WO2005026664A1 - Optischer inkrementgeber mit drucktaster - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • H01H25/00—Switches with compound movement of handle or other operating part
    • H01H25/06—Operating part movable both angularly and rectilinearly, the rectilinear movement being along the axis of angular movement

Definitions

  • the optical increment encoder comprises an increment wheel having an axis of rotation, two light receivers and two light transmitters, one of the light transmitters and one of the light receivers being assigned to one another and the light receivers emitting phase-shifted signal pulses depending on the direction of rotation when the increment wheel is actuated.
  • the light receiver and light transmitter are located next to each other and preferably form a structural unit.
  • the increment wheel has lighter and darker areas.
  • an illuminated pushbutton is arranged in the bore of the increment wheel, via which a pressure contact is actuated. No statements are made about this structure.
  • an optical encoder for an operating element is known, which is formed by a light distribution or light guide via which the transmitter and receiver functionally interact.
  • the invention has for its object to show a turntable or incremental encoder, the Be movement and direction information are displayed via an optical encoder.
  • the task is based on the problem that central illumination and axial switching should be possible.
  • the object is achieved by the features of patent claim 1.
  • the invention is based on the idea of arranging an LED (light source) centrally in the middle for the illumination and the symbolism arranged radially around the rotary knob, and the light of the light source forwardly via a light rotor toward the button surface and the symbolism around the button conduct.
  • a second light source which is placed decentrally, for example, emits constant transmission information for the incremental encoder.
  • a light guide associated with this emits a changeable brightness pattern to two receivers when the button is moved or rotated.
  • a digital bit pattern e.g. gray code
  • the transmitter and receiver can lie in one plane and can be fastened in close proximity to one another on a printed circuit board.
  • the transmitter and receiver face each other. With the same arrangement, other switching tasks can be implemented by further receivers.
  • a switching element arranged on the side of the rotary actuator is actuated via an annular lever.
  • the switching element is actuated and a contact on the circuit board is closed / opened.
  • the lever ratio By changing the lever ratio, the switching characteristics (switching travel, switching force) can be easily adapted to different needs.
  • Fig. 2 shows a detail from Fig. 1 with another variant.
  • An increment encoder 1 shown in FIG. 1 with pushbutton 1.1 has a button 2 with search symbols, which is integrated in a panel 3 with function symbols. Below the cover 3 with symbols there is a light guide 4 for illuminating the symbols. Functionally connected to the button 2 is a light rotor 15, which in turn preferably has a mushroom shape. The light rotor 15 is guided and held within a housing 14 and is functionally aligned with a light source 10 for illuminating the button 2 and the symbols in the diaphragm 3. The symbolism in button 2 can also be illuminated via a light stone 16.
  • the light source 10 is arranged centrally in the present exemplary embodiment. However, a lateral arrangement is also possible, in which case the light rotor 15 then has a different form of light guidance.
  • the 11 is another light guide for the function of the incremental encoder itself. This light guide 11 interacts functionally with a transmission light source 8 and receivers 9. Receiver 9 and transmitter 8 are preferably mounted in close proximity and side by side. The light guide 11 carries a digital bit pattern, by means of which a code for further processing in electronics, not shown in more detail, is specified.
  • a lever 5 is located on the side of the guide 17 of the push button 1.1 for transmitting the push movement of the button 2 (push button 1.1) of the incremental encoder 1 as a switching function.
  • the lever 5 is itself held in a lever bearing 12.
  • a switching element 6, which cooperates with a contact on a printed circuit board 7, is arranged below the lever 5.
  • the light sources 8 and 10 and the receivers 9 are preferably also arranged on the printed circuit board 7.
  • a locking spring 13 is used to lock the push button 1.1.
  • the light guide 11 (here a mirror) is turned towards the transmitting light source 8, e.g. an LED, and the receivers 9 adjusted.
  • the transmitting light source 8 e.g. an LED
  • the receivers 9 adjusted.
  • different signals are generated at the receivers 9, which contain a changed digital bit pattern. This is passed on to electronics for evaluation and implementation of the information in a known manner.
