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Zylinderförmiger Drucktaster Die Erfindung betrifft insbesondere durch
manuellen Druck zu betätigende zylinderförmige Drucktaster, mit denen beim Betätigen
ein Stromkreis geschlossen und/oder geöffnet wird.
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Auf dem Gebiet der Datenverarbeitung werden Drucktaster benötigt,
die bei einer Betätigung einen Stromkreis definiert einmal schließen. Wird ein derartiger
Drucktaster z. B. zur Werteingabe benutzt, so muß sichergestellt sein, daß bei einem
manuellen Niederdrücken einer entsprechenden Zifferntaste dieser Wert einmal in
die Rechenmaschine gelangt. Er muß und darf aber bei einmaliger Tastenbetätigung
nur einmal eingegeben werden. Wird der elektrische Kontakt nicht oder nur mangelhaft
geschlossen, so gelangt die entsprechende Ziffer nicht in die Maschine, und eine
nach der Werteingabe durchgeführte Rechenoperation würde so mit einem unvollständigen
Faktor vorgenommen und zu einem falschen Ergebnis führen.
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Wird der Drucktaster versehentlich so gedrückt, daß eine mehrmalige
Kontaktgabe .erfolgt, so würde der Wert eventuell auch mehrmals in die Maschine
gelangen und damit wiederum zu einer fehlerhaften Rechnung führen. Das kann insbesondere
beiDrucktastern auftreten, wie sie von Türklingeln her bekannt sind und bei denen
die Kontaktgabe nur von dem manuellen Druck her bestimmt wird. Man hat daher, um
den direkten Einfluß des Bedienenden auszuschließen, sogenannte übertotpunktschalter
verwendet, die aber die Nachteile haben, daß einmal der Kontaktfederdruck verhältnismäßig
schwach ist und zum anderen labile Funktionsstellungen auftreten, in denen der Kontaktdruck
nahezu Null ist. Dadurch besteht erhöhte Gefahr für Prellungen, insbesondere bei
Erschütterung.
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Außerdem bieten übertotpunktschalter Schwierigkeiten in der Fertigung,
und ihre Funktion leidet bei Ermüdung der Federn nach längerem Gebrauch. Die verhältnismäßig
große Belastung der Federn durch 'Überwindung des Totpunktes führt außerdem leicht
zu Federbrüchen.
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Es sind dann noch die sogenannten Reed-Kontakte bekanntgeworden, die
aber nicht direkt manuell, sondern nur indirekt magnetisch betätigt werden können,
so daß bereits aus diesem Grunde eine Verwendung für Werteingabevorrichtungen nicht
möglich ist. Weiter sind Schutzrohrschalter bekannt, bei denen ein Kontakte schließender
Dauermagnet in dem Schutzrohr vorgesehen ist und ein außerhalb des Schutzrohres
angeordneter zweiter Magnet durch entsprechende Verstellung den innenliegenden Magneten
infolge entgegengesetzter Polung zu den Kontakten hin ausweichen läßt. Auch diese
Schutzrohrkontakte haben neben der aufwendigen, Bauweise den Nachteil, daß mit ihnen
nur verhältnismäßig geringe Kontaktdrücke erzielbar sind.
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Weiter sind durch das schweizerische Patent 369 504 Drucktaster in
Flachbauweise bekanntgeworden, die aber bei im wesentlichen gleicher Arbeitsweise
einen verhältnismäßig großen Platz benötigen, der unter anderen dem Aufbau eines
Tastenfeldes entgegensteht. Außerdem ist durch die deutsche Auslegeschrift 1118
315 ein zylinderförmiger Drucktaster bekanntgeworden, der zwar Ähnlichkeit im Aufbau
mit dem Taster nach der vorliegenden Erfindung zeigt, in der Aufgabenstellung -und
Lösung jedoch erheblich abweicht. Dieser Drucktaster soll als Steuerschalter einstellbare
Kontaktwege und -drücke ermöglichen, was bei ihm mit entsprechendem Aufwand an Teilen
und Justiereinrichtungen erzielt wird. So werden bei diesem Taster zwei Dauermagneten,
zwei Druckfedern und Einrichtungen zur Veränderung der Lage dieser Teile benötigt.
