DE3705492C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine X-Y-Richtungseingabevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Graphische Anzeigevorrichtungen, zum Beispiel Bildschirme von Terminals ermöglichen in Verbindung mit einer sogenannten "Maus" eine bequeme und rasche Handhabung. Die "Maus" ist ein handliches, auf einer Ebene bewegbares Gerät, durch dessen Bewegung auf einer Tischoberfläche ein sogenannter Cursor auf dem Anzeigeschirm in eine gewünschte Lage gebracht werden kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft in ihrer allgemeinen Form eine X-Y-Richtungseingabevorrichtung, die zum Beispiel als sogenannte "Maus" ausgebildet sein kann.

Eine bekannte X-Y-Richtungseingabevorrichtung ist zum Beispiel aus der DE 34 25 948 A1 bekannt. Der Benutzer faßt das Außengehäuse und verschiebt die Richtungseingabevorrichtung zum Beispiel auf der Oberfläche eines Tisches. Dabei dreht die auf der Tischoberfläche abrollende Kugel die erste und/oder die zweite Folgewalze, wodurch über die Rotationsdetektionseinrichtungen Signale erzeugt werden, die kennzeichnend sind für den Bewegungsablauf der Richtungseingabevorrichtung. Ist diese zum Beispiel an einen Rechner mit Bildschirm-Anzeigevorrichtung angeschlossen, wird entsprechend der Bewegung der Eingabevorrichtung auf dem Bildschirm ein sogenannter "Cursor" bewegt, der eine bestimmte Position auf dem Bildschirm markiert.

Soll der Cursor von einer ersten zu einer zweiten Stelle bewegt werden, so verschiebt der Bediener die Eingabevorrichtung unter gleichzeitiger Beobachtung des Bildschirms, bis der Cursor die gewünschte Position erreicht hat. Will der Bediener den Cursor beispielsweise horizontal auf dem Bildschirm verschieben, wird er in der Regel die Eingabevorrichtung auf dem Tisch seitlich bewegen. In den wenigsten Fällen verläuft diese seitliche Bewegung der Eingabevorrichtung jedoch exakt so, daß sich der Cursor auf dem Bildschirm genau horizontal bewegt. Vielmehr wird die seitliche Bewegung etwas schräg verlaufen, mit der Folge, daß der Cursor auf dem Bildschirm nicht exakt horizontal, sondern etwas schräg verschoben wird. Wie die Eingabevorrichtung auf dem Tisch jeweils gehandhabt wird, variiert von Benutzer zu Benutzer. Bei einer gewünschten Seitwärtsbewegung wird zum Beispiel der eine Benutzer eine Bewegung seitlich nach oben vollziehen, ein anderer Benutzer hingegen eine Bewegung seitlich nach unten.

Noch stärkere Abweichung gibt es in der Haltung der Eingabevorrichtung. Innerhalb des Gehäuses der Eingabevorrichtung haben die Folgewalzen eine bestimmte Orientierung, vorzugsweise sind die Folgewalzen so orientiert, daß die eine Walze zur Breitseite des Gehäuses, die andere Walze zur Längsseite des Gehäuses parallel verläuft. Wird die Eingabevorrichtung schräg gehalten und beispielsweise in einer solchen Schräghaltung mehr oder weniger seitlich (horizontal) oder von oben nach unten (vertikal) geführt, so entspricht die Richtungseingabe, d. h. die Bewegung des Cursors auf dem Bildschirm, nicht einer horizontalen bzw. vertikalen Bewegung, sondern einer Diagonalbewegung. Diese Umstände erschweren die Richtungseingabe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine X-Y-Richtungseingabevorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der Benutzer die Möglichkeit hat, zum Zwecke der einfachen Handhabung die Koordinatenachsen an die für ihn typische Handhabungsweise anzupassen.

Diese Aufgabe wir durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Durch die mögliche Verstellung der beiden Folgewalzen in der X-Y-Ebene kann die Eingabevorrichtung von dem Benutzer auf die für ihn optimale Weise eingestellt werden. Hält der Benutzer die Eingabevorrichtung üblicherweise schräg, zum Beispiel diagonal bezüglich einer Auflageplatte für die Eingabevorrichtung, so kann der Benutzer durch entsprechende Verstellung der beiden Folgewalzen trotz der schrägen Haltung erreichen, daß zum Beispiel bei einer horizontalen Bewegung der Eingabevorrichtung auf der Auflageplatte tatsächlich Signale entsprechend einer Horizontalbewegung erzeugt werden.

Das Verstellen von Folgewalzen bei X-Y-Richtungseingabevorrichtungen ist zwar an sich bekannt (DE 35 14 090 A1), jedoch nur senkrecht zu der X-Y-Ebene. Die Verstellung der Folgewalzen-Achsen bei der bekannten Einrichtung hat den Zweck, die Folgewalzen nachgiebig in dem Gehäuse zu lagern, um Unebenheiten der Oberfläche auszugleichen. Eine Verstellung in der X-Y-Ebene zur Lösung der obengenannten, völlig anderen Aufgabe läßt sich dem Stand der Technik nicht entnehmen.

