-
Die
Erfindung betrifft beleuchtbare Tastschalter für folienabgedeckte Tastaturen,
wie sie beispielsweise für
die Steuerungen von Maschinen und Anlagen eingesetzt werden. An
solchen Tastaturen sind häufig
auch mehrere solcher Tastschalter vorhanden, die zum einen für das Auslösen von
Schaltbefehlen genutzt werden. Dabei kann mit einem Finger ein Tastendruck
auf einen Tastschalter ausgeübt und
dadurch ein Schaltvorgang ausgelöst
werden. Bei solchen Tastschaltern ist es aber auch gewünscht, dass
in Abhängigkeit
eines vorgenommenen Schaltzustands auch visuell erkannt werden kann,
in welchem Modus eine entsprechend gesteuerte Maschine oder Anlage
zur Zeit betrieben wird. So kann es durchaus der Fall sein, dass
ein solcher Tastschalter mehrere Schaltzustände anzeigen kann, was beispielsweise
durch eine Möglichkeit
zur mehrfarbigen Beleuchtung erreichbar ist.
-
Aus
diesem Grunde sind den jeweiligen Tastschaltern einer Tastatur mindestens
eine, häufig
aber auch mehrere Beleuchtungselemente, die dann Licht mit unterschiedlichen
Farbtönen
emittieren können, zugeordnet.
-
In
solche Tastschalter sind außerdem
Schaltelemente, die branchenüblich
z.B. auch als Schnappscheiben bezeichnet sind, aufgenommen, über die
bei Druck auf einen solchen Tastschalter elektrisch leitende Verbindungen
hergestellt und so Schaltvorgänge
ausgelöst
werden können.
-
Solche
Elemente für
folienabgedeckte Tastaturen sind beispielsweise in
DE 203 06 974 U1 und
DE 20 2004 001 506
U1 beschrieben. Dabei wird die Oberseite mit einer flexiblen
Folie gebildet, mit der eine solche Tastatur nach außen abgeschlossen
werden kann.
-
Unterhalb
einer solchen Folie kann dann eine Schnappscheibe angeordnet sein,
mit der bei Druck von oben auf die Folie eine elektrisch leitende Verbindung
hergestellt und so ein Schaltvorgang ausgelöst werden kann. Unterhalb der
Folie sind auch Leuchtdioden als Beleuchtungselemente angeordnet,
die je nach ausgelöstem
Schaltvorgang Licht emittieren oder auch nicht.
-
Zwischen
Folie und Schnappscheibe sind bei den bekannten Lösungen in
diesem Fall sog. Inlays aus einem Kunststoff angeordnet und lose
eingesetzt. Dadurch steht eine Tastkappe in diesem Bereich erhaben über die
Oberfläche
hinaus ab, was in diesem Bereich zu einer Erhöhung der Dicke einer solchen
Tastatur führt.
Häufig
ist es aber gewünscht, sehr
flache, wenig Bauraum einnehmende Tastaturen für die jeweiligen Einsatzfälle vorzusehen.
-
Bei
diesen bekannten Möglichkeiten
ist es ebenfalls nachteilig, dass das zwischen der an der Oberfläche angeordneten
Folie und der Schnappscheibe lose eingelegte Inlay zu Fehlbedienungen führen kann.
Außerdem
unterliegt es einem Verschleiß,
der wiederum zu Verkantungen und ebenfalls dementsprechend zu Betätigungsfehlern
führen kann.
-
Weiterhin
ist es nicht möglich,
gezielt Einfluss auf eine möglichst
große
Emission von Licht nach außen
zu erreichen. Probleme bereitet es ebenfalls, eine homogene, also
eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke über die
mögliche
Fläche
zu erreichen.
-
Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, beleuchtbare Tastschalter für folienabgedeckte
Tastaturen zur Verfügung
zu stellen, die flache Tastaturausbildungen ermöglichen und außerdem eine
effektive und homogene Ausleuchtung aufweisen können.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einem Tastschalter, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist,
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können durch
Einsatz von in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen
erreicht werden.
-
Ein
erfindungsgemäßer beleuchtbarer
Tastschalter für
folienabgedeckte Tastaturen ist dabei so ausgebildet, dass auf einer
Grundplatte mindestens ein Beleuchtungselement und mindestens ein
Schaltelement angeordnet sind. Für
die Betätigung
des Schaltelements ist oberhalb vom Schaltelement ein Betätigungselement
angeordnet. Das Betätigungselement
kann innerhalb ei ner Aufnahme, die in einer Distanzplatte ausgebildet
ist, eingesetzt sein. In einer anderen Alternative kann eine Distanzplatte
aber auch so ausgebildet sein, dass an der Distanzplatte das Betätigungselement
unmittelbar ausgebildet ist. Das Betätigungselement weist einen
elastischen Hebelarm mit einem Druckelement zur Betätigung des jeweiligen
Schaltelements auf. Dabei sind Hebelarm und Druckelement am Betätigungselement
so angeordnet und ausgebildet, dass bei einem manuellen Druck auf
das Betätigungselement
auch das Schaltelement, das ebenfalls in Form einer Schnappscheibe
ausgebildet sein kann, in Richtung auf die Grundplatte und dort
angeordnete Kontaktelemente gedrückt
werden kann.
