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X-Y-Positionseingabevorrichtung für ein Anzeigesystem
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich aufeineX-Y-Positionseingabevorrichtung
für ein Anzeigesystem, wie sie unter der Bezeichnung Maus" allgemein bekannt ist.
Ein Gehäuse wird auf einer Basisfläche bewegt, und eine aus der Unterseite des Gehäuses
herausragende Kugel führt auf der Basisfläche eine Rollbewegung aus. Das Ausmaß
der Rollbewegung der Kugel wird in Form von X- und Y-Koordinaten ausgegeben, um
dem Anzeigesystem Koordinatenwerte zuzuführen.
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Eine Eingabevorrichtung dieser Art wird wegen ihrer guten Bedienbarkeit
dazu verwendet, einen Kursor, der auf einer Kathodenstrahlröhre z.B. eines Bürocomputers
angezeigt wird, zu bewegen um einen Ausgangspunkt, einen Wendepunkt und einen Endpunkt
beim Zeichnen einer bildlichen oder graphischen Darstellung einzugeben oder aber
um siSktive Einzelheiten zu bezeichnen, die auf der Kathodenstrahlröhre angezeigt
werden, und dadurch, daß man diese Eingabevorrichtung zusammen mit einer von einer
Tastatur Gebrauch machenden Eingabevorrichtung verwendet, ist eine rasche und einfache
Eingabe verschiedener Einzelheiten und/oder Daten ermöglicht.
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Die X-Y-Positionseingabevorrichtung ist derart ausgelegt, daß bei
Bewegung ihres Gehäuses auf und entlang einer Basisfläche, wie z.B. einem horizontalen
Tisch oder einem speziellen Flachstück usw., die Kugel, die teilweise durch eine
im Boden des Gehäuses ausgebildete Öffnung hindurchragt, auf der Basisfläche eine
Rollbewegung ausführt. Somit müssen diejenigen Bereiche des Gehäuses, die eine Gleitbewegung
auf der Basis ausführen, ein gewisses Maß an Gleitfähigkeit aufweisen.
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Bei bereits konzipierten Lösungen sind einige Konfigurationen vorgeschlagen
worden: eine, bei der eine Mehrzahl von (drei oder mehr) kleinen Vorsprüngen am
Boden eines aus Kunststoffmaterial gebildeten Gehäuses vorgesehen sind, und eine
andere, bei der
eine Mehrzahl von (drei oder mehr) kleinen Lagern am Boden des
Gehäuses vorgesehen sind, wobei das Gehäuse oberhalb der Basisfläche bewegt wird,
während die kleinen Vorsprünge bzw.
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Lager auf der Basisfläche eine Gleitbewegung ausführen. Bei der ersten
Anordnung, die von den kleinen Vorsprüngen Gebrauch macht, besteht jedoch der Nachteil,
daß jeder kleiner Vorsprung aufgrund der auf ihn einwirkenden konzentrierten Last
leicht verschleißt, wodurch die Lebensdauer beträchtlich verkürzt wird; bei der
zweiten Anordnung, bei der die Lager verwendet werden, besteht der Nachteil, daß
separate Lager und Lagerhalterungen erforderlich sind, wodurch sich die Herstellungskosten
erhöhen. Da diese bereits konzipierten Vorrichtungen derart ausgebildet sind, daß
der Boden des Gehäuses aufgrund der kleinen Vorsprünge bzw. Lager im wesentlichen
über die Basisfläche angehoben ist, ist außerdem ein Bereich der Kugel dem offenen
Raum ausgesetzt, der sich zwischen dem Boden des Gehäuses und der Basisfläche befindet;
dadurch besteht die Tendenz, daß auf der Basisfläche vorhandenes Fremdmaterial,
wie z.B. Staub, Öl und Feuchtigkeit, an der Kugel anhaftet, wenn diese eine Rollbewegung
auf der Basisfläche ausführt, und dieses Fremdmaterial verursacht Schlupf zwischen
der Kugel und der Basisfläche und/oder zwischen der Kugel und Abtriebswalzen, wodurch
die Zuverlässigkeit der Eingabevorrichtung verringert wird.
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In Anbetracht der vorstehend erläuterten Nachteile bereits konzipierter
Vor schläge besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer
X-Y-Positionseingabevorrichtung, die sich kostengünstig herstellen läßt und ein
hohes Maß an Zuverlässigkeit beinhaltet.
