DE3787372T2

DE3787372T2 - Steuermechanismus für rechnertastatur und dergleichen.

Info

Publication number: DE3787372T2
Application number: DE87903179T
Authority: DE
Inventors: Craig F Culver
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1987-04-29
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2007-04-30
Also published as: US4724715A; EP0303619B1; AU604021B2; DE3787372D1; EP0303619A4; WO1987006733A1; EP0303619A1; AU7391187A; JPH01503418A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Zubehör für Rechnertastaturen und andere elektrische Vorrichtungen, die durch mehrere elektrische oder andere Variablen gesteuert werden können, und insbesondere auf einen Steuermechanismus mit einer Anzahl verschiedener Anwendungen, wie z. B. zum Steuern der Mauseingaben eines Rechners.

Hintergrund der Erfindung

Es ist bekannt, eine mit der Hand erfaßbare Maus mit einer Rechnertastatur zu benutzen, um einen Zeiger oder Cursor auf der CRT-Anzeige eines Rechners für einen oder mehrere Zwecke in verschiedene Positionen auf der Anzeige zu bewegen. Es ist auch bekannt, die Maus durch einen Steuermechanismus zu ersetzen, der benachbart zur Tastatur des Rechners verwendet wird, um Veränderungen der Position des Cursors zu bewirken, indem bewegliche Teile durch die Finger oder die Handfläche bewegt werden, während die Finger der Hand auf der Rechnertastatur verbleiben.
In einem solchen Steuermechanismus wird die Steuerung über vertikale und horizontale Bewegungen des Cursors auf einer Rechneranzeige durch die Verwendung einer drehbaren Welle und eines frei verschieblichen Teils auf der Welle bewirkt. Das Teil ist an die Welle gekoppelt, so daß es sich mit der Welle dreht, wobei es in Längsrichtung der Welle verschoben werden kann, während die Welle ortsfest ist oder gedreht wird.
Ein erster Analogwert wird durch Drehung der Welle und des Teils gemeinsam in einer von zwei entgegensetzten Richtungen eingestellt. Ein zweiter Analogwert wird durch Bewegen des Teils entlang der Welle in einer Richtung eingestellt. Der Mechanismus kann auch so aufgebaut sein, daß mit einem leichten, nach unten gerichteten Druck auf die Welle oder auf das Teil ein elektrischer Schalter betätigt wird, um einen Schaltkreis in der Vorrichtung, mit der der Mechanismus zusammenhängt, in Betrieb zu setzen.
Ein weiterer Steuermechanismus ist aus dem US-Patent US-A- 3,707,093 bekannt, welches eine Joystick-Vorrichtung offenbart. Die schiebende, drehende und schwingende Bewegung des Joystick steuert den Wert verschiedener Potentiometer. Jede Bewegung beeinflußt jeweils ein unterschiedliches Potentiometer.
Während die oben beschriebenen Steuermechanismen für eine Anzahl von Anwendungen geeignet sind, können solche Mechanismen vereinfacht werden, so daß ein Steuermechanismus mit weniger beweglichen Teilen gebaut werden kann, wobei der vereinfachte Steuermechanismus eine präzise Steuerung von zwei Analogwerten, wie z. B. der X-Y-Position eines Cursors auf einer Rechneranzeige, schaffen kann. Die vorliegende Erfindung schafft einen solchen vereinfachten Mechanismus.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Steuermechanismus, in dem ein Analogelement auf einem ortsfesten Führungsteil zur Drehung um das Führungsteil und zur Bewegung in Längsrichtung des Führungsteils gehalten ist. Die Dreh- und Längsbewegungen des Analogteils relativ zum Führungsteil werden von einem Kodierungsmittel erfaßt, das mit dem Analogelement gekoppelt ist. Der Mechanismus ist einfach und unempfindlich im Aufbau, kann mit minimalen Kosten hergestellt werden und hat eine lange Betriebslebensdauer.
Der erfindungsgemäße Mechanismus kann entsprechend einer von mehreren verschiedenen Ausführungsformen aufgebaut werden, wobei in jeder Ausführungsform das Analogelement drehbar und zwischen einem Paar mit gegenseitigem Abstand in der Nähe der äußeren Enden des Führungsteils angeordneten Anschlägen längsbeweglich ist. Eine jede solche Ausführungsform kann mit einem elektrischen Schalter versehen werden, der mit dem Analogelement gekoppelt ist und auf einen nach unten gerichteten Druck auf das Analogelement anspricht. Der erfindungsgemäße Mechanismus kann so klein sein, daß er nur ein Minimum an Platz benötigt, und kann als Zubehör für eine elektrische Vorrichtung verwendet werden, die von mehreren elektrischen oder anderen Werten gesteuert wird, wie etwa der X- und Y-Stellung eines Cursors auf einer CRT-Anzeige.
Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Steuermechanismus zur Verwendung als Zubehör für eine elektrische Vorrichtung zu schaffen, die durch mehrere elektrische oder andere Variablen gesteuert werden kann, wobei der Steuermechanismus ein Analogelement beeinhaltet, das mit einem Kodiermittel gekoppelt ist und zur Drehung und Längsbewegung auf einem ortsfesten, länglichen Führungsteil gehalten ist, welches auf einem Träger befestigt ist, so daß das Analogelement eine Präzisionssteuerung einer ersten analogen Variablen durch Drehung des Analogelements um das Führungsteil und eine Präzisionssteuerung einer zweiten analogen Variable durch Bewegung des Analogelements entlang und relativ zum Führungsteil bewirkt.
Demgemäß schafft die Erfindung in einer Hinsicht einen Steuermechanismus mit einem Träger, der ein handbetätigbares, linear und drehbar bewegliches Analogelement zum Erzeugen eines Steuersignals trägt, wobei ein längliches Führungselement an dem besagten Träger fixiert ist und montiert ist, um eine im wesentlichen parallele Ausrichtung mit dem Träger beizubehalten, und wobei das besagte Analogelement auf dem besagten fixierten Führungsteil sowohl zur Drehung als auch zur linearen Bewegung relativ zu besagtem Träger gehalten ist. Das Kodierungsmittel sitzt auf dem Träger und ist in Bezug zu diesem fixiert und mit dem besagten Analogelement gekoppelt, um sowohl die Drehung des Analogelement relativ zu besagtem Träger als auch die lineare Bewegung des Analogelements relativ zu besagtem Träger zu erfassen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im folgenden Ausführungsformen davon beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, verbesserten Steuermechanismus ist;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Steuermechanismus nach Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang Linie 3-3 in Fig. 2 ist;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 2 ist;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang Linie 5-5 in Fig. 2;
Fig. 5a eine schematische Ansicht des Steuermechanismus nach Fig. 1-5 ist und ihre Verwendung als Rechnerzubehör zeigt;
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuermechanismus ist;
Fig. 7 eine Seitenansicht des Steuermechanismus nach Fig. 6 ist;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht entlang Linie 8-8 in Fig. 6 ist;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht entlang Linie 9-9 in Fig. 6 ist;
Fig. 10 eine bruchstückhafte Draufsicht auf den Steuermechanismus nach Fig. 6 und 7 ist, wobei das Analogelement weggebrochen und im Schnitt dargestellt ist, um das Befestigungsmittel dafür darzustellen;
Fig. 10a eine vergrößerte, bruchstückhafte Draufsicht auf das Befestigungsmittel des Analogelements ist;
Fig. 11 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 10 ist, aber das Analogelement und sein Befestigungsmittel unter einem Winkel von 90º in Bezug auf die Ansicht in Fig. 10 zeigt;
Fig. 12 eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuermechanismus ist;
Fig. 13 eine Seitenansicht des Steuermechanismus nach Fig. 12 ist;
Fig. 14 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 14-14 in Fig. 12 ist;
Fig. 14a eine Draufsicht auf das Analogelement in der Ausführungsform nach Fig. 12 und 13 ist und das Befestigungsmittel für das Analogelement zeigt;
Fig. 15 eine Querschnittsansicht entlang Linie 15-15 in Fig. 12 ist;
Fig. 16 eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform des Steuermechanismus ist;
Fig. 17 eine Seitenansicht des Steuermechanismus nach Fig. 16 ist; und
Fig. 18 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 18-18 in Fig. 17 ist.
Ein erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuermechanismus ist im ganzen mit 10 bezeichnet und in Fig. 1-5 dargestellt. Der Steuermechanismus 10 ist zu Erläuterungszwecken in Fig. 5a als Zubehör zu einer Rechnertastatur 12 dargestellt, die mit einem Rechner 14 verbunden ist, welcher eine Anzeige 16 aufweist. Der Mechanismus 10 ist benachbart zum unteren oder vorderen Ende der Tastatur angeordnet, könnte sich aber an jeder beliebigen Stelle befinden, die für eine Hand der den Rechner benutzenden Person zweckmäßig ist. In einer solchen Stellung kann der Mechanismus 10 mit den Fingern, dem Daumen oder der Handfläche einer der Hände bedient werden. Wenn der Mechanismus 10 mit dem Daumen oder der Handfläche bedient wird, bleiben die Finger beider Hände im wesentlichen frei, um die Tasten der Tastatur 12 zu bedienen.
Wenn die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit einem Rechner benutzt wird, wird sie typischerweise an den Mauseingang des Rechners angeschlossen. Die Erfindung kann aber auch zur Steuerung variabler oder analoger Werte eingesetzt werden, die bei anderen Gerätearten auftreten, etwa als Videospielsteuerung, als integrierte Baß-Höhen-Tonsteuerung oder als Links-Rechts-Balance-Lautstärkeregler.
