DE3630007A1 - X-y-richtungseingabevorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine X-Y- Richtungseingabevorrichtung, deren geeignetste Anwendung in der Verwendung bei einer graphischen Anzeigevorrichtung besteht.

Eine graphische Anzeigevorrichtung umfaßt im großen und ganzen einen Anzeigebildschirm, eine Anzeigesteuerung, Datenkanäle sowie einige Eingabevorrichtungen.

Es gibt viele verschiedene Arten von Eingabevorrichtungen, wobei es sich bei einer dieser Eingabevorrichtungen um eine X-Y-Richtungseingabevorrichtung handelt, die unter der Handelsbezeichnung "MAUS" bekannt ist und dazu ausgelegt ist, die Bewegungsrichtung und die Bewegungs­ distanz eines Gehäuses auf einem Flachstück zu detektieren.

Die X-Y-Richtungseingabevorrichtung umfaßt im großen und ganzen eine drehbar gelagerte Kugel, die z.B. aus Stahl gebildet ist, eine erste Folgewalze, die die Kugel berührt und von dieser gedreht wird, eine zweite Folgewalze, die die Kugel berührt und von dieser gedreht wird und eine zur Achse der ersten Folgewalze senkrecht verlaufende Achse aufweist, einen ersten und einen zweiten Rotationsdetektor, die jeweils drehbare elektrische Elemente, wie z.B. einen variablen Widerstand und einen Kodierer, zum separaten Detektieren der Rotationsbewegungen der ersten und der zweiten Folgewalze aufweisen, sowie ein Gehäuse, das die Kugel, die erste und die zweite Folgewalze, den ersten und den zweiten Rotationsdetektor sowie weitere dazugehörige Elemente aufnimmt und umschließt.

Das Gehäuse besitzt eine Öffnung, die sich an der Bodenseite des Gehäuses derart öffnet, daß die Kugel geringfügig durch diese hindurch nach unten herausragen kann. Wenn das Gehäuse bewegt wird und die Kugel dabei eine Rotationsbewegung auf dem Flachstück bzw. der Basisfläche ausführt, werden die erste und die zweite Folgewalze jeweils in vorbestimmten verschiedenen (X- und Y-)Richtungen gedreht. Die Beträge der Rotation der ersten und der zweiten Folgewalze in der X- und der Y-Richtung werden von dem ersten und dem zweiten Rotationsdetektor in separater Weise detektiert, und zwar in Form von entsprechenden Spannungen oder digitalen Signalen, und diese Signale werden in die Anzeigevorrichtung einge­ geben.

Die erste und die zweite Walze müssen sich in dem Gehäuse derart drehen, daß eine senkrechte Beziehung zwischen ihren Achsen beibehalten wird. Bei einem bereits konzipierten Vorschlag wird diese senkrechte bzw. rechtwinklige Beziehung der ersten und der zweiten Folgewalze dadurch hergestellt, daß man die Folgewalzen und die ersten und zweiten drehbaren elektrischen Elemente zuerst in einem Rahmen in ihrer Position befestigt und man danach den Rahmen mittels Schrauben bzw. Bolzen an dem Gehäuse be­ festigt.

Eine derartige X-Y-Richtungseingabevorrichtung besitzt normalerweise Drückschalter, um Anweisungen bezüglich einer Streichung oder Änderung von auf dem Bildschirm ange­ zeigten Mustern zu geben oder aber um verschiedene Signalverarbeitungsvorgänge für andere Schalt- und Steuer­ vorgänge zu bewirken. Der Drückschalter ist dadurch an einer vorbestimmten Stelle des Gehäuses angebracht, daß man ihn auf eine relativ harte Schalterplatte, die z.B. aus Phenolharz gebildet ist, lötet und man die Schalterplatte dann mittels Schrauben bzw. Bolzen an dem Gehäuse befestigt. Nachdem der Rahmen und die Schalterplatte an dem Gehäuse befestigt sind, werden Leitungsdrähte an die Leitungs­ anschlüsse der ersten und der zweiten drehbaren elektrischen Elemente sowie an die Anschlüsse der Schalterplatte gelötet, um dazwischen eine elektrische Verbindung herzustellen.

Bei zusammengefaßter Betrachtung des bereits konzipierten Vorschlags läßt sich feststellen, daß der Zusammenbau der X-Y-Richtungseingabevorrichtung aufgrund der Schrauben­ befestigung des Rahmens und der Schalterplatte in dem Gehäuse sowie aufgrund des nachfolgenden Verlötens, das zur Herstellung der elektrischen Verbindungen in dem engen Raum innerhalb des Gehäuses erfolgt, sehr kompliziert ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer X-Y-Richtungseingabevorrichtung, die sich in beträchtlich einfacherer Weise zusammenbauen läßt.

Eine Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichnungs­ teil des Anspruchs 1.

Gemäß dem Hauptgesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Gehäuse an vorbestimmten Stellen mit einer Mehrzahl von Positionsfestlegeelementen versehen, in denen ein erstes und ein zweites drehbares elektrisches Element, eine Schalterplatte sowie eine erste und eine zweite Folge­ walze bzw. Abtriebswalze, die mit den drehbaren elektrischen Elementen verbunden sind, eng anliegend aufnehmbar sind, nachdem das erste und das zweite drehbare elektrische Element und die Schalterplatte mittels einer flexiblen gedruckten Schaltungsplatte physisch und elektrisch miteinander verbunden worden sind.