  • button 2 of push button 1.1 is pressed. With this movement, the lever 5 is pressed against the switching element 6, which in turn closes the contact on the printed circuit board 7.
  • the detent spring 13 is latched by the pushbutton 1.1.
  • Transmitter 8.1 and receiver 9.1 are located opposite each other and are arranged perpendicular to circuit board 7.
  • the receivers are 9.1 slightly offset from the transmitter 8.1, the transmitter 8.1 being more in the center.
  • a coding ring 17 or a shadow mask is then moved between the transmitter 8.1 and the receivers 9.1, which is for example molded onto the pushbutton 1.1.
  • the bit pattern on the receivers 9.1 is generated in a known manner via this shadow mask 17.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Es wird vorgeschlagen, für die Ausleuchtung der radial um den Drehknopf (2) angeordneten Symbolik eine LED (Lichtquelle) (10) zentral in der Mitte anzuordnen und dabei das Licht der Lichtquelle (10) über einen Lichtrotor (15) nach vorne zu der Knopfoberfläche und zu der Symbolik um den Knopf (2) zu leiten. Eine zweite Lichtquelle (8), die dezentral plaziert wird, gibt eine konstante Sendeinformation für den Inkrementgeber (1) ab. Eine damit verbundene Lichtführung (11) / Lochmaske (17) gibt bei Bewegung bzw. Drehbewegung des Knopfes (2) ein veränderbares Helligkeitsmuster an zwei Empfänger (9) ab. Ein seitlich vom Drucktaster (1.1) angeordnetes Schaltelement (7) wird über einen ringförmigen Hebel (5) durch ein axiales Betätigen des Knopfes (2) betätigt. Durch eine Änderung der Hebelübersetzung kann die Schaltcharakteristik (Schaltweg, Schaltkraft) leicht verschiedenen Bedürfnissen angepasst werden.

Description

B E S C H R E I B U N G
Optischer Inkrementgeber mit Drucktaster
Technisches Gebiet
Einen gattungsgemäßen optischen Inkrementgeber offenbart die DE 197 33 049 A1. Durch diesen wird eine berührungslose Bedienung einer Gerätefunktion ermöglicht. Der optische Inkrementgeber umfasst ein eine Drehachse aufweisendes Inkrementrad, zwei Lichtempfänger und zwei Lichtsender, wobei jeweils einer der Lichtsender und einer der Lichtempfänger einander zugeordnet sind und die Lichtempfänger in Abhängigkeit der Drehrichtung bei Be- tätigung des Inkrementrads phasenverschobene Signalimpulse abgeben. Lichtempfänger und Lichtsender liegen direkt nebeneinander und bilden bevorzugt eine bauliche Einheit. Das Inkrementrad weist hellere und dunklere Flächen auf. In einer vorteilhaften Ausführung ist in der Bohrung des Inkrementrads eine beleuchtbare Drucktaste angeordnet, über die ein Druckkontakt betätigt wird. Ausführungen über diesen Aufbau werden dabei nicht gemacht.
Stand der Technik
Ein optischer Drehschalter zur Kopplung von optischen Lichtleitfasern wird in der DE 33 90 476 Tϊ (WO 84/03951) beschrieben. Dazu weist der Drehschalter Lichtablenkein- richtungen auf.
