DE2251530A1 - Drucktaste - Google Patents

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH 16. Oktober 1972

PHD 72-121.Wg.gö

Drucktaste

Die Erfindung betrifft eine Drucktaste mit einem Hallelement und relativ zu diesem bewegbaren Magneten zur Impuls erζ eugung.

Die Erzeugung einer Hallspannung durch Magnete, insbesondere durch Dauermagnete ist bekannt. Die Verwendung einer solchen Anordnung bei Drucktasten in Tastenfeldern von Schreib-Rechen- und Buchungsmaschinen stößt immerwieder auf Schwierigkeiten, da für die Steuerung des Hallelementes nur ein relativ kurzer Tastenhub zur Verfügung steht. Außerdem würde bei solchen Drucktasten der Druckpunkt fehlen, wie er bei Tasten mit Federkontakten bekannt ist.

Bei rein mechanisch arbeitenden Drucktasten wird dabei eine Klinke oder ähnliches zum Abzug gebracht und der gespannte Hebel nach Überwindung eines Druckpunktes freigegeben. Der zu betätigende Kontakt wird zwangsläufig ohne Einfluß einer weiteren Bewegung des Tastenschaftes geschlossen. Hierdurch wird ein echter Durchfalleffekt erzielt. Der Bedienende hat nach Abzug der Klinke das sichere Gefühl, die Taste betätigt zu haben. Diese mechanischen Konstruktionen erfüllen die Wechselwirkung zwischen Mensch und Mechanik, d.h., die Rückkopplung von der getanen Arbeit (Überwindung des Druckpunktes) wird vom Bedienenden automatisch registriert. Ein indifferentes Verhalten wird mit dem anschließenden Durchfalleffekt der gedrückten Taste vermieden. Die gedrückte Taste wird nach Übernahme des Impulses, d.h., nach Schließen des Kontaktes, mechanisch wieder in ihre Grundstellung gebracht.

Diese Drucktasten sind in der Regel relativ aufwendig und man hat versucht, den Vorgang rein elektrisch, möglichst kontaktlos mit den geforderten Funktionen zu erfüllen, wo-

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bei man nach Möglichkeit den oben geschilderten Zustand versucht, nachzubilden.

So ist bspw. eine Drucktaste mit Schutzrohrkontakten bekannt, bei der mehrere Dauermagnete verwendet werden (US-PS 3 283 274) Der Druck- bzw. Abreißpunkt wird dadurch erzielt:, daß in der Ruhelage ein um den Schutzrohrkontakt angeordnetes und fest mit dem Tastenschaft verbundener Dauermagnet von einem ortsfesten Dauermagneten abgezogen werden muß. Bedarfsweise kann ein dritter Dauermagnet vorgesehen sein, der entweder den Tastenschaft in der Arbeitsstellung hält oder durch entgegengesetzte Polarisierung wieder in die Ruhelage zurückführt, sobald die Taste losgelassen wird. Dadurch kann eine Rückstellfeder entfallen.

Diese Tasten geben zwar dem Bedienenden den Hinweis, daß eine Kontaktbetätigung durch den zu bewegenden Dauermagneten nur erfolgen kann, wenn der Druckpunkt überwunden ist, d.h., wenn nach Überwindung des Abreißpunktes der Tastendruck abfällt. Eine zwangsläufige Kontaktbetätigung ist aber nicht gewährleistet, da durchaus eine Rückführung des Dauermagneten direkt nach dem Abriß, aber vor dem Schalten des Kontaktes möglich ist. Es muß also bei diesen Drucktasten, wie auch bei den anderen bekannten Tastenschaltern mit Schutzrohrkontakte und ohne Abreißpunkt, der Tastenschaft immer voll durchgedrückt werden, wenn der Bedienende die Gewißheit haben soll, daß der Kontakt auch tatsächlich betätigt wurde. Man spricht dabei von einem Klingelknopfprinzip, wobei der Bedienende beim Betätigen der Taste nicht weiß, bei welchem Tiefgang die Kontaktgabe wirklich erfolgt ist. Nachteilig bei diesen Drucktasten mit Schutzrohrkontakten ist außerdem, daß Kontaktprellungen auftreten, die sich insbesondere bei der Verwendung der Drucktaste in Rechen- und Buchungsmaschinen störend auswirken.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontaktlos arbeitende Drucktaste mit Druckpunkt und zwangsläufiger Schaltung nach Überwindung des Druckpunktes zu schaffen. Hierbei wird von dem sogenannten Halleffekt Gebrauch gemacht, bei dem eine Spannung erzeugt wird, wenn das Hallelement relativ in einem Magnetfeld bewegt wird, Die Erfindung besteht darin, daß das Hallelement zwischen zwei Magneten angeordnet ist, von denen der eine (Steuermagnet) fest mit dem verschiebbaren Tastenschaft verbunden und der andere (Sprungmagnet) in Längsrichtung des Tastenschaftes frei bewegbar ist und die derart magnetisiert sind, daß einerseits die Bewegung des Sprungmagneten nach Freigabe aus einer definierten Ruhelage von der Lageänderung des Steuermagneten bestimmt ist und daß andererseits das Hallelement in der Tastenruhelage zwischen den gleichnamigen Polen und in der schaltenden Stellung zwischen den ungleichnamigen Polen beider Magnete liegt. Zweckmäßig wird der Druckpunkt dadurch erreicht, daß der Sprungmagnet in der nicht gedrückten Stellung des Tastenschaftes magnetisch gehalten ist und durch den Tastenschaft aus dieser Buhestellung erst dann freigebbar ist, wenn der Steuermagnet einen Teil seines Weges zurückgelegt hat.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 - k eine Drucktaste nach der Erfindung in Ruhelage, in Druckpunktsteilung, in Schaltstellung und in der tiefsten Stellung und

