DE3632831A1 - X-y-richtungseingabevorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Eingabevorrichtung und im spezielleren auf eine X-Y-Richtungseingabevorrichtung, die z.B. als graphische Eingabevorrichtung für ein graphisches Anzeigesystem verwendbar ist.

Ein graphisches Anzeigesystem besteht im wesentlichen aus einem Anzeigebildschirm, einer Anzeigesteuerung, einem Datenkanal und verschiedenen Eingabevorrichtungen.

Bisher hat man verschiedene Arten von Eingabevorrichtungen gekannt, doch in jüngerer Zeit wurde eine X-Y-Richtungs­ eingabevorrichtung entwickelt, die unter der Handelsbezeichnung "Maus" bekannt ist und die dann, wenn ihr Gehäuse auf einer Basis in irgendeiner gewünschten Richtung bewegt wird, die Richtung ihrer Bewegung sowie das Ausmaß ihrer Bewegung detektiert.

Die X-Y-Richtungseingabevorrichtung dieser Art besteht im wesentlichen aus einer drehbaren Kugel, bei der es sich z.B. um eine Stahlkugel handelt und die drehbar angeordnet ist, eine erste angetriebene Walze, die sich mit der drehbaren Kugel in Berührung befindet und sich ansprechend auf die Drehkraft der Kugel dreht, eine zweite angetriebene Walze, die sich mit der drehbaren Kugel in Berührung befindet und sich ansprechend auf die Drehkraft der Kugel dreht und deren Axialerstreckungsrichtung im wesentlichen orthogonal zur Axialerstreckungsrichtung der ersten angetriebenen Walze verläuft, eine erste und eine zweite Rotationsausmaß; Detektionseinrichtung, die aus drehbaren elektrischen Teilen, wie z.B. variablen Widerständen und Codierern, gebildet sind und zum separaten Detektieren des jeweiligen Rotationsausmaßes der ersten und der zweiten angetriebenen Walze dienen, sowie ein Gehäuse zum Aufnehmen der drehbaren Kugel, der ersten und der zweiten angetriebenen Walze, der ersten und der zweiten Rotationsausmaß-Detektoreinrichtung usw.

Das Gehäuse ist aus einem oberen Gehäuseteil und einem unteren Gehäuseteil gebildet, die z.B. mittels Schrauben aneinander befestigbar sind, und das untere Gehäuseteil besitzt eine Öffnung, die in der unteren Fläche desselben ausgebildet ist und durch die ein Teil der drehbaren Kugel hindurch nach unten herausragt; wenn die drehbare Kugel auf einer vorgegebenen Basis in irgendeiner gewünschten Richtung eine Rollbewegung ausführt, was dadurch erfolgt, daß man das Gehäuse mit einer Hand hält und bewegt, drehen sich die erste und die zweite angetriebene Walze in den ihnen jeweils vorgeschriebenen Richtungen. Die jeweiligen Richtungen der Rotation und die jeweiligen Beträge der Rotation dieser angetriebenen Walzen werden von der ersten und der zweiten Rotationsausmaß-Detektoreinrichtung erfaßt, und zwar in Form einer Spannung oder in Form von digitalen Signalen, die die einzelnen Komponenten der X-Achsen- und der Y-Achsen-Richtung darstellen, und die auf diese Weise detektierten Signale werden an die Anzeigevorrichtung weiter­ geleitet.

Spezieller gesagt ist die in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaute X-Y-Richtungseingabevorrichtung normaler­ weise mit Drückschaltern versehen, die dazu dienen, einen Teil eines angezeigten Musters auf der Anzeigevorrichtung zu löschen, oder das angezeigte Muster an eine andere Anzeigestelle zu bewegen, oder aber verschiedene andere Signalverarbeitungsvorgänge, wie z.B. Umschalten und Steuern, auszuführen; außerdem sind Betätigungsglieder zum Nieder­ drücken und Steuern dieser Drückschalter vorgesehen. Die Betätigungsglieder sind durch Heißsiegeln und dergleichen an bestimmten Stellen des oberen Gehäuseteils schwenkbar befestigt, während die Drückschalter zusammen mit einer integrierten Schaltung bzw. einem integrierten Schaltungsbaustein und andere elektrischen Elementen mit einem Schaltersubstrat fest verlötet sind, auf dem ein gewünschtes Schaltungsmuster ausgebildet ist; durch Verschrauben des Schaltersubstrats mit Erhebungen, die von dem unteren Gehäuseteil hochstehen, kann man die Betätigungs­ glieder und die Drückschalter somit präzise montieren.

Bei der vorstehend beschriebenen X-Y-Richtungseingabevorrichtung besteht jedoch das Problem daß bei der Aufnahme eines Eingabevorgangs, der erfolgt, während das Gehäuse mit einer Hand gehalten wird, statische Elektrizität, die sich an dem menschlichen Körper aufgeladen hat, und dergleichen dazu neigt, während des Eingabevorgangs durch die Verbindungsstelle des oberen Gehäuseteils mit dem unteren Gehäuseteil in das Schaltungsmuster des Schaltersubstrats einzutreten, und eine solche Tendenz wird insbesondere dann gravierender, wenn das Schaltersubstrat zur Erzielung einer Miniaturisierung nahe bei dem unteren Gehäuseteil angeordnet ist; es bestand also der Nachteil, daß die mit dem Schaltungsmuster verbundene intergrierte Schaltung beschädigt oder beeinträchtigt werden kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer X-Y-Richtungseingabevorrichtung, die eine hohe Lebensdauer aufweist und deren integrierte Schaltung vor statischer Elektrizität geschützt ist.

Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer X-Y-Richtungseingabevorrichtung, bei der die genannten Probleme bereits konzipierter Vorschläge überwunden sind; eine solche erfindungsgemäße X-Y-Richtungs­ eingabevorrichtung umfaßt ein drehbares Kugelelement, das drehbar angeordnet ist, eine erste angetriebene Walze, die mit dem drehbaren Kugelelement in Berührung steht und sich ansprechend auf die Drehkraft des drehbaren Kugelelements dreht, eine zweite angetriebene Walze, die mit dem drehbaren Kugelelement in Berührung steht und sich ansprechend auf die Drehkraft des drehbaren Kugelelements dreht und deren Axialerstreckungsrichtung im wesentlichen orthogonal zu der Axialerstreckungsrichtung der ersten angetriebenen Walze verläuft, eine erste Rotationsausmaß-Detektoreinrichtung zum Detektieren des Rotationsausmaßes der ersten angetriebenen Walze, eine zweite Rotationsausmaß-Detektoreinrichtung zum Detektieren des Rotationsausmaßes der zweiten angetriebenen Walze, ein Schaltersubstrat, auf dem wenigstens ein Drückschalter montiert ist und das zum Verarbeiten der Signale beider Rotations­ ausmaß-Detektoreinrichtungen ausgelegt ist, ein Betätigungs­ glied zum Betätigen des Drückschalters, ein Gehäuse zum Aufnehmen wenigstens des drehbaren Kugelelements, des Schaltersubstrats, der ersten und der zweiten angetriebenen Walze sowie der ersten und der zweiten Rotationsausmaß- Detektoreinrichtung, wobei das Gehäuse aus einem oberen und einem unteren Gehäuseteil gebildet ist, wobei sich die erfindungsgemäße X-Y-Richtungseingabevorrichtung dadurch auszeichnet, daß ein Schutzmuster zur Erdung auf der Rückseite des Schaltersubstrats entlang des Randbereichs desselben vorgesehen ist und daß das Schaltersubstrat auf einem an dem unteren Gehäuseteil ausgebildeten und von diesem hochstehenden Wandbereich montiert ist.

Wenn die in dieser Weise ausgebildete erfindungs­ gemäße X-Y-Richtungseingabevorrichtung betätigt wird, wobei ihr Gehäuse mit einer Hand gehalten wird, würde somit selbst dann, wenn statische Elektrizität, die sich an dem menschlichen Körper aufgeladen hat, und dergleichen durch die Verbindungsstelle des oberen Gehäuseteils mit dem unteren Gehäuseteil in das Gehäuse eindringen würde, diese statische Elektrizität in das in dem Randbereich auf der Rückseite des Schaltersubstrats vorgesehene Schutzmuster fließen und geerdet werden. Somit besteht keine Gefahr, daß die statische Elektrizität in das Schaltungsmuster gelangt, das innerhalb des Schutzmusters vorgesehen ist, und es läßt sich verhindern, daß eine integrierte Schaltung bzw. ein integrierter Schaltungsbaustein der Schaltung durch statische Elektrizität unabsichtigterweise beschädigt oder beeinträchtigt wird.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

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 Perspektivansicht eines graphischen Anzeigesystems mit einer X-Y-Richtungseingabevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht der Eingabevorrichtung;

Fig. 3 eine Ansicht auf ein oberes Gehäuseteil von unten; Fig. 4 eine Draufsicht auf ein unteres Gehäuseteil;

Fig. 5 eine Draufsicht auf wichtige Teile eines Detektions­ bereichs;

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

Fig. 7 eine Schnittansicht der angetriebenen Walze und des Codierers in deren zusammengebautem Zustand;

Fig. 8 eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer drehbaren Kontaktwalze, einer Tragachse, eines Walzen­ trageelements, eines Aufnahmeelements und einer Schraubenfeder;

Fig. 9 eine Schnittansicht der in Fig. 8 gezeigten Teile in deren zusammengebautem Zustand;

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

Fig. 11 und 12 Schnittansichten der Gesamtkonfiguration der Eingabevorrichtung im zusammengebauten Zustand;

Fig. 13 eine Ansicht zur Erläuterung des Prinzips zum Detektieren des Rotationsausmaßes der Eingabe­ vorrichtung;

Fig. 14 eine Ansicht eines Schaltersubstrats von unten; und

Fig. 15 eine Ansicht zur Erläuterung der Art und Weise, in der statische Elektrizität in das Gehäuse hinein­ gelangt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht des gesamten Aufbaus eines graphischen Anzeigesystems, das eine X-Y-Richtungs­ eingabevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet.

Auf einem Tisch 1 befinden sich eine Anzeigevorrichtung 2, die mit einem Bildschirm, einer Steuerung, einem Datenkanal usw. versehen ist, eine Eingabevorrichtung 3 mit Funktions­ tasten, sowie eine Eingabevorrichtung 4 gemäß einem Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt ist die Eingabevorrichtung 4 auf einem Flachstück bzw. einer Basis 5 betätigbar, das bzw. die ausschließlich für diesen Zweck auf dem Tisch 1 angeordnet ist, und ansprechend auf einen Betätigungsvorgang kann die Eingabevorrichtung 4 z.B. einen Kursor 7, der auf dem Bildschirm 6 der Anzeige­ vorrichtung 2 angezeigt wird, zu irgendeiner gewünschten Stelle bewegen.

Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht von Teilen der Eingabevorrichtung 4, und die Fig. 3 bis 5 zeigen Ansichten zur Erläuterung von wichtigen Teilen der Eingabevorrichtung 4; dabei zeigt Fig. 3 eine Ansicht eines oberen Gehäuseteils von unten, Fig. 4 eine Draufsicht auf ein unteres Gehäuseteil und Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Detektionsbereich.