Gemäß einem spezielleren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann das Gehäuse ein oberes und ein unteres Gehäuse­ teil umfassen, von denen das eine die Positionsfestlege­ elemente und das andere eine Mehrzahl von Vorsprüngen oder Stiften aufweist, so daß Lager der ersten und der zweiten Folgewalze und Halter, die die äußeren Mäntel des ersten bzw. des zweiten drehbaren elektrischen Elements bilden, eng anliegend in von den Positionsfestlegeelementen definierten Kammern aufgenommen sind und von den Vorsprüngen oder Stiften in druckbeaufschlagter Weise darin gehalten sind.

Gemäß einem weiteren speziellen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Reibungskraft ausübende Einrichtung vorgesehen, die eine Drückwalze, die die Kugel in drehbarer Weise berührt, ein Walzentrageelement, das beide Enden der Achse der Drückwalze drehbar trägt, ein Befestigungselement, das das Walzentrageelement mittels Schwenkstiften in schwenkbarer Weise trägt, die sich an dem einen von der Achse der Drückwalze abgelegenen Ende des Walzentrageelements befinden, sowie eine Feder, die das andere Ende des Walzentrage­ elements in Richtung auf die Kugel vorspannt, aufweist.

Gemäß einem zusätzlichen speziellen Gesichtspunkt der vor­ liegenden Erfindung umfaßt jeder Rotationsdetektor eine Codeplatte, die Musterbereiche bzw. Flächenbereiche mit verschiedenen Mustern besitzt und an der ihr zugeordneten Folgewalze befestigt ist und sich zusammen mit dieser dreht, Gleitelemente, die mit den Musterbereichen der Codeplatte gleitend in Berührung bringbar sind, sowie einen Halter, an dem die entsprechenden Enden der Gleitelemente an einer Stelle gehaltert sind, die von der Codeplatte entfernt angeordnet ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine Perspektivansicht einer graphischen Anzeigevorrichtung, die eine X-Y-Richtungseingabe­ vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht von Teilen der X-Y-Richtungseingabevorrichtung;

Fig. 3 eine Ansicht eines oberen Gehäuseteils eines Gehäuses von unten;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das untere Gehäuseteil des Gehäuses;

Fig. 5 eine Draufsicht auf Hauptelemente einer Detektions­ anordnung;

Fig. 6 eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Walze und eines Codierers;

Fig. 7 eine Schnittansicht der Walze und des Codierers, wobei diese zusammengefügt sind;

Fig. 8 eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Drückwalze, einer Achse, eines Walzentrageelements, einer Gehäuseeinrichtung und einer Schraubenfeder;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht, in der die Elemente der Fig. 8 in ihrem zusammengebauten Zustand gezeigt sind;

Fig. 10 eine Draufsicht auf die Eingabevorrichtung, wobei das obere Gehäuseteil des Gehäuses entfernt ist;

Fig. 11 und 12 verschiedene Schnittansichten der gesamten Eingabevorrichtung; und

Fig. 13 eine fragmentarische Ansicht der Eingabevorrichtung zur Veranschaulichung der Art und Weise, in der Rotationsbewegungen der Folgewalzen detektiert werden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das in den Zeichnungen dargestellt ist, im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht des gesamten Systems einer graphischen Anzeigevorrichtung, die eine X-Y-Richtungs­ eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet.

Auf einem Tisch 1 befinden sich eine Anzeigevorrichtung 2, die einen Bildschirm, eine Steuerung, Datenkanäle sowie weitere Elemente beinhaltet, eine Eingabevorrichtung 3 mit Funktionstasten, sowie eine Eingabevorrichtung 4 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Eingabevorrichtung 34 ist auf einem Flachstück bzw. einer Basis 5 , das bzw. die auf dem Tisch 1 speziell vorgesehen ist, derart bewegbar, daß sich z.B. ein Kursor 7 an eine gewünschte Stelle auf dem Bildschirm 6 der Anzeigevorrichtung 2 bewegen läßt.

Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht der verschiedenen Teile der Eingabevorrichtung 4, und die Fig. 3 bis 5 zeigen Hauptelemente der Eingabevorrichtung 4. Dabei zeigt Fig. 3 eine Ansicht des oberen Gehäuseteils eines Gehäuses von unten, Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf das untere Gehäuseteil des Gehäuses, und Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Detektionsanordung.

Das Gehäuse 8, das den äußeren Umriß der Eingabevorrichtung 4 definiert, umfaßt ein unteres Gehäuseteil 9 und ein oberes Gehäuseteil 10, die beide aus ABS- (Acrylnitril-Butadien- Styrol-) Kunststoff oder einem anderen Material gebildet sind und mittels nicht gezeigter Schrauben bzw. Bolzen miteinander verbunden sind.