Der Mechanismus 10 schafft ein präzises und zweckmäßiges Mittel zur Einstellung von zwei miteinander in Beziehung stehenden oder unterschiedlichen analogen, elektrischen oder anderen Werten oder Parametern. Wenn er an den Mauseingang des Rechners 14 angeschlossen wird, arbeitet der Mechanismus 10 als Maus zum Steuern der Positionen und Bewegungen eines mausgesteuerten Zeigers oder Cursors auf der Anzeige des Rechners. Die Art und Weise, in der die Signale unter Verwendung des Mechanismus 10 eingestellt werden, um den Cursor zur Bewegung in einer X-Y-Ebene auf der Anzeige zu veranlassen, wird nachfolgend dargelegt.
Der Mechanismus 10 enthält einen Träger in Form einer länglichen Grundplatte 18 mit einem integral damit ausgebildeten Flansch 20, der an dem langgestreckten Seitenrand sitzt, der von der Tastatur 12 entfernt liegt, wie in Fig. 5a dargestellt. Der Mechanismus 10 enthält weiter ein zylindrisches Führungsteil 22, das benachbart zum Flansch 20 oberhalb der Grundplatte 18 angeordnet ist, wie in Fig. 3 bis 5 dargestellt. Die Enden des Führungsteils 22 sind mittels Schrauben 24 und 26 an den starren Wänden 28 und 30 befestigt, wobei die Wände 28 und 30 in einer geeigneten Weise mit der Grundplatte 18 verbunden sind, wie etwa durch sich vom Boden der Grundplatte aus nach oben erstreckende Schrauben. Das Führungsteil 22 ist dazu bestimmt, ein zylindrisches Analogelement 32 so abzustützen, daß sich das Analogelement 32 in Längsrichtung des Führungsteils 22 bewegen kann und darauf drehbar ist. Das Element 32 besitzt ringförmige Nuten 34 zum Verbessern des Reibkontaktes des Analogelements mit der Hand, wenn der Mechanismus 10 im Gebrauch ist.
Das Element 32 hat eine ringförmige Nut 36 an dessen einem Ende, welche reibungsbehaftet einen O-Ring 38 auf einem Folgeteil 40 aufnimmt, welches verschieblich auf einer Stange 42 gehalten ist, die an ihren Enden in Lagerungen 44 und 46 drehbar gehalten ist, die von Befestigungsblöcken 48 und 49 getragen werden, welche starr an der Oberseite der Grundplatte 18 in einer beliebigen, geeigneten Weise gehalten sind, etwa durch Schrauben oder ähnliches. Die Stange 42 weist einen quadratischen Querschnitt auf, wie in Fig. 4 dargestellt, und das Folgeteil 40 hat quer hindurch einen quadratischen Durchgang, so daß das Folgeteil komplementär auf der Stange 42 gehalten ist. Wenn daher das Analogelement 42 um das Führungsteil 22 gedreht wird, dreht sich das Folgeteil 40 mit dem Analogelement 32, um seinerseits eine Drehung der Stange 42 relativ zur Grundplatte 18 zu bewirken.
Ein Seil 50 (Fig. 1 und 2) ist am Ende der Stange 42 in der Nähe des Befestigungsblocks 48 befestigt, und das Seil 50 ist an einer kurzen Welle 52 befestigt, die an ihrem äußeren Ende mit dem drehbaren Teil 54 eines Kodierers 56, etwa einem Potentiometer, verbunden ist, welches in einer geeigneten Weise auf der Oberseite der Grundplatte 18 befestigt ist. Daher wird, wenn das Analogelement 32 in einer Richtung um die Längsachse des Führungsteils 22 gedreht wird, eine solche Drehbewegung über das Folgeteil 40 und Stange 42 an das Teil 54 des Kodierers 56 weitergeleitet. Dieser Kodierer ist z. B. an einen der beiden Mauseingänge angeschlossen.
Ein zweiter Kodierer 58 sitzt auf der Oberseite der Grundplatte 18 in der Nähe des Kodierers 56, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Der Kodierer 58 hat einen drehbaren Teil 60, der mit einer Welle 62 verbunden ist, welche an ihrem äußeren Ende eine erste Rolle 64 auf einem Befestigungsblock 65 aufweist. Ein flexibles Seil ein Faden 66 ist auf der Rolle 64 montiert, und der Faden 66 ist mit einem starren, U-förmigen Stift 68 verbunden, der verschieblich in einer ringförmigen Nut 70 in der Außenfläche des Folgeteils 40 aufgenommen ist. Der Faden ist an seinen Enden mit einer Spiralfeder 71 verbunden, die den Faden spannt, wobei das gegenüberliegende Ende des Fadens um eine zweite Rolle 72 gewickelt ist, die drehbar in einer geeigneten Weise auf einem Befestigungsblock 74 gehalten ist, der an der Oberseite der Grundplatte 18 befestigt ist. Um die Feder 71 zu führen, wenn sie sich mit dem Faden 66 bewegt, ist eine Stange 76 an ihren Enden an einem Befestigungsblock 80 und einem Befestigungsblock 74 gehalten. Die Feder ist auf der Stange 76 gehalten und entlang dieser beweglich.
Eine im Querschnitt quadratische Stange 82 erstreckt sich in Längsrichtung und benachbart zum Führungsteil 22. Die Stange 82 ist an den Enden des Führungsteils 22 an Endflanschen 84 und 86 drehbar gehalten. Ein Paar von Hand erfaßbarer Kissen 88 und 90 sind mit Schrauben 92 und 94 an den Enden der Stange 82 befestigt, und Teile der Kissen 88 und 90 liegen über den jeweiligen Enden des Führungsteils. Die Stange 82 hat einen Zapfen 92 (Fig. 2) in der Nähe des Kissens 90, und das untere Ende des Zapfens 92 ist dazu bestimmt, in den verschieblichen Teil 94 eines an der Oberseite des Teils 18 befestigten Mikroschalters 96 einzugreifen und diesen zu betätigen. Daher gibt der Schalter 96 dem Mechanismus 10 die Möglichkeit, Ein-, Aus oder anderes zu schalten, und eine solche Ein-Aus- Betätigung des Schalters kann erreicht werden, indem die Stange 82 durch die Betätigung der Stange nach unten gedreht wird, indem eines der Kissen 88 oder 90 mit der Handfläche oder einem anderen Teil der Hand nach unten gedrückt wird.