Vorteilweise Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Danach läßt sich eine Verstellung nicht nur für die Achse der beiden Folgewalzen erreichen, sondern außerdem auch für die Schalterbetätigungsglieder an dem Außengehäuse.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Eingabevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein oberes Gehäuseteil;

Fig. 3 eine Seitenansicht desselben;

Fig. 4 eine Ansicht des oberen Gehäuseteils von unten;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Fig. 2;

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein unteres Gehäuseteil;

Fig. 7 eine Seitenansicht desselben;

Fig. 8 eine Ansicht des unteren Gehäuseteils von unten;

Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der Fig. 6;

Fig. 10 eine Draufsicht auf ein oberes drehbares Element;

Fig. 11 eine Seitenansicht desselben;

Fig. 12 eine Ansicht des oberen drehbaren Elements von unten;

Fig. 13 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C der Fig. 10;

Fig. 14 eine Draufsicht auf ein unteres drehbares Element;

Fig. 15 eine Seitenansicht desselben;

Fig. 16 eine Ansicht des unteren drehbaren Elements von unten;

Fig. 17 eine Schnittansicht entlang der Linie D-D der Fig. 14;

Fig. 18 eine Draufsicht auf die Eingabevorrichtung, von der das obere Gehäuseteil, das obere drehbare Element und eine Abdeckung entfernt sind;

Fig. 19 eine Ansicht der Eingabevorrichtung von unten;

Fig. 20 eine Längsschnittansicht der Eingabevorrichtung;

Fig. 21 eine Ansicht der Eingabevorrichtung bei Verwendung derselben als "Maus";

Fig. 22 eine Ansicht der Eingabevorrichtung bei Verwendung derselben als "Rollkugel";

Fig. 23 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Ausrichtungsmöglichkeiten und

Fig. 24 eine Draufsicht auf die Eingabevorrichtung in deren geöffnetem Zustand.

Fig. 1 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Eingabevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und die Fig. 2 bis 24 zeigen fragmentarische Ansichten der Eingabevorrichtung für eine bessere und detailliertere Erläuterung derselben. Die Eingabevorrichtung umfaßt im großen und ganzen ein den äußeren Rand bildendes erstes Gehäuse 1, ein in dem ersten Gehäuse drehbar gehaltenes zweites Gehäuse 2, das in Fig. 1 bei den Bezugszeichen 30 und 31 dargestellt ist, in dem zweiten Gehäuse 2 montierte Rotationsdetektoreinrichtungen, sowie eine auf dem zweiten Gehäuse 2 lösbar montierte Abdeckung 3.

Das erste Gehäuse 1 umfaßt ein oberes und ein unteres Gehäuseteil 4 und 5, die beide aus ABS- (Acrylnitril-Butadien-Styrol-) Kunststoff oder einem anderen Kunststoff hergestellt sind und mittels zwei Schrauben 6 miteinander vereinigt sind, von denen in Fig. 1 nur eine gezeigt ist und die vom Boden des unteren Gehäuseteils 5 her eingeführt werden.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen verschiedene Ansichten des oberen Gehäuseteils 4, wobei Fig. 2 eine Draufsicht, Fig. 3 eine Seitenansicht, Fig. 4 eine Ansicht von unten und Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Fig. 2 zeigt. Wie in diesen Zeichnungen zu sehen ist, besitzt das obere Gehäuse­ teil 4 in seiner rechten Hälfte eine Öffnung 7 großen Durch­ messers, einen Schlitz 8, der in der oberen Wand in der linken Hälfte des Gehäuseteils 4 ausgebildet ist und sich in Richtung auf die Öffnung 7 erstreckt, sowie keilförmige Schlitze 9, die in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuse­ teils 4 ausgebildet sind. Die obere Wand des oberen Gehäuseteils 4 besitzt einen dünnwandigen Bereich 10, der durch Verlagern eines Materialbereichs der unteren Oberfläche bzw. Innenfläche desselben zwischen den Schlitzen 8 und 9 gebildet ist, so daß die zwei Bereiche, die durch die Schlitze 8, 9 und den dünn­ wandigen Bereich 10 definiert sind, als Betätigungshebel 11 und 12 dienen, die durch den dünnwandigen Bereich 10 nach Art von Scharnieren mit dem oberen Gehäuseteil 4 verbunden sind.

Die Betätigungshebel 11 und 12 besitzen Drückstifte 13 und 14, die sich jeweils von einem zentralen Bereich der unteren Oberfläche der Betätigungshebel senkrecht wegerstrecken und dazu ausgelegt sind, gegen Drückschalter zu drücken, die im folgenden noch beschrieben werden. In der Nähe der Drückstifte 13 und 14 erstrecken sich Begrenzungswände 15 und 16 senkrecht von der unteren Oberfläche der Betätigungshebel 11 und 12 weg, um die nach unten gehende Bewegung der Betätigungshebel zu begrenzen. Die Seitenwände des oberen Gehäuseteils 4 besitzen gerundete Ausschnitte 17. Eine umlaufende Wand 18, die die Öffnung 7 definiert, besitzt einen in vertikaler Richtung versetzten Bereich 19, der sich in etwa über einen Winkelbereich von 90° der umlaufenden Wand 18 erstreckt.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen das untere Gehäuseteil 5, wobei Fig. 6 eine Draufsicht, Fig. 7 eine Seitenansicht, Fig, 8 eine Ansicht von unten und Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der Fig. 6 zeigt. Wie in diesen Zeichnungen zu sehen ist, be­ sitzt das untere Gehäuseteil 5 eine Öffnung 20, die denselben Durchmesser wie die Öffnung 7 des oberen Gehäuseteils 4 auf­ weist. Eine umlaufende Wand 21, die die Öffnung 20 definiert, besitzt einen in vertikaler Richtung versetzten Bereich 22, der sich in etwa über einen Winkelbereich von 90° der Wand 21 erstreckt, eine Mehrzahl von Rastkerben 23 mit einer vorbestimmten Beabstandung voneinander, sowie einen ersten und einen zweiten Anschlag 24 und 25 an den beiden Enden des versetzten Bereichs 22. Eine Bodenwand des unteren Gehäuseteils 5 besitzt an ihrem linksseitigen innenliegenden Endbereich eine Erhebung 26 sowie eine Mehrzahl von Rippen 27 zum fixierenden Tragen einer im folgenden noch zu beschreibenden Schaltungsplatte auf einem vorbestimmten Niveau in bezug auf das untere Gehäuseteil 5. Die Bodenwand des unteren Gehäuse­ teils 5 besitzt auf ihrer Innenfläche eine Mehrzahl von Halterippen 28, die in einem Abstand von den Seitenwänden sowie von der Endwand desselben angeordnet sind. Die einander gegenüberliegenden Seitenwände des unteren Gehäuseteils 5 besitzen gerundete Ausschnitte 29, die den Ausschnitten 17 des oberen Gehäuseteils 4 entsprechen.