Das untere Gehäuseteil 9 ist in seinem rückwärtigen, d.h. in bezug auf Fig. 4 linksseitigen, zentralen Bereich mit einer großen Öffnung 11 sowie mit einer umlaufenden Wand 12 versehen, die von der Öffnung 11 nach innen hochsteht und diese umgibt. Um die Öffnung 11 und die umlaufende Wand 12 herum sind zwei Lagerkammern 13 und 14 und zwei Halter­ kammern 15 und 16 vorgesehen, die geringfügig größer als die Lagerkammern 13, 14 sind. Diese Kammern definieren die Position von Folgewalzen und Rotationsdetektoren, wie dies im folgenden noch beschrieben wird. Eine Lagerkammer 13 und eine Halterkammer 15 bilden eine zusammengehörende Anordnung, und die andere Lagerkammer 14 und die andere Halterkammer 16 bilden eine weitere zusammengehörende Anordung. Diese beiden Anordnungen sind derart angeordnet, daß ihre Mittellinien einen rechten Winkel einschließen.

Mit der umlaufenden Wand 12 ist eine Gehäuseeinrichtung 17 einstückig ausgebildet, die eine Kammer 17 a für die Aufnahme einer Reibungskraft ausübenden Einrichtung definiert, wie dies im folgenden noch beschrieben wird. Die Gehäuse­ einrichtung 17 besitzt ein Paar Ausschnitte 17 b, die sich an den oberen Enden von einander gegenüberliegenden senk­ rechten Wänden derselben befinden.

Das untere Gehäuseteil 9 besitzt ein Paar nachgiebige senkrechte Vorsprünge 18 in der Nähe der Halterkammer 15 und der Gehäuseeinrichtung 17 sowie drei senkrechte Stütz­ vorsprünge 19 in der Nähe der nachgiebigen Vorsprünge 18 Die nachgiebigen Vorsprünge 18 dienen als Führung beim Einsetzen einer im folgenden beschriebenen Schalterplatte in eine Position innerhalb des unteren Gehäuseteils 9, während die Stützvorsprünge 19 die eingesetzte Schalter­ platte in Position halten. Das untere Gehäuseteil 9 weist Schraubenöffnungen 20, 21, 22 und 23 an zwei vorderen Stellen und an zwei hinteren Stellen auf.

Das obere Gehäuseteil 10 besitzt Abmessungen, die für eine Betätigung der Eingabevorrichtung mit einer einzigen Hand geeignet sind, und die ausbauchende obere Wand des oberen Gehäuseteils besitzt ein Paar Eingriffsöffnungen 24, die in einem vorderen Bereich desselben ausgebildet sind. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, erstreckt sich eine Mehrzahl von Schweißstiften 25 von der Innenfläche der oberen Wand des oberen Gehäuseteils 10 nach unten, und diese Schweißstifte befestigen Endbereiche eines Paares miteinander verbundener Schalthebel 26 an dem oberen Gehäuseteil 10. Diese Befestigung erfolgt dadurch, daß man kleine Öffnungen der Schalthebel 26 zuerst mit den Schweißstiften 25 in Eingriff bringt und man danach die Endbereiche der Schweißstifte 25 aufschweißt bzw. umbördelt und danach abkühlen läßt. Auf diese Weise sind die Betätigungsenden der Schalthebel 26 um ihre entgegengesetzten, befestigten Enden in einem solchen Aus­ maß schwenkbar, wie es ihnen durch ihre Elastizität gestattet ist. Die Betätigungsenden der Schalthebel 26 stehen geringfügig durch die Eingriffsöffnungen 24 hervor, wenn ihre anderen Enden an dem oberen Gehäuseteil 10 befestigt sind.

Die innere Oberfläche der oberen Wand des oberen Gehäuseteils 10 besitzt Schraubenöffnungen 27, 28, 29 und 30, die sich an den Schraubenöffnungen 20, 21, 22 und 23 des unteren Gehäuseteils 9 entsprechenden Stellen befinden, eine der Öffnung 11 entsprechende ringförmige Rippe 31, einen der Gehäuseeinrichtung 17 entsprechenden Drückvorsprung 32, den nachgiebigen Vorsprüngen 18 entsprechende zylindrische Vorsprünge 33 sowie ein Paar Drückrippen 34 in der Nähe der zylindrischen Vorsprünge 33. Die Innenfläche der oberen Wand des oberen Gehäuseteils 10 weist eine L-förmige Drückwand 35 auf, deren einer Schenkel mit der durch die Lagerkammer 13 und die Halterkammer 15 verlaufenden Mittellinie ausgerichtet ist und deren anderer Schenkel mit der durch die andere Lagerkammer 14 und die andere Halter­ kammer 16 verlaufenden Mittellinie ausgerichtet ist.

Die durch das obere und das untere Gehäuseteil 9 und 10 definierte Kammer nimmt eine Detektoranordnung auf, deren Hauptteile in Fig. 5 gezeigt sind. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, besitzt eine Schalterplatte 36, die aus einem relativ harten isolierenden Material, wie z.B. Phenolharz, gebildet ist, zwei Positionierlöcher 36 a, die den nachgiebigen Vorsprüngen 18 des unteren Gehäuseteils 9 entsprechend ausgebildet und angeordnet sind, sowie zwei Drückschalter 37 und einen Verbinder 38, die mit der Schalter­ platte 36 verlötet sind. Die Drückschalter 37 sind mit dem Verbinder 38 elektrisch verbunden, und zwar mittels eines nicht gezeigten Verdrahtungs- bzw. Leitungsmusters, das auf der Rückseite der Schalterplatte 36 ausgebildet ist.

