DE4107085A1 - Koordinaten-eingabevorrichtung - Google Patents
Koordinaten-eingabevorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Koordinaten-Eingabevorrichtung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Vorrichtung ist in einer Anzeigeeinheit, z. B. einer
Kathodenstrahlröhre vorhanden, um die Stellung des Positionsanzeigers
(Cursor) auf dem Schirm darzustellen.
Bekannt ist eine Eingabevorrichtung mit X-Y-Koordinaten, wobei ein
Positionsanzeiger (Peilzeiger) zu einem vorbestimmten Koordinatenpunkt
oder einem Menu dadurch bewegt wird, daß eine Kugel von Hand rotiert wird, die von
der oberen Fläche eines Gehäuses vorsteht, um die Koordinaten oder das
Menu einzugeben.
Eine bekannte Eingabevorrichtung dieser Art ist in Fig. 7 dargestellt.
Sie weist ein Gehäuse 32 auf, mit einer äußeren Schale und in der oberen
Fläche der letzteren ausgebildeten kreisförmigen Loch 31. Eine Kugel 33
ist im Gehäuse 32 aufgenommen und steht zum Teil über das Loch 31 vor.
Ein Paar von rotierbaren Bauteilen 34 und 35 stehen senkrecht zueinander
und sind so ausgebildet, daß sie unter gegenseitiger Kupplung zur Kugel 33
rotieren. Ferner sind Detektoren 36 und 37 vorhanden, d. h. Eingabeelemente
(Encoder), welche die Größe der Rotation des Bauteils 34 bzw. 35 jeweils
bestimmen. Das Bauteil 34 ist mit einem abrollenden Rollglied 38 ver
sehen, welches in Anschlag an der unteren Oberfläche der Kugel 33
liegt, und ferner eine drehbare Welle 39, welche integriert mit dem Roll
glied 38 rotieren kann. In ähnlicher Weise ist das andere rotierende
Bauteil 35 mit einem Rollglied 38a und einer drehbaren Welle 39a ver
sehen.
Arbeitsweise: Wenn die von der Öffnung 31 vorstehende Kugel 33 von Hand
rotiert wird werden die Komponenten der Rotation in der x- und y- Achse
auf die orthogonal zueinander stehenden rotierenden Bauteile 34 und 35
übertragen, so daß das Maß der Rotation des Bauteils 34 und des Bauteils
35 jeweils durch die Detektoren 36 und 37 abgefühlt werden, die Ausgangs
signale herstellen. Indem diese Pulssignale gezählt werden, kann ein
Positionszeiger auf eine Anzeigeeinheit (die nicht gezeigt ist), die
mit der Koordinaten-Eingabeeinheit in Verbindung steht, auf die ge
wünschte Position bewegt werden. Ist der Positionsanzeiger zum gewünschten
Koordinatenpunkt oder zum Menu gefahren, wird die Rotation der Kugel 33
angehalten und ein nicht dargestellter Eingabeschalter gedreht auf die
Stellung "EIN", um die Eingabekoordinaten zu bilden oder das Menu zu
wählen.
Es ist ferner bekannt (JP-OS-GM 1 35 423/1988), die Koordinaten-Eingabeein
heit an der mit Tasten versehenen Oberfläche eines Tastenpaneels anzu
ordnen. In diesem Falle besteht das Erfordernis, den Kugeldurchmesser so
klein wie möglich zu machen, da der zur Verfügung stehende Raum sehr
beschränkt ist. Andererseits, will man den Kugeldurchmesser kleinmachen,
wird es notwendig, die Kugel mehrere Male zu rotieren, um den Positions
anzeiger von einem zum anderen Ende des Bildschirms o. dgl. zu bewegen,
so daß die Arbeitswirksamkeit wegen des Zeitverlustes verringert wird.