Wie in diesen Zeichnungen zu sehen ist, ist ein Gehäuse 8, das die äußere Hülle der Eingabevorrichtung 4 bildet, aus einem unteren Gehäuseteil 9 und einem oberen Gehäuseteil 10 gebildet, die z.B. aus ABS- (Acrylnitril-Butadien-Styrol-) Kunststoff hergestellt sind und mittels nicht gezeigter Schrauben zu einer einzigen Einheit miteinander verbindbar sind.

In einen rückwärtigen, d.h. in bezug auf Fig. 4 linksseitigen, zentralen Bereich des unteren Gehäuseteils 9 ist eine Öffnung 11 großen Durchmessers eingebracht, und eine umlaufende Wand 12 erstreckt sich um den Umfangsrand dieses Öffnungsbereichs 11 herum und ragt von diesem nach innen. Um den Öffnungsbereich 11 herum verteilt sind zwei nach innen hochstehende Lager-Halteglieder 13 und 14, die jeweils konkave Ausnehmungen 13 a und 14 a aufweisen, sowie zwei nach innen hochstehende Halter-Halteglieder 15 und 16 vorgesehen, die größer sind als die beiden Lager-Halteglieder 13 und 14. Diese Halteglieder 13, 14, 15 und 16 dienen zum Halten und Positionieren von angetriebenen Walzen sowie von Rotations­ ausmaß-Detektoreinrichtungen, wie dies im folgenden noch beschrieben wird; von diesen Haltegliedern bilden ein Lager-Halteglied 13 und ein Halter-Halteglied 15 ein Paar, und das andere Lager-Halteglied 14 und das andere Halter- Halteglied 16 bilden ein weiteres Paar, und diese beiden Paare sind derart angeordnet, daß sich ihre Mittellinien in der Verlängerung orthogonal schneiden.

Mit einem Bereich der umlaufenden Wand 12 ist ein Aufnahme­ element 17 einstückig ausgebildet, das einen freien Raum bzw. eine Kammer 17 a aufweist. Das Aufnahmeelement 17 dient zum Unterbringen und Halten einer Reibungskraft ausübenden Einrichtung, wie dies im folgenden noch beschrieben wird, und in dem oberen Ende des Aufnahmeelements 17 sind ein Paar Vertiefungen 17 b ausgebildet.

Das untere Gehäuseteil 9 ist in der Nähe seiner Längser­ streckungsränder mit Wänden 65 versehen, die von der inneren Bodenfläche desselben hochstehen, und an der innenliegenden Seite eines niedriger ausgebildeten hochstehenden Wandbereichs 65 a jeder Wand 65 sind ein Paar elastischer Vorsprünge 18 vorgesehen, die von der inneren Bodenfläche des unteren Gehäuseteils 9 hochstehen und sich in der Nähe des Halter-Halteglieds 15 oder des Aufnahmeelements 17 befinden, und drei Stütz­ vorsprünge 19 stehen in der Nähe der beiden elastischen Vorsprünge 18 von der inneren Bodenfläche des Gehäuseteils 9 hoch. Diese elastischen Vorsprünge 18 dienen zum Positionieren eines im folgenden noch beschriebenen Schaltersubstrats - relativ zu dem unteren Gehäuseteil 9, und die beiden hoch­ stehenden Wandbereiche 65 a sowie die Stützvorsprünge 19 dienen zum Tragen des Schaltersubstrats. Außerdem sind an zwei Stellen in dem vorderen Bereich des unteren Gehäuseteils 9 sowie an zwei weiteren Stellen in dem hinteren Bereich desselben Schraubeneinführöffnungen 20, 21, 22 und 23 eingebracht.

Das obere Gehäuseteil 10 besitzt solche Abmessungen, daß eine Bedienungsperson es mit einer Hand halten und betätigen kann. Außerdem weist das obere Gehäuseteil 10 ein Paar Einpaßöffnungen 24 auf, die in einem vorderen Bereich seiner gekrümmten oberen Wand ausgebildet sind. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, stehen von der Innenfläche der oberen Wand des oberen Gehäuseteils 10 eine Mehrzahl von Schweiß­ stiften 25 nach unten weg, und mittels dieser Schweißstifte 25 sind zwei miteinander verbundene Schalthebel 26 an ihrem einen Ende an dem oberen Gehäuseteil 10 befestigt. Diese Befestigung erfolgt dadurch, daß man in den Schalt­ hebeln 26 ausgebildete kleine Löcher auf die jeweiligen Schweißstifte 25 aufpaßt und man die freien Enden dieser Schweißstifte 25 erwärmt und nietartig umbördelt, wodurch das Betätigungsende jedes Schalthebels 26 aufgrund dessen Eigenelastizität um den Befestigungspunkt schwenkbar ist. Aufgrund des vorstehend erläuterten Befestigungsvorgangs ist das Betätigungsende jedes Schalthebels 26 derart gehalten, daß es geringfügig aus seiner ihm zugeordneten Einpaßöffnung 24 herausragt.

In die obere Wand des oberen Gehäuseteils 10 sind Schraubeneinführöffnungen 27, 28, 29 und 30 eingebracht, und zwar an Stellen, die den Schraubeneinführöffnungen 20, 21, 22 und 23 des unteren Gehäuseteils 9 entsprechen; außerdem sind an der Innenfläche des oberen Gehäuseteils 10 eine ringförmige Rippe 31 an einer dem Öffnungsbereich 11 entsprechenden Stelle, ein Drückvorsprung 32 an einer dem Aufnahmeelement 17 ent­ sprechenden Stelle,hohlzylindrische Vorsprünge 33 an den den beiden elastischen Vorsprüngen 18 entsprechenden Stellen sowie ein Paar Drückrippen 34 ausgebildet, die sich jeweils in der Nähe des entsprechenden zylindrischen Vorsprungs 33 befinden. Außerdem ist an der Innenfläche des oberen Gehäuse­ teils 10 eine L-förmige Drückwand 35 ausgebildet, die sich entlang der Mittellinie, die das Lager-Halteglied 13 mit dem Halter-Halteglied 15 auf der einen Seite verbindet, sowie entlang der Mittellinie, die das Lager-Halteglied 14 mit dem Halter-Halteglied 16 auf der anderen Seite verbindet, erstreckt und somit diesen Haltegliedern 13, 14, 15 und 16 entsprechend angeordnet ist.

