DE3808567A1 - Tastenfeld fuer keyboards od. dgl. sowie verfahren zur herstellung eines tastenfeldes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tastenfeld mit von einer Grundplatte aufragenden Rahmen und diesen zugeordneten Tasten, die jeweils eine Tastenkappe und ein in den Rah­ men ragendes stabartiges Druckelement aufweisen sowie relativ zum Rahmen - in diesem geführt - bewegbar sind. Zudem erfaßt die Erfindung ein Verfahren, welches vor allem für die Herstellung dieses Tastenfeldes beson­ ders geeignet ist.

Tastenfelder der vorstehenden Art gehören seit längerem zum Stande der Technik. Bei ihnen hat sich als nachtei­ lig erwiesen, daß der Zusammenbau von Grundplatte und Tasten sehr häufig zu Problemen führt, die zu einem von der aufwendigen Fertigungsmethode bestimmt werden sowie zum anderen durch Fehler des Herstellungspersonals.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein derartiges Tastenfeld samt Verfah­ ren zu verbessern sowie die erkannten Mängel zu besei­ tigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß das Druckelement der Taste den Rahmen durchsetzt und unterhalb einer Durchtrittsöffnung des Rahmens unter Bildung von Anschlä­ gen seitlich erweitert ist, wobei die Anschläge mit dem Druckelement und wenigstens eine oberhalb der Durch­ trittsöffnung seitlich über deren Rand ragenden Gegenan­ schlag einstückig sind. Zudem soll der Querschnitt des Druckelementes jenem der - von einem Führungsrahmen des Rahmens begrenzten - Durchtrittsöffnung etwa entspre­ chen und der Gegenanschlag ein in axialem Abstand zu den endwärtigen Anschlägen vorgesehener Kragen sein, der in eine angeformte Kopfplatte des Druckelementes an­ schließt.

Im Rahmen dieser Erfindung liegt die verfahrenstechni­ sche Lösung, daß auf die Rahmen der Grundplatte die Tastenkappen aufgelegt und mit diesen Formhohlräume her­ gestellt werden, wonach diesen Formhohlräumen über je­ weils einen Hohldorn eine Kunststoffschmelze zugeführt wird, die in erstarrtem Zustand den Hohlschaft bildet und an die jeweilige Tastenkappe angeformt wird.

Tastenkappen und Grundplatte kommen also in losem Zu­ stand zueinander, die Tastenkappen werden auf die Sockelrahmen der Grundplatte aufgelegt und begrenzen ei­ nen Formraum für alle Führungs- und Halteelemente der späteren Taste, nämlich für einen Hohlschaft, von diesem abragende Anschläge und Führungselemente sowie eine Kopfplatte, welche der Tastenplatte unterseitig an­ liegt. Diese Teile werden in einem einzigen Spritzvor­ gang je Grundplatte hergestellt und gleichzeitig damit wird die axial bewegbare Tastenkappe mit Spiel - anson­ sten untrennbar - mit der Grundplatte verbunden. Sobald das Werkzeug entfernt ist, kann die so entstandene Taste um ein Hubmaß axial bewegt werden, welches von dem Ab­ stand der Anschläge des Hohlschaftes bestimmt wird.

Dazu hat es sich als besonders günstig erwiesen, für das Erzeugen des Hohlschaftes einen Werkstoff zu verwenden, der ein ausreichendes Schrumpfmaß hat, um den fertigen Spritzling mit Spiel in der vorgefertigen Grundplatte zu halten; das bevorzugte Schrumpfmaß mißt etwa 5%.

Mit dem beschriebenen Spritzling wird die Tastenkappe durch mitgespritzte Formzapfen verbunden, die in Ausspa­ rungen der Tastenkappe eingreifen. Diese Aussparungen sind zur Tastenkappenoberfläche hin konisch erweitert, so daß eine feste Verbindung der Tastenkappe in jedem Fall gewährleistet ist. Auch dies ist Teil des erfin­ dungsgemäßen Gedankens.