Aus der nicht veröffentlichten DE 103 14 315.7 ist ein optischer Encoder für ein Bedienelement bekannt, welcher durch eine Lichtverteilung bzw. Lichtführung gebildet wird, über die Sender und Empfänger funktional zusammenwirken.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Drehsteller oder Inkrementgeber aufzuzeigen, dessen Be egungs- und Richtungsinformationen über einen optischen Encoder dargestellt werden. Dabei liegt der Aufgabe das Problem zugrunde, dass ein zentrisches Ausleuchten und ein axiales Schalten ermöglicht sein soll. Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, für die Ausleuchtung und der radial um den Drehknopf angeordneten Symbolik eine LED (Lichtquelle) zentral in der Mitte anzuordnen und dabei das Licht der Lichtquelle über einen Lichtrotor nach vorne zu der Knopfoberfläche und zu der Symbolik um den Knopf zu leiten. Eine zweite Lichtquelle, die beispielsweise dezentral plaziert wird, gibt eine konstante Sendeinformation für den Inkrementgeber ab. Eine damit verbundene Lichtführung gibt bei Bewegung bzw. Drehbewegung des Knopfes ein veränderbares Helligkeitsmuster an zwei Empfänger ab. Beim Drehen wird so ein digitales Bitmuster (z.B. Graycode) erzeugt, welches über eine nachfolgende Elektronik weiterverarbeitet wird. In einer Ausführung können Sender und Empfänger in einer Ebene liegen und in direkte Nähe zueinander auf einer Leiterplatte befestigt sein. In einer weiteren Ausführung liegen sich Sender und Empfänger gegenüber. Mit der gleichen Anordnung lassen sich durch weiter Empfänger noch andere Schaltaufga- ben realisieren.
Ein seitlich vom Drehsteller angeordnetes Schaltelement wird über einen ringförmigen Hebel betätigt. Durch ein axiales Betätigen des Knopfes wird dabei das Schaltelement betätigt und ein Kontakt auf der Leiterplatte geschlossen/geöffnet. Durch eine Änderung der Hebelübersetzung kann die Schaltcharakteristik (Schaltweg, Schaltkraft) leicht verschiedenen Bedürf- nissen angepasst werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1 einen Drehsteller bzw. Inkrementgeber in einer Schnittdarstellung,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einer weiteren Variante.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Ein in Fig. 1 dargestellter Inkrementgeber 1 mit Drucktaster 1.1 weist einen Knopf 2 mit Suchsymbolik auf, welcher in einer Blende 3 mit Funktionssymbolik eingebunden ist. Unterhalb der Blende 3 mit Symbolik befindet sich eine Lichtführung 4 für das Ausleuchten der Symbolik. Mit dem Knopf 2 funktional verbunden ist ein Lichtrotor 15, der seinerseits vor- zugsweise eine Pilzform aufweist. Der Lichtrotor 15 wird innerhalb eines Gehäuses 14 geführt und gehalten und ist funktional auf eine Lichtquelle 10 zur Beleuchtung des Knopfes 2 als auch der Symbolik in der Blende 3 ausgerichtet. Über einen Lichtstein 16 kann auch die Symbolik im Knopf 2 ausgeleuchtet werden. Die Lichtquelle 10 ist im vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel mittig angeordnet. Eine seitliche Anordnung ist jedoch gleichfalls möglich, wobei dann der Lichtrotor 15 eine andere Lichtführungsform aufweist.
Mit 11 ist eine weitere Lichtführung für die Funktion des Inkrementgebers selbst gekennzeichnet. Diese Lichtführung 11 wirkt funktional mit einer Sendelichtquelle 8 sowie Empfän- gern 9 zusammen. Empfänger 9 und Sender 8 sind vorzugsweise in direkter Nähe und nebeneinander liegend angebracht. Die Lichtführung 11 trägt dabei ein digitales Bitmuster, durch welches ein Code für die Weiterverarbeitung in einer nicht näher dargestellten Elektronik vorgegeben wird.
Für eine Übertragung der Druckbewegung des Knopfes 2 (Drucktaster 1.1 ) des Inkrementgebers 1 als Schaltfunktion befindet sich ein Hebel 5 seitlich an der Führung 17 des Drucktasters 1.1. Der Hebel 5 wird selbst in einer Hebellagerung 12 gehalten. Unterhalb des Hebels 5 ist ein Schaltelement 6 angeordnet, welches mit einem Kontakt auf einer Leiterplatte 7 zusammenwirkt. Auf der Leiterplatte 7 sind vorzugsweise auch die Lichtquellen 8 und 10 sowie die Empfänger 9 angeordnet. Eine Rastfeder 13 dient zur Rast des Drucktasters 1.1.