Das zweite Gehäuse 2 besteht aus einem oberen drehbaren Element 30 und einem unteren drehbaren Element 31, die beide aus ABS- Kunststoff oder einem anderen Kunststoff gebildet sind.

Die beiden drehbaren Elemente sind durch vier Schrauben 32 mit­ einander vereinigt, von denen in Fig. 1 nur eine gezeigt ist und die von der unteren Oberfläche des unteren drehbaren Elements 31 her eingeführt werden.

Die Fig. 10 bis 13 zeigen das obere drehbare Element 30, wobei Fig. 10 eine Draufsicht, Fig. 11 eine Seitenansicht, Fig. 12 eine Ansicht von unten und Fig. 13 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C der Fig. 10 zeigt. Wie in diesen Zeichnungen zu sehen ist, besitzt das obere drehbare Element 30 eine Öffnung 33, die in einem zentralen Bereich desselben ausgebildet ist und einen geringfügig kleineren Durchmesser aufweist als eine im folgenden noch zu beschreibende Kugel. Außerdem besitzt das obere drehbare Element 30 vier Schraubenerhebungen bzw. zur Aufnahme von Schrauben ausgebildete Erhebungen 34, vier Tragestifte 35 und einige Tragewände 36, wobei sich alle diese Einrichtungen von der unteren Oberfläche bzw. innenliegenden Fläche des Elements 30 senkrecht wegerstrecken.

Der Außendurchmesser der außen umlaufenden Wand des oberen drehbaren Elements 30 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Öffnungen 7 und 20 der beiden Gehäuseteile 4 und 5. Die um­ laufende Wand des oberen drehbaren Elements 30 besitzt einen Flansch 37, der sich radial von der Umfangsfläche über den Durchmesser der Öffnungen 7 und 20 hinaus wegerstreckt, sowie ein Paar von Ausnehmungen 38, die über dem Flansch 37 ausgebil­ det sind und mit einem radialen Abstand von 180° einander gegenüberliegend angeordnet sind. Außerdem besitzt die außen umlaufende Wand des oberen drehbaren Elements 30 einen in vertikaler Richtung versetzten Bereich 39, der sich in etwa über einen Kreisbogenbereich von 120° erstreckt.

Die Fig. 14 bis 17 zeigen das untere drehbare Element 31, wobei Fig. 14 eine Draufsicht, Fig. 15 eine Seitenansicht, Fig. 16 eine Ansicht von unten und Fig. 17 eine Schnittansicht entlang der Linie D-D der Fig. 14 zeigt. Wie in diesen Zeichnungen zu sehen ist, besitzt das untere drehbare Element 31 eine Öffnung 40, die in einem zentralen Bereich desselben ausgebildet ist und einen geringfügig größeren Durchmesser als eine im folgenden noch zu beschreibende Kugel aufweist. Um die Öffnung 40 herum sind zwei Lagerkammern 41, 42 und zwei Halterkammern 43, 44 vorgesehen, die geringfügig größer als die Lagerkammern 41, 42 sind. Diese Kammern nehmen Folge­ walzen sowie Rotationsdetektoren auf, die im folgenden noch beschrieben werden. Die eine Lagerkammer 41 und die eine Halterkammer 43 bilden eine zusammengehörende Anordnung, und die andere Lagerkammer 42 und die andere Halterkammer 44 bilden eine weitere zusammengehörende Anordnung. Diese beiden Anordnungen sind derart positioniert, daß ihre Mittellinien in der Verlängerung einen rechten Winkel bilden. Außerdem ist neben der Öffnung 40 eine Aufnahme 46 vorgesehen, die eine Kammer 45 definiert, in der eine Reibungskraft ausübende Einrichtung aufnehmbar ist, die im folgenden noch beschrieben wird. Die Aufnahme 46 besitzt ein Paar von Anschlägen 47, die an den beiden Seitenwänden derselben ausgebildet sind, sowie ein rechteckiges Fenster bzw. eine rechteckige Öffnung 48, das bzw. die zum Boden des unteren drehbaren Elements 30 offen ist.

Das untere drehbare Element 31 besitzt vier senkrecht hoch­ stehende Schraubenerhebungen 49, die den Erhebungen 34 des oberen drehbaren Elements 30 entsprechen. Der Außendurchmesser der außen umlaufenden Wand des unteren drehbaren Elements 31 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der außen umlaufenden Wand des oberen drehbaren Elements 30. Die umlaufende Wand des unteren drehbaren Elements 31 besitzt einen Flansch 50, der sich von dem unteren Rand desselben radial nach außen über den Durchmesser der Öffnungen 7 und 20 hinauserstreckt, eine Ausnehmung 51 zum Aufnehmen einer im folgenden noch zu beschreibenden Rastfeder, sowie ein Paar von Ausschnitten 52, die eine gegenseitige kreisbogenmäßige Beabstandung von 180° aufweisen.

Das erste und das zweite Gehäuse 1 und 2 werden zu einer Eingabe­ vorrichtung zusammengebaut, die verschiedene Komponenten der Rotationsdetektionseinrichtungen darin enthält, wie dies im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 18 bis 20 erläutert wird.

Fig. 18 zeigt eine Draufsicht auf die Eingabevorrichtung, von der das obere Gehäuseteil 4, das obere drehbare Element 30 sowie eine im folgenden noch zu beschreibende Abdeckung ent­ fernt sind, Fig. 19 zeigt eine Ansicht der Eingabevorrichtung von unten, und Fig. 20 zeigt eine Längsschnittansicht der Eingabe­ vorrichtung.

