DE4209915A1 - Steuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung mit einem in einem Gehäuse gelagerten, manuell zwischen einer Grundstellung und mehreren Schaltstellungen einhändig beweg­ baren Schalthebel und jeweils in vorbestimmten Schaltstel­ lungen des Hebels durch diesen betätigten Schaltorganen zum Erzeugen entsprechender Steuersignale. Sie bezieht sich fer­ ner auf die Verwendung der Steuervorrichtung.

Eine Steuervorrichtung für Computer, insbesondere zur Cur­ sor-Steuerung auf einem Bildschirm, wird in der DE 34 37 456 C1 angegeben. Die bekannte Vorrichtung soll eine schnelle, genau dosierbare und zuverlässige Einhand-Bedienung gestat­ ten. Im Griffgehäuse der Vorrichtung werden elektrische Nei­ gungsschalter mit jeweils einer in einer isolierenden Kammer beweglichen, elektrisch leitenden Flüssigkeit, z. B. Queck­ silber, zur leitenden Verbindung der jeweiligen Anschlüsse vorgesehen. Hierdurch soll eine schnelle und bequeme Ein­ hand-Steuerung möglich sein. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht jedoch darin, daß die einzel­ nen Schaltpositionen nicht ohne weiteres mechanisch defi­ niert sind. Auch eine automatische Rückstellung in eine Grundposition des Schalthebels wird nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalthebel zu schaffen, der bei möglichst kurzen Schaltwegen und der Möglichkeit einer verschleißfreien, kontaktlosen Betätigung der zu schaltenden Organe in jeder Schaltstellung selbsttä­ tig zwangspositioniert ist und der mit einer automatischen Rückstellung in die Grundposition ausgestattet werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht für die eingangs genann­ te Steuervorrichtung darin, daß der um seine Achse nicht drehbare Schalthebel über ein mehrkantiges, gerades Prisma, dessen Achse in der Grundposition etwa parallel zur Hebel­ achse verläuft, in einer etwa zylinderförmigen Lagerschale des Gehäuses schwenkbar gehalten ist.

Das erfindungsgemäß vorgesehene gerade Prisma kann - symme­ trisch um die Prisma-Achse angeordnet - drei, vier, fünf und beliebig mehr Prismaflächen besitzen. Um eine eindeutige Verkantungslage des Prismas in der Lagerschale sicherzustellen, wird allerdings bevorzugt ein Prisma mit einer geraden Seitenzahl eingesetzt. Die Flächen sollen gleich groß sein. Für bestimmte bevorzugt einzustellende Schalterpositionen können jedoch relativ größere Flächen vorgesehen werden.

Wenn ein solches Prisma in einem zylinderförmigen Lager so lose positioniert wird, daß es bis zu einer Klemmstellung­ /Anschlag um die Achse hin- und hergekippt werden kann, er­ geben sich beim Kippen bis zum jeweiligen Anschlag immer gerade die Positionen, die den einzelnen Prismaflächen entsprechen. Ein achtflächiges Prisma erlaubt auf diese Wei­ se also genau acht Schaltstellungen. Wenn mit diesen acht Schaltstellungen vier Schaltorgane betätigt werden sollen, kann die Dimensionierung vorzugsweise so getroffen werden, daß die Schaltstellungen immer einem Organ oder einem Paar von Organen zugeordnet sind. Für die Dimensionierung von zy­ linderförmiger Lagerschale und Prisma kommen erfindungsgemäß folgende Verhältnisse in Frage: der kleinere Prismadurchmes­ se (senkrecht zum Prisma-Achse) ist kleiner als der Zylin­ derdurchmesser der Lagerschale und letzterer ist kleiner als die Länge der Verbindungslinie zwischen diagonal gegenüber­ liegenden Prismakanten. Unter diesen Bedingungen kann das Prisma zwar kippen, es verkantet sich aber bei einem be­ stimmten Kippwinkel in der Lagerschale.