Weiter ist durch das deutsche Patent 735 698 ein Drucktaster bekanntgeworden, bei
dem ein Dauermagnet für den Kontaktschluß vorgesehen ist. Dieser Taster benötigt
bei größerer Bautiefe aber mehr Teile, so z. B. zwei Druckfedern und eine mehrteilige
Kontaktbrücke. Auch die deutsche Auslegeschrift 1119 956 zeigt einen Drucktaster,
dessen Kontaktbrücke in der Ruhestellung von einem Magneten angezogen wird. Dort
ist aber die Kontaktbrücke über den Stößel fest mit dem Tastkopf verbunden und keine
Feder vorgesehen, so daß der Magnet allein die Rückführung der Brücke in die Ruhestellung
bewirkt. Dadurch ist aber ein definiert einmaliges Schließen der Kontakte nicht
mit Sicherheit zu erzielen, sondern es kann beliebig häufiger Kontaktschluß bewirkt
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zylinderförmigen Drucktaster-
mit Magnetsprungwerk nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß gleichzeitig
bei geringer Einbaufläche
ein einfacher Aufbau mit nur einer Feder
und eine sichere, Fehltastungen verhindernde Kontaktgabe erzielbar sind, so daß
ihm die vorerwähnten Nachteile nicht anhaften.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß eine Schraubend'ruckfeder
zwischen dem Tastkopf und der Kontaktbrücke angeordnet ist, welche bei Betätigung
der Kontaktbrücke in bekannter Weise in die Arbeitsstellung schnellt, und daß die
Arbeitsstellung der Kontaktbrücke so begrenzt ist, daß der Magnet bei genügender
Entspannung der Feder die Kontaktbrücke in bekannter Weise gegen deren Restspannung
sprunghaft zurückholt.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Es soll hier jedoch noch besonders darauf hingewiesen werden, daß
mit einem Drucktaster nach der Erfindung mit gleichem Vorteil ein definiertes Schließen
und/oder Öffnen eines Stromkreises erzielbar ist. Auch als Umschalter ist ein Drucktaster
nach der Erfindung besonders gut geeignet, bei dem dem Schließen eines Kontaktpaares
stets das Öffnen eines anderen vorangeht.
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Der Aufbau und die Wirkungsweise von Drucktastern nach der Erfindung
soll an Hand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachstehend
näher erläutert werden. Es zeigen F i g. 1 und 2 einen Drucktaster mit einem Satz
Arbeitskontakten, F i g. 3 einen Drucktaster mit andersartiger Befestigung des Magneten,
F i g. 4 einen Drucktaster mit durch einen Deckel verschließbarem Kontaktgehäuse
uhd anderer Befestigung .der Feder, F i g. 5 einen Drucktaster mit zwei Kontaktsätzen.
Wie die F i g. 1 zeigt, ist in einer vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Taste
1 ein Tastenschaft 2 mit eingegossen oder eingespritzt. Ein Kontaktgehäuse 3 ist
so geformt, daß es im Zusammenwirken mit der Taste 1 das Gehäuseinnere staubdicht
abschließt. Die Taste 1 greift zu diesem Zweck mit ihren Seitenwänden über das Gehäuse
3 und ist weiterhin so geformt, daß sich zugleich die Begrenzung für den Tiefgang
der Taste 1 durch Auflegen derselben auf dem Gehäuse 3 zwangläufig ergibt. Auf einem
Absatz 4 des Gehäuses 3 sitzt ein Permanentmagnet 5, der durch beliebige Mittel,
z. B. durch Ankleben, fest mit dem Gehäuse 3 verbunden wird. Eine Kontaktplatte
6 ist in F i g.1 in von dem Magneten 5 angezogener Lage dargestellt. Von Kontakten
7 und 8 ist einer mit einer nicht dargestellten Stromzuführungsleitung, der andere
mit einer gleichfalls nicht dargestellten Ableitung verbunden. Die Taste 1 wird
mit ihrem Tastenschaft 2 in einer Führung 9 gehalten, die vorzugsweise in das Gehäuse
3 mit eingepreßt, -gespritzt oder -gegossen wird. Eine Druckfeder 10 stützt sich
mit einem Ende gegen die Taste 1 und mit dem anderen gegen die Kontaktplatte 6 ab.
Die Vorspannung dieser Feder 10 muß so gewählt werden, daß sie einmal die Taste
in der dargestellten Ruhestellung hält und zum anderen geringer ist als die Anziehungskraft,
die die Kontaktplatte 6 an dem Magneten hält. Als Begrenzung der Ruhestellung der
Taste 1 und zum Zusammenhalten des Gehäuses 3 mit der Taste 1 ist ein Sicherungsring
11 mit dem Tastenschaft 2 verbunden.
