DE4029963A1 - Zeicheneinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zeicheneinrichtung mit einer Anordnung zur Ermittlung von Verlagerungsbewegungen in x- und in y-Richtung, die eine vorstehende, in Berührung mit einer Unterlage bringbare Kugel sowie eine Signalerzeugungseinrichtung aufweist, die in Eingriff mit der Kugel stehende Koordinatenwal­ zen enthält, deren Drehachsen in einer gemeinsamen Ebene und senkrecht zueinander liegen, wobei sich die Drehachse der ersten Koordinatenwalze parallel zur y-Achse und die Drehachse der zweiten Koordinatenwalze parallel zur x-Achse erstreckt und durch Drehung einer Koordinatenwalze die Verlagerungsbewegung senkrecht zu ihrer Drehachse repräsentierende Wegsinale erzeugt werden.

Eine bekannte Zeicheneinrichtung dieser Art (DE-PS 34 25 948) hat die Form einer sogenannten Computer-Maus, deren durch frei wählbare Verlagerung bezüglich einer Unterlage und der dadurch entstehenden Drehungen ihrer Kugel erzeugten Wegsignale einem Computer zur weiteren Auswertung zugeführt werden, um beispiels­ weise Wegverläufe auf dem Bildschirm des Computers wiederzugeben oder entsprechende Signale zum Ausdruck von Wegverläufen zu speichern. Bei dieser Einrichtung wird die Kugel von einer unter Federdruck stehenden Andruckwalze in Berührung mit den äußeren Umfängen der Koordinatenwalzen gehalten, und die Verdrehung der Koordinatenwalzen infolge Verlagerung der Kugel werden durch Detektoreinrichtungen ermittelt, die von der Drehachse der jeweiligen Koordinatenwalze beeinflußt werden und Kodiereinrich­ tungen, drehbare variable Widerstände u. a. enthalten.

Bei einer weiteren bekannten Zeicheneinrichtung (DE-OS 34 07 131) in Form einer Computer-Maus, ist die in Berührung mit der Unterlage bringbare Kugel an ihrer Oberfläche in einem sehr speziellen Muster magnetisiert, das es ermöglichen soll, kleinste Verlage­ rungsbewegungen einschließlich deren Verlagerungsrichtung mit Hilfe von magnetischen Sensoren infolge der sich ergebenden Polwechsel zu ermitteln. Der Aufbau einer derartigen Kugel ist jedoch so kompliziert und aufwendig, daß eine wirtschaftliche Herstellung nicht möglich erscheint.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zeicheneinrichtung zu schaffen, die mit einer Zeichenanlage nach Art von Zeichenplatte und Zeichenschiene zusammenarbeitet und deren Ver­ lagerungsbewegungen direkt angezeigt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Zeicheneinrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß ausgestaltet durch mindestens eine sich parallel zur x-Achse erstreckende An­ lagefläche für den geführten Eingriff mit einer Zeichenschiene, durch eine abwechselnd positive und negative Magnetisierung der Koordinatenwalzen in Umfangsrichtung und durch einen benachbart zu jeder Koordinatenwalze angeordneten Magnetfeldsensor zur Auswertung der bei Drehung der Koordinatenwalze auftretenden Magnetwechsel.

Die erfindungsgemäße Zeicheneinrichtung kann somit mit einer Zeichenschiene bzw. einem Zeichenlineal zusammenarbeiten und entlang dessen Anlagefläche in der beispielsweise für Zeichen­ dreiecke o. ä. üblichen Weise verlagert werden, wobei bei einer derartigen Verlagerungsbewegung infolge des Zusammenwirkens der an ihrem Umfang magnetisierten Koordinatenwalzen und der die Bewegung der Koordinatenwalzen auswertenden Magnetfeldsensoren die Wegsignale erzeugt werden, die ein Maß für den Grad der Ver­ lagerung der Zeicheneinrichtung in x- und in y-Richtung sind. Wenn daher die Zeichenschiene sich mit ihrer Anlagekante in x-Richtung erstreckt, werden sowohl die Verlagerung entlang der Zeichenschiene darstellende Wegsignale als auch senkrecht dazu erfolgende Verlagerungen der in Berührung mit der Zeicheneinrich­ tung stehenden Zeichenschiene wiedergebende Wegsignale erzeugt, die dem Benutzer über eine Anzeigeeinrichtung die Größen der Verlagerungsbewegungen anzeigen können.