Zwischen dem oberen Gehäuseteil 9 und dem unteren Gehäuseteil 10 sind die wichtigen Teile eines Detektionsbereichs auf­ genommen, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind. Wie in dieser Zeichnung zu sehen ist, sind in ein Schaltersubstrat 36, das aus vergleichsweise hartem isolierenden Material, wie z.B. Phenolharz, gebildet ist, zwei Positionierlöcher 36 a eingebracht, und zwar an Stellen, die den elastischen Vorsprüngen 18 des unteren Gehäuseteils 9 entsprechen, und auf das Schaltersubstrat 36 sind elektrische Elemente, wie z.B. Widerstände und Kodensatoren, eine integrierte Schaltung bzw. ein integrierter Schaltungsbaustein 66, die beiden bereits erwähnten Drückschalter 37 und dergleichen fest aufgelötet, und diese Komponenten sind mittels eines im folgenden noch beschriebenen Schaltungsmusters miteinander verbunden, das auf der Rückseite des Schaltersubstrats 36 ausgebildet ist.

Die Drückschalter 37 werden zum einen für die eigentliche Eingabevorrichtung 4 verwendet, und sie können zum anderen z.B. auch dazu verwendet werden, einen Bereich eines un­ mittelbar über oder unter dem Kursor 7 auf der Anzeigevor­ richtung 2 erscheinenden Anzeigemusters zu löschen oder zu einer anderen Anzeigestelle zu bewegen oder aber verschiedene Signalverarbeitungsvorgänge, wie Umschalt- oder Steuervorgänge,auszuführen. Die Anzeigevorrichtung 2 und die Eingabevorrichtung 4 sind mittels einer Kabelschnur 39 und eines Steckers 40 miteinander verbunden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Mit dem Schaltersubstrat 36 sowie einem ersten Codierer 41 und einem zweiten Codierer 42, die als Rotationsausmaß- Detektoreinrichtungen dienen, ist ein flexibles filmartiges Substrat 43 verlötet, auf dem ein gewünschtes Leitungs­ muster ausgebildet ist, und mit dem ersten Codierer 41 und dem zweiten Codierer 42 ist eine erste angetriebene Walze 44 bzw. eine zweite angetriebene Walze 45 verbunden. Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich somit, daß die erste und die zweite angetriebene Walze 44 und 45 sowie der erste und der zweite Codierer 41 und 42, die mit den Walzen gekoppelt sind, mittels des flexiblen filmartigen Substrats 43 bereits vor ihrer Montage in dem Gehäuse 8 in integraler Weise mit dem Schaltersubstrat 36 gekoppelt und in elektrisch leitfähiger Weise mit dem Schaltersubstrat 36 verbunden sind, auf dem die Drückschalter 37, ein Verbinder 38, die integrierte Schaltung bzw. der integrierte Schaltungs­ baustein 66 und dergleichen montiert sind.

Fig. 14 zeigt eine Ansicht des Schaltersubstrats bei Betrachtung desselben von unten. Wie in dieser Zeichnung zu sehen ist, ist auf der Rückseite bzw. auf der unteren Flachseite des Schaltersubstrats 36 ein Schutzmuster 67 ausgebildet, das sich entlang des Randbereichs desselben erstreckt, und ein Schaltungsmuster 68 zum miteinander Verbinden der integrierten Schaltung 66, der Drückschalter 37 und dergleichen ist innerhalb des Schutzmusters 67 ausge­ bildet. Dieses Schutzmuster 67 dient dazu, in das Gehäuse 8 hineingelangte statische Elektrizität an Erde abzuleiten, und zwischen den beiden Mustern 67 und 68 ist ein Spalt vorgesehen, der breiter ist als die Dicke des hochstehenden Wandbereichs 65 a.

Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen den Innenaufbau des ersten Codierers 41, wobei Fig. 6 eine auseinadergezogene Per­ spektivansicht desselben und Fig. 7 eine Schnittansicht des zusammengebauten Codierers 41 zeigt.

Wie in diesen Zeichnungen zu sehen ist, ist der erste Codierer 41 gebildet aus einem Halter 46, der den äußeren Mantel des Codierers bildet, drei Gleitsegmenten 47 a, 47 b und 47 c, einer Codeplatte 48, die ein durchgehendes Muster 48 a in ihrer Mitte sowie ein inneres ringförmiges Muster 48 b und ein äußeres ringförmiges Muster 48 c um das durchgehende Muster herum aufweist, einem zylindrischen Abstandshalter 49 sowie aus einer Verriegelungsmutter 50. Die Muster 48 b und 48 c be­ stehen aus radial-sternförmigen Leiterbahnen.

Der Halter 46 besitzt einen ebenen Bereich 51, an dessen einer Flachseite eine ringartige umlaufende Wand 52 ausgebildet ist und an dessen anderer Flachseite ein zylindrischer Lager­ bereich 53 ausgebildet ist, und an dem Lagerbereich 53 sind ein Vorsprung 53 a und ein Positioniervorsprung 53 b derart ausgebildet, daß sie nach oben bzw. nach unten von diesem wegstehen. Der Lagerbereich 53 ist mittig von der umlaufenden Wand 52 ausgebildet und besitzt eine Einführöffnung 54, in der ein abgestuft ausgebildeter Bereich vorgesehen ist. An von der umlaufenden Wand 52 abgelegenen Stellen des ebenen Bereichs 51 ist eine Mehrzahl von davon wegstehenden Schweißstiften 51 a vorgesehen, mittels derer jeweils ein Ende der Gleitsegmente 47 a, 47 b und 47 c an dem ebenen Bereich 51 befestigt ist. Die freien Enden der in der vorstehend genannten Weise an den Schweißstiften 51 a befestigten Gleitsegmente 47 a, 47 b, 47 c erstrecken sich durch Ausnehmungen, die in Bereichen der umlaufenden Wand 52 ausgebildet sind, hindurch und in den von der umlaufenden Wand 52 umschlossenen Innenbereich hinein.