Die Funktionsweise des Inkrementgebers 1 mit Drucktaster 1.1 mit zentrischer Ausleuchtung ist wie folgt:
Durch Drehen der Knopfes 2 wird die Lichtführung 11 (hier ein Spiegel) gegenüber der Sendelichtquelle 8, z.B. eine LED, und den Empfängern 9 verstellt. In Reaktion dazu werden unterschiedliche Signale an den Empfängern 9 hervorgerufen, welche ein verändertes digitales Bitmuster beinhalten. Dieses wird in bekannter Art und Weise an eine Elektronik zur Auswertung und Umsetzung der Information gegeben.
Wird eine Druckfunktion ausgeführt, wird der Knopf 2 des Drucktasters 1.1 gedrückt. Mit dieser Bewegung wird der Hebel 5 gegen das Schaltelement 6 gedrückt, welches seinerseits den Kontakt auf der Leiterplatte 7 schliesst. Das Rasten des Drucktasters 1.1 realisiert die Rastfeder 13.
In Fig. 2 ist eine weitere Variante dargestellt. Hierbei liegen sich Sender 8.1 und die Empfänger 9.1 gegenüber und sind senkrecht zur Leiterplatte 7 angeordnet. Die Empfänger 9.1 sind leicht versetzt zum Sender 8.1 ausgerichtet, wobei der Sender 8.1 eher mittig liegt. Zwischen Sender 8.1 und den Empfängern 9.1 wird dann ein Kodierring 17 bzw. eine Lochmaske bewegt, welche beispielsweise am Drucktaster 1.1 angeformt ist. Über diese Lochmaske 17 wird in bekannter Art und Weise das Bitmuster an den Empfängern 9.1 erzeugt.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E
1. Optischer Inkrementgeber mit Drucktaster, aufweisend einen Knopf, sowie wenigstens einen Licht aussendenden Sender und wenigstens zwei das Licht empfangene Empfänger und eine Codierung, welche die Stellinformation des I nkrementgebers beinhaltet, wobei - für die Ausleuchtung und der radial um den Drehknopf (2) angeordneten Symbolik eine LED (Lichtquelle) (10) zentral in der Mitte angeordnet ist, - dabei das Licht der Lichtquelle (10) über einen Lichtrotor (15) nach vorne zu der Knopfoberfläche und zu der Symbolik um den Knopf (2) geleitet wird, - eine zweite Lichtquelle (8), die dezentral plaziert ist, die konstante Sendeinformation für den Inkrementgeber (1 ) und - eine damit verbundene Lichtführung (11) bzw. Lochmaske (17) bei Bewegung bzw. Drehbewegung des Knopfes (2) ein veränderbares Helligkeitsmuster an die zwei Empfänger (9) abgibt, wobei - ein seitlich vom Inkrementgeber (1) angeordnetes Schaltelement (7) über einen ring- förmigen Hebel (5) betätigt wird, durch welchen beim axialen Betätigen des Knopfes (2) ein Schaltelement (7) geschlossen wird.
2. Optischer Inkrementgeber nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtrotor (15) eine Pilzform besitzt.
3. Optischer Inkrementgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführung (11) und / oder der Lichtrotor (15) aus lichtleitendem Material besteht.
4. Optischer Inkrementgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Lichtführung (11) und der Lichtrotor (1 5) aus lichtleitendem, transparenten / transluzenten Kunststoff besteht.
5. Optischer Inkrementgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführung (11) das digitale Bitmuster als Code für die Weiterverarbeitung trägt.
6. Optischer Inkrementgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführung (11) als Spiegel ausgeführt ist.
7. Optischer Inkrementgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Sender (8) und Empfänger (9) in unmittelbarer Nähe zueinander auf der Leiterplatte (7) angebracht und gegenüber der Lichtführung (11) zwischen Sender (8) und den Empfängern (9) ausgerichtet sind.
8. Optischer Inkrementgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lochmaske (17) das digitale Bitmuster als Code für die Weiterverarbeitung trägt.
9. Optischer Inkrementgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Sender (8.1) und Empfänger (9.1 ) senkrecht zur Leiterplatte (7) weisend sich gegenüberliegen, wobei die Empfänger (9.1) so zum Sender (8.1) ausgerichtet sind, dass die Lochmaske (17) zwischen Empfänger (9.1 ) und Sender (8.1) geführt wird.
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