Dank der beschriebenen Maßgaben wird nunmehr auf einfa­ che Weise die Verbindung der Grundplatte mit den Tasten erzielt, eine unvollständige oder falsche Montage der Tasten auf der Grundplatte ist gar nicht möglich.

Das Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Hauptteil, welches erfindungsgemäß die Grundplatte und deren Sockelrahmen aufnimmt, ihr also bezüglich sei­ ner Oberfläche angepaßt ist. Dieses Werkzeug besitzt Formkanäle, welche axial in die von zentrischen Öffnun­ gen der Sockelrahmen mitbestimmten Formhohlräume münden und die mit ihrem oberen Teil einen Abschnitt des jewei­ ligen Formhohlraumes begrenzen.

In die Formkanäle wird erfindungsgemäß jeweils ein Hohl­ dorn eingeführt, der mit seinem oberen Ende zum einen die Innenflächen des Hohlschaftes begrenzt sowie zum an­ deren eine Formöffnung für einen Axialzapfen der Taste enthält.

Ein dritter Teil dieses erfindungsgemäßen Werkzeuges wird von einem Niederhalter für die Tastenkappen gebil­ det.

Bei der erfindungsgemäßen Taste ist das Druckelement als Hohlschaft ausgebildet, dessen Innenraum nach oben hin von der Kopfplatte überspannt ist und der den bereits erwähnten Axialzapfen enthält. Letzterer ist mit Seiten­ rippen einstückig an den Hohlschaft angeformt.

Tastenfelder mit auf der Leiterplatte aufliegender Matte aus elastischem Werkstoff, der domartige Ausformungen als Kraftspeicher für die Druckelemente aufweist, sind bekannt. Beim erfindungsgemäßen Tastenfeld liegt der Kraftspeicher dem freien Ende des Hohlschaftes an und ist mit in den Hohlschaft einragenden Leitorganen ver­ sehen, die mit dem Axialzapfen zusammenwirken; entweder ragt von der Kalotte ein Rohrstumpf auf oder es sind mehrere achsparallele Stäbe vorhanden, die dem Axial­ zapfen haltend anliegen.

Außerdem hat es sich als günstig erwiesen, den Kraft­ speicher, also die flexible Kalotte, mit einem Druckqua­ der zu versehen, der nach oben hin an das Druckelement grenzt und innerhalb der Kalotte den üblichen Kontakt trägt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung be­ vorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeich­ nung; diese zeigt in:

Fig. 1 die Draufsicht auf einen Teil einer Gehäuse­ platte mit Tasten für ein Keyboard;

Fig. 2 einen Teilschnitte durch Fig. 1 nach deren Linie II-II;

Fig. 3 eine Schrägsicht auf eine Taste;

Fig. 4 eine vergrößerte Untersicht unter einen Teil der in Fig. 3 gezeigten Taste;

Fig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt durch Fig. 1 nach deren Linie V-V;

Fig. 6 den vergrößerten Schnitt durch eine auf einer Grundplatte montierte Taste gemäß Linie VI- VI in Fig. 1 bzw. Fig. 3;

Fig. 7 den der Fig. 6 entsprechenden Schnitt durch Grundplatte, Tasten und Werkzeugteile während des Herstellungsprozesses für die Tasten;

Fig. 8 einen gegenüber Fig. 7 vergrößerten Teil­ schnitt.

Eine Gehäuseplatte 10 für ein ansonsten nicht darge­ stelltes Keyboard weist auf einer Grundplatte 12 eine Vielzahl unterschiedlicher Tasten 14, 15 auf, welche Schaltkreise auf einer von einer Deckschicht 16 überla­ gerten Leiterplatte 18 schließen können (Fig. 2).