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Die Funktion des Drucktasters ist folgende: Wie die F i g. 1 zeigt,
befindet sich die Kontaktplatte 6 im fest angezogenen Zustand am Magneten 5. Der
zu den. Kontakten 7 und 8 geführte Stromkreis ist in dieser Lage der Kontaktplatte
6 unterbrochen. Beim Betätigen der Taste 1 wird die Feder 10 stetig steigend gespannt.
Die Druckkraft der Feder nimmt somit stetig zu, je tiefer die Taste gedrückt wird.
In dem Augenblick, in dem die Federkraft die Haltekraft des Magneten 5 übersteigt,
wird die Kontaktplatte 6 von dem Magneten 5 abgerissen und auf die Kontakte 7 und
8 gedrückt. Da die Feder 10 beim Abreißen der Kontaktplatte 6 von dem Magneten 5
entsprechend stark vorgespannt war und die Taste 1 nach dem Abreißen noch weiter
bis in ihre tiefste Lage (F i g. 2) geführt wird, legt sich die Kontaktplatte 6
mit solchem Druck auf die Kontakte 7 und 8, daß Prellungen praktisch vermieden werden.
Beim Loslassen der Taste 1 wird nach entsprechender Abnahme des Druckes der Feder
10 die Kontaktplatte 6 von dem Magneten 5 wieder angezogen und damit der Stromkreis
an den Kontakten 7 und 8 unterbrochen. Die Drucktaste 1 und die Kontaktplatte 6
nehmen erneut die in F i g. 1 dargestellte Lage ein. Schließen und Öffnen der elektrischen
Kontakte findet so plötzlich statt, wie dies bei übertotpunktschaltern bereits bekannt
ist. Diesen gegenüber erfolgt aber bei der neuen, hier offenbarten Ausführungsform
die Kontaktgabe mit wesentlich höherem Druck, was zur Vermeidung von Prellungen
als einer der Hauptvorteile gewertet werden muß.
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Weitere Kontaktsätze können ohne besondere konstruktive Schwierigkeiten
vorgesehen und von einer entsprechend geformten Kontaktplatte in deren oberer Lage
überbrückt werden. Es handelt sich um sogenannte Ruhekontakte, auf die später noch
näher eingegangen wird. Zum Schließen derartiger Ruhekontakte wird nach der vorstehend
erläuterten Ausführungsform der benötigte Kontaktdruck von dem Permanentmagneten
5 bereitgestellt. Besonders günstig für eine einwandfreie Kontaktierung wirkt sich
dabei aus, daß die Anziehungskraft eines Magneten umgekehrt proportional fast quadratisch
zur Größe des Nutzspaltes wächst.
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Die F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, die in Aufbau und
Arbeitsweise der in F i g.1 völlig gleich ist. Hier ist lediglich der Permanentmagnet
5 auf einer Tastenschaftführung 9 fest angeordnet und im Durchmesser kleiner als
der gemäß F i g. 1. Die Druckfeder 10 ist im Durchmesser so groß gehalten, daß sie
über den äußeren Durchmesser des Magneten 5 hinweggeht.
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Die F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der das die Kontakte
7, 8 einschließende Gehäuse 3 a mit einem Gehäusedeckel 3 b gegen äußere Einwirkungen
verschließbar ist. Um einen besonders dichten Verschluß zu erzielen, werden die
Gehäuseteile 3 a und 3 b durch entsprechend miteingeformte Gewinde an den Wänden
33 und 34 durch Verschrauben miteinander verbunden. Die Wände 33 und 34 können aber
auch, wie es die F i g. 4 zeigt, glatt geformt sein, und die feste Verbindung von
3 a mit 3 b wird durch ein Klebemittel erreicht.
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Eine besondere Befestigung des Magneten 5 ist bei dieser Ausführung
nicht notwendig, da er zwischen Absätzen der Gehäuseteile 3a und 3 b fest in seiner
Lage gehalten wird.
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Vor dem Zusammenbau muß hier die Taste 1 mit dem Gehäusedeckel 3 b
über den Sicherungsring 11 verbunden werden. Danach sind die Kontaktplatte 6
und
der Magnet 5 in das Gehäuse 3 a einzubringen. Die Feder 10 wird über den Tastenschaft
2 geführt und nunmehr die Gehäuseteile 3 a und 3 b in einer der bereits vorerwähnten
Arten miteinander verbunden.