Fig. 5 eine weitere Ausgestaltung einer Drucktaste nach Fig. 1.

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Die als Aueführungebeispiel gewählte und in ein Tastenfeld integrierbare Taste besteht aus dem Tastengehäuse 1, das nach oben durch den Gehäueedeckel 2 abgeschlossen ist, der gleichzeitig zur Führung des Tastenschaftes 3 dient. Auf dem Boden des Tastengehäuses 1 ist eine Trägerplatte 7 fest angeordnet, auf der sich das Hallelement 8 befindet. Der Tastenschaft

3 weist einen Ansatz 9 auf, der als Träger des Steuermagneten

4 dient. Dieser Steuermagnet 4 ist zweckmäßig als Dauermagnet ausgebildet und in Längsrichtung des Tastenschaftes 3 magnetisiert. In der in Fig. 1 dargestellten Ruhelage wird der Tastenschaft durch die Rückstellfeder 13 gehalten.

Der Tastenschaft 3 besitzt einen Stößel 10 mit einem aufgesetzten Stift 11, der im Durchmesser kleiner gehalten ist als der Stößel 10. Der Stift 11 greift frei durch einen Ringmagneten, der zweckmäßig ebenfalls als Dauermagnet ausgebildet ist und quer zur Bewegungsrichtung des Tastenschaftes magnetisiert ist. Auf dem freien Ende des Stiftes 11 ist eine Sicherungsplatte 12 angeordnet, die lediglich die Aufgabe hat, daß auch bei etwaigen Störungen der Sprungmagnet 5 sicher in die in Fig. 1 dargestellte Ruhelage zurückgebracht wird.

Der Sprungmagnet 5 ist frei in einem Führungsrohr 14 des Tastengehäuses 1 beweglich. Der Hub dieses Sprungmagneten 5 wird nach oben durch den Eisenring 6 begrenzt, dessen Öffnung so groß gewählt ist, daß der Stößel 10 frei durch diesen Eisenring hindurchgleitet und an der Stirnseite des Sprungmagneten 5 angreifen kann.

Die Anordnung ist nun so getroffen, daß in der in Fig. 1 dargestellten Ruhelage das Hallelement β nicht vom Magnetfluß beider Magneten 4 und 5 oder nur so unwesentlich durchflossen wird, daß eine Hallspannung nicht erzeugt wird. Dies"

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wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die besondere und unterschiedliche Polarisierung der beiden Dauermagnete 4 und 5 erreicht.

Wird der Tastenschaft 3 nun nach unten bewegt, so nimmt er zunächst die in Fig. 2 dargestellte Druckpunktstellung ein. In dieser Stellung ist der Steuermagnet 4 bereits um einen Teil seines Weges nach unten verschoben worden. Der Sprungmagnet 5 dagegen verbleibt während dieser Tastenbewegung in seiner Ruhestellung, d.h., er wird vom Bisenring 6 festgehalten. Auch in dieser Druckpunktstellung wird das Hallelement 8 kaum von einem nennenswerten Magnetfluß durchflossen.

Bei der Weiterbewegung des Tastenschaftes 3 nach unten wird nun der Sprungmagnet 5 mitgenommen und vom Eisenring 6 abgezogen. Gleichzeitig bewegt sich der Steuermagnet 4 weiter nach unten. Sobald nun der Sprungmagnet 5 vom Eisenring 6 magnetisch getrennt ist, was nach einer relativ kurzen Wegstrecke erfolgt, fällt der Tastendruck stark ab. Der Sprungmagnet 5 wird nun unabhängig von der weiteren Bewegung des Tastenschaftes vom Steuermagneten 4 nach unten gerissen bis sich eine magnetisch stabile Lage zwischen beiden Magneten 4 und 5 einstellt. Diese freie und allein vom Steuermagneten 4 bestimmte Bewegung des Sprungmagneten 5 ist unabhängig davon, ob nach Überwindung des Druckpunktes der Tastenschaft 3 willkürlich angehalten oder weiter nach unten bewegt wird. In jedem Falle aber wird das Hallelement 8 nun vom Magnetfluß zwischen dem Nordpol des Steuermagneten 4 und dem Südpol des Sprungmagneten 5 durchflossen und ein Hallspannungsimpuls erzeugt. Die Lage der Sicherungsplatte 12 kann nun so gewählt werden, daß die Bewegung des Sprungmagneten 5 nach unten begrenzt ist, ohne daß dadurch die Stärke des Magnetfeldes durch das Hallelement 8 beeinträchtigt wird.

