DE2549639A1

DE2549639A1 - Laeufer-positionsvorrichtung

Info

Publication number: DE2549639A1
Application number: DE19752549639
Authority: DE
Inventors: Willard J Opocensky
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1974-12-16
Filing date: 1975-11-05
Publication date: 1976-07-01
Also published as: FR2295501A1; CH607053A5; SE7513854L; NL174995B; JPS5183737A; NL174995C; GB1526428A; CA1048775A; NL7514287A; US3987685A

Description

Xerox Corporation, Rochester, N.Y./USA Läufer-Positionsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Positionsanzeigevorrichtung für eine Anzeigeüberwachungseinrichtung, durch die die Anzeige geändert werden kann in Übereinstimmung mit Stellen auf der Anzeige und darin beabsichtigte Änderungen angebenden Signalen, wobei die Vorrichtung über eine Oberfläche bewegbar ist zur Bildung von Positionsanzeigen entsprechend den Stellungen auf der Anzeige. Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtungen, die die Anzeige an ausgewählten Stellen verändern, indem ein Läufer über die Anzeige gesteuert wird.

In der US-Patentschrift 3 541 541 (Engelbart) ist eine X-Y-Position-Anzeigesteuerung zur Bewegung von Hand über irgendeine Oberfläche bzw. zur Bewegung eines Läufers über die Anzeige einer Kathodenstrahlröhre beschrieben. Dieser bekannte Anzeigesteuerungsmechanismus enthält X- und Y-Positionsräder, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind und entsprechend der X- und Y-Bewegung des Mechanismus rotieren und die Stellwiderstände betätigen, um Signale über eine Leitung an einen Rechner zu geben, der eine Kathodenstrahlröhre-Anzeige steuert,

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Diese bekannte Vorrichtung hat sich als zweckmäßig zur Änderung eines Anzeigemusters auf einer Kathodenstrahlröhre erwiesen. Die Verwendung des Läufers ermöglicht es der Bedienungsperson, die exakte Stellung auf der Anzeige genau anzugeben, an der Änderungen vorgenommen werden können. Die X-Y-Position-Anzeigevorrichtung ist ein geeigneter Mechanismus zur Steuerung der Position des Läufers bezüglich des Anzeigemusters.

Nachteilhaft ist jedoch bei dieser bekannten Vorrichtung, daß ihre Bewegung über die Oberfläche abhängig ist von der Bewegung der X-Y-Positionsräder selbst. Daher wird die Vorrichtung in X- und Y-Richtungen bewegt, die den Ebenen der X- und Y-Positionsrädern entsprechen.

In der US-Patentschrift 3 835 464 (Rider) ist eine X-Y-Positionsanzeigevorrichtung zur Steuerung eines Läufers über eine Sichtanzeige beschrieben, die nicht in eine gegebene Bewegungsrichtung gesteuert wird. Die Positionsanzeigevorrichtung umfaßt eine Transportkugel kombiniert mit Positionsrädern zur Lagerung der Anzeigeeinrichtung und zur übersetzung seiner Bewegung in kartesische Koordinaten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Positionsanzeigevorrichtung mit als Kugel ausgebildetem Transport- und Steuerelement anzugeben, bei der keine Steuerung in eine gegebene Bewegungsrichtung erfolgt. Die Kugel soll in jeder gegebenen Richtung drehbar sein, so daß die Vorrichtung über jegliche Oberfläche zur Steuerung eines Läufers über eine Sichtanzeige laufen kann. Die Transportkugel soll in Verbindung mit drehbaren Wellen gewährleisten, daß keine Bewegungsrichtung bevorzugt ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Positionsanzeigevorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch ein Gehäuse, eine Einrichtung zur Lagerung des Gehäuses auf der Oberfläche und Bewegen des Gehäuses über diese Oberfläche, wobei die Einrichtung eine mit der Oberfläche in Berührung stehende Kugel zur Umwand-