An dem einen Ende der ersten angetriebenen Walze 44 sind ein Kopplungsschaftbereich 44 a,dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des Hauptschaftbereichs bzw. Hauptbereichs der Walze 44, sowie ein Einführschaftbereich 44 b ausgebildet, dessen Durchmesser wiederum kleiner als der des Kopplungsschaftbereichs 44 a ist. Dieser Kopplungs­ schaftbereich 44 a und dieser Einführschaftbereich 44 c werden von einer Seite des Lagerbereichs 53 her in die Einführ­ öffnung 54 eingeführt. Auf den Einführschaftbereich 44 b der ersten angetriebenen Walze 44, der auf diese Weise in die Einführöffnung 54 eingeführt ist und in den von der umlaufenden Wand 52 umschlossenen Innenbereich hinein­ reicht, werden der Abstandshalter 49 und die Codeplatte 48 in dieser Reihenfolge aufgepaßt, und danach wird die Verriegelungsscheibe 50 auf das Ende des Einführschaft­ bereichs 44 b aufgeschnappt, so daß die Codeplatte 48 an der ersten angetriebenen Walze 44 befestigt ist. Als Ergebnis des zuvor erläuterten Montagevorgangs liegt der zwischen dem Hauptschaftbereich und dem Kopplungsschaftbereich 44 a der ersten angetriebenen Walze 44 befindliche Stufenbereich an dem Umfangsrand der Einführöffnung 54 an, während das eine Ende des Abstandshalters 49 an dem abgestuften Bereich der Einführöffnung 54 anliegt; auf diese Weise ist die erste angetriebene Walze 44 mit dem ersten Codierer 41 in einer derartigen Weise gekoppelt, daß eine Bewegung der ersten angetriebenen Walze 44 in Axialrichtung unterbunden ist. Außerdem ist die Codeplatte 48 an der ersten angetriebenen Walze 44 derart befestigt, daß der Abstand der Codeplatte 48 von dem ebenen Bereich 51 durch den Abstandshalter 49 definiert ist.

Durch Montieren der ersten angetriebenen Walze 44 und der Codeplatte 48 in dem Halter 46 in der zuvor erläuterten Weise, befinden sich das erste Gleitsegment 47 a, das zweite Gleitsegment 47 b und das dritte Gleitsegment 47 in elastischer Kontaktberührung mit dem durchgehenden Muster 48 a, dem inneren ringförmigen Muster 48 b bzw. dem äußeren ringförmigen Muster 48 c, und die Halterungspunkte dieser Gleitsegmente 47 a, 47 b, 47 c befinden sich an von der Codeplatte 48 abgelegen angeordneten Stellen; auf diese Weise läßt sich die Distanzspanne von den elastischen Berührungs­ stellen auf der Codeplatte 48 bis zu dem jeweiligen Halterungspunkt lang ausbilden, und auf diese Weise ist ein konstantes Gleit-Drehmoment erzielbar.

Der zweite Codierer 42 besitzt dieselbe Konfiguration wie der vorstehend erläuterte erste Codierer 41. Der zweite Codierer 42 umfaßt also im wesentlichen einen Halter 55, der den äußeren Mantel des Codierers bildet (siehe Fig. 2 und 5), drei Gleitsegmente, die von dem Halter 55 getragen werden, sowie eine Codeplatte, die von diesen Gleitsegmenten kontaktiert wird, wobei diese Codeplatte an dem einen Ende der zweiten angetriebenen Walze 45 befestigt ist. Von der einen Seite des Halters 55 ragt ein Lagerbereich 56 weg, und auf der Oberseite des Lagerbereichs 56 ist ein Vorsprung 56 a ausgebildet, während an der Unterseite desselben ein nicht gezeigter Positioniervorsprung ausgebildet ist.

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

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist die Reibungskraft ausübendende Einrichtung gebildet aus einer drehbaren Kontaktwalze 57, die aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, aus einem Walzen­ trageelement 58 zum Tragen der drehbaren Kontaktwalze 57, aus dem bereits erwähnten Aufnahmeelement 17 zum Tragen des Walzentrageelements 58, sowie aus einer Schraubenfeder 59.

Das Walzentrageelement 58, bei dem es sich um ein Formteil aus Kunststoffmaterial handelt, besitzt ein Paar tragender Schwenkzapfen 58 a, die an dem oberen Bereich der Seitenwände desselben vorgesehen sind, sowie einen Federaufnahmevorsprung 58 b (Fig. 9), der an einem unteren Bereich auf der Rückseite des Walzentrageelements 58 vorgesehen ist, und in einem zentralen Bereich zwischen den tragenden Schwenkzapfen 58 a und dem Federaufnahmevorsprung 58 b ist ein Lagerbereich 58 c ausgebildet, dessen Frontseite offen ist. In dem Lagerbereich 58 c sind beide Enden einer sich durch die drehbare Kontaktwalze 57 hindurcherstreckenden Tragachse 60 im Preßsitz befestigt, so daß die drehbare Kontaktwalze 57 von dem Walzentrageelement 58 drehbar getragen ist und ihre Tragachse 60 als Drehachse dient.