Es ist zwar bereits bekannt (DE-PS 38 35 364), die Verlage­ rungsbewegung einer Zeichenschiene bezüglich einer Zeichenplatte dadurch festzustellen, daß man an der Zeichenschiene Magnet­ feldsensoren vorsieht, die die bei Verlagerung der Zeichenschiene entlang eines abwechselnd positiv und negativ magnetisierten, in der Zeichenplatte gehalterten Magnetstreifens feststellen. Bei dieser bekannten Zeicheneinrichtung ist jedoch lediglich die Verlagerung der Zeichenschiene in einer einzigen Koordinatenrich­ tung zu ermitteln, und darüber hinaus muß die Zeichenschiene dazu mit den Magnetfeldsensoren genau oberhalb des an der Zeichen­ platte befestigten Magnetstreifens geführt werden.

Um bei der erfindungsgemäßen Zeicheneinrichtung eine einwandfreie Positionierung und Führung der Kugel zu erreichen, kann auf diese eine sie gegen die Koordinatenwalzen drückende Andruckwalze wirken.

Die Auswertung der bei den Verlagerungsbewegungen entstehenden Magnetfeldwechseln wird selbstverständlich besonders einfach, wenn die magnetisierten Bereiche der Koordinatenwalzen in Richtung des Walzenumfangs alle gleiche Abmessungen haben. Dabei kann die Erstreckung eines magnetisierten Bereiches in Umfangs­ richtung 2 mm bis 3 mm betragen, und es kann für jede Koor­ dinatenwalze zur Auswertung der Magnetfeldwechsel eine Anordnung von Magnetfeldsensoren vorgesehen sein, wie sie in der DE-PS 38 35 364 beschrieben ist.

Mit der erfindungsgemäßen Zeicheneinrichtung können zusätzlich zur Ermittlung der Verlagerungen in x- und y-Richtung in einem gesonderten Schritt auch Winkelverlagerungen ermittelt werden, wenn die Anlagefläche Teil eines Führelementes ist, das in einer Ebene parallel zu den Drehachsen der Koordinatenwalzen schwenkbar mit einem die Kugel und die Koordinatenwalzen tragenden Träger­ element verbunden ist, und wenn die Schwenkachse auf einer parallel zu einer Drehachse verlaufenden und sich durch die Mitte der die andere Drehachse aufweisenden Koordinatenwalze er­ streckenden Geraden liegt. Dabei erstreckt sich die Gerade vorzugsweise parallel zur Drehachse der Koordinatenwalze für die y-Richtung.

Wird bei einem solchen Aufbau das Führelement anliegend an der Zeichenschiene gehalten und das Trägerelement um die Drehachse gegenüber dem Führelement verschwenkt, so wird dabei die Koordinatenwalze, durch deren Mitte sich die die Drehachse schneidende Gerade erstreckt, nicht bewegt, während die Koordina­ tenwalze, deren Drehachse parallel zur Geraden angeordnet ist, eine Drehbewegung ausführt, die ein Maß für die Winkelverstellung des Trägerelementes bezüglich dem Führelement ist. Dabei wird zwischen einer Drehbewegung dieser Koordinatenachse infolge einer geradlinigen Verlagerung der Zeicheneinrichtung senkrecht zu ihrer Drehachse und einer Verschwenkung des Trägerelementes bezüglich dem Führelement dadurch unterschieden, daß bei Verschwenkung von Trägerelement und Führelement relativ zueinan­ der ein entsprechendes Signal erzeugt wird.