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lung der Bewegung des Gehäuses in radiale Informationen umfaßt, auf die Kugel ansprechende Wandlerelernente zur Ausgabe von Signalen an die überwachungseinrichtung zur Anzeige der Bewegung und der Stellung des Gehäuses und in Berührung mit der Kugel stehende drehbare Einrichtungen, die mit Wandlerelementen jeweils zur Abgabe der Signale gekoppelt sind, wobei die drehbaren Einrichtungen wenigstens zwei drehbare, in Berührung mit der Kugel stehende und nur auf die Bewegung der Kugel ansprechende Wellen aufweisen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders zur Steuerung eines Läufers über die Anzeige einer Kathodenstrahlröhre. Die Vorrichtung erzeugt Signale, die ihre Stellung angeben, um eine Anzeige des Läufers bzw. Zeigerelementes auf der Anzeige der Kathodenstrahlröhre an einer entsprechenden Stelle zu bewirken.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läuft mit Hilfe einer Transportkugel über eine Oberfläche. Die Bewegung der Transportkugel verursacht die Erzeugung von Signalen, die die Stellung der Vorrichtung angeben.

In weiterer Ausbildung der Erfindung umfaßt die Vorrichtung drehbare Wellen, die mit der Transportkugel so kombiniert sind, daß die Wellen diese Kugel an Stellen auf der Kugel berühren, die 90° von den Berührungspunkten der Kugel mit der Trägeroberfläche entfernt sind. Die Bewegung der Vorrichtung über die Oberfläche wird in eine Drehbewegung der Kugel um ihren Radius übersetzt. Diese Drehbewegung der Kugel wird ihrerseits in kartesische Koordinaten übersetzt, die der jeweiligen Drehbewegung der Wellen entsprechen.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung berühren

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diese Wellen die Kugel an Stellen, die etwa 90° voneinander entfernt sind.

Ferner sind die Positionsräder mit Anzeigeeinrxchtungen gekoppelt, die X- und Y-Signale übertragen, welche die Anzeige in Übereinstimmung mit der jeweiligen Bewegung der Wellen steuern.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine von einer Feder vorgespannte Rolle vorgesehen, die die Kugel an einer dritten Stelle berührt, um diese in Berührung mit den drehbaren Wellen zu halten. Der dritte Berührungspunkt liegt vorzugsweise auf der Kugel 90° von den Berührungspunkten der Kugel mit ihrer Trägeroberfläche entfernt, gegenüber den Stellen an denen die Kugel die Wellen berührt und in etwa gleichem Abstand von diesen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die Kugel von ihrer Trägerfläche aus auch nach oben gedrückt wird, und zwar mittels einer anderen Rolle, die durch eine Feder gegenüber der Trägerfläche in Berührung mit der Kugel gedrückt wird. Dieser Berührungspunkt liegt an einer Stelle, die gegenüber einer Polstelle versetzt ist, die auf der Oberfläche der Kugel durch eine Achse durch den Mittelpunkt der Kugel und deren Berührungspunkt der Trägerfläche definiert wird.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht in perspektivischer Darstellung der erfindungsgemäßen Posxtionsvorrxchtung;

Fig. 2 eine Perspektivansicht von unten der in Figur 1 dargestellten Posxtionsvorrxchtung;

Fig. 3 eine Ansicht der in Figur 1 und 2 gezeigten Transportkugel von unten, welche von drehbaren Elementen belas-

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tet wird, die mit ihr in Berührung stehen;

Fig. 4 eine Vorderansicht der in Figur 3 gezeigten drehbaren Wellen, die mit der Kugel in Berührung stehen, welche über eine Trägerfläche gleitet, wobei eine zusätzliche Belastung auf die obere Fläche der Kugel ausgeübt wird; und

Fig. 5 die oberen und unteren Belastungselemente, die bei der Positionsvorrichtung von Figur 1 auf die Kugel einwirken.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Positionsvorrichtung 1 dargestellt. Im oberen Teil des Gehäuses 2 der Vorrichtung 1 sind Steuerknöpfe 3 angeordnet, die zum Schließen von Schaltern (nicht gezeigt) vorgesehen sind, welche Impulse über ein Kabel 5 aussenden, um Änderungen der angezeigten Information auf einer (nicht gezeigten) Anzeigeüberwachungseinrichtung anzugeben. Eine waagerechte Trägerebene 8 ist fest im Inneren des Gehäuses angebracht, um Wandlerelemente 12 und 14 zu lagern. Eine Kugel 16 ist innerhalb der Positionsvorrichtung 1 angeordnet, die durch die Wandlerelernente 12 und 14 begrenzt wird. Die Kugel 16 wird mittels eines Vorspannelementes 18 gegen diese Elemente gedrückt.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, steht die Kugel 16 aus einer öffnung 20 hervpr und erstreckt sich unterhalb der unteren Oberfläche der Trägerebene 8. Stützen 22 und 24 sind auf der unteren Seite der Ebene 8 befestigt und ermöglichen in Verbindung mit der Kugel 16 eine Lagerung der Positionsvorrichtung 1 auf einer Oberfläche, wie beispielsweise auf einem Tisch, und zwar in 3-beinförmiger Anordnung. Der Radius der Kugel 16 und die Länge der Stutzen 22 und 24 sind so gewählt, daß die Positionsvorrichtung 1 waagerecht zu einer waagerechten Trägeroberfläche

