DE2141190A1

DE2141190A1 - Elektromagnetisch betriebene Schalt einrichtung

Info

Publication number: DE2141190A1
Application number: DE19712141190
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro; Hosokawa Minoru; Suwa Nagano Goto (Japan)
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Suwa Seikosha KK
Priority date: 1970-08-17
Filing date: 1971-08-17
Publication date: 1972-02-24
Also published as: DE2142785A1; GB1322434A; CA960366A; CA960262A; DE2141190B2; FR2104406A5

Description

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Dipf -Ing. Heinz Lesser, Patentanwalt D —8 München 81, Cojimastrafce 81 Telefon: (0811) 483820

Kabushiki Kaisha Suwa Seikosha ^L 9466/Fl/ho 3-4, 4-chome, Ginza, Chuo-ku, 17. August 1971 Tokyo (Japan)

Elektromagnetisch betriebene Schalteinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisch betriebe» Schalteinrichtung mit wenigstens einem Schalter? insbesondere Reedschalter, der mit Hilfe eines Magneten foetltlgbar ist.

Bei solchen Schalteinrichtungen bekannter Art ist der Platsbedarf verhältnlsmässlg gross, weil der Magnet an einer gegen« über dem ortsfest angeordneten Schalter gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren Schalttaste angeordnet ist. Das führt zwangsläufig zu einem bestimmten Platsbedarf pro-, Schalter in der Ebene etwa senkrecht sur Betätigungsrichtung der Schalttaste und darüberhinaus zu einer relativ dicken Ausführung von Schalttafeln, die mehrere solcher Schalter auf einer bestimmten Fläche angeordnet beherbergen= Noch unvorteilhafter ist der Platzbedarf bei Verwendung von Kippschaltermechaniken. Solche Ausführungen dienen insbesondere als Eingabeeinrichtunger für elektronische Rechenanlagen. Bei dem Bestreben, besonders kleine, sogenannte Tischrechner fosw= solcher tragbarer Ausführung zu schaffen, begegnet man der Schwierigkeit„ dass ins=- besondere hinsichtlich dieser Eingabesehalttafeln oder -einrichtungen und der elektrischen Energieversorgung erheblicher Platzbedarf vorhanden ist. Natürlich tzLtt dieses Problem nicht nur bei elektronischen Rechnern, sondern auch bei anderen Anlagen auf, die solche Schalteinrichtungen' bzw. Schalttafeln aufweisen .

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Schalteinrichtung der eingangs genannten Art geschaffen werden, die wesentlich einfacher aufgebaut und platzsparender angeordnet werden kann, 09809/1Ί 6Β

Dipt fr.g Heini Lesser, Patentanwalt D — 3 M-. , Her, Oi, Cosimastrafje 81 Telefon: (OS Π) 48 3820

wobei insbesondere der Platzbedarf an der Einbaustelle des Schalters senkrecht zur Betätigungsrichtung des Magneten bei dessen Anordnung an einer gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren Schalttaste gesehen gering gehalten werden soll.

Dies wird erfindungsgsfftäss dadurch erreicht, dass der Magnet von Hand von ausserhalb her in eine Lage an der Anordnung des Schalters einführbar ist, in welcher er den Schalter alt Hilfe seines magnetischen Feldes betätigt» Auf diese einfache Weise wird jegliehe Mechanik, ob nun in Form einer Drucktaste oder eines Kipphebe Imechanlsmus aur Durchführung der Scha Itbiäwe gun g des Magneten überflüssig? dadurch erhält man insbesondere hinsichtlich der Sinbautiefe am Ort des Schalters einen entsprechend geringen Piatzbedarf» Ein als Reedkontakt ausgebildeter Schalter kann somit unter relativ geringem Platsbsdarf in Fläehenrichtung besonders flach in der Ebene einer Schalttafel od. dgl. angeordnet werden,, Man gewinnt nicht nur eine besonders platzsparende Anordnung des Schaltfeldes, sondern darüberhinaus eine auseerordentlich billige und leichte Einrichtung, bsi der Störungen durch mechanische Fehler bzw. Abnützungseraeheinungen ausgeschlossen sind.

Wie bereits erwähnt, eignet sich die erfindungsgemMsse Schalteinrichtung insbesondere sum Aufbau sogenannter Schalttafeln, bei der eine Vielzahl von Schältern in einer Ebene über die Fläche mehr oder weniger systematisch verteilt angeordnet werden kann, während mit nur einem oder jedenfalls nur wenigen Dauermagneten von Hand die jeweiligen Schalter betätigt werden können. Um ein gezieltes Ansteuern der einzelnen Schalter zu vereinfachen bzw. um dem Bediener ein mechanisches Gefühl für das Auslösen des Schaltvorganges zu übermitteln, ist die Oberfläche eines solchen Schaltbrettes oberhalb der Schalter in bevorzugter Ausführung mit einem elastischen Werkstoff, wie beispielsweise Gummi oder ein Schaumstoff, Textil od, dgl., versehen, den der Bediener oberhalb des jeweils zu betätigenden Schalters mit Hilfe des Magneten niederdrücken muss. Die Stellen, unter denen eich die Schalter befinden, sind dabei

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vorteilhafter Weise mit Symbolen, wie Buchstaben, Zeichen, Ziffern od. dgl., versehen., die den einzelnen Schaltern zugeordnet sind.