Zur Aufnahme der Tasten 14, 15 sind bei den gewählten Ausführungsbeispielen an die Grunplatte 12 Sockelrahmen 20 gestreckt rechteckigen oder quadratischen Grundrisses angeformt, deren Seitenwände 21 gemäß Fig. 5 geringfügig nach innen geneigt sind. Vom oberen Anschlagrand 22 des jeweiligen Sockelrahmens 20 geht - unter Bildung einer umlaufenden Randstufe 23 mit zur Seitenwand 21 gegenläu­ fig geneigter Stufenwand 24 - ein innerer Kastenrahmen 25 der lichten Weite a von hier beispielsweise 8 mm aus; die Breite der von den Randstufen 23 begrenzten Ausneh­ mung ist mit b bezeichnet, die Außenweite des oberen Anschlagrandes 22 von etwa 13 mm mit e.

Im Kastenrahmen 24 befindet sich in einem vertikalen Ab­ stand i von etwa 5 mm vom Anschlagrand 22 ein Führungs­ rahmen 26, der eine zentrische Öffnung 28 der inneren Breite q von etwa 6 mm begrenzt. Die beschriebenen Teile 21 bis 26 des Sockelrahmens 20 sind mit der Grundplatte 12 einstückig hergestellt.

Wie insbesondere Fig. 6 erkennen läßt, durchsetzt den Führungrahmen 26 des Sockelrahmens 20 ein querschnitt­ lich entsprechender Hohlschaft 30 der Taste 15, der ge­ mäß Fig. 4 von rechteckigem Querschnitt ist und an sei­ nem unteren Rand einander gegenüberliegende und nach außen abkragende Nasenleisten 32 besitzt; diese dienen bei dem in den Sockelrahmen 20 eingesetzten Hohlschaft 30 als Anschlag sowie zur Sicherung gegen unerwünschtes Herausziehen.

In einem achsparallelen Abstand n von den Anschlagkanten der Nasenleisten 32 verläuft die Unterkante eines vom Hohlschaft 30 nach außen abragenden umlaufenden Hohl­ schaftkragens 34, dessen Außenfläche der Innenfläche des Kastenrahmens 25 als Führungsfläche unmittelbar benach­ bart ist und welche nach oben hin in eine Kopfplatte 36 des Hohlschaftes 30 übergeht, welche nach innen und un­ ten geneigte Kanten 37 anbietet.

Im übrigen kann der Querschnitt von Führungsrahmen 26 und Hohlschaft 30 bei nicht wiedergegebenen Ausführungs­ beispielen ebenso eine andere Form haben wie der Quer­ schnitt des Hohlschaftkragens 34 sowie des Kastenrahmens 25.

Auf der Kopfplatte 36 sitzt eine Tastenkappe 40 aus ei­ nem anderen Kunststoff, die schüsselartig mit nach unten weisendem Rand 41 geformt ist mit einer Gesamthöhe t von etwa 5 mm.

Im Innenraum 29 des - mit Längsschlitzen 35 versehenen - Hohlschaftes 30 ist insbesondere in Fig. 4, 6 ein Axi­ alzapfen 37 runden Querschnittes eines Durchmessers d von etwa 2 mm zu erkennen, der einschließlich mehrerer Radialrippen 38 an jene Kopfplatte 36 angeformt ist.

In der in Fig. 6 gezeigten oberen Stellung der Taste 15 schlagen die Nasenleisten 32 des Hohlschaftes 30 unter­ seitig an den Führungsrahmen 26 an, und die Tastenkappe 40 steht in einem lichten Abstand f von beispielsweise 3 mm zum Anschlagrand 22 des Sockelrahmens 20. Die Taste 15 wird in dieser Stellung durch eine domartige Ausfor­ mung 17 der elastischen Deckschicht 16 gehalten; diese Kalotte 17 ist mit einem zentrischen Druckquader 44 ein­ stückig hergestellt, der in Fig. 6 gegen den unteren Rand 31 des Hohlschaftes 30 schlägt. Von der Oberfläche des Druckquaders 44 ragen stabartige Leitorgane 46 auf, welche am Axialzapfen 37 anliegen. Statt der stabartigen Leitorgane 50 kann auch ein Rohrstumpf od. dgl. vorgese­ hen sein.