Wie in diesen Zeichnungen gezeigt ist, ist eine Schaltungsplatte 53, die aus Phenolharz oder einem anderen relativ harten isolierenden Material gebildet ist, auf die Erhebung 26 und die Rippen 27 des unteren Gehäuseteils 5 gesetzt und dadurch an dem unteren Gehäuseteil 5 befestigt, daß eine Schraube 54 von oben her in die Erhebung 26 eingeschraubt ist. Die Schaltungsplatte 53 besitzt vier Drückschalter 55, 56, 57, 58, nicht gezeigte Schnittstellenschaltungselemente sowie andere darauf aufgelötete Elemente. Die Drückschalter 55 und 57 sind derart angeordnet, daß ihre Betätigungsbereiche nach oben weisen, während die Drückschalter 56 und 58 derart angeordnet sind, daß ihre Betätigungsbereiche zur Seite und aufeinander zu weisen.

Diese Drückschalter 55 bis 58 beinhalten einen Energieschalter der eigentlichen Eingabevorrichtung sowie einen Signalverarbeitungschalter zum Löschen eines von einem Kursor auf einer nicht gezeigten Anzeigevorrichtung angezeigten Musters, zum Bewegen des Kursors auf der Anzeigevorrichtung zu einer anderen Stelle oder zum Bewirken von verschiedenen anderen Schalt- und Steuervorgängen. Die Drückschalter 55 und 56 sind zur Bewirkung eines einheitlichen Signalverarbeitungs­ vorgangs miteinander verbunden, und die Drückschalter 57 und 58 sind zur Bewirkung eines weiteren einheitlichen Signalver­ arbeitungsvorgangs ebenfalls miteinander verbunden.

Wie bereits beschrieben wurde, werden das obere und das untere Gehäuseteil 4 und 5 mittels der in Fig. 1 gezeigten Schrauben 6 fest miteinander vereinigt, nachdem verschiedene Elemente zwischen ihnen montiert worden sind. In diesem Zustand befinden sich die Drückstifte 13 und 14, die sich von den Betätigungs­ hebeln 11 und 12 des oberen Gehäuseteils 4 senkrecht nach unten erstrecken, in Berührung mit den nach oben weisenden Betätigungs­ bereichen der Drückschalter 55 und 57. Zwischen die Seitenwände und die Endwand des unteren Gehäuseteils 5 und die Halte­ rippen 28 sind L-förmige federnd nachgiebige Schenkelemente 61 und 62 eingeführt, die in integrierter Weise mit einem Paar von Schalterarmen 59 und 60 ausgebildet sind, die die zur Seite weisenden Betätigungsbereiche der Drückschalter 56 und 58 kontaktieren und teilweise in Öffnungen freiliegen, die durch die Ausschnitte 17 und 29 der beiden Gehäuseteile 4 und 5 definiert sind. Die Eingabevorrichtung ist mit der nicht gezeigten Anzeigevorrichtung durch eine Kabelschnur verbunden, die in den Zeichnungen ebenfalls nicht gezeigt ist.

Die Halterkammern 43 und 44 an dem unteren drehbaren Element 31 nehmen einen ersten und einen zweiten Codierer 63 und 64 auf, die jeweils eine Rotationsdetektionseinrichtung bilden. Die Codierer 63 und 64 sind mit der Schaltungsplatte 53 durch Leitungsdrähte 65 und 66 oder durch flexible Platten, die die gewünschten Verdrahtungsmuster aufweisen, verbunden. Bei jedem Codierer handelt es sich um einen eines bekannten Typs, der eine mit einem gewünschten Muster versehene Codeplatte, ein auf der Codeplatte in drehbarer Weise verschiebbares Gleitstück sowie ein das Gleitstück tragendes Gleitstücktrageelement auf­ weist, wobei all diese Elemente nicht gezeigt sind; außerdem ist ein Halter, der den äußeren Rand des Codierers definiert, in unbeweglicher Weise in der Halterkammer 43 oder 44 aufgenommen. Die Gleitstücketrageelemente des ersten und des zweiten Codierers 63 und 64 sind an den entsprechenden Enden einer ersten und einer zweiten Folgewalze 67 und 68 befestigt, die mit ihren anderen Enden über Lager 69 und 70 in Position in den Lagerkammern 41 und 42 aufgenommen sind.

Die Aufnahme 46 des unteren drehbaren Elements 31 nimmt ver­ schiedene Teile einer Reibungskraft ausübenden Einrichtung auf, die aus einer Walze 71, einem die Walze 71 drehbar tragenden Walzentrageelement 72 sowie aus einer Schraubenfeder 73 besteht, die das Walzentrageelement 72 in Richtung auf eine im folgenden noch zu beschreibende Kugel vorspannt. Das Walzentrageelement 72 besitzt Seitenwände, die mit einstückig ausgebildeten Vorsprüngen 74 versehen sind, die zum in Eingriff treten mit den Anschlägen 47 der Aufnahme 46 dienen. Das Walzentrageelement 72 ist zusammen mit der Walze 71 in die Kammer 45 der Aufnahme 46 eingesetzt, wobei eine Federtrageausnehmung 75 an dem hinteren Ende derselben an einem Ende der Schraubenfeder 73 angreift, so daß die Federkraft der Schraubenfeder 73 die Walze 71 dazu veranlaßt, geringfügig über einen Rand der Aufnahme 46 hervor­ zustehen, und die Vorsprünge 74 des Walzentrageelements 72 dazu veranlaßt, an den Anschlägen 47 der Aufnahme 46 anzu­ greifen. Auf diese Weise sind das Walzentrageelement 72 und die Walze 71 daran gehindert, aus der Ausnahme 46 herauszufallen.

Die Aufnahme 46 besitzt ein planares L-förmiges Element mit einem Fortsatz 76 an seinem hinteren Ende, der ein Verriegelungs­ element 77 aufnehmen kann. Das Verriegelungselement 77 be­ sitzt eine Ausnehmung 78, die zur berührungsfreien Aufnahme der Schraubenfeder 73 ausgelegt ist, und ist derart angeordnet, daß seine untere Fläche durch das Fenster 48 des unteren drehbaren Elements 31 teilweise freiliegt, so daß ein Benutzer das Verriegelungselement 77 in gleitend verschiebbarer Weise entlang des Fensters 48 bewegen kann. Wenn das Verriegelungs­ element 77 in der in Fig. 18 gezeigten Weise in dem Fortsatz 76 positioniert ist, ist das Walzentrageelement 72 in der Kammer 45 mit der Federkraft der Schraubenfeder 73 verschiebbar. Wenn jedoch das Verriegelungselement 77 in eine Position bewegt wird, in der es an dem hinteren Ende des Walzentrageelements 72 angreift, verhindert das Verriegelungselement 77 eine Zurückbewegung bzw. nach hinten gehende Bewegung des Walzen­ trageelements 72.