Die Drückschalter 37 werden sowohl als Leistungsschalter für die eigentliche Eingabevorrichtung 4 als auch als Signal­ verarbeitungsschalter verwendet, um einen Teil eines gerade über dem Kursor 7 auf der Anzeigevorrichtung 2 befindlichen Musters zu streichen bzw. zu löschen oder zu verändern bzw. zu verlagern oder aber um andere Schalt- oder Steuer­ vorgänge zu bewirken. Die Anzeigevorrichtung 2 und die Eingabevorrichtung 4 sind durch eine Kabelschnur 39 und einen Stecker 40 miteinander verbunden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Eine flexible filmartige Platte 43 mit einem gewünschten Leitungsmuster ist mit der Schalterplatte 36 und den Rotationsdetektoren, d.h. dem ersten und dem zweiten Codierer 41 und 42, verlötet. Eine erste und eine zweite Folge- bzw. Abtriebswalze 44 und 45 sind mit dem ersten bzw. dem zweiten Codierer 41, 42 verbunden. Somit sind die erste und die zweite Folgewalze 44, 45, der erste und der zweite Codierer 41, 42, sowie die die Drückschalter 37, den Verbinder 38 sowie weitere Elemente tragende Schalterplatte 36 mittels der flexiblen filmartigen Platte 43 physisch und elektrisch miteinander verbunden, bevor sie in dem Gehäuse montiert werden.

Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen den Innenaufbau des ersten Codierers 41, wobei Fig. 6 eine auseinandergezogene Perspektivansicht und Fig. 7 eine Schnittansicht des zusammengebauten Codierers zeigt.

Wie in diesen Zeichnungen zu sehen ist, besitzt der erste Codierer 41 einen Halter 46, der den äußeren Mantel des Codierers bildet, drei Gleitelemente 47 a, 47 b und 47 c, eine Codeplatte 48, die ein gemeinschaftliches Muster 48 a in ihrer Mitte sowie ein inneres ringförmiges Muster 48 b und ein äußeres ringförmiges Muster 48 c aufweist, einen zylindrischen Abstandshalter 49 sowie eine Anschlagmutter 50.

Der Halter 46 weist einen planaren Bereich 51 auf, an dessen einer Flachseite eine umlaufende Wand 52 vorgesehen ist und an dessen anderer Flachseite ein zylindrischer Lagerbereich 53 vorgesehen ist. Der Lagerbereich 53 ist mit einem Vorsprung 53 a und einem Positioniervorsprung 53 b ausgebildet, die sich oben bzw. unten an dem Lagerbereich 53 befinden. Der Lagerbereich 53 befindet sich an einer zentralen Stelle der umlaufenden Wand 52 und definiert eine Lageröffnung 54. Der planare Bereich 51 besitzt eine Mehrzahl von Schweißstiften 51 a in einem radial außerhalb der um­ laufenden Wand 52 befindlichen Bereich, und die Schweiß­ stifte 51 dienen zum Befestigen von Enden der Gleitelemente 47 a, 47 b und 47 c an dem planaren Bereich 51. Jedes Gleit­ element 47, dessen eines Ende mittels eines Schweißstifts 51 a befestigt ist, erstreckt sich durch einen oder mehrere Ausschnitte, die die umlaufende Wand 52 teilweise unter­ brechen, in den von der umlaufenden Wand 52 umschlossenen Innenbereich hinein.

Die erste Folgewalze 44 besitzt an ihrem einen Ende einen Eingriffsschaftbereich 44 a, der einen geringfügig kleineren Durchmesser als der Hauptbereich der Folgewalze 44 aufweist, sowie einen Einführschaftbereich 44 b, der einen kleineren Durchmesser als der Eingriffsschaftbereich 44 a besitzt.

Diese Schaftbereiche sind in die Lageröffnung 54 derart eingesetzt, daß der Einführschaftbereich 44 b in den Innenbereich der umlaufenden Wand 52 eintritt. Der sich in den Innenbereich der umlaufenden Wand hinein erstreckende Einführschaftbereich 44 b ist mit dem Abstandshalter 49 versehen und greift an der Codeplatte 48 an. Wenn die Anschlagmutter 50 an dem freien Ende des Einführschaftbereichs 44 b angebracht ist, ist die Codeplatte 48 an der ersten Folgewalze 44 in unbeweglicher Weise befestigt. Zu diesem Zeitpunkt ist aufgrund der Tatsache, daß die durch die unterschiedlichen Durchmesser des Hauptbereichs und des Eingriffsbereichs 44 a der ersten Folgewalze 44 gebildete Stufe an dem Umfangsrand der Lager­ öffnung 54 anliegt, während das innere Ende des Abstands­ halters 49 an einer in der Lageröffnung 54 ausgebildeten Stufe anliegt, die erste Folgewalze 44 in bezug auf den ersten Codierer 41 axial unbeweglich angeordnet. Außerdem ist die Codeplatte 48 durch den Abstandshalter 49 in einem Abstand von dem planaren Bereich 51 gehalten.

Wenn die erste Folgewalze 44 und die Codeplatte 48 in der vorstehend beschriebenen Weise mit dem Halter 46 vereinigt sind, sind zwischen dem ersten Gleitelement 47 a und dem gemein­ schaftlichen Muster 48 a, zwischen dem zweiten Gleitelement 47 b und dem inneren ringförmigen Muster 48 b sowie zwischen dem dritten Gleitelement 47 c und dem äußeren ringförmigen Muster 48 c in elastischer Weise erfolgende Kontaktberührungen hergestellt. Die vorstehend beschriebene Anordnung der befestigten Enden der Gleitelemente 47 a, 47 b und 47 c an einer von der Code­ platte 48 abgelegenen Stelle schafft eine lange Distanzspanne von den befestigten Enden bis zu den Punkten, an denen die kontaktherstellende elastische Berührung mit der Codeplatte 48 erfolgt, und dadurch ist ein zuverlässiges Gleit-Drehmoment geschaffen.