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In gleicher Weise ist die Ausführung gemäß F i g. 5 aufgebaut, nur
daß hier eine spulenförmig ausgebildete Kontaktplatte 35 verwendet wird, die auf
Grund ihrer Formgebung besonders gut mit den Kontakten 7, 8 in Arbeitsstellung und
den weiteren Kontakten 31 in Ruhestellung zusammenwirkt. Mit der zusätzlichen Rückstellfeder
28, die sich an der Taste 1 und an dem Deckel 3 b abstützt, kann der Tastendruck
beliebig gewählt werden, ohne daß diese Feder 28 die Funktion der in dem Gehäuse
3 a und 3 b vorgesehenen Teile beeinflußt.
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Mit den vorbeschriebenen Drucktastern lassen sich Tastenfelder, z.
B. Werteingabetastaturen, besonders vorteilhaft aufbauen. Auf einer mit den notwendigen
Leitungen versehenen gedruckten Schaltplatte werden z. B. die Bauteile gemäß den
F i g. 1 bis 5 aufgesetzt. Die Stromzuführungen zu den Kontakten 7 und 8 reichen
durch entsprechende Löcher in der Schaltplatte zu deren Rückseite und werden dort
an entsprechenden Leitern angelötet. So kann jeder Drucktaster durch Anlöten der
Stromzuführungen mit der Schaltplatte fest verbunden werden. Eine entsprechende
Anzahl von Drucktastern, die sämtlich in der gleichen Weise auf der Schaltplatte
montiert werden, ergeben ein kompaktes, handliches Tastenfeld, fertig zum Einbau
in eine Rechen-, Buchungs-oder eine sonstige Büromaschine.
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Es kann aber auch besonders vorteilhaft sein, eine als Grundplatte
für ein derartiges Tastenfeld vorgefertigte Schaltplatte zu verwenden, in der bereits
eingepreßt oder eingegossen die Gehäuse 3 mit den Kontakten 7 und 8 vorgesehen sind.
In diese Grundplatte werden dann lediglich die übrigen Teile, z. B. 6, 5, 10 und
1, nacheinander eingesetzt und jeder komplette Drucktaster durch das Sicherungsteil
11 zusammengehalten. Auf dieser mit den Gehäusen 3 vorgefertigten Schaltplatte sind
selbstverständlich die notwendigen elektrischen Leitungen als gedruckte Schaltung
vorgesehen.
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Der aus dem Gehäuse 3 herausragende Tastenschaft 2 kann in einfachster
Weise mit an sich bekannten mechanischen Verriegelungs- oder Sperrvorrichtungen
zusammenwirken, um z. B. Funktionstasten in der gedrückten Lage festzuhalten. Dabei
kann, wie allgemein bekannt, die Verriegelung so ausgebildet sein, daß bei Betätigung
einer Taste eine zuvor betätigte aus der Verriegelungsstellung zurück in die Ruhestellung
springt. Für Werttastaturen werden dagegen Tastensperren benötigt, die verhindern,
daß zugleich mehr als nur eine Werttaste gedrückt werden kann. Die Tastenschäfte
2 können in entsprechender Ausbildung oder über entsprechende Zwischenglieder auch
mit derartigen, an sich bekannten Tastensperren unschwer zusammenwirken.
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Die Form der Kontaktplatte 6 kann je nach den gestellten Forderungen
beliebig ausgeführt werden, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird.
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Für Fälle, in denen eine direkte Kontaktgabe durch die Kontaktplatte
6 nicht erwünscht ist, kann eine indirekte Einwirkung auf von der Relaistechnik
her bekannte Kontaktpaare mit in der Verstellrichtung gegenüberliegenden Kontakten
mittels eines Zwischengliedes aus Isoliermaterial gewählt werden, ohne den Erfindungsgedanken
zu verlassen. Das Teil 6 bewegt dann bei Verstellung in eine seiner Endlagen das
Zwischenglied, welches dadurch seinerseits die Kontakte des Kontaktpaares zur Berührung
oder aus der Berührung bringt. Da eine derartige indirekte Betätigung von Kontaktsätzen
bei elektromagnetischen Relais allgemein bekannt ist, bedarf es für diese Ausführungsform
keiner zeichnerischen Darstellung.