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ausgerichtet ist. Während die Positions-oder Anzeigevorrichtung über die Trägerfläche bewegt wird, wandelt die Kugel 16 die X- und Y-Koordinaten in Richtungen der Bewegung der Vorrichtung über die Oberfläche in Radialbewegung um. Der Durchmesser der öffnung 20 ist kleiner als der Durchmesser der Kugel 16, so daß die Kugel 16 innerhalb des Gehäuses 1 festgehalten wird.

In Figur 3 sind die Wandlerelemente 12 und 14 sowie das Vorspannelement 18 von unten gezeigt, während sie mit der Kugel 16 in Berührung stehen. Die Wandlerelemente 12 und 14 bestehen jeweils aus einer drehbaren Welle 32 bzw. 34, die auf der Trägerebene 8 mittels Lagerelementen 36 drehbar gelagert sind. Die drehbaren Wellen 32 und 34 stehen mit der Kugel 16 an Punkten in Berührung, die etwa 90° von den Kontaktstellen der Kugel 16 mit den Trägerflächen entfernt sind. Diese Eigenschaft ist deutlicher in Figur 4 gezeigt, die eine Vorderansicht der in Figur 3 gezeigten Anordnung darstellt.

Ferner stehen die drehbaren Wellen 32 und 34 mit der Kugel an Stellen auf der Kugel in Berührung, die etwa 90° voneinander entfernt liegen. Um die beabsichtigten physischen Beziehungen zwischen den Wellen 32 und 34 und der Kugel 16 beizubehalten, sind die Wellen 32 und 34 rechtwinklig zueinander eingebaut und im wesentlichen parallel zu der Trägerfläche angeordnet, über die die Vorrichtung 1 geschoben werden soll.

Das Vorspannelement 18 drückt die Kugel gegen die Wellen 32 und 34, um zu gewährleisten, daß die Radialdrehung der Kugel in kartesische Koordinaten der Bewegung bezüglich der sich ergebenden Drehung der Wellen 32 und 34 umgesetzt wird. Das Vorspannelement 18 besteht aus einem Radlager 40, das an einer Achse 41 befestigt ist, welche um eine auf der Trägerebene befestigte Stütze 42 schwenkbar ist. Das Lager 40 wird mittels

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einer Feder 44 gegen die Kugel 16 gedrückt, wobei die Feder an Stützen 46 befestigt ist, um Druck auf die Achse 41 in Richtung der Kugel 16 auszuüben. Das Radlager 40 ist an der Achse 41 drehbar gelagert, so daß sich keine Störung der Rotationskugel 16 ergibt. Die Kontaktstelle des Lagers 40 mit der Kugel 16 liegt an einer Stelle derselben, die 90° von den Berührungspunkten der Kugel 16 mit ihrer Trägerfläche entfernt liegt, gegenüber den Stellen, an denen die Wellen mit der Kugel 16 in Berührung stehen und etwa in gleichem Abstand von diesen. Die Achse 41 ist so ausgerichtet, daß sie in der Ebene der Wellen 32 und 34 schwenkbar ist, um die Kontaktfläche des Lagers 40 tangential zur Oberfläche der Kugel 16 zu halten.

Kodierscheiben 50 und 52 sind jeweils an den Enden der Wellen 32 bzw. 34 mittels Schrauben 54 bzw. 55 und Manschetten 57 bzw. 58 befestigt. Die Kodierscheiben 50 und 52 sind so ausgebildet, wie in der US-Patentschrift 3 541 541 beschrieben und wandeln die Drehung der Wellen 32 und 34 in elektrische X- und Y-Signale um.