Anstelle einer solchen elastischen Abpolsterung oder auch zusätzlich zu dieser kann die Oberfläche der Schalttafel oberhalb der Schalter mit Aussparungen versehen sein, in welche der betätigende Magnet eingeführt werden kann. Dabei werden die Abmessungen bzw. die magnetischen Feldstärken, derart gewählt, dass ein Schalter nur dann betätigt werden kann, wenn der Magnet in die diesem Schalter zugeordnete Aussparung eingeführt ist.

In einer ersten bevorzugten Ausführung wird der Magnet derart mit einer Halterung versehen, dass er auf eine Fingerspitze aufstreifbar ist. Der Magnet liegt also dann unterhalb der Fingerkuppe und kann mit Hilfe des Fingers der bedienenden Hand zieljerecht der jeweiligen Schaltstelle oberhalb des zu betätigenden Schalters zugeführt werden. Anstelle der Hand kann natürlich auch ein Stab od. dgl. Verwendung finden, an dessen Spitze sich dann der Magnet befindet.

Der Magnet kann dabei so angeordnet sein, dass eine durch seine beiden magnetischen Pole gehende Achse etwa parallel zu der Ebene des Schaltbrettes verläuft. Dann muss aber dafür gesorgt werden, dass die Magnetachse für eine Betätigung eines Schalters etwa parallel zu den Kontakten eines als Reedkontakt ausgebildeten Schalters verläuft. Diese Bedingung ist insbesondere bei Anordnung des Magneten direkt am Finger wohl ohne besondere Schwierigkeiten zu erfüllen«, In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Magnet jedoch auch derart angeordnet werden, dass die durch sein© beiden magnetischen Pole führende Achse sich in der Betätigungsstellung des Magneten ©twa senkrecht zur Achse der Kontaktfahnen eines als Reedkontakt ausgebildeten Schalters bzw. etwa senkrecht zur Ebene des Schaltbrettes befindet. Auf diese Weise ist die Schaltetellung des Magneten

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nur an diese Senkrechtstellung der Magnetachse gebunden und kann ansonsten jede beliebige Verdrehstellung einnehmen. Eine solche Anordnung des Magneten wirfi sich insbesondere bei deren Befestigung am Ende eines Stabes als zweckmässig erweisen. Um dem■etwas anderen Verlauf des Kraftlinienfeldes in diesem Falle Rechnung zu tragen, wird ein beispielsweise als Reedkontakt ausgebildeter Schalter etwas aus der zentrischei Lage unterhalb der Betätigungsstellung des Magneten seitlich versetzt angeordnet werden, wie dies im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel noch näher ausgeführt wird.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung abgebildeten Beispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 (A) - (D) Prinzipdarstellungen von Schaltvorgängen bei

einer Schalteinrichtung aus einem Schalter und einem Permanentmagneten;

Fig. 2 und 3 Beispiele herkömmlicher Ausführungen solcher

Schalteinrichtungen;

Fig. 4 eine erfindungegemässe Ausführung einer

Schalttafel;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Anordnung eines

Magneten an einem Finger;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Schalttafel

mit einer Führungseinrichtung für den Magneter

Fig. 7 eine grundsätzliche Anordnungsmöglichkeit

der Schalteinrichtung gemäss der Erfindung;

Fig. 8 eine erste bevorzugte Ausführungsform gemäss

der Erfindung;

Fig. 9 eine weitere vorteilhafte Ausführungsform

gemäss der Erfindung.

Das Prinzip, einen Reedkontakt mit einem Dauermagnet zu schaltei ist in Figur (A) - (D) in verschiedenen Variationen dargestellt, Wie in allen Fällen befindet sich die durch die beiden magnetischen Pole gehende Achse des Dauermagneten 1 parallel zu der

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Achse, die man etwa durch die Kontaktfahnen 2 des Reedkontaktes

3 legen kann. Eine Betätigung des Reedkontaktes kann sowohl ι
J durch eine Bewegung des Magneten in Richtung der durch seine Pole gehenden Achse erfolgen, wenn diese Achse den Kontaktfahne genügend nahe beabstandet ist, sie kann aber auch dadurch erfolgen, dass der Dauermagnet - wie in den Figuren 1 (C) und (D) dargestellt - parallel zu der durch seine Pole geführte Achse versetzt wird.