Um die Bedienung des Mechanismus 10 zu erläutern, wird der Mechanismus in Verwendung mit einer Tastatur 12 eines Rechners 14 in Fig. 5a erläutert. Kodierer 56 und 58 werden an die Mauseingänge des Rechners angeschlossen, und der Mechanismus 10 befindet sich an einer geeigneten Stelle neben der Tastatur. In einer solchen Stellung kann das Analogelement 32 mit den Fingern, dem Daumen oder der Handfläche einer Hand erfaßt werden und nicht nur in Längsrichtung des Führungselements 22 verschoben werden, sondern auch um die Längsachse des Führungselements gedreht werden.
Um den Cursor auf der Anzeige des Rechners in X-Richtung zu bewegen, wird das Analogelement 32 in Längsrichtung des Führungselements 22 verschoben. Um den Cursor in Y-Richtung zu bewegen, wird das Analogelement 32 um die Längsachse des Führungsteils 22 gedreht. Die geradlinige und drehende Bewegung des Teils 32 kann gleichzeitig ausgeführt werden, um den Cursor auf der Rechneranzeige in einer diagonalen Richtung zu bewegen. Beim Betrieb des Mechanismus 10 kann der Schalter 96 betätigt werden, um eine Ein-Aus-Funktion oder anderes für den Rechner 14 zu bewirken, wie es gewünscht wird oder notwendig erscheint.
Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuermechanismus ist in Fig. 6-11 mit 110 bezeichnet. Der Mechanismus 110 weist einen Träger 112 auf, der aus einer ersten L-förmigen Stange 114 (Fig. 6, 8 und 10) besteht, der von einem Paar kurzer, starrer Teile 116 an einer zweiten L-förmigen Stange 118 befestigt ist, wobei die Stange 118 in Bezug auf die Stange 114 umgedreht ist, wie in Fig. 8 und 9 dargestellt. Ein längliches Führungsteil 120 ist mit Befestigungsteilen 122 an den Teilen 116 fixiert, so daß sich das Führungsteil 120 in Längsrichtung der L-förmigen Teile 114 und 118 erstreckt.
Das Führungsteil 120 ist einteilig hergestellt, typischerweise aus nichtleitendem Kunststoff, wie etwa Polykarbonat. Das Führungsteil 120 hat eine flache Oberseite 123, die sich zwischen einem Paar zylindrischer Endteile 124 erstreckt, welche Endflächen 124a aufweisen, die als Anschläge für ein bewegliches Analogelement 134 dienen. Der Querschnitt des Hauptabschnitts des Führungsteils 120 ist halbkreisförmig, wie in Fig. 9 dargestellt. Ein mit Rädern versehener Wagen oder eine verschiebliche Vorrichtung 126 ist entlang der Oberseite 123 des Führungsteils 120 bewegbar. Der Wagen schließt einen starren, stangenförmigen Körper 128 ein, der an vier Stellen davon mit ersten Rädern 130 versehen ist, die in abrollender Beziehung zur Oberseite 123 des Führungsteils 120 stehen. Der Körper 128 trägt an jedem seiner Enden ein zweites Rad 132 zur Drehung um eine zu den Achsen der ersten Räder 130 senkrechte Achse. Die Achse der zweiten Räder befindet sich mit Abstand oberhalb der Achsen der ersten Räder 130, wie in Fig. 11 gezeigt.
Das Analogelement 134 ist rohrförmig und von zylindrischer Gestalt und befindet sich in umschließender Beziehung zum Führungsteil 120. Wie in Fig. 9 und 11 dargestellt, ist das Analogelement 134 relativ zum Führungsteil 120 um die zentrale Achse des Analogelements 134 drehbar, während es sich gleichzeitig mit dem Wagen 126 in Längsrichtung des Führungsteils 120 bewegen kann.
Der Wagen 126 weist Endplatten 136 auf, die lösbar, etwa durch Schrauben, an den Endseiten des Körpers 128 angeschlossen sind. Um das Analogelement 134 lösbar an den Wagen 126 anzuschließen, um den Wagen daran zu hindern, sich aus dem Inneren des Analogelements 134 herauszubewegen, ist eines der zweiten Räder 132 in einer U-förmigen Klammer 133 (Fig. 10a) gehalten, die durch Zapfen 135 schwenkbar in einer Aussparung 139 auf dem Körper 128 gehalten ist. Ein Einstellschraube 137 ist in die Seite des Körpers 128 geschraubt und trägt an einem Ende eine Aussparung 139, die gegen die Klammer 133 liegt, wenn das entsprechende Rad 132 in seiner Arbeitsstellung nach Fig. 11 ist. Die Klammer 133 ist in Fig. 10a in ihrer von der Schraube 137 weggeschwenkten Stellung dargestellt, bevor der Wagen 126 in das Analogelement 134 eingesetzt wird; wenn die Klammer 133 aber um die Zapfen 135 geschwenkt wird, bis die Klammer auf das benachbarte Ende der Schraube 137 greift, kann die Schraube die effektive Höhe des Rades 130 relativ zur ebenen Fläche 123 des Führungsteils 120 einstellen. Ein Schraubenzieher kann in ein Loch 139a (Fig. 6) in Element 134 eingesetzt werden, um die Schraube 137 anzuziehen, so daß das benachbarte, zweite Rad 132 reibschlüssig auf die Innenfläche des Führungselements 134 greift, so daß das Element 134 wirksam an den Wagen 126 angeschlossen wird, wobei sich das Analogelement 134 relativ zum Führungsteil 120 drehen kann.