Der zweite Codierer 42 besitzt dieselbe Konstruktion wie der vorstehend erläuterte erste Codierer 41. Der zweite Codierer 42 besitzt also einen Halter 55 (Fig. 2 und 5), der den äußeren Mantel des Codierers bildet, drei Gleit­ elemente, die von dem Halter 55 getragen werden, sowie eine Codeplatte, die an einem Ende der zweiten Folgewalze 45 befestigt ist und die Gleitelemente kontaktiert. Der Halter 55 weist einen Lagerbereich 56 auf, der von einer Seite desselben wegsteht. Der Lagerbereich 56 besitzt einen Vorsprung 56 a an einer oberen Stelle und einen nicht gezeigten Positioniervorsprung an einer unteren Stelle.

Die vorstehend erwähnte Reibungskraft ausübende Einrichtung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, umfaßt die Reibungskraft aus­ übende Einrichtung eine Drückwalze 57, die aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, ein Walzentrageelement 58, das die Drückwalze 57 trägt, die das Walzentrageelement 58 tragende Gehäuseeinrichtung 17 sowie eine Schraubenfeder 59.

Das Walzentrageelement 58 ist aus einem Kunststoffmaterial geformt und besitzt ein Paar Schwenkstifte 58 a in einem oberen Bereich seiner Seitenwände, einen Federtragevor­ sprung 58 b (Fig. 9) an einem unteren Bereich auf seiner Rückseite sowie einen Lagerbereich 58 c, der an einer zentralen Stelle zwischen den Schwenkstiften 58 a und dem Federtragevorsprung 58 b vorgesehen ist und zur Frontseite hin offen ist. Eine Achse 60 erstreckt sich durch die Drückwalze 57 hindurch, und der Lagerbereich 58 c nimmt beide Enden der Achse 60 auf, die in diesen unter Kraft­ aufwendung eingesetzt sind, so daß der Lagerbereich 58 c die Drückwalze 57 derart trägt, daß sich diese in bezug auf das Walzentrageelement 58 um die Achse 60 drehen kann.

Das Walzentrageelement 58, das die Drückwalze 57 in ihrem Inneren trägt und die Schraubenfeder 59 auf dem Federtragevorsprung 59 b trägt, wird in diesem Zustand in die Kammer 17 a der Gehäuseeinrichtung 17 eingesetzt, wobei die Schwenkstifte 58 a in die Ausschnitte 17 b der Gehäuseeinrichtung 17 eintreten und die Schraubenfeder 59 zwischen dem Walzentrageelement 58 und der Innenwand der Gehäuseeinrichtung 17 zusammengedrückt wird. Aufgrund der Drückkraft der Schraubenfeder 59 ist das Walzentrageelement 58 im Uhrzeigersinn um die Schwenkstifte 58 a vorgespannt, und die von dem Walzentrageelement 58 getragene Drückwalze 57 ragt geringfügig aus der Gehäuseeinrichtung 17 in Richtung auf die Öffnung 11 heraus,wobei das Walzentrageelement 58 die Innenwand der Gehäuseeinrichtung 17 berührt, um das Walzentrageelement 58 und die Drückwalze 57 an einem unbeabsichtigten Lösen aus der Gehäuseeinrichtung 17 zu hindern.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 12 wird nun die Art und Weise erläutert, in der die in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildete Eingabevorrichtung 4 zusammengebaut wird. Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf die Eingabevorrichtung 4, wobei das obere Gehäuseteil 10 entfernt ist. Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht in Richtung der Länge des Gehäuses 8, und Fig. 12 zeigt eine Schnittansicht in Richtung der Breite des Gehäuses 8.

Wie den Fig. 10 und 4 entnehmbar ist, werden Metallager 61 und 62 in Ausschnitte 13 a, 14 a der in dem unteren Gehäuseteil 9 ausbebildeten Lagerkammern 13, 14 eingebracht und in den Ausschnitten befestigt. Danach wird die bereits zuvor zusammengefügte Anordnung aus der ersten Folgewalze 44, dem ersten Codierer 41, der zweiten Folgewalze 45, dem zweiten Codierer 42 und der Schalterplatte 36 (Fig. 5) derart auf das untere Gehäuseteil 9 aufgesetzt, daß die entsprechenden Enden der ersten und der zweiten Walzen 44, 45 in die Metallager 61, 62 eingreifen und der erste und der zweite Codierer 41, 42 geführt durch die Positioniervorsprünge 53 b (wobei der Positioniervorsprung oder -stift des zweiten Codierers 45 nicht gezeigt ist) in die Halteraufnahmen bzw. Halterkammern 15, 16 eingreifen. Somit sind die erste und die zweite Folgewalze 44 und 45 in dem unteren Gehäuseteil 9 derart in Position gebracht, daß sich ihre Achsen in der Verlängerung in einem rechten Winkel schneiden.