Zwar kann überlegt werden, das Problem dadurch zu verbessern, daß man
die von den Detektoren ausgehenden Pulssignale höher auflöst durch einen
Multiplier (Vervielfältiger) und den Positionsanzeiger um eine ver
ringernde Zahl von Drehungen der Kugel von einem zum anderen Ende des
Schirmes bewegt. Jedoch wird es in diesem Falle unmöglich, für den
Positionsanzeiger eine feinfühlige Kontrolle zu erhalten, so daß die
Effektivität aus diesem anderen Grunde verringert ist.
Da in der bekannten Eingabeeinheit der Eingabeschalter, um das Menu an
zuwählen, als unabhängiges mechanisches Bauteil in bezug auf die Kugel
auszubilden ist, muß eine Zweifachbetätigung in Kauf genommen werden, um
einmal durch die Kugel den Positionsanzeiger zu dem gewünschten Menu auf
dem Anzeigefeld zu bringen und danach zusätzlich die Kugel zu entlasten
und den Eingangsschalter zu betätigen. Auch insoweit ist die bekannte
Eingabeeinheit verbesserungsbedürftig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koordinaten-Eingabeeinheit
anzugeben, die kompakte Abmessungen hat als auch einen hohen Wirkungs
grad in der Arbeitsweise aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 ange
gebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unter
ansprüchen dargestellt.
Die Vorteile der Erfindung bestehen u. a. in folgendem:
Befindet sich der Druckknopfschalter in der Stellung "AUS" und wird
die Kugel rotiert, spricht der Positionszeiger auf die Rotation der
Kugel an (ist sensibel) und kann schnell zu einer Position nahe der
gewünschten Position bewegt werden. Andererseits, wird die Kugel nieder
gedrückt, um den stirnseitigen Schalter in die Stellung "EIN" des
Druckknopfschalters zu drehen und wird die Kugel in diesem Arbeitszu
stand rotiert, so wird die Bewegung des Positionsanzeigers relativ träge
bezüglich der Rotation der Kugel, und es ist unmöglich, den Positionsan
zeiger genau zu dem endgültigen Objektpunkt zu positionieren. Wird die
Kugel weiter niedergedrückt, um einen Schalter der Endstufe des Druck
knopfschalters in die Stellung "EIN" zu drehen, wird es möglich, ein
Menu gemäß der Stellung des Positionsanzeigers anzuwählen, deren Bewegung
überwacht worden ist. In diesem Falle, da die Bewegung eines auf die
Kugel drückenden Gliedes durch Anschläge beschränkt wird, bewegt sich
die Kugel abwärts, ohne daß sie in Kontaktberührung mit einem Paar von
Rollgliedern kommt, welche integriert mit der Kugel rotierbar sind,
derart, daß vorteilhaft keine Kriechbewegung des Positionsanzeigers
während der Abwärtsbewegung der Kugel stattfindet.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und
wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1-6 eine Ausführungsform der Erfindung, wobei
Fig. 1 eine Draufsicht auf die Koordinaten-Eingabeeinheit ist,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen ihrer wesentlichen Teile ist,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung für eine angepaßte Position einer
drückenden Kugel,
Fig. 4 einen Schnitt eines Druckknopfschalters,
Fig. 5 eine Explosionszeichnung mit Darstellung der relativen Lage
der Kugel zu den Rollgliedern und der drückenden Kugel und
Fig. 6 eine Explosionsdarstellung, welche die Bewegung des Positions
anzeigers auf dem Bildschirm zeigt,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer an sich bekannten Ein
gabeeinheit.