Das Element 134 kann wirksam mit einem ersten Kodierer (nicht dargestellt) verbunden werden, so daß der Kodierer betätigt wird, wenn das Analogelement 134 in einer Richtung um das Führungsteil 120 gedreht wird. Das Analogelement 134 könnte z. B. mit einem Kodierer, z. B. dem Kodierer 56 aus Fig. 1, mittels eines Folgeteils 40, einer Welle 42 und eines Seils 50, wie oben in Bezug auf den Steuermechanismus 10 beschrieben, verbunden werden. Der Wagen 126 kann mit einem zweiten Kodierer (nicht dargestellt) in einer geeigneten Weise verbunden werden, z. B. mit einem Seil- und Rollenmittel der Art, wie es oben in Bezug auf den Steuermechanismus 10 beschrieben und in Fig. 1 und 2 dargestellt wurde.
Bei der Verwendung wird der Steuermechanismus 110 so bedient, daß die Drehung des Analogelements 134 um seine zentrale Achse eine nach oben oder unten oder Y-Bewegung eines Cursors auf einer Rechneranzeige bewirkt. Nach links oder rechts gerichtete oder X-Bewegungen des Cursors werden bewirkt, wenn sich der Wagen 126 ebenso wie das Analogelement 134 entlang der Fläche 123 des Führungsteils 120 bewegen. Die Endflächen 124a der Endteile 124 des Führungsteils 120 legen Anschläge fest, die die Bewegung des Wagens 126 und des Elements 134 in beiden Richtungen begrenzen.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Ganzen mit 150 bezeichnet und in Fig. 12-15 erläutert. Der Steuermechanismus 150 enthält einen Träger in Form einer Grundplatte 152 (Fig. 14 und 15) und eine L-förmige Stütze 154, die an einem seitlichen Rand der Grundplatte 152 befestigt ist und sich in dessen Längsrichtung erstreckt. Ein Paar Endplatten 156 und 158 sind mit Schrauben 160a an der Oberseite der Grundplatte 152 in der Nähe von deren jeweiligen Enden befestigt. Jede der Endplatten 156 und 158 hat eine geneigte Oberseite zur Befestigung von drei parallelen, einen gegenseitigen Abstand aufweisenden, elektrisch nicht leitenden, im allgemeinen starren Streifen 160, 162 und 164 mittels Schrauben 161a. Jeder der Kunststoffstreifen 160, 162 und 164 hat daneben zu Abstützzwecken eine Metallstange.
Ein zylindrisches Analogelement 166 ist zur Drehung um den zentralen Streifen 162 und auch zur Bewegung in Längsrichtung dieses Streifens gehalten. Hierzu hat ein verschiebbarer Schlitten 168 (Fig. 14a) ein Paar Seitenteile 170, die an ersten Enden 172 davon mit einer starren Stange 174 verschieblich verbunden sind, die den Abstand zwischen einem Paar Befestigungsblöcke 176a und 178a überspannt, welche in einer geeigneten Weise an der Grundplatte 152 befestigt sind. Ein Paar paralleler, zylindrischer Rollen 176 und 178 sind mit gegenseitigem Abstand zur Drehung in einem Paar Seitenstangen 180 gelagert, die auf Zapfen 181 an den benachbarten Seitenteilen 170 des Schlittens 168 gelenkig gehalten sind. Die Rollen 176 und 178 tragen jeweils zwei elastische O-Ringe 182 darauf, die in einem Paar ringförmiger Nuten 184 in der Außenseite des Analogelements 166 sitzen. Wie in Fig. 14 dargestellt, hat jede der Seitenstangen 180 einen Ausschnitt 181a, um einen Abstand gegenüber der unteren Metallstange 163 zu schaffen, die an der Unterseite der Stange 162 befestigt ist.
Der Schlitten 168 hat eine Platte 169, die an einer Seitenkante davon eine Kerbe aufweist, in der ein auf einer Welle 173 montiertes Rad 171 sitzt. Das Rad 171 ist dazu bestimmt, auf die Oberseite der Grundplatte 152 zu greifen; daher wird der Schlitten 168 an einem Rand vom Rad 171 abgestützt und am gegenüberliegenden Rand von der Stange 174 (Fig. 13a).
Ein Mikroschalter 188 ist an der Oberseite der Platte 169 des Schlittens 168 befestigt. Der Mikroschalter 188 hat einen verschieblichen Teil 190, der so angeordnet ist, daß er von der Rolle 176 erfaßt werden kann, um eine Ein-Aus-Funktion oder anderes zu bewirken, wenn gewünscht, indem lediglich auf dem Analogelement 166 nach unten gedrückt wird, worauf die Seitenstangen 180 nach unten schwenken und die Rolle 176 dazu veranlassen, den verschieblichen Teil 190 zu erfassen und nach unten zu drücken. Der Schalter hat eine normale, nach oben gerichtete Vorspannung des verschieblichen Teils 190; daher ist die Normalstellung des verschieblichen Teils oben, und es spannt die Rolle 176 nach oben vor.