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Eine Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichnungsteil
des Anspruchs 1.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine X-Y-Positionseingabevorrichtung,
die sich dadurch auszeichnet, daß an dem Boden des Gehäuses der Vorrichtung eine
auf einer Basis gleitfähige ebene Fläche ausgebildet ist, die wenigstens eine im
Boden ausgebildete Öffnung umgibt, um einen Schutzschild bzw. eine schützende Einrichtung
zu bilden, der bzw. die ein Eindringen von Schmutz in die Öffnung verhindert.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden
anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Perspektivansicht, die die Art der Verwendung
einer X-Y-Positionseingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der X-Y-Positionseingabevorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 eine Ansicht zur Erläuterung der Relation
zwischen einer Kugel und Abtriebswalzen; Fig. 4 eine Schnittansicht der Kugel; Fig.
5 eine Ansicht eines unteren Gehäuseteils von unten; Fig. 6 eine Schnittansicht
eines zweiten Ausführungsbeispiels der X-Y-Positionseingabevorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung; und Fig. 7 eine Ansicht des unteren Gehäuseteils der in
Fig. 6 gezeigten Vorrichtung von unten.
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Die Fig. 1 bis 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung. Eine X-Y-Positionseingabevorrichtung des Typs, die eine Rollkugel aufweist
und in Fig. 1 im allgemeinen das Bezugszeichen 1 trägt und bei der die vorliegende
Erfindung angewendet wird, ist mit einem Personal Computer 2, der mit einer Kathodenstrahlröhrenanzeige
3, einer Diskettenstation bzw. einem Floppy-Disk-Antrieb 4 usw. ausgestattet ist,
verbunden und dient zum Bewegen eines Kursors 5 auf der Kathodenstrahlröhre 3 in
jede beliebige gewünschte Position.
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In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 6 eine Eingabevorrichtung mit
einer Tastatur, und das Bezugszeichen 7 bezeichnet ein spezielles Flachstück bzw.
eine Basis für die X-Y-Positionseingabevorrichtung 1 mit der Rollkugel.
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Fig. 2 zeigt die X-Y-Positionseingabevorrichtung 1, wobei einige Teile
derselben weggebrochen sind. Innerhalb eines Gehäuses, das aus einem oberen Gehäuseteil
8 und einem unteren
Gehäuseteil 9 gebildet ist, ist eine Kugel 10 drehbar gehaltert,
wobei ein Bereich der Kugel 10 durch eine Öffnung 9a hindurch, die in einer an dem
unteren Gehäuseteil 9 angebrachten Abdeckung 9d ausgebildet ist, aus dem Gehäuse
herausragt.
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Die Abdeckung 9d ist über die Oberfläche der Basis angehoben, d.h.
von dieser beabstandet, so daß die Kugel 10 in der in Fig. 2 gezeigten Weise durch
die Abdeckung 9d hindurchragen kann. Obwohl es nicht gezeigt ist, ist das Gehäuse
in seinem Inneren mit einem Haltemechanismus sowie mit Einrichtungen zum Detektieren
des AusmaBes der Rotation der Kugel 10, sowie mit einer gedruckten Schaltungsplatte
usw. ausgestattet.
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Wie in Fig. 3 gezeigt ist, befindet sich die Kugel 10 in Anlage mit
zwei Abtriebswalzen 11 und 12 und einer Stützwalze 13, die sich innerhalb des Gehäuses
befinden, und somit ist die Kugel 10 an drei Punkten gehaltert. Die Abtriebswalzen
11 und 12 sind derart angeordnet, daß sich ihre Achsen in der Verlängerung orthogonal
schneiden, und die Abtriebswalzen 11 und 12 sind außerdem mit den Rotationsdetektoreinrichtungen
gekoppelt, die z.B. in Form von variablen Widerständen 14 und 15 vorgesehen sind.
Die Detektoreinrichtungen arbeiten derart, daß bei einer Bewegung des Gehäuses auf
der Basis 7 die Kugel 10 eine Rollbewegung ausführt und Schiebesegmente der variablen
Widerstände 14 und 15 über die Abtriebswalzen 11 und 12 bewegt, wodurch eine Ausgabe
der Koordinatenwerte der X- und der Y-Richtung erfolgt. In Fig. 2 bezeichnet das
Bezugszeichen 16 eine Drucktaste zum Betätigen eines im Gehäuseinneren vorgesehenen
Schalters, das Bezugzeichen 17 bezeichnet ein Kabel, und das Bezugszeichen 18 bezeichnet
eine Hülse bzw. Muffe.
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Wie in Fig. 4 gezeigt ist, handelt es sich bei dem Inneren der Kugel
10 um eine Metallkugel 19, wie z.B. eine Stahlkugel, und die Oberfläche der Metallkugel
19 ist mit einer Klebeschicht 20 versehen, und um die Klebeschicht herum ist ein
Mantel 21 aus Gummi herumgeformt und an dieser befestigt.