Das in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildete Walzentrageelement 58 wird in die Kammer 17 a des Aufnahme­ elements 17 eingesetzt, wobei ein Ende der Schraubenfeder 59 auf dem Federtragevorsprung 58 b festgehalten ist. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, treten dabei beide tragenden Schwenkstifte 58 a des Walzentrageelements 58 in die Ausnehmungen 17 b des Aufnahmeelements 17 ein, und die Schraubenfeder 59 wird in zusammengedrücktem Zustand zwischen dem Walzentrageelement 58 und der Innenwand des Aufnahmeelements 17 gehalten, und das Walzentrageelement 58 ist durch die Federkraft der Schraubenfeder in bezug auf die Zeichnung im Uhrzeigersinn um die Schwenkstifte 58 a vorgespannt. Aufgrund dieser Federkraft ragt ein Teil der von dem Walzentrageelement 58 getragenen drehbaren Kontaktwalze 57 etwas aus dem Aufnahmeelement 17 heraus in Richtung auf den Öffnungsbereich 11, und ein Bereich des Walzentrageelements 58 liegt an der Innenwand des Aufnahmeelements 17 an; auf diese Weise ist verhindert, daß sich das Walzentrageelement 58 und die drehbare Kontaktwalze 57 voneinander lösen können.

Der Montagevorgang der in der vorstehend erläuterten Weise ausgebildeten Eingabevorrichtung 4 wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 12 erläutert. Dabei zeigt Fig. 10 eine Draufsicht auf die Eingabevorrichtung, wobei das obere Gehäuseteil 10 entfernt ist. Fig. 11 zeigt eine Längs­ schnittansicht des Gehäuses 8 und Fig. 12 eine Querschnitts­ ansicht des Gehäuses 8.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, werden zuerst Metallager 61 und 62 in den jeweiligen konkaven Ausnehmungen 13 a und 14 a der Lager-Halteglieder 13 und 14 fest angebracht, die von der Innenfläche des unteren Gehäuseteils 9 hochstehen.

Unter der Voraussetzung, daß die erste angetriebene Walze 44 und der erste Codierer 41 sowie die zweite angetriebene Walze 45 und der zweite Codierer 42 sowie auch das Schalter­ substrat 36 mittels des filmartigen Substrats 43 bereits zu einer einzigen Einheit (Fig. 5) zusammengefügt worden sind, werden danach das eine Ende der ersten angetriebenen Walze 44 und das eine Ende der zweiten angetriebenen Walze 45 in das das jeweilige Metallager 61 bzw. 62 eingesetzt, und der erste und der zweite Codierer 41 und 42 werden unter Verwendung des Positioniervorsprungs 53 b (und des nicht gezeigten Positioniervorsprungs an der Seite des zweiten Codierers 42) mit den Halter-Haltegliedern 15 bzw. 16 gekoppelt sowie darin festgehalten. Als Ergebnis hiervon sind die erste und die zweite angetriebene Walze 44 und 55 in den vorgeschriebenen Positionen in dem unteren Gehäuseteil 9 derart angeordnet, daß sich ihre Axialerstreckungsachsen in der Verlängerung orthogonal schneiden.

Das Schaltersubstrat 36 wird dadurch in der vorgeschriebenen Stellung in dem unteren Gehäuseteil 9 positioniert, daß man die beiden Positionierlöcher 36 a über die von der Innenfläche des unteren Gehäuseteils 9 hochstehenden elastischen Vorsprünge nach unten führt und man das Schaltersubstrat 36 auf die beiden hochstehenden Wandbereiche 65 a und die drei Stütz­ vorsprünge 19 aufsetzen läßt. Da jeder elastische Vorsprung 18 in seiner Mitte einen in Axialrichtung verlaufenden Expansionsschlitz aufweist, läßt sich das Schaltersubstrat 36 selbst dann in einfacher Weise mit den elastischen Vorsprüngen 18 koppeln, wenn der Abstand zwischen den Positionier­ löchern 36 a des Schaltersubstrats 36 aufgrund von Temperatur­ änderungen oder eines bei der Ausführung eines Bohrvorgangs entstandenen Bearbeitungsfehlers usw. Abweichungen zeigt.

Der vorstehend erläuterte Montagevorgang der ersten und der zweiten angetriebenen Walze 44 und 45, des ersten und des zweiten Codierers 41 und 42 sowie des Schaltersubstrats 36 in dem unteren Gehäuseteil 9 läßt sich in einem Zustand ausführen, in dem diese Elemente mittels des flexiblen filmartigen Substrats 43 bereits in Form einer einzigen Einheit miteinander gekoppelt sind; somit können sich diese Teile nicht voneinander lösen, und ein mühsamer Lötvorgang nach der Montage ist nicht erforderlich, und außerdem läßt sich der Montagevorgang in sehr einfacher Weise vervollständigen.

Nach diesem Vorgang sowie dann, wenn das eine Ende der Schraubenfeder 59 auf dem Federaufnahmevorsprung 58 b des Walzentrageelements 58 festgehalten bzw. verriegelt ist und die drehbare Kontaktwalze 57 in dem Walzentrageelement 58 montiert ist, werden diese in der genannten Weise zusammen­ gebauten Elemente in die Kammer 17 a des Aufnahmelements 17 eingesetzt, wobei die tragenden Schwenkzapfen 58 a des Walzentrageelements 58 von den Vertiefungen 17 b getragen werden, die an dem oberen Ende des Aufnahmeelements 17 ausgebildet sind. Es ist auch möglich, den vorstehend erläuterten Motagevorgang auszuführen, bevor der Montage­ vorgang der ersten und der zweiten angetriebenen Walze 44 und 45 und dgl. erfolgt.

Nachdem die wichtigen Komponenten des Detektionsbereichs in der vorstehend beschriebenen Weise an den vorgeschriebenen Stellen in dem unteren Gehäuseteil 9 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 Schraubeneinführöffnungen 20, 21, 22 und 23 werden mittels nicht gezeigter Schrauben mit den Schraubeneinführöffnungen 27, 28, 29 und 30 gekoppelt, wodurch das untere Gehäuseteil 9 und das obere Gehäuseteil 10 in integraler Weise miteinander verbunden sind.