Ein Paar Kodierer (nicht dargestellt) sind vorgesehen, um die Dreh- und Längsbewegung des Analogelements 166 relativ zum Streifen 162 zu erfassen. Daher könnte ein Drehkodierer z. B. mit der Rolle 176 gekoppelt werden, um die Drehbewegungen des Analogelements 166 in beiden Richtungen um den Streifen 162 relativ zur Grundplatte 152 zu erfassen. Auf ähnliche Weise könnte der Schlitten 168 etwa mit einem Seil- und Rollenmittel der in Fig. 1 und 2 gezeigten Art an einen zweiten Kodierer angeschlossen werden.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Ganzen in Fig. 16 mit 200 bezeichnet und schließt einen plattenförmigen Träger 202 ein, der eine Oberseite 204 hat, über die sich ein zylindrisches Teil 206 bewegen und in Bezug auf die Platte 202 drehen kann. Ein Paar auf rechter Wände 206a und 208 bilden mit Platte 202 ein Teil und lassen einen Spalt 210 dazwischen frei, wobei der Spalt durch die Endseiten 212 und 214 der Wände 206a und 208 festgelegt wird. Der Zweck des Spalts 210 ist es, für die Finger oder die Handfläche einer Hand des Benutzers einen Zugang zum zylindrischen Teil 206 zu schaffen, wenn die Vorrichtung 200 z. B. zur Tastatur eines Rechners oder ähnlichem gehört.
Das Teil 206 ist zur geraden Bewegung auf einer Stangenförmigen Welle 216 gehalten, die an ihren Enden an einem Paar Endblöcke 218 und 220 befestigt ist, die sich von der Oberseite 204 der Platte 202 nach oben erstrecken und daran befestigt sind. Das Teil 206 ist auch drehbar auf der Welle 216 gehalten, und die Welle bildet einen Teil eines Rahmens, der als Ganzes mit 220 bezeichnet ist, wobei der Rahmen 220 die Endblöcke 222 und 224 einschließt, die zur Schiebebewegung entlang der Welle 216 gehalten sind, und wobei das Teil 206 relativ zu den Endblöcken 222 und 224 drehbar ist. Eine starre, längliche Stange 226 bildet einen Teil des Rahmens 220 und ist an ihren Enden an den Blöcken 222 und 224 befestigt. Der Rahmen 220 ist um die zentrale Achse der Welle 216 drehbar, und in Fig. 16-18 ist der Rahmen in seiner normalen Stellung im reibenden Eingriff mit einem Rad 228 dargestellt, das eine Welle 230 hat, die mit einem Dekodierer 232 gekoppelt ist, welcher die Form eines Drehpotentiometers hat. Das Potentiometer ist in einer geeigneten Weise auf der Platte 202 befestigt, etwa durch einen Arm 234, der schwenkbar um einen Zapfen 236 auf einem Block 238 gehalten ist, welcher an der Oberseite 204 und der Platte 202 befestigt ist. Das äußere Ende des Arms 234 hat einen Vorsprung 240 zur Betätigung eines Mikroschalters 242, der als Ein- und Ausschalter in einem zu dem Potentiometer 232 gehörigen Schaltkreis dient. Wenn das Rad 228 vom Arm 234 getragen wird, statt auf der Platte 202 selbst drehbar gehalten zu sein, wird das Potentiometer 232 ebenfalls vom Arm 234 getragen. Daher wird eine translatorische oder lineare Bewegung des Rahmens 220 und somit des zylindrischen Teils 206 durch die Drehung des Rades 228 und daher durch die Betätigung des Potentiometers 232 erfaßt. Die Richtung der Bewegung kann ebenfalls erfaßt werden, um eine Stromrichtungsangabe zu erhalten.
Das Teil 206 trägt einen O-Ring 244 (Fig. 16), der unter Reibung auf ein Paar O-Ringe 246 und 248 auf einer rohrförmigen Stange 250 greift, die durch Lagerungen 252 und 254 auf den Blöcken 222 und 224 drehbar gehalten ist. Da die Stange 250 rohrförmig ist, kann sie ein starres, drahtähnliches Element 256 auf solche Weise aufnehmen, daß der Draht 256 ortsfest in Bezug auf eine Translationsbewegung ist, aber mit der Stange 250 relativ zur Platte 202 drehbar ist. Das drahtähnliche Element 256 erstreckt sich durch ein Loch 258 im Block 218 und ist an die drehbare Welle 260 eines zweiten Kodierers 262, typischerweise in Form eines Drehpotentiometers, angeschlossen. Daher wird eine Drehung des Teils 206 durch die Drehung der Stange 250 erfaßt, deren Drehung ihrerseits durch das Potentiometer 262 erfaßt wird.
Ein Paar Grenzschalter 264 und 266 können auf dem Block 218 und 220 (Fig. 16) gehalten sein. Diese Grenzschalter liegen in der Bewegungsbahn der Blöcke 222 und 224 oder des Rahmens 220, so daß sie durch einen jeweiligen Block erfaßt werden, wenn die linken und rechten Grenzen der Verschiebung des Rahmens 220 erreicht sind.
Im Gebrauch können die Kodierer 232 und 262 an die Mauseingänge eines Rechners angeschlossen werden, und die Vorrichtung 200 kann sich neben der Tastatur des Rechners oder, wenn gewünscht, in einem Abstand zur Tastatur befinden. Durch Translationsbewegung oder Bewegung des Teils 206 in einer geradlinigen Bahn entlang der Welle 216 wird der Kodierer 232 aufgrund des Reibungseingriffs zwischen Rad 228 und Stange 226 betätigt. Bei Drehung des Teils 206 relativ zu der und um die Welle 216 wird der Kodierer 262 durch die Drehung der Stange 250 relativ zum Kasten 222 und 224 unter dem Einfluß der Drehung des Teils 206 betätigt. Wenn sich die Stange 250 dreht, dreht sich das drahtförmige Element 256 ebenfalls mit der Stange 250, wobei verstanden werden sollte, daß eine Translation oder geradlinige Bewegung der Stange 250 relativ zur Platte 202 das Element 256 nicht translatorisch in Längsrichtung der Welle 216 und relativ zur Platte 202 bewegt.