Um sicherzustellen, daß die Zeicheneinrichtung bei einer Verschwenkung von Trägerelement und Führelement relativ zueinan­ der nicht in ungewünschter Weise bezüglich der Unterlage bewegt wird, kann koaxial zur Drehachse eine sich durch das Führelement und durch das Trägerelement erstreckende Bohrung vorgesehen sein, durch die der Benutzer eine positionierende Spitze stecken und so die Drehachse bezüglich der Unterlage festlegen kann. Koaxial zur Drehachse kann gegebenenfalls auch eine gegen Federdruck in Richtung des Überstandes der Kugel bewegbare Positionierspitze vorgesehen sein, die zur Positionierung der Drehachse bezüglich der Unterlage vom Benutzer in Richtung auf diese verlagert und in Eingriff mit ihr gebracht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematisch und vereinfacht ein Ausführungsbeispiel zeigenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Zeichenplatte mit einer an der Zeichenschiene angeordneten Zeicheneinrichtung.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die vergrößert dargestellte Zeicheneinrichtung, wobei die Kugel und die benachbarten Elemente dargestellt sind.

Fig. 3 zeigt die Kugel und die benachbarten Elemente der Zeicheneinrichtung aus den Fig. 1 und 2.

Fig. 4 zeigt in perspektivischer, teilweise aufgebrochener Darstellung eine Zeileneinrichtung mit einer Zirkel­ spitze.

Die in Fig. 1 dargestellte Zeichenplatte 1 ist im wesentlichen von üblicher Bauart und weist an ihren vier Seiten Führrippen 3 zur Führung einer Zeichenschiene 4 auf. Parallel zu der in Fig. 1 linken Führrippe 3 erstreckt sich eine übliche Klemmschiene 2 zur Befestigung des Zeichenmaterials.

Die Zeichenschiene 4 hat an ihrem in Fig. 1 linken Ende an der Unterseite 2 nicht dargestellte Führrippen, mit deren Hilfe sie entlang der jeweiligen Führrippe 3 der Zeichenplatte 1 verschieb­ bar ist. An dem die Führrippen aufweisenden Ende der Zeichen­ schiene 4 ist an deren Oberseite ein Gehäuse 5 mit einer Betätigungstaste 6 dargestellt, das eine nicht gezeigte Klemmein­ richtung aufnehmen kann, wie dies bei derartigen Zeichenschienen üblich ist.

Zumindest benachbart zu der in Fig. 1 oberen Kante der Zeichen­ schiene 4 verläuft auf deren Oberseite eine Führrippe 7, mit der ein zusätzliches Zeichengerät, etwa die Zeicheneinrichtung 10 in führenden Eingriff gebracht werden kann.

Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, besteht die Zeichenein­ richtung 10 aus einem L-förmigen Führelement, das eine Führnut 12 für den Eingriff mit der Führrippe 7 der Zeichenschiene 4 aufweist, und einem einen Zeichenwinkel bildenden L-förmigen Trägerelement 14. Führelement 11 und Trägerelement 14 sind um eine durch eine Durchgangsbohrung 13 gebildete Schwenkachse schwenkbar miteinander verbunden, wobei üblicherweise eine nicht dargestellte Rasteinrichtung vorhanden ist, die Führelement 11 und Trägerelement 14 zumindest in der in Fig. 2 gezeigten Ausrichtung zueinander hält, so daß eine unbeabsichtigte Verschwenkung der beiden Elemente gegeneinander vermieden wird.