Gemäß Fig. 1 und 2 hat die Koordinaten-Eingabevorrichtung eine Deck
platte 2 (nicht in Fig. 1 gezeigt) mit einer Kreisöffnung 1, wobei ein
Gehäuse 3 an die untere Oberfläche der Deckplatte 2 befestigt ist,
ferner eine Kugel 4, die sich innerhalb des Gehäuses 3 befindet und
zum Teil sich aus der Kreisöffnung 1 hinaus erstreckt. Es sind ein Paar
von Rollgliedern 5, 6 vorhanden, die gekuppelt mit der Rotation der
Kugel 4 mitrotieren, wobei Detektoren 7 und 8 zum Abfühlen der Größe
der Rotation des Rollgliedes 5 bzw. Rollgliedes 6 vorhanden sind. Mit
Hilfe einer Druckkugel 9 wird die Kugel 4 elastisch in Richtung der
Rollglieder 5 und 6 gedrückt, während andererseits ein Druckknopfschal
ter 11 unmittelbar unter der Kugel 4 und die dazwischenliegende
weitere kleine Kugel 10 angeordnet ist. Die Deckplatte 2 bildet ein Teil
der äußeren Schale des Tastenpaneels (Tastenplatte), so daß eine
Bedienungsperson auf die nicht dargestellten Tasten drücken kann, sowie
eine rotierende Bewegung für die Kugel 4 in kontinuierlicher Weise auf
bringen kann. Das Gehäuse 3 ist zentral ausgeformt mit einer halb
sphärischen Öffnung 12 und die Kugel 4 ist mit kleinem Spiel in der Aus
nehmung 12 aufgenommen.
Die Rollglieder 5 und 6 sind mit Hilfe von Wellen im Gehäuse 3 abge
stützt, derart, daß sie orthogonal zueinanderstehen. Die Detektoren 7
und 8 sind jeweils an die Enden der Rollglieder 5 und 6 befestigt und
jeder Detektor ist als ein magnetisches, optisches oder mechanisches
Eingabeelement (Encoder) ausgebildet.
Wie Fig. 3 zu entnehmen, befindet sich die Druckkugel 9 innerhalb der
Sitzöffnung 13 und wird in Richtung zur Kontaktbildung mit der Kugel 4
mit Hilfe einer Wendelfeder 14 gedrückt. Ein offenes Ende der Sitz
öffnung 13 ist mit einem als Anschlag dienenden Vorsprung 15 versehen,
so daß das Maß, um welches die Druckkugel 9 von der Sitzöffnung 13 vor
stehen kann, durch den Anschlag mit dem Vorsprung 15 begrenzt ist. Die
Wellen der Rollglieder 5 und 6 und der Mittelpunkt der Druckkugel 9 be
finden sich alle in einer Ebene, die sich durch die Ebene 0 der
Kugel 4 erstrecken.
Wie Fig. 4 zeigt, ist der Druckknopfschalter 11 mit einem kastenförmigen
Gehäuse 19 versehen, das mit einem Mittelkontakt 16 und ersten und
zweiten Festkontakten 17 und 18 versehen ist. Ein erster haubenartiger
beweglicher Kontakt 20 befindet sich in Kontaktberührung mit dem ersten
Festkontakt 17. Ein zweiter haubenartiger beweglicher Kontakt 21 be
findet sich in Kontaktberührung mit dem zweiten Festkontakt 18,
während andererseits ein Abstandsstück 23 zwischen den ersten und
zweiten beweglichen Kontakten 20, 21 angeordnet ist und ein zentrales
Loch 22 aufweist. Ein wasserfestes Blatt 24 bedeckt die obere Öffnung
des Gehäuses 19, während eine Deckplatte 25 das Blatt 24 am Gehäuse 19
befestigt. Die weitere kleine Kugel 10 befindet sich in Kontaktberührung
mit dem Blatt 24 durch die zentrale Öffnung 26 in der Deckplatte 25.