Die Schalterplatte 36 ist dadurch in ihrer Position in dem unteren Gehäuseteil 9 befestigt, daß die beiden Positionierlöcher 36 a mit den nachgiebigen Vorsprüngen 18 des unteren Gehäuseteils 9 in Eingriff gebracht sind, und außerdem ist die Schalterplatte 36 auch auf den drei Stützstiften 19 getragen. Da die nachgiebigen Vorsprünge 18 in Axialrichtung verlaufende längliche Nuten 18 a besitzen, die gegabelte Enden bilden, kann es niemals passieren, daß die Vorsprünge 18 nicht in die Positionierlöcher 36 a eingreifen, und zwar selbst dann nicht, wenn mögliche Änderungen des Durchmessers des Lochs oder des Vorsprungs aufgrund von Bohrfehlern oder durch Wärmeverformung vorhanden sind.

Aufgrund der Tatsache, daß, wie dies vorstehend beschrieben wurde, die erste und die zweite Folgewalze 44, 45, der erste und der zweite Codierer 41, 42 und die Schalterplatte 36 an dem unteren Gehäuseteil 9 montiert werden, nachdem sie mittels der flexiblen filmartigen Platte 43 miteinander vereinigt worden sind, können diese Teile während der Montage niemals auseinanderfallen,und sie lassen sich in einfacher Weise montieren, ohne daß dafür ein nachfolgender Zusammen­ bauvorgang oder ein komplizierter Schweißvorgang erforderlich ist.

Danach wird das Walzentrageelement 58, das bereits die in Position befindliche Drückwalze 57 beinhaltet und die Schraubenfeder 59 auf dem Federtragevorsprung 58 b trägt, in das Innere 17 a der Gehäuseeinrichtung 17 eingesetzt, wobei die Schwenkstifte 58 a in die Ausschnitte 17 b an dem oberen Ende der Gehäuseeinrichtung 17 eingreifen. Dieser Montagevorgang kann vor dem vorstehend genannten Montage­ vorgang der ersten und der zweiten Folgewalze 44, 45 sowie der anderen Elemente erfolgen.

Nachdem die Hauptteile der Detektoranordnung in dem unteren Gehäuseteil 9 in ihrer Position montiert sind, wie dies in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist, wird das obere Gehäuse­ teil 10 auf das untere Gehäuseteil 9 gesetzt, und die beiden Gehäuseteile werden mittels nicht gezeigter Schrauben bzw. Bolzen zusammengefügt, die Schrauben- bzw. Bolzenöffnungen 20, 21, 22 und 23 des unteren Gehäuseteils 9 sowie in die Schrauben- bzw. Bolzenöffnungen 27, 28, 29 und 30 des oberen Gehäuseteils 10 eingeführt werden.

Wenn das Gehäuse zusammengebaut ist und eine Einheit darstellt, werden die Metallager 61, 62, die Vorsprünge 53 a, 56 a des ersten und des zweiten Codierers 41, 42 und die oberen Wandbereiche der Halter 46, 55 durch die Drückwand 35 des oberen Gehäuseteils 10 zusammengedrückt bzw. mit Druck beaufschlagt, und die erste und die zweite Folgewalze 44, 45 sowie der erste und der zweite Codierer 41, 42 sind festsitzend zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuseteil 9, 10 angeordnet. Gleichermaßen ist das untere Ende des sich in senkrechter Richtung erstreckenden Drückvorsprungs 32 des oberen Gehäuseteils 10 mit der oberen Oberfläche des Walzen­ trageelements 58 in Berührung und verhindert, daß dieses aus der Gehäuseeinrichtung 17 herausfallen kann. Außerdem stehen die unteren Enden der auf den nachgiebigen Vorsprüngen 18 montierten zylindrischen Vorsprünge 33 sowie die unteren Enden der Drückrippen 34 mit der oberen Oberfläche der Schalterplatte 36 in Berührung, so daß die Schalterplatte 36 zwischen diesen Elementen und den drei sich von dem unteren Gehäuseteil 9 senkrecht nach oben erstreckenden Stützstiften 19 festsitzend angeordnet ist.

Wie vorstehend bereits beschrieben wurde, sind zwei Drück­ schalter 37 auf die obere Oberfläche der Schalterplatte 36 aufgelötet, während die jeweiligen Enden der beiden Schalt­ hebel 26 an der oberen Wand des oberen Gehäuseteils 10 befestigt sind, wobei sich die Betätigungsbereiche 26 a der Schalthebel 26 von den unteren Oberflächen derselben senkrecht nach unten erstrecken. Die unteren Oberflächen der Betätigungsbereiche 26 a liegen den oberen Oberflächen der Drückschalter 37 gegenüber, wenn das obere und das untere Gehäuseteil 9, 10 miteinander vereinigt sind, so daß dann, wenn eine Bedienungsperson einen aus der oberen Wand des oberen Gehäuseteils 10 herausragenden Schalt­ hebel 26 niederdrückt, der Betätigungsbereich 26 a desselben mit dem ihm zugeordneten Drückschalter 37 in Kontakt tritt, um einen gewünschten Schaltvorgang auszulösen.