Unterhalb des im Schnittpunkt der beiden Schenkel des Trägerele­ mentes 14 befindlichen Führknaufes 26 (Fig. 1) ist im Trägerele­ ment eine Kugel 16 drehbar gehaltert, die an der Unterseite des Trägerelementes 14 vorsteht und nach Art der Kugel einer Computer-Maus in Berührung mit der Oberfläche der Zeichenplatte 1 bzw. mit der auf der Oberfläche der Zeichenplatte 1 befind­ lichen Zeichenunterlage gebracht und bei Bewegung des Trägerele­ mentes 14 bezüglich der Zeichenplatte 1 entsprechend verdreht wird. Die Kugel 16 wird von einer unter dem Druck der Feder 19 stehenden Andruckwalze 18 in Berührung mit dem äußeren Umfang zweier Koordinatenwalzen 20, 21 gedrückt, deren Drehachsen 22 und 23 senkrecht aufeinander stehen, wobei sich in den Darstellungen gemäß Fig. 1 und 2 die Drehachse 22 der Koordinatenwalze 20 in Richtung der x-Achse und die Drehachse 23 der Koordinatenwalze 21 in Richtung der y-Achse erstreckt. Die beiden Drehachsen 22 und 23 liegen in einer gemeinsamen Ebene, in der auch der Andruckpunkt der Andruckwalze 18 an der Kugel 16 liegt, wobei die der Andruckkraft in Richtung der Winkelhalbierenden zwischen den Drehachsen 22 und 23 wirkt.

Die Andruckwalze 18 und die Koordinatenwalzen 20, 21 sind im Trägerteil 14 in der gleichen Weise gelagert, wie die entspre­ chenden Elemente in der Einrichtung gemäß DE-PS 34 25 948.

Der äußere Umfang jeder der Koordinatenwalzen 20 und 21 ist in Umfangsrichtung abwechselnd positiv und negativ magnetisiert, und die so gebildeten, in Umfangsrichtung gleich großen, magnetisier­ ten Bereiche sind in Fig. 3 mittels parallel zu den Drehachsen 22, 23 verlaufenden, am Umfang der Koordinatenwalzen 20, 21 gezeigten Striche angedeutet. Benachbart zu jedem der mag­ netisierten Umfangsbereiche befindet sich ein Magnetfeldsensor 24, 25, bezüglich dessen Aufbau und Wirkungsweise auf die DE-PS 38 35 364 verwiesen wird.

Wird die Zeicheneinrichtung 10 aus ihrer Lage gemäß Fig. 1 entlang der Führrippe 7 der Zeichenschiene 4 nach rechts oder links verfahren, so erfolgt eine entsprechende Drehung der Koordinatenwalze 21 um ihre Drehachse 23. Die dabei auftretenden Magnetfeldwechsel im Bereich des Magnetfeldsensors 25 werden von diesem ermittelt, und aus diesen Wegsignalen wird in nicht dargestellter, bekannter Weise die Verlagerungswegstrecke bestimmt. Diese kann als die Verlagerung in x-Richtung in der Anzeige 15 angezeigt werden.

Entsprechend führt eine Verlagerung der Zeichenschiene 4 entlang der mit ihr in Eingriff stehenden Führrippe 3 der Zeichenplatte 1 zu einer Drehung der Koordinatenwalze 20 um ihre Drehachse 22. Die dabei für den Magnetfeldsensor 24 entstehenden Magnet­ feldwechsel werden als Wegsignale weitergegeben und zur Anzeige der Verlagerung in y-Richtung in der Anzeige 15 benutzt.

Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, liegen der Mittelpunkt der Kugel 16, die Drehachse 13 und die Mitte der Koordinatenwalze 21 auf einer gemeinsamen Geraden 17, die parallel zur Drehachse 22 der Koordinatenwalze 20 verläuft und die Drehachse 23 der Koor­ dinatenwalze 21 senkrecht schneidet sowie in einer gemeinsamen Ebene mit den Drehachsen 22 und 23 liegt. Eine Verschwenkung des Trägerteils 14 um die Drehachse 13 bezüglich dem Führteil 11 bewirkt daher infolge der sich ergebenden Drehung der Kugel 16 eine entsprechende Drehung der Koordinatenwalze 20, während die Koordinatenwalze 21 keine Drehbewegung ausführt. Die vom Magnetfeldsensor 24 auszuwertende Drehbewegung der Koordinaten­ walze 20 stellt somit ein Maß für die Verschwenkung des Träger­ elementes 14 bezüglich dem Führelement 11 dar, und aus ihr kann auf die Winkelstellung des Trägerelementes 14 geschlossen werden, die ebenfalls in der Anzeige 15 wiedergegeben werden kann.