-
In
einer weiteren erfindungsgemäßen Alternative
kann ein Betätigungselement
aber auch mit mindestens einem Festkörpergelenk mit der Distanzplatte
verbunden sein. Solche Festkörpergelenke können bevorzugt
in Form von Filmscharnieren ausgebildet sein.
-
Außerdem ist
an der Distanzplatte und/oder dem Betätigungselement mindestens eine
Aussparung ausgebildet und innerhalb einer solchen Aussparung dann
jeweils mindestens ein Beleuchtungselement angeordnet. So kann vom
Beleuchtungselement emittiertes Licht in Richtung auf eine an der Oberseite
von Distanzplatte und Betätigungselement aufgebrachte
Folie emittiert werden.
-
Eine
solche Folie sollte elastisch verformbar und zumindest bereichsweise
optisch transparent sein, so dass das von Beleuchtungselementen
emittierte Licht auch von der Folie transmittiert werden kann.
-
Besonders
vorteilhaft sind Hebelarme von Betätigungs elementen bogenförmig ausgebildet,
so dass auch größere Schaltwege
bei Betätigung
der Tastschalter realisiert werden können. Um diesen Effekt zu unterstützen, sollte
ein Hebelarm eine Länge aufweisen,
der einem Bogenwinkel von mindestens 20°, bevorzugt mindestens 30° und ganz
besonders bevorzugt von mindestens 45° entspricht. Der Bogenwinkel
solcher Hebelarme muss über
ihre wirksame Länge
nicht konstant sein, so dass sie auch spiralförmig gebogen sein können.
-
Mehrere
Betätigungselemente
sollten in jeweils gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet
und dabei möglichst
auch gleich ausgebildet sein.
-
Hebelarme
von Betätigungselementen
können
mit dem jeweiligen Betätigungselement
auch mittels eines Festkörpergelenks
verbunden sein, wobei ein solches Festkörpergelenk eine nutenförmige Vertiefung
bzw. auch ein oder mehrere keilförmige Einschnitte
sein können.
-
Betätigungselemente
und Distanzplatten für erfindungsgemäße Tastschalter
können
mit einem optisch transparenten Werkstoff gebildet sein. Dabei kann
ein Betätigungselement
und auch eine Distanzplatte vollständig aus einem optisch transparenten Werkstoff
hergestellt sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, bereichsweise eine
optische Transparenz vorzusehen. So kann beispielsweise ein Mehrschichtaufbau
mit mindestens einem optisch transparenten Teil und einer Schicht
aus einem nicht-optisch transparenten Werkstoff vorgesehen werden.
So kann eine Abschattung bestimmter Bereiche und eine gezielte Lichtführung erreicht
werden.
-
So
kann beispielsweise eine in Richtung auf die Grundplatte weisende
Oberfläche
des Betätigungselements
und/oder eine Oberfläche
der Grundplatte mit einem farbigen Werkstoff gebildet oder damit
beschichtet sein. Alternativ hierzu kann aber auch zwischen Grundplatte
und Betätigungselement
eine solche farbige Folie angeordnet sein. Für den Werkstoff, die Schicht
und/oder die Folie sollte bevorzugt die Farbe weiß gewählt werden.
Dabei soll in diesem Fall und auch nachfolgend unter „weiß" auch ein Werkstoff
mit hohem Weißanteil
verstanden werden. Es kann aber auch ein optisch nicht transparenter und/oder
reflektierender Werkstoff eingesetzt sein.
-
Auch
für die
Distanzplatte kann ein farbiger Werkstoff eingesetzt werden, wobei
auch hier die Farbe weiß zu
bevorzugen ist, um einen Eintritt bzw. einen Austritt von Licht über Distanzplatte
und/oder Betätigungselement
zu vermeiden. In einer solchen Ausführung kann auch eine Funktion
als Reflektor realisiert sein. Eine Distanzplatte kann auch mit
einem optisch nicht transparenten und/oder reflektierenden Werkstoff
hergestellt sein, wobei dies auch eine solche Beschichtung sein
kann.