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Die Außenfläche der Metallkugel 19 und des Mantels 21 lassen sich
durch Polieren in einfacher Weise glätten. Obwohl die Tendenz besteht, daß kurz
nach der Formung des Gummimantels
Staub an der Oberfläche desselben
anhaftet, läßt sich dies dadurch vermeiden, daß man einen Schleifstein auswählt,
der dem Mantel ein mäßiges Ausmaß an Oberflächenrauhheit verleiht.
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Durch diesen Schleif- bzw. Poliervorgang läßt sich eine Trenn-bzw.
Formlinie, die während des Formgebungsvorgangs entsteht, von dem Mantel 21 entfernen,
wodurch eine gleichmäßige Kugel 10 gebildet ist.
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Wie in den Fig. 2 und 5 gezeigt ist, ist ein beträchtlicher Teil der
Bodenfläche des unteren Gehäuseteils 9 als eine ebene Fläche 9b ausgebildet, und
in der Nähe des mittleren Bereichs dieser ebenen Fläche 9b ist eine längliche nutartige
Ausnehmung 9c ausgebildet. In dieser Ausnehmung 9c kann eine Kennzeichnungsmarke
22 angebracht werden, auf die ein Warenzeichen, eine Seriennummer usw. aufgedruckt
ist.
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Wenn die Eingabevorrichtung 1 mit einer Hand gehalten und auf der
Basis 7 in einer gewünschten Richtung bewegt wird, führt die Kugel 10 auf der Basis
7 eine Rollbewegung aus, und zwar aufgrund einer Reibungskraft, die durch das Gewicht
der Kugel 10 geschaffen ist. Die Rotation der Kugel 10 wird separat auf die beiden
Abtriebswalzen 11 und 12 übertragen, und der Rotationswinkel der Abtriebswalzen
11 und 12 wird mittels der diesen zugeordneten variablen Widerstände 14 bzw. 15
detektiert.
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Die ermittelten Signale werden über das Kabel 17 einer Anzeigesteuerung
zugeführt, die innerhalb des ComDutergeh«uses 2 vorgesehen ist, und durch die Signalverarbeitung
wird der Kursor 5 auf der Kathodenstrahlröhrenanzeige 3 in der gewünschten Richtung
bewegt.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Vorgang ist aufgrund der Tatsache,
daß die ebene Fläche 9b, die sich im wesentlichen über die gesamte Fläche des Bodens
des unteren Gehäuseteils 9 ersreckt, auf der Basis 7 eine Gleitbewegung ausführt,
das Ausmaß des durch die Gleitbewegung hervorgerufenen Verschleißes bzw.
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Abbriebs der ebenen Fläche 9b gering, und es ist ein stabiler Rollzustand
über einen langen Zeitraum sichergestellt.
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Außerdem sind Kantenbereiche der ebenen Fläche 9b derart ausgebildet,
daß sie als Reinigungseinrichtung zum Entfernen von anker Basis 7 anhaftendem Fremdmaterial,
wie z.B. Staub, Öl und Feuchtigkeit, wirken, und die durch die öffnung 9a hindurch
freiliegende Kugel 10 ist von der ebenen Fläche 9b in schützender Weise umgeben,
so daß die Möglichkeit eines Anhaftens von Fremdmaterial an der Kugel 10 sehr gering
ist und Probleme, die durch das Anhaften von solchem Fremdmaterial entstehen können,
reduziert sind. Das beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet eine mit Gummi überzogene
Kugel 10, um einen Geräuschdämpfungseffekt während der Rotation derselben zu erzielen.
Da Fremdmaterial im allgemeinen dazu neigt, sich auf Gummi abzulagern, ist die vorliegende
Erfindung besonders wirksam, wenn sie bei einer Eingabevorrichtung wird, bei der
eine solche mit Gummi überzogene Kugel verwendet wird.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß das Verhältnis zwischen der Oberfläche
der ebenen Fläche 9b und der Oberfläche der Bodenfläche des unteren Gehäuseteils
9 nicht auf das in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dargestellte Verhältnis
beschränkt ist. Die Ausnehmung 9c kann sich in bezug auf Fig. 5 auch in Längsrichtung
erstrecken und die ebene Fläche 9b in Längsrichtung teilen. Es ist lediglich notwendig,
daß die ebene Fläche 9b eine vergleichsweise große Ebene einnimmt, so daß sie das
Gehäuse in stabiler Weise tragen kann, und daß die Öffnung 9a von dieser ebenen
Fläche 9b in schützender Weise umgeben ist.
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Die Fig. 6 und 7 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, wobei solche Teile, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch
sind, die gleichen Bezugszeichen aufweisen und auf eine Beschreibung derselben verzelchtet
worden ist.