Allgemein bezieht sich die Erfindung auf eine Steuerbaugrup­ pe, welche zum Steuern unterschiedlicher Geräte, aber beson­ ders für Computer zur Cursorsteuerung gedacht ist. Durch die Erfindung sollen Nachteile auf den Markt befindlicher Steuerbaugruppen eingangs genannter Art überwunden werden. Zu diesen Nachteilen gehören: (1) eine hohe Verschleißrate der Schaltelemente; (2) eine schlechte Kompatibilität zu unterschiedlichen Systemen; (3) fehlende Adapteranschlüsse, so daß eine Erweiterung eines bestehenden Systems in der Re­ gel nicht möglich ist, und/oder (4) bei bestehenden einhän­ dig zu betätigenden Systemen gibt es entweder Schwierigkei­ ten mit den Schaltelementen oder mit der Definition der Be­ wegungsrichtungen des Schalthebels bzw. der statischen Mit­ telpunktsposition/Grundstellung des Hebels.

Die Erfindung läßt es zu, herkömmliche Schalter durch ver­ schleißfreie Betätigungsmittel, z. B. ein opto-elektro­ nisches System, zu ersetzen. Um zugleich eine Prellfreiheit zu erlangen, wird hierbei zweckmäßig ein Hysterese-Verfahren vorgesehen. Die Signal-Umformung kann in Adaptern vollzogen werden. Durch Aufstecken verschiedener Zusatzelemente wird die Möglichkeit eröffnet, eine Steuergruppe zusammenzustel­ len, die dem Anforderungen des Einzelfalls am besten ent­ spricht. Die Adapter selbst werden vorzugsweise als Steckmo­ dule ausgebildet.

Anhand der beiliegenden, schematischen Zeichnung werden wei­ tere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt des Gehäuses der Steuervor­ richtung mit zwei Steckadaptern;

Fig. 2 einen in das Gehäuse schwenkbar einzusetzenden Schalthebel; und

Fig. 3 eine Ansicht des durch den Schalthebel nach Fig. 2 zu betätigenden Schaltelements in Rich­ tung der Hebelachse.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung nach Fig. 1 bis 3 be­ steht im wesentlichen aus einem in einem insgesamt mit 1 be­ zeichneten Gehäuse gelagerten, manuell zwischen einer Grund­ stellung und mehreren Schaltstellungen bewegbaren, insgesamt mit 2 bezeichneten Schalthebel. In der Zeichnung wird der Schalthebel 2 zur Verdeutlichung in einer besonderen Figur neben dem Gehäuse dargestellt.

Der Schalthebel 2 besteht aus einer Hebelachse 3, an deren äußeres Ende 4 ein Schaltknopf 5 angesetzt ist und deren in­ neres Ende 6 das eigentliche Schaltmittel 7, z. B. einen Schirm, trägt auf der Hebelachse 3 befindet sich - zur Verkleinerung der Schaltwege des Schaltknopfs 5, vorzugswei­ se nahe dem Schaltmittel 7 - ein gerades mehrkantiges Prisma 8, das bei Montage im Gehäuse in einem Bewegungsraum 9 (La­ gerschale) positioniert wird, dessen Umfangsfläche 10 im allgemeinen zylindrisch in Bezug auf die Längsachse 11 des Gehäuses 1 ausgebildet sein soll wesentlich ist lediglich, daß beim Hin- und Herschwenken des Hebels 2 das Prisma 8 im Bewegungsraum 9 in den Verkantungs-Endlagen jeder vorgegebe­ nen Schwenkposition immer an zwei eine Prismafläche begren­ zenden, diagonal gegenüberliegenden Prismakanten an der in­ neren Umfangsfläche 10 des Bewegungsraums 9 anliegt. Die Durchmesser-Differenz von Prisma 8 und Umfangsfläche 10 ist also so vorzugeben, daß das Prisma 8 zwar im Bewegungsraum 9 quer zur Längsachse 11 schwenkbar ist, aber durch Verkanten begrenzt wird. Gemäß weiterer Erfindung kann der Bewegungs­ raum 9 auch in axialer Richtung begrenzt sein, so daß das Prisma 8 in seiner Bewegung auch oder alternativ durch An­ schlag an den axialen Endflächen 14 und 15 begrenzt wird.