Nach dem das obere und das untere Gehäuseteil 9 und 10 zusammengefügt sind, wird die aus Stahl bestehende Kugel 63 durch die in dem unteren Gehäuseteil 9 befindliche Öffnung 11 hindurch in das Innere des Gehäuses 8 eingesetzt. Danach wird ein Abdeckelement 64, das eine Öffnung 64 a aufweist, um den Umfang der Öffnung 11 des unteren Gehäuseteils 9 herum befestigt, so daß die Kugel 63 mit Ausnahme eines kleinen Teils derselben, der außerhalb des Gehäuses 8 angeordnet ist, innerhalb des Gehäuses 8 drehbar gehalten ist, und zwar durch das Zusammenwirken der ringförmigen Rippe 31 des oberen Gehäuse­ teils 10 und einer ringförmig umlaufenden Stützeinrichtung 64 b des Abdeckelements 64, wie dies in Fig. 9 zu sehen ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 13 wird nun die Art und Weise erläutert, in der Rotationsbewegungen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels detektiert werden.

Die Kugel 63 steht durch die von der Drückwalze 57 ausgeübte Drückkraft in enger Berührung mit der ersten und der zweiten Folgewalze 44, 45. Die axiale Erstreckungsrichtung der ersten Folgewalze 44 verläuft rechtwinklig zur axialen Erstreckungs­ richtung der zweiten Folgewalze 45, und die Folgewalzen berühren die Kugel 63 von zueinander rechtwinkligen Richtungen her. Die Drückwalze 57 befindet sich auf einer imaginären Linie, die den Schnittpunkt Q der imaginär verlängerten Achsen der ersten und der zweiten Folgewalze 44, 45 und den Mittelpunkt O der Kugel 63 miteinander verbindet, und die Drückwalze 57 übt die von der Schraubenfeder 59 hervorgerufene Kraft auf die Kugel 63 aus, so daß die Kugel 63 mit derselben Kraft gegen die erste und die zweite Folgewalze 44, 45 gedrückt wird. Da das Walzentrageelement 58, das die Drückwalze 57 drehbar trägt, in der Gehäuse­ einrichtung 17 derart gehalten ist, daß es um die Schwenk­ stifte 58 a schwenkbar ist, führt eine Rotationsbewegung der Kugel 63 niemals zu einer positionsmäßigen Verlagerung der Achse 60 der Drückwalze 57 sowie der Schwenkstifte 58 a, und die Kugel 63 wird stets mit einer gut ausgeglichenen Kraft von der Drückwalze 57 beaufschlagt.

Mit den entsprechenden Enden der ersten und der zweiten Folgewalze 44, 45 sind der erste und der zweite Codierer 41, 42 verbunden, die die Rotationsbeträge der ersten und der zweiten Folgewalze detektieren. Auf diese Weise wird die Rotation der Kugel 63 detektiert, wobei diese Rotation in X-Richtungs- und Y-Richtungskomponenten getrennt wird.

Bei zusammengefaßter Betrachtung ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß das erste und das zweite drehbare elektrische Element, die mit der ersten bzw. der zweiten Folgewalze verbunden sind, sowie die die Drückschalter tragende Schalterplatte zuerst mittels der flexiblen Platte, bei der es sich um eine flexible gedruckte Schaltungsplatte handelt, elektrisch und mechanisch zu einer einzigen Einheit miteinander verbunden werden, bevor sie in dem Gehäuse montiert werden, das derart konfiguriert ist, daß es die speziellen Positionen dieser Teile festlegt.

Somit kann diese einzige Einheit niemals auseinanderfallen, während sie in dem Gehäuse montiert wird, und die Lötverbindungen von der gedruckten Schaltungsplatte zu den drehbaren elektrischen Elementen und der Schalterplatte lassen sich in einem freien Raum außerhalb des Gehäuses ausführen, bevor die Einheit in dem Gehäuse montiert wird.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es gelungen, daß man die bei den bereits konzipierten Vorschlägen verwendeten speziellen Rahmen zum Umgeben von in dem Gehäuse befindlichen Teilen sowie auch Schrauben zum Befestigen der Rahmen an dem Gehäuse weglassen kann, und zwar dadurch, daß man die erfindungsgemäße Anordnung verwendet, bei der die die erste und die zweite Folgewalze tragenden Lager sowie die die äußeren Mäntel des ersten und des zweiten drehbaren elektrischen Elements bildenden Halter in Positionen auf­ genommen sind, die durch die Positioniereinrichtungen an dem oberen und dem unteren Gehäuseteil speziell definiert sind, und außerdem festsitzend zwischen den beiden Gehäuseteilen auf­ genomnen sind, wenn diese Gehäuseteile zusammengefügt sind.

Die bei der erfindungsgemäßen X-Y-Richtungseingabevorrichtung verwendete Reibungskraft ausübende Einrichtung umfaßt die Drückwalze, die in drehbarer Weise gegen die Kugel drückt, das Walzentrageelement, das beide Enden der Achse der Drückwalze in drehbarer Weise trägt, das Befestigungselement, das das Walzentrageelement an dessem einen von der Achse der Drückwalze abgelegenen Ende in schwenkbarer Weise trägt, sowie die Feder, die an dem anderen, von der Achse abgelegenen Ende vorgesehen ist, um das Walzentrageelement in Richtung auf die Kugel vorzuspannen. Diese Anordnung führt zu einer beträchtlichen Reduzierung der Möglichkeit, daß die Achse der Drückwalze und die Schwenkstifte des Walzentrageelements während der Rotationsbewegung der Kugel verschoben werden und eine Abweichung verursachen, und außerdem ist durch diese Anordnung sichergestellt, daß die Kugel stets mit einer gleichmäßigen Kraft gegen die erste und die zweite Folgewalze gedrückt wird. Dadurch ist bei der erfindungsgemäßen X-Y-Richtungseingabevorrichtung eine äußerst genaue Detektion der Rotationsbewegungen der Kugel geschaffen.