Wird die Tastenkappe 40 in Betätigungsrichtung P ge­ drückt, legt sich ihre Innenfläche auf den Anschlagrand 22 auf, und eine innerhalb der Kalotte 17 an der Unter­ seite des Druckquaders 44 angebrachte Kontaktschicht 48 berührt zwei darunter in Abstand zueinander auf der Lei­ terplatte 18 vorgesehene Leiterenden 19, diese sind nun leitend verbunden.

Die Herstellung der Taste 15 wird durch die Fig. 7 und 8 verdeutlicht; auf jeden der Kastenrahmen 25 wird eine Tastenkappe 40 aufgelegt sowie in den durch diese beiden Teile begrenzten - und in Fig. 5 bis 50 angedeuteten - Hohlraum anschließend der Hohlschaft 30 mit Nasenleisten 32, Hohlstabkragen 34, Kopfplatte 36, Axialzapfen 37 samt Radialrippen 38 durch den Kastenrahmen 25 hindurch als einstückiges Spritzteil hergestellt. Dies erfolgt mit einem Werkstoff eines Schrumpfmaßes von etwa 2% - was die Gleitfähigkeit der fertigen Taste 15 im Kasten­ rahmen 25 gewährleistet.

In Fig. 6, 7 sind deutlich zum Hohlschaft 30 und seinen Teilen 31 bis 38 gehörende Formzapfen 39 zu erkennen, die sich während des Entstehens dieses einstückigen Formstücks 30 bis 39 entsprechenden Aussparungen 42 der Tastenkappe 40 bilden und die unlösbare Verbindung mit dieser gewährleistet. Gleichzeitig können diese Form­ zapfen 39 auch die Tastenkappenbeschriftung darstellen, wenn jene Aussparung 42 der Kontur des jeweiligen Tastensymbols 43 entsprechen.

Zur Durchführung des Spritzvorganges sitzt die Grund­ platte 12 mit ihren Sockelrahmen 20 gemäß Fig. 7 auf ei­ nem Werkzeugteil 56, das unterhalb jedes Sockelrahmens 20 einen Formkanal 58 aufweist, dessen Innenkontur in seinem oberen Teil der Außenfläche des entstehenden Hohlschaftes 30 mit seinen Nasenleisten 32 entspricht (Feld F in Fig. 7).

Die Innenflächen des Hohlschaftes 30 mit Axialzapfen 37 und Radialrippen 38 werden von einem Hohldorn 60 gebil­ det, der gemäß Fig. 8 von unten her in den Formkanal 58 des Werkzeugteils 56 eingeführt wird. Dieser Hohldorn 60 enthält einen axialen, und sich nach oben verjüngenden Fießraum 62, durch den der Werkstoff für den Hohlschaft 30 zu dem i. w. durch die Tastenkappe 40 und den Sockel­ rahmen 20 begrenzten Formhohlraum 50 geführt wird.

Da die Kastenrahmen 25 der Grundplatte 12 auf Schultern 57 des Werkzeugteiles 56 ruhen, kann nach dem Erstarren des eingeführten Werkstoffes der Hohldorn 63 ohne weite­ res in Pfeilrichtung x herausgezogen werden, zumal sich der bevorzugt eingesetzte Werkstoff mit geringem Schrumpfmaß beim Erstarrungsprozeß von den begrenzten Werkzeugflächen 59, 61, 61 _a löst. Der im axialen Fließraum 62 des Hohldornes 63 verbleibende Werkstoffrest kann nach dem Formvorgang als - geschrumpfter - Zapfen 63 in Pfeilrichtung x (Fig. 8) entfernt werden; die Soll­ bruchstelle zwischen Axialzapfen 37 der Taste 15 und Werkstoffzapfen 63 ist bei 64 angedeutet.

Ein zum Werkzeug gehörender Niederhalter für die Tasten­ kappe 40 ist in Fig. 8 mit 66 bezeichnet.