Indem die Leitungsanschlüsse 27, die vom Gehäuse 19 abgehen, angelötet
werden, wird der so hergestellte Druckknopfschalter auf einer gedruckten
Leiterplatte 28 montiert, welche an die untere Oberfläche des Gehäuses 3,
vgl. Fig. 2, befestigt ist.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung erläutert:
Wenn die Kugel von der Kreisöffnung 1 in der Deckplatte 2 des Tasten
brettes vorsteht und von Hand rotiert wird, übertragen sich die x- und
y-Achsenkomponenten über die Rollglieder 5 und 6 und das Maß der Rotation
der Rollglieder 5 bzw. 6 wird jeweils durch die Detektoren 7 bzw. 8
abgefühlt. In diesem Falle, vgl. Fig. 5a, befinden sich die Achsen der
Rollglieder 5, 6 und der Mittelpunkt der Druckkugel 9 alle in einer
Ebene, die durch den Mittelpunkt 0 der Kugel 4 geht, und die
Kugel 4 ist in Kontaktberührung mit beiden Rollgliedern 5 und 6 unter
Einwirkung der in Richtung des Pfeiles wirkenden, von der Druckkugel 9
ausgehenden Rückstellkraft, so daß die Größe der Rotation der Kugel 4
auf die beiden Rollglieder 5 und 6 wirksam, ohne Schlupf, übertragen
wird. Nunmehr werden die von den Detektoren 7 und 8 abgesandten Aus
gangsimpulse durch einen (nicht dargestellten) Mikrorechner gezählt.
Die Folge ist, daß der Positionszeiger in Übereinstimmung mit dem
Rotationsweg der Kugel 4 auf einem Anzeigeschirm o. dgl. 29, dargestellt
in Fig. 6, bewegt wird.
Bei obiger Arbeitsweise befindet sich der Druckknopfschalter 11 in
der Stellung "AUS". In diesem Falle, wenn die Größe der Bewegung des
Positionszeigers 30, verglichen mit der Rotationsgröße der Kugel 4
einen relativ großen und festgesetzten Wert hat - mit anderen
Worten, wenn das Auflösungsvermögen hoch sein soll -, kann der
Positionsanzeiger 30 von einem Ende zum anderen Ende des Anzeigeschirms
29 bewegt werden, indem die Kugel 4, z. B., lediglich um eine Viertelum
drehung gedreht wird.
Wenn deshalb der Positionsanzeiger 30, der gemäß Fig. 6 dabei am Punkt A
seine vorbestimmte Stellung hat, zu dem Punkt C als dem letzten Objekt
punkt bewegt wird, so kann er schnell bis zum Punkt B, der sich nahe
des Punktes C befindet, bewegt bzw. verstellt werden.
Wenn ein derartiger
Positionsanzeiger 30 bis zu dem Punkt B bewegt worden ist, wird die
Rotation der Kugel 4 beendet und die Kugel 4 niedergedrückt. Da gleich
zeitig die weitere Kugel 10 ebenfalls mit dem Abgehen der Kugel 4
ebenfalls herabgeht, da Oberflächen-Kraftschluß vorhanden, wird der erste
bewegliche Kontakt 20 durch das Blatt 24 des Druckknopfschalters 11,
vgl. Fig. 4, nach abwärts verstellt. Wenn das Maß dieser Verstellung
einen vorbestimmten Wert überschreitet, kommt der erste bewegliche Kon
takt 20, da umgebogen, in Kontaktberührung mit dem zweiten beweglichen
Kontakt 21 und auf diese Weise wird der erste Schaltschritt ausgeführt.
In diesem Falle, wie in Fig. 5(b) dargestellt, wird der Mittelpunkt 0
der Kugel 4 um den Wert t1 relativ zu der (gestrichelt in dieser Fig.
dargestellten) Ebene herabgesenkt, einschließlich der Achsen der beiden
Rollglieder 5, 6 und des Mittelpunktes der Druckkugel 9. Andererseits,
es wird die Kontaktberührung zwischen der Kugel 4 und den Rollgliedern
5, 6 aufrechterhalten, weil die Kugel 4 um einen geringfügigen Weg in
horizontaler Richtung unter Einwirkung der Druckkugel 9, verstellt wird.