Um sicherzustellen, daß bei der Verschwenkung des Trägerelementes 14 bezüglich dem mit seiner Führnut 12 in Eingriff mit der Führrippe 7 der Zeichenschiene 4 stehenden Führelementes 11 keine Verlagerung der Zeicheneinrichtung 10 parallel zur Zeichenschiene 4 eintritt, kann der Benutzer durch die die Drehachse 13 bildende Durchgangsbohrung eine Zirkelspitze o. ä. stecken und in Eingriff mit der Zeichenunterlage bringen, wodurch die Position der Drehachse bezüglich der Zeichenunterlage festgehalten wird.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4, in dem gleiche Teile wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 mit gleichen Bezugszeichen und zuzüglich mit ′ gekennzeichnet sind, ist in der Drehachse statt einer Durchgangsbohrung eine Positionier­ spitze 113 axial verlagerbar gehaltert, die der Benutzer durch Herunterdrücken gegen die Kraft der Feder 114 in positionierenden Eingriff mit der Unterlage bringen und so eine Verdrehung des Trägerelementes 14′ um die Positionierspitze 113 vornehmen kann.

Claims (8)

1. Zeicheneinrichtung mit einer Anordnung zur Ermittlung von Verlagerungsbewegungen in x- und in y-Richtung, die eine vorstehende, in Berührung mit einer Unterlage bringbare Kugel (16) sowie eine Signalerzeugungseinrichtung aufweist, die in Eingriff mit der Kugel (16) stehende Koordinatenwalzen (20, 21) enthält, deren Drehachsen (22; 23) in einer gemeinsamen Ebene und senkrecht zueinander liegen, wobei sich die Drehachse (23) der ersten Koordinatenwalze (21) parallel zur y-Achse und die Drehachse (22) der zweiten Koordinatenwalze (20) parallel zur x-Achse erstreckt und durch Drehung einer Koordinatenwalze (20; 21) die Verlagerungsbewegung senkrecht zu ihrer Drehachse (22; 23) repräsentierende Wegsignale erzeugt werden, gekennzeichnet durch mindestens eine sich parallel zur x-Achse erstreckende Anlagefläche (12) für den geführten Eingriff mit einer Zeichenschiene (4), durch eine abwechselnd positive und negative Magnetisierung der Koordinatenwalzen (20; 21) in Umfangsrichtung und durch benachbart zu jeder Koordinatenwalze (20; 21) angeordnete Magnetfeldsensoren (24; 25) zur Auswertung der bei Drehung der Koordinatenwalzen (20; 21) auftretenden Magnetfeld­ wechsel.

2. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kugel (16) eine diese gegen die Koordinatenwalzen (20, 21) drückende Andruckwalze (18) wirkt.

3. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die magnetisierten Bereiche der Koordinatenwal­ zen (20; 21) in Richtung des Walzenumfangs alle gleiche Abmessungen haben.

4. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung eines magnetischen Bereichs in Umfangs­ richtung 2 mm bis 3 mm beträgt.

5. Zeicheneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (12) Teil eines Führelementes (11) ist, das in einer Ebene parallel zu den Drehachsen (22; 23) der Koordinatenwalzen (20; 21) schwenkbar mit einem die Kugel (16) und die Koordinatenwalzen (20, 21) tragenden Trägerelement (14) verbunden ist, und daß die Schwenkachse (13) auf einer parallel zu einer Drehachse (22) verlaufenden und sich durch die Mitte der die andere Drehachse (23) aufweisenden Koordinatenwalze (21) erstrecken­ den Geraden (17) liegt.

6. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gerade (17) parallel zur Drehachse (22) der Koordinatenwalze (20) für die y-Koordinate erstreckt.

7. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß koaxial zur Schwenkachse (13) eine sich durch das Führelement (11) und das Trägerelement (14) erstreckende Bohrung vorgesehen ist.

8. Zeicheneinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß koaxial zur Schwenkachse eine gegen Federdruck in Richtung des Überstandes der Kugel bewegbare Positionier­ spitze (113) vorgesehen ist.