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In diesen Zeichnungen ist eine großflächige Vertiefung 29b in einem
Hauptteil der außen befindlichen Bodenfläche eines
unteren Gehäuseteils
29 ausgebildet, und zwar mit Ausnahme von Randbereichen einer Öffnung 29a der an
dem unteren Gehäuseteil 29 lösbar angebrachten Abdeckung 29d, wobei durch diese
Öffnung hindurch ein Bereich der Kugel 10 nach außen ragt.
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In diese Ausnehmung 29b ist ein Gleitelement 23 in haftender Weise
eingebracht. Bei dem Gleitelement 23 handelt es sich um einen Verbundkörper, der
aus einem nachgiebigen Element 24, wie z.B. einem Schaumstoffelement, und aus einem
gleitfähigen Flachstück 25 mit sehr guten Gleiteigenschaften, wie z.B.(Poly-) Tetrafluoräthylen
(Handelsbezeichnung Teflon - Wz), besteht,wobei diese Elemente 24 und 25 durch geeignete
Mittel, wie z.B. durch Verkleben oder Verschweißen unter Wärmeeinwirkung, zu einem
einzigen Körper vereinigt sind. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist das Gleitelement
derart dimensioniert, daß das gleitfähige Flachstück 25 geringfügig über die Bodenfläche
des unteren Gehäuseteils 29 hinaus nach unten wegragt, wodurch das Flachstück 25
die ebene Fläche 26 bildet, die mit der Basis 7 in gleitender Weise in Berührung
bringbar ist.
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Da bei dem zweiten Ausführungsbeispiel das gleitfähige Flachstück
25 mit sehr guten Gleiteigenschaften, das z.B. aus Polytetrafluoräthylen gebildet
ist, auf der Basis 7 eine Gleitbewegung ausführt, ist eine stabile Gleitwirkung
der Eingabevorrichtung erzielt. Da das gleitfähige Flachstück 25 über das nachgiebige
Element 24 sehr guter Elastizität mit der Bodenfäche des unteren Gehäuseteils 29
verbunden ist, läßt sich außerdem die Erzeugung von Geräuschen beim Bewegen der
Vorrichtung verhindern.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß die anordnungsmäßige Beziehung zwischen
dem Gleitelement 23 und der Bodenfläche des unteren GChäuseteils 29 nicht auf die
in dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel dargelegte Beziehung
begrenzt ist.
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Zum Beispiel ist es auch möglich, daß Schrauben (siehe Fig. 7), die
an der Bodenfläche des unteren Gehäuseteils 29 freiliegen, von dem Gleitelement
23 überdeckt sein können, oder das
Gleitelement 23 kann derart
in zwei Teile unterteilt sein, daß dazwischen ein Raum freigelassen ist, in den
ein Etikett bzw. eine Marke eingeklebt werden kann. Es ist lediglich erforderlich,
daß die Unterseite bzw. nach außen gerichtete Seite des Gleitelements 23 eine vergleichsweise
breite ebene Fläche 26 schafft, die an der ebenen Oberfläche der Basis angreift
und ein Eindringen von Schmutz verhindert.
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Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die Konfiguration und das Material
des Gleitelements nicht auf das beschränkt ist, was diesbezüglich in den Ausführungsbeispielen
beschrieben ist. Das Gleitelement kann auch aus einem Material, wie z.B. Faservlies
oder Filz, gebildet sein, die die Reinigungsfunktion ebenfalls schaffen können.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß gemäß der vorliegenden
Erfindung die Eingabevorrichtung bewegt wird, wobei eine im wesentlichen auf der
gesamten Bodenseite des Gehäuses ausgebildete ebene Fläche als auf der Basis gleitend
bewegbare Gleitfäche dient und die ebene Fläche außerdem dazu dient, Fremdmaterial
von der Öffnung für die Kugel entfernt zu halten, wodurch die Möglichkeit eines
Anhaftens von Fremdmaterial an der Kugel verringert ist und die Zuverlässigkeit
der Eingabevorrichtung verbessert ist. Im Vergleich zu der bereits konzipiertenEingabevorrichtung
mit den mehreren kleinen Vorsprüngen an der Bodenfläche des Gehäuses ist das Ausmaß
von Verschleiß der ebenen Fläche gemäß der vorliegenden Erfindung reduziert, und
somit ist die Nutzlebensdauer der erfindungsgemäßen Vorrichtung verlängert. Außerdem
sind die Herstellungskosten im Vergleich zu der bereits konzipierten Eingabevorrichtung
mit den Lagern beträchtlich reduziert.
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Auf diese Weise schafft die vorliegende Erfindung eine X-Y-Positionseingabevorrichtung
mit verbesserter Leistung und ohne d i Nit!it ii t' t'l't'1tS t 5 kollzii rter Vorschlsge.
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