Wenn derart der erste Schaltschritt des Druckknopfschalters 11 ausge
führt ist, wird ein von der Betriebsart (Modus) abhängiges Umschalt
signal erzeugt und der vorbezeichnete Mikrorechner verarbeitet Signale
um die von den Detektoren 7 und 8 als Ausgangssignale herrührenden Sig
nale auszudünnen, wobei die Größe des Weges des Positionsanzeigers 30,
relativ zur Größe der Rotation der Kugel 4 verkleinert wird; mit
anderen Worten: die Auflösungsfähigkeit wird herabgesetzt und die Be
wegung des Positionsanzeigers 30 wird träge. Wenn deshalb die Kugel 4
in diesem Zustand rotiert wird und der Positionsanzeiger 30 nunmehr am
Punkt B sich befindet, so kann er fein eingestellt bzw. gesteuert wer
den und man kann ihn sehr genau zum Punkt C als Objektendpunkt führen.
Ist der Positionsanzeiger 30 zu dem Punkt C geführt worden, unterbricht
man die Rotation der Kugel 4 und die Kugel 4 wird niedergedrückt. Die
Folge ist, daß der zweite bewegliche Kontakt 21 des Druckknopfschal
ters 11 durch den ersten beweglichen Kontakt 20 nach abwärts im Sinne
der Fig. 4 verstellt wird, und wenn dann das Maß dieser Verstellung
einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird ebenfalls der zweite be
wegliche Kontakt 21 umgebogen (invertiert) und kommt in Kontaktberührung
mit dem Mittenkontakt. Auf diese Weise wird ein zweiter Schaltschritt
ausgeführt und das Menu am Punkt C ist ausgewählt. In diesem Falle,
wie in Fig. 5(c) dargestellt, wird der Mittelpunkt 0 der Kugel 4 wei
ter herabgesenkt, vgl. die Stellung t2 in der Ebene, die die Achsen
der Rollglieder 5, 6 und dem Mittelpunkt der Druckkugel 9 enthält; je
doch die Kugel 4 bewegt sich herab in einen Zustand, indem sie beabstandet
von den Rollgliedern 5, 6 und der Druckkugel 9 ist, weil die Druckkugel 9
am Vorsprung 15 anschlägt und nicht weiter vorwärts verstellt werden
kann, vgl. die gestrichelte Linie in Fig. 3. Somit rotieren die Roll
glieder 5, 6 nicht während des zweiten Schaltschrittes. Mit anderen
Worten, am Punkt C kann das Menu ausgewählt werden, während anderer
seits der Positionsanzeiger 30 am Punkt C als letzten Objektpunkt fest
gehalten ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind möglich. Zwar ist der Druckknopf
schalter 11 gezeichnet und erläutert für zwei Stufen-Schalterschritte
und einen Umschaltsignal-Modus, um die Bewegung des Positionsanzeigers
30 träge zu machen in dem ersten Arbeitsabschnitt,
während andererseits das Signal, welches das Menu auswählt, im zweiten
oder einem rückwärtigen Arbeitsausschnitt gebildet wird; vorteilhaft
kann eine konstruktive Abweichung sein, bei der ein Druckknopfschalter
mit einer anderen Mehrzahl von Arbeitsabschnitten, z. B. drei Arbeits
abschnitten oder mehr als Schaltschritte vorgesehen ist, und die Modus-
Umschaltsignale durch Schaltschritte auf der vorderen Abschnittsseite
des Druckknopfschalters erzeugt werden, um die Auflösung nachfolgend
zu verringern,
und ein Auswahlsignal im solchen Falle abweichend bei dem letzten
Schaltabschnitt bzw. Schaltschritt erzeugt wird.
Gemäß einem der vorteilhaften Ausführungsbeispiele wird das Maß der
Bewegung des Positionsanzeigers, relativ zum Maß der Rotation der Kugel,
geändert durch Schaltschritte in der vorderen Ebene eines eine Mehrzahl
von Ebenen aufweisenden Druckknopfschalters, welcher durch Niederdrücken
der Kugel betätigt wird: Deshalb kann die Stellung des Positionsanzeigers
fein abgefühlt und gesteuert werden durch nur einen kleinen Rotationsweg
der Kugel, obgleich diese nur einen kleinen Durchmesser hat. Andererseits,
da die Auswahl des Menu durch einen Schaltschritt in einer letzten
Arbeitsebene innerhalb des eine Mehrzahl von Ebenen aufweisenden Druck
knopfschalters erfolgen kann und dieser Schaltschritt durch weiteres
Niederdrücken der Kugel erfolgt, hat eine solche Koordinaten-Eingabe
vorrichtung eine kompakte Form mit verringerten Abmessungen sowie
arbeitet effektiv und ohne Zeitverluste.