Wie in Figur 4 gezeigt, wird die Kugel 16 in Richtung auf die Trägerfläche zu mittels einer Rolle 60 gedrückt, die durch eine Feder 62 vorgespannt ist, um die Kugel 16 an einer Stelle zu berühren, die versetzt ist gegenüber einer Polstellung, die auf der Oberfläche der Kugel 16 durch eine Achse durch ihren Mittelpunkt und ihren Berührungspunkt mit der Trägerfläche definiert ist. Die Rolle 60 und die Feder 62 sind, wie in Figur 5 gezeigt, gegeneinander und bezüglich eines Teiles eines Gehäuses 2 gelagert.

In Figur 5a ist eine Draufsicht der aus Rolle 60 und Feder 62 bestehenden Anordnung gezeigt. Die Rolle 60 ist innerhalb einer Ausnehmung in einer Haltereinrichtung 64 mittels einer Welle

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gelagert. Die Haltereinrichtung 6 4 ist innerhalb der inneren Laufbahn eines Lagers 68 befestigt, das seinerseits in einem Abschnitt des Gehäuses 2 oberhalb der oberen Fläche der Kugel 16 angeordnet ist, wie in Figur 5b gezeigt, um die gewünschte Versetzung zu ergeben. Die Feder 62 ist in Richtung auf die obere Fläche des Lagers 68 vorgespannt, welches seinerseits die Rolle 60 gegen die Oberfläche der Kugel 16 vorspannt. Die Feder 62 ist eine Blattfeder, die stark genug ist, um das Lager 68 innerhalb des im festen Abschnitt des Gehäuses 2 gebildeten Kanals zu halten, dem Lager 68 jedoch eine ausreichende Bewegung in senkrechter Richtung zu ermöglichen, um die übertragung von schädlichen Stoßen aufgrund der Bewegung der Kugel 16 auf die Rolle 60 zu vermeiden. Die Versetzung der Rolle 60 bezüglich der Polstellung auf der Kugel 16 verhindert jegliches Rutschen der Kugel 16, das sich sonst ergeben würde. Diese Versetzung der im Lager 68 gelagerten Rolle 60 ergibt bei der Drehung der Kugel 16 eine Bewegung der Rolle 60 ähnlich der einer Schwenkrolle. Die so in senkrechter Richtung auf die Kugel 16 ausgeübte Belastung ermöglicht eine leichte Betätigung bzw. Drehbewegung der Kugel 16, so daß sich eine optimale Umsetzung der Richtungsinformation durch die drehbaren Wellen 32 und 34 ergibt. Um den Rand der öffnung 20 in der Trägerebene 8 herum ist eine Scheibe 72 angeordnet, die gegen die Oberfläche der Kugel 16 mittels einer Wellenfederscheibe 74 gedrückt wird, die in einer Ausnehmung der Trägerebene 8 angeordnet ist. Die Scheibe 72 bildet eine Dichtung zwischen der Ebene 8 und der Kugel 16, um das Eindringen von Schmutz in die Vorrichtung 1 zu verhindern, indem Schmutz von der Kugel 16 während ihrer Dreh-bewegung entfernt wird. Die wellenförmige Federscheibe 74 dient ebenfalls dazu, eine weiche Lagerung für die Kugel 16 zu bilden, um diese vor übermäßigen Drücken zu schützen, beispielsweise wenn die Vorrichtung 1 fallengelassen wird. In Figur 5c

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sind die Scheiben 72 und 74 dargestellt.

Natürlich sind aufgrund der vorliegenden Beschreibung zahlreiche Abwandlungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.

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Claims

Xerox Corporation, Rochester, N.Y./USA

Patentansprüche

Q[y Stellungsanzeigevorrichtung für eine Anzeigeüberwachungseinrichtung, durch die die Anzeige geändert werden kann in Übereinstimmung mit Stellungen auf der Anzeige und darin beabsichtigte Änderungen angebenden Signalen, wobei die Vorrichtung zur Lieferung von Positionsangaben entsprechend Positionen auf der Anzeige über eine Oberfläche bewegbar ist, gekennzeichnet durch
ein Gehäuse (2),

eine Einrichtung zur Lagerung des Gehäuses (2) auf der Oberfläche und Bewegen des Gehäuses über diese Oberfläche, wobei die Einrichtung eine mit der Oberfläche in Berührung stehende Kugel (16) zur Umwandlung der Bewegung des Gehäuses in radiale Informationen umfaßt,

auf die Kugel (16) ansprechende Wandlerelemente (12,14) zur Ausgabe von Signalen an die überwachungseinrichtung zur Anzeige der Bewegung und der Stellung des Gehäuses und in Berührung mit der Kugel (16) stehende drehbare Einrichtungen (32,34), die mit den Wandlerelementen (12,14) jeweils zur Abgabe der Signale gekoppelt sind.