Durch die Flächen des Prismas 8 werden die Schaltstellungen des Schalthebels 2 definiert. Die Grundstellung des Schalt­ hebels 2 kann durch eine Wendelfeder 16 vorgegeben werden, die zwischen einem Widerlager 17 des Gehäuses 1 und, z. B. dem Schaltknopf 5, um die Hebelachse 3 gelegt ist.

Im gezeichneten Ausführungsbeispiel wird an dem dem Schalt­ knopf 5 gegenüberliegenden inneren Ende 6 des Schalthebels 2 ein Schaltmittel 7 in Form eines Schirms vorgesehen, der beim Schwenken in die eine oder andere Richtung den Lichtweg 18 zwischen opto-elektronischen Sendeeinheiten 19 und Em­ pfangseinheiten 20 sperrt oder freigibt. Wenn beispielsweise vier solcher Sende- und Empfangseinheiten 19, 20 auf ent­ sprechenden mit dem Gehäuse 1 fest verbundenen Platten 21 und 22 vorgesehen werden, kann durch Hin- und Herschwenken des Schaltmittels 7 erreicht werden, daß in der Grundstel­ lung alle Lichtwege 18 und in den acht durch das achtflächi­ ge Prisma 8 definierten Schaltstellungen entweder ein Licht­ weg oder zwei Lichtwege 18 freigegeben werden. Auf diese weise lassen sich durch einhändige Betätigung des Schalthebels 2 acht verschiedene Schaltstellungen einwand­ frei definiert.

Zu den die Sendeeinheiten 19 und Empfangseinheiten 20 tra­ genden Platten 21, 22 werden, im allgemeinen noch innerhalb des Gehäuses 1, Zuleitungen 23 und 24 vorgesehen, die in ei­ nem bevorzugten Ausführungsbeispiel an einem Steckkontakt 25 enden. Auf den Steckkontakt können diverse Adapter aufge­ setzt werden, z. B. ein Adapter 26 mit Leitungsanschluß 30 zu dem (nicht gezeichneten) zu steuernden Gerät. Es kann aber auch ein Sendeadapter 27 in den Steckkontakt 25 gesetzt wer­ den, der seine Signale drahtlos auf dem durch Pfeile 28 sym­ bolisierten Funkweg zu einem Empfänger 29 leitet, der wie­ derum über eine Leitung 30 mit dem zu steuernden Gerät ver­ bunden ist.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung wird vorzugsweise so konzipiert, daß die Schaltwege, das heißt die zum Schalten erforderliche Auslenkung des Schaltknopfs 5, möglichst kurz gehalten sind, um den Bediener entsprechend wenig zu bela­ sten. Diese kurzen Betätigungswege werden erreicht durch An­ passung der Dimensionen von Bewegungsraum 9 und Prisma 8, wo­ bei eine statische Federkraft zur automatischen Rückstellung in die Null-Position des Schalthebels zweckmäßig vorgesehen wird. Die Null-Position lädt sich zusätzlich mit Hilfe von Kontakten 31, 32 am Schaltknopf 5 und Gehäuse 1 prüfen. Die Kontakte bzw. Fühler 31, 32 können verschleißfrei bzw. be­ rührungsfrei ausgebildet werden.