Claims (3)
1. Koordinaten-Eingabevorrichtung, in deren eine Öffnung (1) aufweisen
den Gehäuse (3) eine zum Teil über die Öffnungsebene vorstehende
Kugel (4) angeordnet ist sowie ein Paar von Rollgliedern (5, 6) mit
senkrecht zueinanderstehenden Achsen vorhanden und durch kraft
schlüssige Verbindung mit der Oberfläche der Kugel, durch deren Rota
tion mitrotierbar sind,
wobei die Größe der Rotation der Rollglieder (5, 6) durch Detektoren (7, 8)
abgefühlt wird und die Stellung eines Positionsanzeigers (30) auf einer
Anzeigefläche, z. B. einem Bildschirm wahlweise in einer Richtung durch
Rotation der Kugel (4) einstellbar und steuerbar ist, dadurch gekenn
zeichnet,
daß ein Druckknopfschalter (11) unmittelbar unter der Kugel (4) ange
ordnet ist sowie der Druckknopfschalter in Abhängigkeit von den verti
kalen Stellbewegungen der Kugel (4) in eine unterschiedliche Schalt-
oder Kontaktstellung überführbar ist, derart, daß dadurch das Auf
lösungsvermögen der abgefühlten, im Ausgang mindestens eines des
Detektors (7, 8) auftretenden Signale durch einen Schaltschritt des
Druckknopfschalters (11) verringert ist, und zwar derart, daß dadurch
die Geschwindigkeit der Bewegung des Positionsanzeigers (30) verkleinert
wird.
2. Koordinaten-Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckknopfschalter (11) ein mehrere Schaltebenen aufweisender
Schalter ist derart, daß in Abhängigkeit von der jeweiligen Vertikal
bewegung der Kugel (4) in einer oder mehreren Schaltebenen Schalt
schritte ausführbar sind und daß ein Modus-Umschaltsignal durch einen
Schaltschritt in der Vorderebene des Druckknopfschalters (11) erzeugt
wird, derart, daß das Auflösungsvermögen mindestens eines der durch die
Detektoren (7 bzw. 8) abgefühlten, im jeweiligen Detektorausgang er
scheinenden Signals herabgesetzt wird und andererseits in einer nach
geordneten bzw. einer abschließenden Schaltebene des Druckknopfschal
ters (11) ein Wahlsignal erzeugt wird, durch das ein Menu, in Überein
stimmung mit der Stellung des Positionsanzeigers (30), ausgewählt wird.
3. Koordinaten-Eingabevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie ein Druckbauteil, insbesondere eine Druckkugel (9) aufweist,
durch die die Kugel (4) in einer Richtung zwecks Kontaktberührung mit
den Rollgliedern (5, 6) verstellbar ist, und daß ein Anschlag (15)
vorhanden ist, durch den der Verstellweg des Druckbauteils (9) be
grenzt ist und wobei die Kugel (4) von den Rollgliedern (5, 6) und
von diesem Druckbauteil hinweg bewegt wird, bevor durch einen Schalt
schritt des Druckknopfschalters (11), welches sich unmittelbar unter
der Kugel (4) befindet, ein das Menu auswählendes Signal erzeugt wird.
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Family
ID=27283764
Family Applications (1)
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DE19914107085 Expired - Fee Related DE4107085C2 (de) | 1990-03-07 | 1991-03-05 | Koordinaten-Eingabevorrichtung |
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Also Published As
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