Claims

1. Steuermechanismus (10, 110, 150, 200) mit einem Träger (18, 20; 112, 152, 154; 202), der ein handbetätigbares, linear und drehbar bewegliches Analogelement (32, 134, 166, 206) zum Erzeugen eines Steuersignals trägt, gekennzeichnet durch: ein längliches Führungselement (22, 120, 162, 216), das an besagtem Träger (18, 20; 112, 152, 154; 202) fixiert ist und montiert ist, um eine im wesentlichen parallele Ausrichtung mit dem besagten Träger (18, 20; 112, 152, 154; 202) beizubehalten; wobei das besagte Analogelement (32, 134, 166, 206) auf dem besagten fixierten Führungsteil (22, 120, 162, 216) sowohl zur Drehung als auch zur linearen Bewegung relativ zu besagtem Träger (18, 20; 112, 152, 154; 202) montiert ist; und Kodierungsmittel (56, 58, 232, 262), die auf dem Träger (18, 20; 112, 152, 154; 202) sitzen und in Bezug zu diesem fixiert sind und mit dem besagten Analogelement (32, 134, 166, 206) gekoppelt sind, um sowohl die Drehung des Analogelements (32, 134, 166, 206) relativ zu besagtem Träger (18, 20; 112, 152, 154; 202) als auch die lineare Bewegung des Analogelements (32, 134, 166, 206) relativ zu besagtem Träger (18, 20; 112, 152, 154; 202) zu erfassen.

2. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Führungsteil (22, 216) zylindrisch ist, und daß das besagte Analogelement (32, 206) rohrförmig ist und auf dem besagten Führungsteil (22, 216) drehbar und linear beweglich ist.

3. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Führungsteil (120) eine im wesentlichen flache Oberseite (123) aufweist, daß das besagte Analogelement (134) rohrförmig ist und in umschließender Beziehung zu besagtem Führungsteil (120) steht, wobei Mittel (126) zwischen der oberen Fläche (123) des Führungsteils (120) und der inneren Fläche des Analogelements (134) zur Befestigung des Analogelements (134) zur Drehung auf dem Führungsteil (120) und zur Befestigung des Analogelements (134) auf dem Führungsteil (120) zur linearen Bewegung entlang der besagten oberen Fläche (123) davon vorhanden sind.

4. Mechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Befestigungsmittel einen Wagen (126) mit einem ersten Radmittel (130) zum Zusammenwirken mit der oberen Fläche (123) des Führungsteils (120) und mit einem zweiten Radmittel (132) zum Zusammenwirken mit der inneren Fläche des Analogelements (134) umfassen.

5. Mechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Wagen (126) einen Grundkörper (128) mit einem Paar gegenüberliegender Seiten einschließt, wobei das besagte erste Radmittel (130) eine Anzahl erster Räder (130) einschließt, die vom Grundkörper (128) an dessen Seiten in abrollender Beziehung zu der besagten oberen Fläche (123) des Führungsteils (120) drehbar getragen werden, wobei die besagten zweiten Radmittel (132) ein Paar von mit Abstand angeordneten zweiten Rädern (132) einschließen, die auf dem Grundkörper (128) um eine Achse drehbar gehalten sind, die einen vertikalen Abstand von den Achsen der ersten Räder (130) aufweist und sich in Längsrichtung des besagten Führungsteils (120) erstreckt, wobei die besagten zweiten Räder (132) in abrollender Beziehung zur inneren Fläche des Analogelements (134) stehen.

6. Mechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der zweiten Räder (132) ein Mittel (133) aufweist, welches dieses verschieblich mit dem Grundkörper (128) verbindet, und ein Mittel (137), das mit dem besagten Verbindungsmittel (133) zusammenwirken kann, um den von einem zweiten Rad (132) gegen das Analogelement (134) zur wirksamen Verbindung des zweiten Rades (132) mit dem Analogelement (134) ausgeübten Druck einzustellen.

7. Mechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel eingeschlossen ist, das ein paar Anschläge (124a) für das Analogelement (134) an den jeweiligen Enden des Führungsteils (120) festlegt.

8. Mechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Träger (112) ein flaches Oberflächenmittel (118) aufweist, welches sich darauf in Längsrichtung des besagten Führungsteils (120) erstreckt, um Auflageflächen für die Hand zu schaffen.

9. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Träger (152, 154) eine Grundplatte (152) einschließt, das besagte Führungsteil (162) einen flachen, relativ starren, mittleren Streifen (162) einschließt, der an seinen Enden an der besagten Grundplatte (152) befestigt ist, wobei ein paar flacher, starrer Streifen (160, 164) auf gegenüberliegenden Seiten des zentralen Streifens (162) und mit Abstand und parallel dazu auf der Grundplatte (152) befestigt sind, und wobei das besagte Analogelement (166) entlang des besagten mittleren Streifens (162) und zwischen den seitlichen Streifen (160, 164) bewegbar ist.

10. Mechanismus nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Streifen (160, 162, 164) mit Abstand oberhalb der besagten Grundplatte (152) angeordnet sind, daß die oberen Flächen der Streifen (160, 162, 164) im wesentlichen in einer gemeinsamen, geneigten Ebene liegen, und daß Mittel (156, 158) zur Befestigung des Analogelements (166) auf der Grundplatte (152) vorhanden sind, wobei das Element (166) von der Ebene der oberen Flächen der besagten Streifen (160, 162, 164) auswärts vorsteht.