-
Eine
zumindest ähnliche
Wirkung kann aber auch dadurch erreicht werden, dass Betätigungselement
und/oder Distanzplatte zumindest bereichsweise mit einer reflektierenden
Oberfläche
ausgebildet werden. So können
beispielsweise äußere Ränder mit
einer reflektierenden Beschichtung versehen sein, die dann einen
Ein- oder auch einen Austritt von emittiertem Licht in diese Richtung
verhindern können.
-
An
einem Tastschalter können,
wie bereits erwähnt,
jeweils mindestens ein, bevorzugt aber mehrere, Beleuchtungselemente,
die dann wiederum als Leuchtdio den ausgebildet sein können, vorhanden
sein. An einem Tastschalter können
aber auch Beleuchtungselemente, die Licht in unterschiedlichen Farben
emittieren, vorhanden sein, um unterschiedliche Schaltzustände visuell
anzeigen zu können.
-
Eine
Grundplatte kann in Form einer herkömmlichen Leiterplatte ausgebildet
sein. Grundplatten können
starr oder flexibel (Schaltfolie) ausgebildet sein.
-
Eine
solche Tastatur, die mit erfindungsgemäßen Tastschaltern ausgebildet
ist, kann eine maximale Dicke von ca. 3 mm aufweisen, wobei auch
keine Erhebungen an der nach außen
weisenden Oberfläche
einer Abdeckfolie vorhanden sein müssen.
-
Die
Distanzplatte und auch ein Betätigungselement
können
in unterschiedlichster Form hergestellt werden. So besteht die Möglichkeit,
diese Elemente durch Kunststoffspritzgießen herzustellen, wobei dies
auch im sog. Zweikomponentenverfahren erfolgen kann, um beispielsweise,
wie bereits erwähnt,
einen Mehrschichtaufbau mit unterschiedlichen Farben und Werkstoffen
zu realisieren. Eine Herstellung im Kunststoffspritzgießverfahren
ist besonders vorteilhaft dann, wenn eine Distanzplatte mit integriertem
Betätigungselement
hergestellt werden sollen und dabei der Bereich des Betätigungselements
so ausgebildet werden kann, dass eine Aufnahme für ein Schaltelement in diesem
Bereich ausgebildet ist, also dort eine Distanzplatte eine reduzierte
Dicke aufweist.
-
Diese
Elemente können
aber auch mit Verfahren, bei denen ein Werkstoffabtrag oder eine Werkstoffsublimation
durchgeführt
werden, hergestellt werden. So kann dies beispielsweise durch ein Laserschneidverfahren realisiert
werden.
-
Ein
Tastschalter, bei der eine Distanzplatte und ein Betätigungselement
als diskrete Bauteile ausgebildet sind, sollte eine Dicke aufweisen,
die der Summe der Dicke des jeweiligen Betätigungselements und der Höhe des Schaltelements
entspricht.
-
Außerdem können die
Grundplatte, Distanzplatte und/oder Folie stoffschlüssig miteinander
verbunden sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Distanzplatte
im Bereich der Aufnahme mit dem Betätigungselement stoffschlüssig zu
verbinden, um eine Relativbewegung zu vermeiden.
-
Eine
an der Distanzplatte ausgebildete Aufnahme für ein Betätigungselement sollte eine
innere Randkontur aufweisen, die dem äußeren Rand eines Betätigungselements
entspricht, was sowohl auf die Dimensionierung, wie auch die geometrische
Gestalt zutrifft. Dadurch kann ein Betätigungselement spielbehaftet
in eine Aufnahme einer Distanzplatte eingesetzt und eine Verdrehung
verhindert werden.
-
Die
geometrische Kontur der Ränder
von Betätigungselement
und Aufnahme kann relativ frei gewählt werden. Dabei kann die
jeweilige Anzahl und Anordnung von Beleuchtungselementen mit berücksichtigt
werden.
-
Mit
einem erfindungsgemäßen Tastschalter kann
ein sehr guter elektrischer Schutzgrad und eine Staubdichtheit erreicht
werden. Die Ausleuchtung kann in unterschiedlichster Form, wie bereits
angesprochen, mit unterschiedlichen Farben erfolgen. Bei einer entsprechend
gewählten
Anordnung von Beleuchtungselementen kann eine Ringausleuchtung, Flächenausleuchtung, Nachtausleuchtung,
Signalausleuchtung, Segmentausleuchtung sowie eine vollständige Ausleuchtung
einer Tastatur erreicht werden. Dabei kann dies auch durch entsprechende Ausbildung
einer Deckfolie, die an der Oberfläche angeordnet ist, erreicht
werden. So können
bestimmte Bereiche einer solchen Folie optisch transparent und ggf.
auch unterschiedlich eingefärbt
sein, wodurch zusätzlich
optische Effekte erreicht werden können. Ein erfindungsgemäßer Tastschalter
weist auch eine gute Taktilität
für die
Betätigung
von Schnappscheiben auf.