Der erste Verfahrenschritt beim Zusammenbauen der Eingabevor­ richtung besteht darin, daß man das untere Gehäuseteil 5 vor­ bereitet, das die Schaltungsplatte 53 und die Schalterarme 59, 60 trägt, und man das untere drehbare Element 31 vorbereitet, das die Rotationsdetektionseinrichtungen, wie z.B. die Codierer und die Folgewalzen, trägt. Danach wird das untere drehbare Element 31 von unten in das untere Gehäuseteil 5 eingesetzt, bis der Flansch 50 an der Öffnung 20 in Anlage kommt. Fig. 18 zeigt die Konfiguration nach diesem Verfahrensschritt. Wenn diese Konfiguration vorhanden ist, werden der erste und der zweite Codierer 63, 64 und die Schaltungsplatte 53 durch Leitungsdrähte 65, 66 oder eine flexible Platte elektrisch miteinander verbunden.

Beim nächsten Schritt wird das obere Gehäuseteil 4 auf das untere Gehäuseteil 5 gesetzt, und die Schrauben 6 werden vom Boden des unteren Gehäuseteils 5 her eingeführt, um die Gehäuse­ teile 4, 5 fest zu vereinigen. Als Ergebnis hiervon sind die mit dem oberen Gehäuseteil 4 einstückig ausgebildeten Drückstifte 13, 14 der Betätigungshebel 11, 12 auf den Drück­ schaltern 55, 57 positioniert, und die Schalterarme 59, 60 in dem unteren Gehäuseteil 5 sind in den durch die Ausschnitte 17, 29 der Gehäuseteile 4, 5 definierten Öffnungen derart gehalten, daß sie sich niemals von der Vorrichtung lösen.

Danach wird das obere drehbare Element 30 von oben her in die Öffnung 7 des oberen Gehäuseteils 4 eingesetzt, bis der Flansch 37 an dem oberen Rand der Öffnung 7 in Anlage kommt, und die Schrauben 32 werden von der Unterseite des unteren drehbaren Elements 31 her in die miteinander ausgerichteten Schraubenerhebungen 34, 49 eingeführt, um die drehbaren Elemente 30, 31 fest zu vereinigen. Als Ergebnis hiervon greifen die sich senkrecht von dem oberen drehbaren Element 30 nach unten wegerstreckenden Tragestifte 35 an oberen Flächen der Halter des ersten und des zweiten Codierers 63, 64 und an oberen Flächen der Lager 69, 70 an. Die sich von dem oberen drehbaren Element 30 senkrecht nach unten erstrecken­ den Tragewände 36 sind von den oberen Oberflächen des Walzen­ trageelements 72 und des Verriegelungselements 77 geringfügig beabstandet, so daß sich das Walzentrageelement 72 und das Ver­ riegelungselement 77 niemals aus den Kammern 41, 44 und aus der Aufnahme 46 der Rotationsdetektionseinrichtungen bzw. der Reibungskraft ausübenden Einrichtung lösen.

Nachdem die drehbaren Elemente 30 und 31 in den Öffnungen 7, 20 der Gehäuseteile 4, 5 montiert sind, wird eine Kugel 80, bei der es sich um eine mit einem Kunststoffmaterial beschichtete Stahlkugel handeln kann, durch die Öffnung 40 des unteren drehbaren Elements 31 eingeführt und darin durch ein ringförmiges Abdeckelement 82 festgehalten, das eine Öffnung 81 mit einem geringeren Durchmesser als die Kugel 80 aufweist und an der umlaufenden Wand der Öffnung 40 des unteren drehbaren Elements 31 befestigt wird. Schließlich kann die Abdeckung 3, die aus ABS-Kunststoff oder einem anderen Kunststoff gebildet ist, an dem oberen drehbaren Element 30 dadurch angebracht werden, daß man ein Paar von Eingriffsvorsprüngen 83 der Abdeckung 3 mit den Ausnehmungen 38 des oberen drehbaren Elements 30 in Eingriff bringt, wie dies in Fig. 20 zu sehen ist.

Die zusammengebaute Eingabevorrichtung arbeitet in der nachfolgend erläuterten Weise.

Bei Verwendung der Eingabevorrichtung nach Art einer "Maus" wird das Verriegelungselement 77 in den Fortsatz 76 bewegt, um dem Walzentrageelement 72 eine Zurückbewegung zu gestatten, so daß die Kugel 80 ihre untere Position einnehmen kann, die in Fig. 20 durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist. Dieser Zustand ist in Fig. 21 dargestellt. Genauer gesagt wird die Kugel 80 durch die Druckwalze 71 gegen die Umfangsflächen der ersten und der zweiten Folgewalze 67, 68 gedrückt. Die Achsen der ersten und der zweiten Folgewalze 67, 68 schneiden sich in der Verlängerung, so daß sie die Kugel 80 von zu­ einander senkrechten Richtungen her berühren. Wenn die Kugel 80 ihre untere Position einnimmt, befindet sich die Druckwalze 71 auf einer Linie, die den Schnittpunkt Q der verlängerten Achsen der ersten und der zweiten Folgewalze 67, 68 und den Mittelpunkt 0 der Kugel 80 miteinander verbindet, und die Druckwalze 71 drückt die Kugel 80 mit Hilfe der Federkraft der Schraubenfeder 73 in gleichem Ausmaß gegen die erste und die zweite Folgewalze 67, 68. Die Folgewalzen 67, 68 tragen den ersten und den zweiten Codierer 63, 64 koaxial an ihren von­ einander abgelegenen Enden. Der erste und der zweite Codierer 63, 64 detektieren Rotationsbewegungen der ersten bzw. der zweite Folgewalze 67, 68, um die Rotation der Kugel 80 zu detektieren, wobei die Codierer diese Rotation in eine X- und eine Y-Komponente aufteilen.