Jeder Rotationsdetektor umfaßt eine Codeplatte, die mehrere Musterbereiche aufweist und an der ihr zugeordneten Folge­ walze befestigt ist und sich zusammen mit dieser dreht; außerdem umfaßt jeder Rotationsdetektor Gleitelemente, die mit den Musterbereichen der Codeplatte in gleitender Weise in Berührung bringbar sind, sowie einen Halter, der die entsprechenden Enden der Gleitelemente trägt, wobei sich die Verbindungsstellen der Gleitelemente mit dem Halter an einer von der Codeplatte entfernt angeordneten Stelle befinden. Auf diese Weise läßt sich die Distanzspanne jedes Gleitelements von seinem Befestigungspunkt bis zu seinem Berührungspunkt, d.h. dem Punkt, an dem das Gleitelement die Codeplatte berührt, zur Reduzierung des Gleit-Drehmoments je nach Wunsch verlängern.

Claims (4)

1. X-Y-Richtungseingabevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Elemente aufweist:
eine Kugel (63), die in allen Richtungen drehbar gehaltert ist, eine erste Folgewalze (44), die mit der Kugel (63) in Berührung steht und von dieser gedreht wird, eine zweite Folgewalze (45), die mit der Kugel (63) in Berührung steht und von dieser in einer zur Rotationsrichtung der ersten Folgewalze (44) senkrechten Richtung gedreht wird, einen mit der ersten Folgewalze (44) verbundenen ersten Rotations­ detektor (41) zum Detektieren der Rotationsbewegung der ersten Folgewalze (44), einen mit der zweiten Folgewalze (45) verbundenen zweiten Rotationsdetektor (42) zum Detektieren der Rotationsbewegung der zweiten Folgewalze (45), eine Schalterplatte (36) mit darauf vorhandenen Drückschaltern (37) zum Verarbeiten der Signale des ersten und des zweiten Rotationsdetektors (41, 42), ein Betätigungselement (26 a) zum Betätigen der Druckschalter (37) sowie ein Gehäuse (8), in dem wenigstens die Kugel (63), die Schalterplatte (36), die erste und die zweite Folgewalze (44, 45) sowie ein erstes und ein zweites drehbares elektrisches Element aufnehmbar sind,
daß das erste und das zweite drehbare elektrische Element durch eine flexible gedruckte Schaltungsplatte (43) mit der Schalterplatte (36) verbunden sind, und
daß die zusammengefügte Anordnung aus Schalterplatte (36), erstem und zweitem drehbaren elektrischen Element sowie erster und zweiter Folgewalze (44, 45) an in dem Gehäuse (8) speziell vorgesehenen Positionsfestlege­ einrichtungen angreifend in dem Gehäuse (8) aufgenommen ist.

2. X-Y-Richtungseingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8) ein oberes und ein unteres Gehäuseteil (10, 9) umfaßt, von denen das eine eine Mehrzahl von Positionsfestlegeelementen und das andere eine Mehrzahl von Vorsprüngen oder Stiften aufweist, so daß Lager (61, 62) der ersten und der zweiten Folgewalze (44, 45) und Halter (46, 55), die die äußeren Mäntel des ersten bzw. des zweiten drehbaren elektrischen Elements bilden, einzeln in entsprechenden von den Positionsfestlegeelementen definierten Kammern (13, 14, 15, 16) aufgenommen sind und von den Vorsprüngen oder Stiften in druckbeaufschlagter Weise darin gehalten sind.

3. X-Y-Richtungseingabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reibungskraft ausübende Einrichtung vorgesehen ist, die eine Drückwalze (57), die die Kugel (63) in drehbarer Weise berührt, ein Walzen­ trageelement (58), das beide Enden einer Achse (60) der Drückwalze (57) drehbar trägt, ein Befestigungselement (17), das das Walzentrageelement (58) an dessem einen von der Achse (60) abgelegenen Ende in schwenkbarer Weise trägt, sowie eine Feder (59), die das Walzentrageelement (58) an dessem anderen, von dem genannten Ende abgelegenen Ende in Richtung auf die Kugel (63) vorspannt, aufweist.

4. X-Y-Richtungseingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rotationsdetektor (41, 42) eine Codeplatte (48), die Musterbereiche (48 a, 48 b, 48 c) besitzt und an der Folgewalze (44 oder 45) befestigt ist und sich zusammen mit dieser dreht, Gleitelemente (47 a, 47 b, 47 c), die mit den Musterbereichen (48 a, 48 b, 48 c) der Codeplatte (48) in Berührung bringbar sind, sowie einen Halter (46 oder 55), der die entsprechenden Enden der Gleit­ elemente (47 a, 47 b, 47 c) trägt, aufweist, und daß die Verbindungsstellen zwischen den Gleitelementen (47 a, 47 b, 47 c) und dem Halter (46 oder 55) von der Codeplatte (48) entfernt angeordnet sind.