11. Mechanismus nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Schlitten (168) mit Radmitteln (171, 173) an einem Rand davon zum Zusammenwirken mit der Grundplatte (152) in abrollender Beziehung dazu, wobei eine Führungsstange (174) an der Grundplatte (152) befestigt ist und mit dem Schlitten (168) am gegenüberliegenden Rand davon verbunden ist, ein Rollenpaar (176, 178) drehbar auf dem Schlitten (168) gehalten ist und sich in Längsrichtung des Führungsteils (162) erstreckt, wobei das besagte Analogelement (166) eine rohrförmige Vorrichtung (166) ist, die auf der besagten Rolle (176, 178) in umschließender Beziehung zum Führungsteil (162) drehbar getragen ist.

12. Mechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Rollen (176, 178) ein Paar mit gegenseitigen Abstand angeordnete, federnde O-Ringe (182) darauf aufweist, wobei das besagte Analogelement (166) ein Paar ringförmige Nuten (184) zur Aufnahme der Ohrringe (182) der besagten Rollen (176, 178) in abrollender Beziehung dazu aufweist.

13. Mechanismus nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Schalter (188), wobei der besagte Schalter (188) durch einen nach unten gerichteten, auf das besagte Analogelement (166) ausgeübten Druck betätigt wird.

14. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Kodiermittel ein Paar Kodierer (56, 58) einschließt, die auf dem Träger (18, 20) sitzen, wobei ein erstes Mittel das Analogelement (32) mit einem der Kodierer (56) zur Betätigung des letzteren ansprechend auf die Drehung des Analogelements (32) koppelt und ein zweites mit dem zweiten Kodierer (58) gekoppelt ist, um diesen ansprechend auf die Verschiebung des Analogelements (32) relativ zu besagtem Träger (18, 20) zu betätigen.

15. Mechanismus nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte erste Mittel eine Stange (42) einschließt, die an ihren Enden (44, 46) auf dem Träger (18, 20) drehbar gehalten ist, und ein Folgeteil (40), das auf der Stange (42) in Längsrichtung verschiebbar ist, wobei das besagte Folgeteil (40) einen federnden O-Ring (38) aufweist, der darauf in umschließender Beziehung zur Stange (42) gehalten ist, und wobei der besagte O-Ring (38) in reibender Zusammenwirkung mit dem Analogelement (32) steht, um das Folgeteil (40) und damit die Stange (42) ansprechend auf die Drehung des Analogelements (32) relativ zum Träger (18, 20) zu drehen.

16. Mechanismus nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte zweite Mittel eine auf dem besagten Träger (18) gehaltene Seil-(66) und Rollenanordnung (64, 72) und eine an dem Seil (66) der besagten Anordnung zur Bewegung damit befestigte Verbindungsvorrichtung (68) aufweist, wobei die besagte Verbindungsvorrichtung (68) drehbar mit dem besagten Folgeteil (40) zur Bewegung damit in Längsrichtung auf der Stange (42) verbunden ist und die besagte Anordnung mit dem zweiten Kodierer (58) verbunden ist.

17. Mechanismus nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte zweite Mittel eine mit dem besagten Analogelement (32) verbundene Seil-(66) und Rollenanordnung (64, 72) einschließt, wobei das Seil (66) der besagten Anordnung mit dem besagten Analogelement (32) relativ zu besagtem Träger (18, 20) bewegbar ist und das besagte Seil (66) mit dem besagten zweiten Kodierer (58) verbunden ist.

18. Mechanismus nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen vom Träger (18, 20) getragenen Schalter (96), der einen verschieblichen Teil (94) aufweist, wobei Mittel zum Betätigen des Schalters (96) auf dem Träger (18, 20) gehalten sind.

19. Mechanismus nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Mittel zur Betätigung eine Stange (82) einschließen, die an ihren Enden zur Drehung um eine Längsachse des Führungsteils (22) auf dem besagten Träger (18, 20) schwenkbar befestigt ist, wobei die besagte Stange (82) benachbart zum Führungsteil (22) liegt und sich in dessen in Längsrichtung erstreckt, wobei ein von Hand erfaßbares Polster (88, 90) auf der Stange (82) befestigt ist, die besagte Stange (82) mit dem Schalter (96) verbunden ist, um diesen zu betätigen, wenn die Stange (82) in einer Richtung relativ zum Führungsteil (22) geschwenkt wird, und der besagte Schalter (96) Mittel zum Vorspannen der Stange (82) in der entgegengesetzten Richtung aufweist.

20. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiermittel umfassen: mit dem Element (134, 166) verbundene Mittel zum Einstellen des Wertes eines ersten Signals als Funktion der Drehung der Vorrichtung relativ zum Träger (112; 152); und mit dem Element (134, 166) verbundene Mittel zum Einstellen des Wertes eines zweiten Signals als Funktion der Bewegung der Vorrichtung in der besagten linearen Richtung relativ zum Träger (112; 152).

21. Mechanismus nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Träger (112, 152) eine fixierte Welle (123, 162) einschließt und das besagte Analogelement (134, 166) ein Steuerteil (134, 166) einschließt, das drehbar auf der Welle (123, 162) gehalten und entlang dieser bewegbar ist.

2. Mechanismus nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Steuerteil einen Zylinder (134, 166) umfaßt, der die Welle (123, 162) umschließt.