Wenn ein Benutzer die Eingabevorrichtung auf einem Tisch oder einer anderen Unterlage bewegt, führt die geringfügig aus der Öffnung 81 des Abdeckelements 82 nach unten herausragende Kugel 80 eine Rotationsbewegung in einer entsprechenden Richtung aus, und die Rotation der Kugel 80, d.h. das Bewegungsausmaß der Eingabevorrichtung, wird in Form einer X-Richtungskomponente und einer Y-Richtungskomponente gemessen. Der Benutzer kann wahlweise die mit den Seitenwänden des oberen Gehäuseteils 4 ausgerichteten Schalterarme 59, 60 mit einem Finger seiner die Eingabevorrichtung haltenden Hand drücken, um die Drückschalter 55 bis 58 zur Ausführung eines gewünschten Signalverarbeitungsvorgangs zu betätigen. Wie vorstehend beschrieben wurde, besitzen der Betätigungshebel 11 und der Schalterarm 59 eine einheitliche Funktion und besitzen der Betätigungshebel 12 und der Schalterarm 60 eine weitere einheitliche Funktion. Daher kann der Benutzer den für ihr bequemeren Schaltvorgang wählen, d.h. er kann einen in senk­ rechter Richtung wirkenden Druck auf den Betätigungshebel 11 oder 12 ausüben oder einen in horizontaler Richtung wirkenden Druck auf den Schalterarm 59 oder 60 ausüben, um einen ge­ wünschten Signalverarbeitungsvorgang auszulösen. Bei Verwendung der Eingabevorrichtung nach Art einer "Maus" legt der Benutzer normalerweise einige Finger an die Seitenwände der Eingabe­ vorrichtung, um diese zu halten. Daher ist es wahrscheinlicher, daß seine ihm für einen Schaltvorgang verbleibenden Finger eher die Betätigungshebel 11 und 12 als die Schalterarme 59, 60 berühren. Bei einer Eingabevorrichtung nach Art einer "Maus" ist es wünschenswert, die Abdeckung an dem oberen drehbaren Element 30 zum Schutz des Inneren der Eingabevorrichtung gegen Staub zu verwenden, der ansonsten durch einen zwischen der Kugel 80 und der Öffnung 33 des oberen drehbaren Elements 30 entstehenden Spalt eindringen würde, wenn die Kugel ihre untere Position einnimmt.

Bei Verwendung der Eingabevorrichtung nach Art einer "Rollkugel" (Trackball) wird die Eingabevorrichtung derart umgedreht, daß das untere Gehäuseteil 5 und das untere drehbare Element 31 nach oben weisen, und die Kugel 80 wird durch ihr eigenes Gewicht oder durch einen von Hand auszuübenden Druck des Benutzers in die Öffnung 33 des oberen drehbaren Elements 30 bewegt. Die Druckwalze 71, die die Kugel 80 an einer Stelle berührt, an der ein den Berührungspunkt beinhaltender Quer­ schnitt der Kugel den Mittelpunkt der Kugel 80 beinhaltet und bei der nach Art der "Maus" arbeitenden Vorrichtung den maximalen Durchmesser aufweist, tritt als Ergebnis hiervon an einer Stelle mit der Kugel in Berührung, an der ein den Berührungspunkt beinhaltender horizontaler Querschnitt der Kugel den Mittelpunkt der Kugel nicht beinhaltet und somit einen kleineren Durchmesser aufweist. Somit wird das Walzentrageelement 72 durch die Schraubenfeder 73 nach vorne, d.h. näher zu der Kugel 80 hin, in eine Position gedrückt, in der die Vorsprünge 74 an den Anschlägen 47 der Aufnahme 46 angreifen. Wenn das Verriegelungselement 77, das durch das Fenster 48 des unteren drehbaren Elements 31 freiliegt, danach in gleitend verschieb­ barer Weise das Fenster 48 entlang zu einer Stelle hinter dem Walzentrageelement 72 bewegt wird und die Schraubenfeder 73 dadurch lose in die Ausnehmung 78 desselben eintreten kann, befindet sich das Verriegelungselement in Berührung mit dem hinteren Ende des Walzentrageelements 72.

Wenn danach die Eingabevorrichtung wieder in ihre ursprüngliche Ausrichtung umgedreht wird, in der das obere Gehäuseteil 4 und das obere drehbare Element 30 nach oben weisen, ragt die Kugel 80 teilweise aus der Öffnung 33 des oberen drehbaren Elements 30 nach oben heraus, wie dies durch die gestrichelten Linien in Fig. 20 gezeigt ist. Dieser Betriebszustand ist in Fig. 22 veranschaulicht. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, ist das Walzentrageelement 72 durch das Verriegelungselement 77 nach rückwärts unbeweglich gehalten, und die Kugel 80 ist in drei durch den Mittelpunkt der Kugel 80 verlaufenden Richtungen gehalten, und zwar durch die Druckwalze 71 unterstützt von dem Walzentrageelement 72 sowie durch die beiden Folgewalzen 67, 68.