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wobei die drehbaren Einrichtungen (32, 34) wenigstens zwei drehbare, in Berührung mit der Kugel (16) stehende und nur auf die Bewegung der Kugel (16) ansprechende Wellen aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (32, 34) die Kugel (16) an etwa 90° von den Berührungsstellen der Kugel (16) mit der Oberfläche entfernten Stellungen berühren.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberührungsstellen auf der Kugel (16) etwa 90° voneinander entfernt liegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Wellen (32, 34) im wesentlichen senkrecht zueinander sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine drehbare Einrichtung (40) zum Vorspannen der Kugel (16) gegen die Wellen (32, 34).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung die Kugel (16) an einer Stelle der Kugel gegenüber den Wellenberührungspunkten und praktisch in gleichen Abständen von diesen berührt.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Einrichtung (60) zum Drücken der Kugel (16) in einer Richtung entgegen der Oberfläche vorgesehen ist und die drehbare Einrichtung (60) die Kugel (16) an einer Stelle berührt, die versetzt ist gegenüber einer Polstelle auf der Oberfläche der Kugel, welche definiert ist

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durch eine Achse durch den Mittelpunkt der Kugel und den Berührungspunkt der Kugel mit der Oberfläche.
8. Positionsanzeigevorrichtung für eine Anzeigeüberwachungseinrichtung, durch die die Anzeige verändert werden kann in Übereinstimmung mit Stellungen auf der Anzeige und darin beabsichtigte Änderungen angebenden Signalen, wobei die Vorrichtung zur Bildung von Lage-anzeigen entsprechend Stellungen auf der Anzeige über eine Oberfläche bewegbar ist, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (2),

eine Einrichtung zur Lagerung des Gehäuses (2) auf der Oberfläche und zur Bewegung des Gehäuses über die Oberfläche, wobei die Lagerungseinrichtung eine Kugel (16) umfaßt, die innerhalb des Gehäuses (2) in Berührung mit der Oberfläche gedrückt wird zur Umsetzung der Bewegung des Gehäuses in Radialinformation,

auf die Kugel (16) ansprechende Wandlerelemente (12,14) zur Abgabe von Signalen für die Überwachungseinrichtung zur Anzeige der Bewegung und der Lage des Gehäuses und eine drehbare Einrichtung (60) zum Drücken der Kugel (16) in einer Richtung entgegen der Oberfläche, wobei die drehbare Einrichtung (60) die Kugel an einer Stelle berührt, die versetzt ist gegenüber einer Polstelle auf der Oberfläche der Kugel, die definiert ist durch eine Achse durch den Mittelpunkt der Kugel und den Berührungspunkt der Kugel mit der Oberfläche.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß drehbare Einrichtungen (32, 34) in Berührung mit der Kugel (16) vorgesehen sind, die mit den Wandlerelementen (12,14) zur Abgabe der jeweiligen Signale gekoppelt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Einrichtungen (32,34) wenigstens zwei die Kugel (16) an Stellen auf dieser etwa 90° entfernt von den Be-

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rührungssteilen der Kugel mit der Oberfläche berührende drehbare Elemente umfassen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsstellen der drehbaren Elemente (32, 34) etwa 90"voneinander entfernt liegen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-11, gekennzeichnet durch eine drehbare Einrichtung (40) zum Vorspannen der Kugel (16) gegen die drehbaren Elemente (32, 34).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung (40) die Kugel (16) an einer Stelle auf derselben über den Berührungsstellen der drehbaren Elemente (32, 34) und in praktisch gleichen Abständen von diesen berührt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 -13, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Einrichtungen (32, 34) wenigstens zwei drehbare Wellen in Berührung mit der Kugel (16) aufweisen, die nur auf die Bewegung der Kugel (16) ansprechen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Wellen im wesentlichen rechtwinklig zueinander liegen.

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