Als Ergebnis der integralen Verbindung von unterem Gehäuseteil 9 und oberen Gehäuseteil 10 werden von den an den vorgeschriebenen Stellen in dem unteren Gehäuseteil 9 positionierten Komponenten des Detektionsbereichs die beiden Metallager 61 und 62, die jeweiligen Vorsprünge 53 a und 56 a des ersten und des zweiten Codierers 41 und 42 sowie die oberen Wandbereiche der Halter 46 und 55 durch die an der Innenfläche des oberen Gehäuseteils 10 vorgesehene Druckwand 35 mit Druck beaufschlagt, und die erste und die zweite angetriebene Walze 44 und 45 sowie der erste und der zweite Codierer 41 und 42 sind zwischen den beiden Gehäuseteilen 9 und 10 festgeklemmt gehalten. In ähnlicher Weise befindet sich das untere Ende des sich von dem oberen Ge­ häuseteil 10 nach unten erstreckenden Drückvorsprungs 32 in Anlage an der oberen Oberfläche des Walzentrageelements 58; auf diese Weise kann das Walzentrageelement 58 nicht aus dem Aufnahmeelement 17 herausfallen. Außerdem sind die jeweiligen Enden der hohlen zylindrischen Vorsprünge 33 auf die elastischen Vorsprünge 18 gesetzt, und die Drückrippen 34 befinden sich in Anlage an der oberen Oberfläche des Schaltersubstrats 36, und das Schaltersubstrat 36 ist somit durch die zylindrischen Vorsprünge 36, die Drückrippen 34, die beiden von dem unteren Gehäuseteil 9 hochstehenden Wand­ bereiche 65 a sowie die drei ebenfalls von dem unteren Gehäuse­ teil 9 hochstehenden Stützvorsprünge 19 in feststehender Weise festgeklemmt. Da in diesem Zustand, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist, die hochstehenden Wandbereiche 65 a zwischen dem auf der Rückseite des Schaltersubstrats 36 vorgesehenen Schutzmuster 67 und dem innerhalb dieses Schutzmusters 67 vorgesehenen Schaltungsmuster 68 positioniert ist, würde selbst dann, wenn die statische Elektrizität, die sich an dem menschlichen Körper aufgeladen hat, und dergleichen durch den Verbindungs­ bereich des oberen Gehäuseteils 10 und des unteren Gehäuse­ teils 9 in das Gehäuse 8 eindringen würde, diese statische Elektrizität in der Nähe dieses Verbindungsbereichs in das Schutzmuster 67 fließen, wie dies durch den Pfeil in der Zeichnung dargestellt ist, und die statische Elektrizität würde dadurch geerdet bzw. an Erde abgeleitet, und somit kann durch die hochstehenden Wandbereiche 65 a mit Sicherheit verhindert werden, daß die statische Elektrizität in das Schaltungsmuster 68 gelangt. D.h., die hochstehenden Wand­ bereiche 65 a wirken als Einrichtung zum Tragen des Schalter­ substrats 36 sowie auch als Abschirmwände zum Verhindern, daß die statische Elektrizität in das Schaltungsmuster 68 gelangt.

Wie vorstehend bereits beschrieben wurde, sind die beiden Drück­ schalter 37 auf die obere Oberfläche des Schaltersubstrats 36 fest aufgelötet und ist jeweils ein Ende jedes der beiden Schalthebel 26 an der oberen Wand des oberen Gehäuse­ teils 10 befestigt, wobei ein Betätigungsbereich 26 a von der Unterseite jedes Schalthebels 26 nach unten wegragt. Die unteren Endflächen dieses Betätigungsbereiche 26 a sind den Oberseiten der Drückschalter 37 gegenüberliegend angeordnet, wenn das untere Gehäuseteil 9 und das obere Gehäuseteil 10 zu einer einzigen Einheit zusammengebaut sind, so daß dann, wenn einer der aus der oberen Wand des oberen Gehäuseteils 10 herausragenden Schalthebel 26 von der Bedienungsperson nieder­ gedrückt wird, der Betätigungsbereich 26 a desselben zur Erzielung eines gewünschten Schaltvorgangs auf dem ihm zugeordneten Drückschalter zum Aufliegen kommt.

Nachdem das untere Gehäuseteil 9 und das obere Gehäuseteil 10 in der vorstehend erläuterten Weise zu einer Einheit ver­ einigt worden sind, wird die aus Stahl gebildete Kugel 63 durch den in dem unteren Gehäuseteil 9 ausgebildeten Öffnungsbereich 11 in das Gehäuse 8 eingesetzt, wonach eine mit einer Öffnung 64 a versehene Abdeckung 64 an dem Rand­ bereich des Öffnungsbereichs 11 des unteren Gehäuseteils 9 verriegelt wird. Auf diese Weise ist die Kugel 63 mittels der ringförmigen Rippe 31 des oberen Gehäuseteils 10 und eines ringförmigen Haltebereichs 64 b der Abdeckung 64 in drehbarer Weise innerhalb des Gehäuses 8 gehalten, wobei ein Teil der Kugel durch die Öffnung 64 a der Abdeckung 64 hindurch nach unten heraus­ ragt, wie dies in Fig. 9 zu sehen ist.

Die Art und Weise, in der das Ausmaß der Rotation bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel detektiert wird, wird nun unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Fig. 13 beschrieben.