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Diese Sicherungsplatte hat lediglich die Aufgabe dabei, das Einschwingen des Sprungmagneten 5 in die magnetisch stabile Lage abzukürzen oder zu verhindern. Unbedingt erforderlich ist die Sicherungsplatte 12 daher nicht, da die Schwingungen des Sprungmagneten 5 sich nicht unbedingt nachteilig auf die Impulserzeugung auswirken Missen.

Wird die Taste vom Bedienenden weiter nach unten bewegt, so wird schließlich die in Fig. k dargestellte unterste Stellung erreicht. Auch in dieser Stellung wird das Hallelement 8 voll vom Magnetfluß zwischen beiden Magneten durchflossen.

Die Erfindung ist nicht auf Form und Anordnung der Magnete, wie sie in dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4 dargestellt sind, beschränkt.So kann zwischen den Polen des Sprungmagneten 5 auch eine magnetisch neutrale Zone angeordnet sein. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß durch die Tastenbewegung zunächst einer der beiden Magnete um eine kurze Wegstrecke bewegt wird, und daß der zweite Magnet nach Überwindung des Druckpunktes allein durch die zwischen beiden Magneten herrschenden Magnetkräfte bewegt wird. Weiterhin ist das Wesen der Erfindung darin zu sehen, daß der Magnetflußverlauf zwischen beiden Magneten so gelenkt wird, daß in der Ruhestellung der Drucktaste (Fig. 1) das Hallelement β nicht oder nur unwesentlich vom Magnetfluß zwischen beiden Magneten k und 5 durchflossen wird und daß nach Überwindung des Druckpunktes durch die Bewegung des Sprungmagneten 5 nach unten dieser Magnetfluß sprungartig durch das Hallelement geführt wird. Zur Impulserzeugung sind dadurch nur relativ kurze Wegstrecken erforderlich.

Es ist auch möglich, die konstruktive Anordnung der Drucktaste zu variieren. So kann bspw. der Stift 11 mit der

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Sicherungsplatte 12 im Grunde ersatzlos entfallen· Stift 11 und Platte 12 haben lediglich die Aufgabe, auch bei etwaigen Störungen die Rückholung des Sprungmagneten 5 in. die Buhelage sicherzustellen. Die gleiche Aufgabe erfüllt auch die in Fig. anstelle des Stiftes 11 und der Platte 12 vorhandenen Federn 15 und 16. Dabei ist die Federkraft der Feder 15 etwas kleiner als die der Feder 16. Beide Federn 15 und l6 dürfen jedoch nicht so stark sein, daß säe den Sprungmagneten 5 an der freien Bewegung, die durch den Steuermagneten k bewirkt wird, hindern.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   ty Drucktaste mit einem Hallelement und relativ zu diesem bewegbaren Magneten zur Impulserzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Hallelement (8) zwischen zwei Magneten (4, 5) angeordnet ist, von denen der eine (Steuermagnet 4) fest mit dem verschiebbaren Tastenschaft (3) verbunden ist und der andere (Sprungmagnet 5) in Längsrichtung des Tastenschaftes (3) frei bewegbar ist und die derart magnetisiert sind, daß einerseits die Bewegung des Sprungmagneten (5) nach Freigabe aus einer definierten Ruhelage (Fig. 1) nur von der Lageänderung des Steuermagneten (4) bestimmt ist und daß andererseits das Hallelement (8) in der Tastenruhelage zwischen den gleichnamigen Polen und in der schaltenden Stellung zwischen den ungleichnamigen Polen beider Magnete (4, 5) liegt.
2. 2) Drucktaste nach Anspruch 1, dadurch' gekennzeichnet!

   daß der Sprungmagnet (5) in der nicht gedrückten Stellung des Tastenschaftes (3) magnetisch gehalten ist und durch den Tastenschaft (3) aus dieser Ruhestellung erst dann freigebbar ist, wenn der Steuermagnet (4) einen Teil seines Weges zurückgelegt hat.
3. 3) Drucktaste nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Steuermagnet (4) in Richtung des Tastenschaftes (3) und der Sprungmagnet (5) quer dazu magnetisiert sind.

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