Wenn das Abdeckelement von der Eingabevorrichtung entfernt ist und die Eingabevorrichtung auf einen Tisch oder eine andere Unterlage gesetzt wird und dadurch betätigt wird, daß man die Kugel 80 mit einem Finger dreht, der einen durch die Öffnung 33 des oberen drehbaren Elements 30 hindurchragenden freiliegenden Bereich der Kugel berührt, wird die Bewegung der Eingabe­ vorrichtung, worunter die Rotation der Kugel 80 zu verstehen ist, durch die sich gleichzeitig damit drehenden Folgewalzen 67, 68 und die Codierer 63, 64 in Form von voneinander getrennten X- und Y-Richtungskomponenten detektiert. In diesem Fall er­ zeugen das Eigengewicht der Kugel sowie die Rotation der Kugel eine radial nach außen auf die Druckwalze 71 wirkende Kraft. Das Verriegelungselement 77 verhindert jedoch eine jegliche Zurückbewegung des Walzentrageelements 72, so daß die Druck­ walze 71 zu allen Zeiten dafür sorgt, daß die Kugel 80 auf einem Niveau gehalten ist, das sich oberhalb der Oberfläche des Tisches oder einer anderen Auflage, auf dem bzw. der die Eingabevorrichtung verwendet wird, befindet und von dieser Oberfläche beabstandet ist.

Bei Verwendung der Eingabevorrichtung nach Art einer "Rollkugel" (Trackball) werden die Betätigungshebel 11, 12 und die Schalter­ arme 59, 60 ebenfalls von Hand gedrückt, um einen gewünschten Signalverarbeitungsvorgang hervorzurufen. Bei Verwendung der Eingabevorrichtung in dieser Weise gebraucht der Benutzer normalerweise eine seiner Hände zum Halten der Eingabevorrichtung und zum Hervorrufen der Schaltvorgänge, während er seine andere Hand zum Drehen der Kugel gebraucht. Daher sind die Schalterarme 59, 60 für eine seitliche Druckausübung angenehmer zu betätigen als dies bei den Betätigungshebeln 11, 12 für eine vertikale Druckausübung der Fall ist.

Insbesondere bei der nach Art einer "Maus" arbeitenden Eingabe­ vorrichtung, die von einem Benutzer mit einer Hand gegriffen und auf einem Tisch bewegt wird, geschieht es häufig, daß die von dem Benutzer beabsichtigten X- und Y-Richtungen sich von den X- und Y-Richtungen der eigentlichen Eingabevorrichtung unterscheiden, und zwar in Abhängigkeit von dem Angreifwinkel des Benutzers an dem Außengehäuse der Eingabevorrichtung. Zur Verhinderung dieses Effekts ist das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, daß sich die Koordinaten­ achsen der Eingabevorrichtung durch Verändern der positions­ mäßigen Beziehung zwischen dem den äußeren Rand der Eingabe­ vorrichtung definierenden ersten Gehäuse 1 und dem die Rotationsdetektionseinrichtungen beinhaltenden zweiten Gehäuse 2 verändern läßt.

Genauer gesagt wird dann, wenn der erste Anschlag 24 des unteren Gehäuseteils 5 an dem einen Ende 84 des Ausschnitts 52 des unteren drehbaren Elements 31 angreift, wie dies in Fig. 18 gezeigt ist, die Achse der ersten Folgewalze 67 mit der Längsrichtung des ersten Gehäuses 1 ausgerichtet, wogegen die Achse der zweiten Folgewalze 68 die Längsrichtung des ersten Gehäuses 1 schneidet. In der Wahrnehmung des Benutzers ist die Y-Achse des Koordinatensystems somit mit der Längsrichtung der Eingabevorrichtung ausgerichtet, wie dies in Fig. 23 in durchgezogener Linie dargestellt ist. Wenn das zweite Gehäuse 2 in bezug auf Fig. 18 um 45° in bezug auf das erste Gehäuse 1 im Uhrzeigersinn verdreht wird, bewegt sich der End­ bereich 84 des Ausschnitts 52 des unteren drehbaren Elements 31 von dem ersten Anschlag 24 des unteren Gehäuseteils 5 weg, und der andere Endbereich 85 des Ausschnitts 52 nähert sich dem zweiten Anschlag 25, so daß die Achsen der an dem unteren Gehäuseteil 5 montierten ersten und zweiten Folge­ walze 67, 68 in einem Winkel von ca. 45° in bezug auf die Längsrichtung bzw. Längsachse des ersten Gehäuses 1 verschoben werden. Somit ist die Längsrichtung der Eingabevorrichtung in der Wahrnehmung des Benutzers in einem Winkel von ca. 45° in bezug auf X- und Y-Achse des Koordinatensystems versetzt.

Das obere drehbare Element 30 und die Abdeckung 3 können mit Anzeigemarkierungen 86, 87 versehen sein, die es dem Benutzer ermöglichen, die relative Rotation des ersten und des zweiten Gehäuses 1, 2 bei der Auswahl des für ihn angenehmsten Angreif­ winkels visuell festzustellen. Außerdem bewegt sich die in der Ausnehmung 51 des unteren drehbaren Elements 31 montierte Rastfeder 79 während der Auswahl des besten Angreifwinkels in eingreifender bzw. einrastender Weise die Rastkerben 23 entlang, die entlang der inneren Umfangswand des unteren Gehäuseteils 5 vorgesehen sind, wodurch dem Benutzer ein fühlbarer bzw. spür­ barer Eindruck vermittelt wird.

Die maximale relative Rotation des ersten und zweiten Gehäuses 1, 2 läßt sich nach Wunsch wählen, und zwar durch die Angreif­ positionen des ersten und des zweiten Anschlags 24, 25 des ersten Gehäuses 1 an den beiden Endbereichen 84, 85 des Ausschnitts 52 des zweiten Gehäuses 2. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wirken die Anschläge 24, 25, die an der inneren Umfangsfläche des unteren Gehäuseteils 5 in einem winkelmäßigen Abstand von ca. 90° vorgesehen sind, mit dem in Vertikalrichtung versetzten Bereich 52 zusammen, der sich in etwa über einen Halbkreis der Öffnung 40 des unteren drehbaren Elements 31 erstreckt, um die maximale relative Rotation von ca. 90° zu schaffen. Während der relativen Rotation der Gehäuse 1, 2 befinden sich die die Codierer 63, 64 mit der Schaltungsplatte 53 verbindenden Leitungsdrähte 65, 66 oder die flexiblen Platten stets zwischen den Anschlägen 24, 25 und werden somit niemals in zerstörerischer Weise gedehnt.