Die Kugel 63 ist durch die drehbare Kontaktwalze 57 in Drückberührung mit der ersten angetriebenen Walze 44 und der zweiten angetriebenen Walze 45 gehalten. Da sich die axialen Erstreckungsrichtungen der ersten angetriebenen Walze 44 und der zweiten angetriebenen Walze 45 orthogonal schneiden, berühren diese angetriebenen Walzen die Kugel 63 von zueinander orthogonalen Richtungen her. Die drehbare Kontaktwalze 57 befindet sich auf der imaginären geraden Linie, die den Schnittpunkt Q der imaginär verlängerten Achsen der ersten und der zweiten angetriebenen Walze 44 und 45 mit dem Mittelpunkt O der Kugel 63 verbindet, und da die drehbare Kontaktwalze 57 durch die Federkraft der Schraubenfeder 59 mit Druck beaufschlagt ist, drückt sie die Kugel 63 mit derselben Kraft gegen die erste und die zweite angetriebene Walze 44 und 45. Da das Walzen­ trageelement 58, das die drehbare Kontaktwalze 57 in drehbarer Weise trägt, von dem Aufnahmeelement 17 drehbar gehalten ist, wobei die Schwenkzapfen 58 a als Lagerungspunkt dienen,

werden Schwankungen bzw. Änderungen der jeweiligen Axialrichtungen der Tragachse 60 der drehbaren Kontaktwalze 57 und der Schwenkzapfen 58 a des Walzentrageelements 58 selbst dann nicht verursacht, wenn sich die Kugel 63 dreht, und die Kugel 63 wird stets mit der gleichen Drückkraft gegen die erste und die zweite angetriebene Walze 44 und 45 gedrückt.

Diejenigen Enden der ersten und der zweiten angetriebenen Walze 44 und 45, die als Drehachsen derselben dienen, sind mit dem ersten Codierer 41 bzw. dem zweiten Codierer 42 gekoppelt. Dieser erste und zweite Codierer 41 und 42 stellen die Einrichtungen zum Detektieren der jeweiligen Rotationsbeträge der ersten und der zweiten angetriebenen Walze 44 und 45 dar; dadurch, daß der Rotationsbetrag bzw. das Rotationsausmaß der Kugel 63 in separater Weise sowohl in Form einer X-Richtungs-Komponente als auch in Form einer X-Richtungs-Komponente detektiert wird, ist es somit möglich, den Rotationszustand der sich drehenden Kugel 63 zu erfassen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß bei der vorliegenden Erfindung aufgrund der Tatsache, daß das zur Erdung dienende Schutzmuster auf der Rückseite des auf den hochstehenden Wandbereichen des unteren Gehäuseteils montierten Schaltersubstrats entlang des Randbereichs desselben vor­ gesehen ist, sichergestellt ist, daß die statische Elektrizität selbst dann, wenn sie durch den Verbindungsbereich des oberen Gehäuseteils mit dem unteren Gehäuseteil in das Gehäuse hineingelangt, mittels des Schutzmusters mit Sicherheit an erde abgeleitet wird; somit kann verhindert werden, daß die integrierte Schaltung, die eine der Schaltungskomponenten bildet, durch statische Elektrizität unbeabsichtigerweise beschädigt oder beeinträchtigt wird, und auf diese Weise ist eine X-Y-Richtungseingabevorrichtung mit hoher Lebens­ dauer geschaffen.

Claims (2)

1. X-Y-Richtungseingabevorrichtung, gekennzeichnet durch ein drehbares Kugelelement (63), das drehbar angeordnet ist, eine erste angetriebene Walze (44), die sich mit dem dreh­ baren Kugelelement (63) in Berührung befindet und sich an­ sprechend auf die Drehkraft des drehbaren Kugelelements (63) dreht,
eine zweite angetriebene Walze (45), die sich mit dem dreh­ baren Kugelelement (63) in Berührung befindet und sich ansprechend auf die Drehkraft des drehbaren Kugelelements (63) dreht und deren Axialerstreckungsrichtung im wesentlichen orthogonal zu der Axialerstreckungsrichtung der ersten angetriebenen Walze (44) verläuft,
eine erste Rotationsausmaß-Detektoreinrichtung (41) zum Detektieren des Rotationsausmaßes der ersten angetriebenen Walze (44) und zum Abgeben eines ersten Detektionssignals,
eine zweite Rotationsausmaß-Detektoreinrichtung (42) zum Detektieren des Rotationsausmaßes der zweiten angetriebenen Walze (45) und zum Abgeben eines zweiten Detektionssignals, ein Schaltersubstrat (36), auf dem wenigstens ein Drückschalter (37) montiert ist und das zum Verarbeiten des ersten und des zweiten Detektionssignals der ersten und der zweiten Rotationsausmaß-Detektoreinrichtung (41, 42) ausgelegt ist, ein Betätigungsglied (26) zum Betätigen des Drückschalters (37),
ein Gehäuse (8) zum Aufnehmen wenigstens des drehbaren Kugelelements (63), des Schaltersubstrats (36), der ersten und der zweiten angetriebenen Walze (44, 45) sowie der ersten und der zweiten Rotationsausmaß-Detektoreinrichtung (41, 42), wobei das Gehäuse (8) aus einem oberen Gehäuse­ teil (10) und einem unteren Gehäuseteil (9) gebildet ist, die gegenseitig aneinander befestigbar sind, und durch ein Schutzmuster (67), das zum Erden des Gehäuses (8) auf einer Rückseite des Schaltersubstrats (36) entlang des Randbereichs desselben vorgesehen ist, wobei das Schaltersubstrat (36) auf einem an dem unteren Gehäuse­ teil (9) ausgebildeten und von diesem hochstehenden Wandbereich (65 a) montiert ist.

2. X-Y-Richtungseingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hochstehende Wandbereich (65 a) zwischen einem Schaltungsmuster (68) und dem Schutzmuster (67) angeordnet ist, die beide auf der Rückseite des Schalter­ substrats (36) vorgesehen sind.