-
Nachfolgend
soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
-
Dabei
zeigen:
-
1 in
einer Explosionsdarstellung Elemente eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Tastschalters;
-
2 in
einer Explosionsdarstellung Elemente für ein zweites Beispiel eines
erfindungsgemäßen Tastschalters
und
-
3 eine
perspektivische Darstellung eines Tastschalters im montierten Zustand
gemäß Beispiel
nach 1.
-
In
den 1 und 2 sind gemäß der gewählten Darstellung von oben
nach unten jeweils eine Folie 5, die beim Beispiel nach 1 einen
inneren, quadratischen, optisch transparenten Bereich und beim Beispiel
gemäß 2 einen
inneren, kreisrunden, optisch transparenten Bereich aufweisen, dargestellt.
Darunter finden sich zwei Beispiele für Betätigungs elemente 3.
Dabei ist das Betätigungselement 3 beim
Beispiel nach 1 im Wesentlichen quadratisch
ausgebildet, wobei die Ecken abgeflacht sind. Das Betätigungselement 3,
wie es in 2 gezeigt ist, hat eine kreisförmige Gestalt.
-
Dementsprechend
sind in den darunter dargestellten Distanzplatten 2 entsprechend
dimensionierte und geometrisch gestaltete Aufnahmen ausgebildet,
in die die Betätigungselemente 3 eingesetzt werden
können.
-
An
den Distanzplatten 2 sind im Bereich der Aufnahmen für die Betätigungselemente 3 Aussparungen
ausgebildet, denen Beleuchtungselemente 4 auf den als Leiterplatten
ausgebildeten Grundplatten 6 zugeordnet sind.
-
In
nicht dargestellter Form könnten
solche Aussparungen aber auch ausschließlich am radial äußeren Rand
der Betätigungselemente 3 ausgebildet
sein.
-
Beim
Beispiel nach 1 sind die Aussparungen für Beleuchtungselemente 4 durch
die Aussparungen an den Aufnahmen in der Distanzplatte 2 in
Verbindung mit den Abflachungen an den Ecken des Betätigungselements 3 ausgebildet.
-
Beim
Beispiel nach 1 sind hier in gleichen Winkelabständen und äquidistant
zueinander angeordnete Beleuchtungselemente 4 und beim
Beispiel nach 2 drei solcher Beleuchtungselemente 4 entsprechend
angeordnet.
-
Auf
die Grundplatte 6 ist eine Schnappscheibe als Schaltelement 1 aufgesetzt.
-
An
den Betätigungselementen 3 sind
bei beiden Bei spielen in deren Inneren Hebelarme 3' mit einem Druckelement 3'' ausgebildet. Die Hebelarme 3' sind ausgehend
von einem Rand des Betätigungselements 3 in
Bogenform gekrümmt,
so dass ihr wirksamer Hebel entsprechend verlängert ist. Die Länge der
Hebelarme 3' entspricht
bei den gezeigten Beispielen jeweils einem Bogenwinkel von ca. 45°. Die Druckelemente 3'' sind dann in Richtung des Zentrums
des Betätigungselements 3 gerichtet
und ihre Position demzufolge dem Schaltelement 1 zugeordnet.
-
Bei
manuellem Druck auf den Tastschalter kann so das Druckelement 3'' mit Hilfe des elastischem Hebelarms 3' nach unten
in Richtung auf das Schaltelement 1 bewegt und so eine
Druckkraft auf das Schaltelement 1 ausgeübt werden,
wodurch wiederum eine Verformung des Schaltelements 1 auftritt, die
zum Schließen
elektrischer Kontakte geeignet ist.
-
In 3 ist
in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Darstellung
eines erfindungsgemäßen Tastschalters
gemäß dem Beispiel nach 1 gezeigt,
wobei auf die Darstellung der Folie 5 aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet
worden ist. Dabei ist ersichtlich, dass die Beleuchtungselemente 4 innerhalb
von Aussparungen zwischen Distanzplatte 2 und Betätigungselement 3 frei
zugänglich
angeordnet sind und das Druckelement 3'' unmittelbar
oberhalb des Schaltelements 1 angeordnet ist. Es lassen
sich optische Effekte erreichen, wenn Ausführungsformen gewählt werden,
wie sie im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits angesprochen
worden sind. So können
zusätzlich
weiße
Werkstoffe, Schichten oder auch Folien an den Beispielen, wie sie
in den 1 und 2 gezeigt sind, eingesetzt werden.
Dies trifft natürlich
auch auf reflektierende Oberflächen
bzw.
-
Oberflächenschichten
an den entsprechenden einzelnen Elementen, wie z.B. Distanzplatte 2 und
Betätigungselement 3,
oder auch die Oberfläche der
Grundplatte 6 zu.