DE3726939A1

DE3726939A1 - Steuerkugeleinheit mit einer rollkugel

Info

Publication number: DE3726939A1
Application number: DE19873726939
Authority: DE
Inventors: Christian Dr Heinrich
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1987-08-13
Filing date: 1987-08-13
Publication date: 1988-08-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerkugeleinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer gattungsgemäßen Steuerkugeleinheit (TRACK BALL TYPE RB2 der Marconi Electronic Devices Ltd., GB) befindet sich die Rollkugel in einem Gehäuse der Steuerkugeleinheit, welche auch die gesamte Elektronik enthält. Die Rollkugel ist auf zwei, im 90°-Winkel zueinander stehenden Wellen - an deren Enden sich jeweils eine Schlitzscheibe befindet - und einem Lager gelagert. Jede Drehung der in dieser Lagerebene frei rotierbaren Rollkugel wird auf diese Wellen übertragen. Eine Lichtquelle erzeugt durch die rotierenden Schlitzscheiben Lichtimpulse auf zwei Photodioden. Diese Impulse stehen in direkter Re lation zur Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit der Roll kugel, wobei eine eingebaute Elektronik diese Impulse in ent sprechende x- und y-Digitalimpulse bzw. orthogo nale Komponentenwerte umwandelt und bspw. zur Zeigersteuerung auf einem Bildschirm oder zur Menüsteuerung von Programmen verwendet. Des weiteren sind im Bedienbereich der Rollkugel als Eingabevorrichtung mehrere Tasten im Gehäuse angeordnet, wobei durch Drücken der Tasten ein Übertragungssignal zur Aktionssteuerung erzeugt wird. Hierauf übernimmt dann der angeschlossene Rechner bspw. die mit dem Zeiger auf dem Bild schirm angewählten Koordinatenwerte eines Punktes oder eines angewählten Menüteiles.

Als nachteilig kann bei einer derartigen Steuerkugeleinheit angesehen werden, daß zum einen nach dem Positionieren der Rollkugel beim Drücken der Taste zur Aktionssteuerung die Rollkugel versehentlich leicht verstellt werden kann, so daß beim Er zeugen des Übertragungssignals nicht mehr die zuvor ange wählten, sondern von diesen abweichende Werte bzw. Signale vom Rechner übernommen werden und daß zum anderen zur Aktionssteuerung ein Umgreifen oder eine Zweihandbedienung notwendig ist. Dieser Nach teil wirkt sich besonders in der Fahrzeugumgebung aus, wenn der Be nutzer gleichzeitig noch eine andere Tätigkeit ausübt, keinen Blick kontakt zur Steuerkugel hat und Erschütterungen ausgesetzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Steuerkugeleinheit so auszubilden, daß beim Erzeugen des Übertragungssignals zur Aktions steuerung eine Fehlpositionierung der Rollkugel vermieden wird und eine Einhandbedienung ohne Umgreifen und Blickkontakt möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Steuerkugelein heit erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkugeleinheit ist also eine Tastatur bei der Kommunikation mit einem Rech ner oder bei der Positionierung von sich bewegenden Teilen eines rotierenden oder linearen Servosystems entbehrlich ge worden, so daß ohne Umgreifen der Hand oder ohne Zweihandbe dienung und ohne Blickkontakt zur Steuerkugeleinheit nach dem Positionieren der Rollkugel - eine versehentliche Fehl positionierung derselben verhindernd - das Übertragungs signal zur Aktionssteuerung ausgelöst werden kann.

Ist bspw. die Rollkugel zur Bewegungssteuerung um eine x/y- Achse bewegbar, so wird dann, wenn die Rollkugel in Richtung der Z-Achse gedrückt wird, das Übertragungssignal zur Aktions steuerung erzeugt. Dies wird in einfachster Weise durch einen Kraftsensor bewirkt, so daß also die Rollkugel in Richtung der Z-Achse nur gedrückt, nicht jedoch bewegt zu werden braucht. Der Kraftsensor kann hierbei in der Rollkugel selbst oder zwischen einer Lagerstelle der Rollkugel und der Roll kugel oder in einer Lagerstelle der Rollkugel angeordnet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

In einem Gehäuse 2 der Steuerkugeleinheit 1, welches auch die gesamte Elektronik 4 enthält, ist eine Rollkugel 3 an geordnet. Die Rollkugel 3 ist auf zwei, im 90°-Winkel zu einander stehenden Wellen 5,6 - an deren Enden sich jeweils eine Schlitzscheibe 5.1, 6.1 befindet - und einem Lager 7 gelagert. Jede Drehung der frei rotierbaren Rollkugel 3 in der x/y-Achse wird auf diese Wellen 5,6 übertragen. Licht quellen 8,9 erzeugen durch die rotierenden Schlitzscheiben 5.1, 6.1 Lichtimpulse auf Photodioden 10, 11, welche wie derum mit der Elektronik 4 verbunden sind und in welcher die se Impulse in entsprechende x- und y-Digitalimpulse bzw. orthogonale Komponentenwerte umgewandelt und an ihre Aus gänge 4.1 und 4.2 angelegt werden. Ferner ist in der Lager stelle 7 für die Rollkugel 3 - siehe Einzelheit II in Fig. 2 - ein Kraftsensor 12 angeordnet, welcher sich einerseits am La ger 7 und andererseits am Gehäuse 2 abstützt. Der Kraft sensor 12, welcher bspw. als kapazitiver Sensor oder im ein fachsten Fall als Kontaktschalter ausgebildet ist, erzeugt ein Signal, wenn die Rollkugel 3 in Richtung bzw. in etwa in Richtung der Z-Achse gedrückt wird, welches Signal eben falls der Elektronik 4 zugeführt und an deren Ausgang 4.3 als Übertragungssignal zur Aktionssteuerung angelegt wird. Der Kraftsensor 12 ist selbst so justiert, daß er bei dem von der Hand der Bedienperson aufgebrachten Druck auf die Rollkugel bei der normalen Bewegungssteuerung in der x/y- Ebene nicht anspricht, jedoch beim Drücken der Rollkugel in Richtung der Z-Achse anspricht, ohne daß die Rollkugel selbst hierbei einen - auf die Wellen 5, 6 Einfluß nehmen würdenden - Weg zurücklegt. Der Sensor ist also wegunabhängig justiert.

Claims

1. Steuerkugeleinheit mit einer Rollkugel, mit welcher durch Drehen der auf zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen und einem Lager gelagerten, frei rotierbaren Rollkugel zwei un abhängigen Werten - insbesondere orthogonalen Komponenten werten - zugeordnete Signale und durch Drücken einer Einga bevorrichtung ein Übertragungssignal zur Aktionssteuerung erzeugt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkugel (3) selbst in Richtung einer weiteren Achse (2) gedrückt werden kann und hierbei das Übertragungs signal zur Aktionssteuerung erzeugt wird.

2. Steuerkugeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rollkugel (3) ein Kraftsensor angeordnet ist, welcher beim Drücken der Rollkugel in Richtung der weiteren Achse (Z) das Übertragungssignal erzeugt.

3. Steuerkugeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Lagerstelle der Rollkugel (3) und der selben ein Kraftsensor angeordnet ist, welcher beim Drücken der Rollkugel in Richtung der weiteren Achse (Z) das Über tragungssignal erzeugt.

4. Steuerkugeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Lagerstelle (7) für die Rollkugel (3) ein Kraft sensor (12) angeordnet ist, welcher beim Drücken der Roll kugel (3) in Richtung der weiteren Achse (Z) das Übertra gungssignal erzeugt.