Die Koordinatenachsen der Eingabevorrichtung lassen sich wahl­ weise durch andere Anordnungen als die in den Zeichnungen dargestellte relative Rotation der beiden Gehäuse 1, 2 verändern, vorausgesetzt, daß die Achsen der ersten und der zweiten Folgewalze 67, 68 in bezug auf das Schalterbetätigungs­ elemente tragende Gehäuse verändern lassen. Zum Beispiel können die Folgewalzen 67, 68 auf einer Trageplatte montiert sein, die sich innerhalb des Gehäuses befindet, jedoch durch eine externe manuelle Betätigung verdrehbar ist.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel läßt sich wahlweise sowohl nach Art einer "Maus" als auch nach Art einer "Roll­ kugel" (Trackball) verwenden. Es ist jedoch auch möglich, die Erfindung bei einer Eingabevorrichtung zu verwenden, die sich in einer einzigen Betriebsart, d.h. entweder als "Maus" oder als "Rollkugel" betreiben läßt.

Bei Zusammenfassung der Erfindung ist zu erkennen, daß die in bezug auf die Koordinatenachsen selektive Anordnung einen großen Nutzen bei der Verwendung der Eingabevorrichtung schafft, indem es jedem Benutzer ermöglicht, die von ihm beabsichtigten bzw. gewünschten Koordinatenachsen mit den Koordinatenachsen der Eingabevorrichtung in Übereinstimmung zu bringen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der in bezug auf die Koordinatenachsen selektiven Anordnung, bei der das erste und das zweite Gehäuse relativ zueinander verdrehbar sind, entstehen niemals Kräfte, die eine Beschädigung oder Zerstörung der sich von den Rotationsdetektionseinrichtungen, wie z.B. den in dem zweiten Gehäuse montierten Folgewalzen, weg­ erstreckenden Leitungsdrähten verursachen, da die maximale relative Rotation durch Anschläge innerhalb eines Winkelbereichs begrenzt ist. Außerdem besitzt die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung eine doppelte Schalterbetätigungsanordnung, wodurch es jedem Benutzer ermöglicht ist, die für ihn bequemeren Schalterbetätigungsglieder für eine vertikale Druckbetätigung oder eine seitliche Druckbetätigung bei der Veranlassung eines gewünschten Signalverarbeitungsvorgangs zu wählen.

Die erfindungsgemäße X-Y-Richtungseingabevorrichtung läßt sich in besonders einfacher Weise zusammenbauen.

Claims (5)

1. X-Y-Richtungseingabevorrichtung, umfassend:
eine drehbar gehalterte Kugel (80),
eine mit der Kugel (80) in Berührung stehende und von dieser in Rotation versetzbare erste Folgewalze (67),
eine mit der Kugel (80) in Berührung stehende und von dieser in Rotation versetzbare zweite Folgewalze (68), die eine senkrecht zur Achse der ersten Folgewalze (67) verlaufende Achse aufweist,
eine erste Rotationsdetektionseinrichtung (63) zum Detektieren der Rotation der ersten Folgewalze (67),
eine zweite Rotationsdetektionseinrichtung (64) zum Detektieren der Rotation der zweiten Folgewalze (68),
eine Schalterplatte (53), die eine Drückschalteranordnung (55, 56, 57, 58) trägt, zum Verarbeiten von Signalen von der ersten und der zweiten Rotationsdetektionseinrichtung (63, 64),
eine Schalterbetätigungseinrichtung (11, 12, 59, 60) zum Betätigen der Drückschalteranordnung, und durch eine Außengehäuseeinrichtung (1, 2), die wenigstens die Kugel (80), die Schalterplatte (53), die erste und die zweite Folgewalze (67, 68) sowie die erste und die zweite Rotations­ detektionseinrichtung (63, 64) umgibt, wobei die Schalter­ betätigungseinrichtung (11, 12, 59, 60) an Außenflächen der Außengehäuseeinrichtung (1, 2) freiliegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Achsen der ersten und der zweiten Folgewalze (67, 68) bezüglich der Außengehäuseeinrichtung (1, 2) in der X-Y-Ebene verstellbar sind.

2. X-Y-Richtungseingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außengehäuseeinrichtung ein erstes und ein zweites Gehäuse (1, 2) umfaßt, die relativ zueinander drehbar montiert sind, und daß das erste Gehäuse (1) wenigstens die Schalterplatte (53) und die Schalter­ betätigungseinrichtung (11, 12, 59, 60) trägt und das zweite Gehäuse (2) wenigstens die Kugel (80) und die erste und die zweite Rotationsdetektionseinrichtung (63, 64) trägt.

3. X-Y-Richtungseingabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außengehäuseeinrichtung ein erstes Gehäuse (1) mit einer kreisförmigen Öffnung (7, 20) sowie ein in die Öffnung drehbar eingreifendes zweites Gehäuse (2) aufweist, und daß das erste und das zweite Gehäuse mit Anschlägen (24, 25, 84, 85) zum Begrenzen ihrer relativen Rotation versehen sind.

4. X-Y-Richtungseingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterbetätigungs­ einrichtung eine erste Schalterbetätigungsanordnung (11, 12), die an der oberen Oberfläche der Außengehäuseeinrichtung sowie eine zweite Schalterbetätigungsanordnung (59, 60), die an den Seitenflächen der Außengehäuseeinrichtung freiliegt, aufweist, und daß die erste und die zweite Schalterbetätigungs­ anordnung eine einheitliche Funktion besitzen.

5. X-Y-Richtungseingabevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drückschalteranordnung erste Drückschalter (55, 57), deren Betätigungsflächen in eine erste Richtung weisen und die durch die erste Schalterbetätigungs­ anordnung (11, 12) betätigbar sind, sowie zweite Drückschalter (56, 58), deren Betätigungsflächen in einander entgegenge­ setzter Weise in eine zur ersten Richtung senkrecht ver­ laufende zweite Richtung weisen und die durch die zweite Schalterbetätigungsanordnung (59, 60) betätigbar sind, aufweist.