Claims (15)

1. Tastenfeld mit von einer Grundplatte aufragenden Rahmen und diesen zugeordneten Tasten, die jeweils eine Tastenkappe und ein in den Rahmen ragendes schaftartiges Druckelement aufweisen sowie relativ zum Rahmen in diesem geführt bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (30) der Taste (15) den Rahmen (25) durchsetzt und unterhalb einer Durchtrittsöff­ nung (26) des Rahmens unter Bildung von Anschlägen (32) seitlich erweitert ist, wobei die Anschläge mit dem Druckelement und wenigstens eine oberhalb der Durchtrittsöffnung seitlich über deren Rand ragenden Gegenanschlag (34) einstückig sind.

2. Tastenfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Druckelements (30) jenem der von einem Führungsrahmen (26) des Rahmens (25) be­ grenzten Durchtrittsöffnung (28) etwa entspricht und der Gegenanschlag ein in axialem Abstand zu den end­ wärtigen Anschlägen (32) vorgesehener Kragen (34) ist, der an eine angeformte Kopfplatte (36) des Druckelementes anschließt.

3. Tastenfeld nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckelement (30) als Hohlschaft ausgebildet ist, dessen Innenraum (29) nach oben hin von der Kopfplatte (36) überspannt ist und der einen Axialzapfen (37) enthält.

4. Tastenfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialzapfen (37) mit Seiten­ rippen (38) einstückig an den Hohlschaft (30) ange­ formt ist.

5. Tastenfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfplatte (36) mit Form­ zapfen (39) in Aussparung (42) der Tastenkappe (40) einragt.

6. Tastenfeld mit einem den Druckelement zugeordneten Kraftspeicher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (17) dem freien Ende des Hohlschaftes (30) anliegt und mit in diesen axial einragenden Leitorganen (46) versehen ist, die mit dem Axialzapfen (37) zu­ sammenwirken.

7. Tastenfeld nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (25) als Kastenrahmen in einem Sockelrahmen (20) verläuft und mit diesem einen oberen Anschlagrand (22) für die Tastenkappe (40) bildet.

8. Tastenfeld nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagrand (22) eine schulterartige Stufung (23) zur Aufnahme der Kopfplatte (36) der Taste (15) aufweist.

9. Tastenfeld nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (24) der sich in Druckrichtung (P) verjüngenden Stufung (23) ebenso geneigt ist wie der Umfangsrand (37) der Kopfplatte (36).

10. Verfahren zum Herstellen eines Tastenfeldes mit von einer Grundplatte aufragenden Rahmen und diesen zu­ geordneten Tasten, die jeweils eine Tastenkappe und ein in den Rahmen ragendes schaftartiges Druckele­ ment aufweisen sowie relativ zum Rahmen in diesem geführt bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Rahmen der Grundplatte die Tastenkappen auf­ gelegt und mit diesen Formhohlräume hergestellt wer­ den, wonach den Formhohlräumen über jeweils einen Hohldorn eine Kunststoffschmelze zugeführt wird, die in erstarrtem Zustand den an die Tastenkappe ange­ formten Hohlschaft bildet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausformung des Hohlschaftes ein Kunst­ stoff mit einem Schrumpfungsmaß verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schrumpfungsmaß des Kunststoffes etwa 5% beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum (50) für den Hohlschaft (30) und seine Anformteile (32 bis 39) an der der Tastenkappe (40) fernen Seite durch ein Werkzeug (56) hergestellt wird, welches Mulden zur Aufnahme der Grundplatte (12) sowie einen in diese mündenden Formkanal (56) aufweist, der den Hohldorn (60) aufnimmt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hohldorn (60) mit sei­ ner Außenseite die Innenfläche des Hohlschaftes (30) formt.

15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während des Füllvorganges dem Werkzeug (56) ein auf die Tastenkappe/n (40) drückender Niederhalter (66) od. dgl. zugeordnet ist.