Eine Auslenkung des Schalthebels bewirkt, daß im elektro-op­ tischen Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 ein als Licht­ wellenblockiereinheit ausgebildetes Schaltmittel 7 jeweils bestimmte elektronische Sende- und Empfangseinheiten 19, 20 durchschalten läßt oder nicht. Bei Verwendung derartiger kontaktlos bzw. verschleißfrei zu betätigender Sende- und Empfangseinheiten in Verbindung mit dem Schalthebel mit über das Prisma 8 definierten Schaltpositionen bei extrem kurzen Schaltwegen wird im mechanischen Teil praktisch Verschleiß­ freiheit erreicht und die Bedienungsperson kann mit gering­ stem Energie- und Bewegungsaufwand schalten.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung befindet sich in ei­ nem stationären oder tragbaren Gehäuse. Die gesamte statio­ näre Steuereinheit gleicht in ihrem mechanischen und elek­ trotechnischen Aufbau der tragbaren Steuereinheit. Diese ist als frei in der Bedienerwand zu tragendes Gehäuse 1 mit ei­ nem einsteckbaren, flexiblen Verbindungskabel 30 oder mit einer ebenfalls einsteckbaren Sendeeinheit 27 ausgestattet Durch die von den Sendeeinheiten 19 ausgehenden Lichtwellen werden auf den Platten 22, beispielsweise angeordnete licht­ empfindliche Dioden oder Transistoren 20, geschaltet/akti­ viert.

Bezugszeichenliste

 1 Gehäuse
 2 Schalthebel
 3 Hebelachse
 4 äußeres Ende (3)
 5 Schaltknopf
 6 inneres Ende (3)
 7 Schaltmittel
 8 Prisma
 9 Bewegungsraum
10 Umfangsfläche (9)
11 Längsachse (1)
12 Prismafläche
13 Prismakante
14 axiale Endfläche (9)
15 axiale Endfläche (9)
16 Wendelfeder
17 Widerlager
18 Lichtweg
19 Sendeeinheit
20 Empfangseinheit
21 Platte (19)
22 Platte (20)
23 Leitung (19)
24 Leitungen (20)
25 Steckkontakt
26 Adapter
27 Sendeadapter
28 Funkweg
29 Empfänger
30 Leitung
31 Kontakt/Fühler
32 Kontakt/Fühler

Claims (6)

1. Steuervorrichtung mit einem in einem Gehäuse (1) gelager­ ten, manuell zwischen einer Grundstellung und mehreren Schaltstellungen einhändig bewegbaren Schalthebel (2) und jeweils in vorbestimmten Schaltstellungen des Hebels durch diesen betätigten Schaltorganen (19, 20) zum Erzeugen ent­ sprechender Steuersignale, dadurch gekennzeichnet, daß der um seine Achse (3) nicht drehbare Schalthebel (2) über ein mehrkantiges, gerades Prisma (8), dessen Achse in der Grundposition etwa parallel zur Hebelachse (3) verläuft, in einer etwa zylinderförmigen Lagerschale (9) des Gehäuses (1) schwenkbar gehalten ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Positionierung der Grundstellung eine mechanische Feder (16), vorzugsweise eine um einen der Teil der Hebelachse (3) gelegte Wendelfelder (16) vorgesehen ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (2) in Richtung der Hebelachse (3) gegen die Kraft der Feder (16) verstellbar ist.

4. Steuervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (4) des Schalthebels (2) ein kontaktlos, verschleißfrei arbeitendes Steuermittel (7) zum Betätigen mindestens eines Schaltorgans (19, 20) für jede einer Pris­ mafläche (12) bzw. einem Paar diagonal gegenüberliegender Prismaflächen entsprechende Schaltstellung vorgesehen ist.

5. Steuervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel als Schirm (7) ausgebildet ist, der in jeder einer Prismafläche (12) bzw. einem solchen Flächenpaar entsprechenden Schwenkstellung des Schalthebels (2) ein oder mehrere Lichtschranken (18) sperrt oder öffnet.

6. Verwendung der Steuervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Steuern eines Computers, insbesondere zur Cursor-Steuerung auf dem Bildschirm.