vorgespannt verstanden wer- sich durch geeignetes Anordnen der Anschläge 6 den. durchführen läßt, wird die Feder 1 asymmetrisch ge-

Betätigt man die Drucktaste, so wird über den ga- wölbt. Diese Wölbung, die eine zusätzliche Vorspan-

belförmigen Hebel 4 die Halterung 2 und somit auch nung bewirkt, ist die Ursache dafür, daß die Zeit für die eingespannte Feder 1 gedreht Hierbei vollführen 55 das Umspringen dieser genannten Halterung verkürzt

die beiden Federenden zunächst gegenläufige Bewegun- wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Über ein Bedienungsorgan betätigter Schnappmechanismus, bei dem eine Feder in S 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 Wirkver- bindung 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, daf? die Drehbewegung der anderen Halterung (3) durch Anschläge (6) begrenzt ist. «β

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

4. Schnappmechanismus nach Anspruch 3, da- »5 durch gekennzeichnet, daß die Bewegung des linear beweglichen Teils (8) auf einen Hebel (4) übertragbar ist, dessen Enden abwechselnd in einen von zwei Nocken (7 a, 7 b) an der betätigbaren Halterung (2) eingreifen.

5. Schnappmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (4) mit einem abgebogenen Teil federnd in einen H-förmigen Ausschnitt der linear beweglichen Teils (8) gelagert ist und daß er in der Ausgangsstellung eine mittige Lage in bezug auf die betätigbare Halterung (2) einnimmt.

6. Schnappmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht betätigbare Halterung (3) oder deren ortsfeste Achse mit der Codier-Schablone eines fotoelektrischen Schalters in Wirkverbindung sieht.