Praktische Ausführungen zeigen die Figuren 2 und 3. Der Permanentmagnet 1 ist an einen Drucktastenschaft 5 befestigt und befindet sich in einem Gehäuse 6, in welchem der Schaft geführt ist. In diesem Gehäuse 6 ist seitlich auch der Schalter 3 befestigt. Wird nun durch Druck auf den Knopf 4 der Permanentmagnet in die TJähe des Schalters 3 gebracht, so nimmt dieser seine "EIN"-Stellung ein. An dem Schaft befindet sich eine Feder 7, die bei Loslassen des Knopfes 4 aufgrund der in ihr gespeicherten Kraft den Permanentmagnet in die Ausgangsstellung zurückführt, worauf sich der Schalter in seine "AUS"-Stellung begibt. Selbst wenn - wie in Figur 3 gezeigt - der Schalter 3 derart angeordnet wird, dass er sich quer zur Richtung des Schaftes erstreckt, so werden für die gesamte Anordnung dennoch mehrere Zentimeter in Richtung der Schaftbewegung benötigt. j Aus diesem Grunde eignen sich diese Anordnungen aus Platzgründen nicht für eine elektronische Einrichtung, die ein mit solchen Schalteinrichtungen ausgerüstetes Schaltbrett aufweist und besonders klein ausgeführt werden soll. Demgegenüber werden erfindungsgemäss die Schalter 3 in einem besonders flachen Gehäuse 8 angeordnet und befestigt, wie dies Figur 4 zeigt. Den einzelnen Schaltern zugeordnete Buchstaben, Zeichen, Ziffern und dergleichen dienen der Bezeichnung der Schaltstellen von aussen. Für die Betätigung des Schalters kann ein Permanentmagnet an einem Finger der bedienenden Person angeordnet werden, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Der Permanentmagnet ist dabei mit einer Art Fingerring ausgestattet. Die Betätigung der Schalter erfolgt durch eine etwa senkrecht gerichtete Bewegung zu der Oberfläche der Schalttafel hin. Um sicherzu-

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stellen, dass jeweils auch wirklich der gewünschte Schalter betätigt wird und dass die magnetische Achse des Permanentmagneten parallel zu derjenigen der Kontaktfahnen des Schalters verläuft, kann - wie in Figur 6 dargestellt - eine Art Führungsrahmen 9 vorgesehen sein, der oberhalb einer jeden Betätigungsstelle eines Schalters eine der Formgebung des Dauermagneten j entsprechende Aussparung aufweist.

Es ist allerdings nicht ganz auszuschliessen, dass bei einer ; glatten und insoweit harten Oberfläche einer Schalttafel die ι Betätigung eines Kontaktes insoweit instabil wird, als die j genaue Positionierung bzw. deren Einhaltung des Dauermagneten " j oberhalb eines Schalters nicht gewährleistet ist. Durch mehr

j oder weniger geringfügige Verschiebungen und dergleichen können ! aber Schaltfehler durch Betätigungen von Nachbarschaltern auftreten. Es fehlt im übrigen der bedienenden Person irgendein Gefühl der Überwindung eines Widerstandes für die Auslösung des Schaltvorganges, wie dies bei federbelasteten Tasten oder Schaltern gegeben ist. Versieht man nun die Oberfläche der Schalttafel mit einem elastischen Werkstoff, wie Gummi, Kunststoff, Textilien und dergleichen, und wählt man weiterhin die Dicke dieser Werkstoffschicht derart, dass ein Dauermagnet, der die Oberfläche dieser Werkstoffschicht lediglich berührt, noch keinen Einschaltvorgang auslöst, sondern eine solche Betätigung erst dann erfolgt, wenn der Magnet entgegen der elastischen Verformungskraft der Schicht niedergedrückt wird, so hat man eine Art "Gefühlsbarriere" geschaffen, die die richtige und gezielte Betätigung eines Schalters erleichtert. Insbesondere wird damit auch rein gefühlsmässig die Beendigung des Schaltvorganges angezeigt, was sich im Hinblick auf die menschliche Bedienungsperson als vorteilhaft erweist.

Die Betätigung der verschiedenen in einer solchen Schalttafel angeordneten Schalter erfolgt demnach lediglich mit einem Magnet und durch die direkte Zuführung desselben durch die bedienende Hand. Natürlich können anstelle eines Magneten auch mehrere, an entsprechend mehreren Fingern angeordnete Magneten

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vorgesehen sein. Weiterhin bietet sich die Möglichkeit, den Magneten an dem einen Ende eines Stabes oder dergleichen anzubringen, der von der bedienenden Hand entsprechend geführt wird.

Während in Figur 7 eine besonders einfache Anordnung des durch den Dauermagneten 1 zu betätigenden Schalters 3 unterhalb der Oberfläche 10 eines besonders dünn ausgebildeten Schaltbrettes dargestellt ist, zeigen die Figuren 8 und 9 eine Schaltbrettausführung, deren obere Abdeckung 11 mit Aussparunger ^: 12 für die Aufnahme des Dauermagneten 13 bzw. 14 und deren ; richtige Positionierung in die Schaltstellung zu dem jeweils zugeordneten Schalter 15 bzw. 16 versehen ist. In beiden

Figuren dienen die Aussparungen dazu, dass der zugehörige • Schalter erst dann in seine "EIN"-Schaltstellung gelangt, wenn der Magnet in die Aussparung eingeführt ist. Bevor er ! in eine benachbarte Aussparung und damit Schaltstellung für einen anderen Schalter gelangen kann, soll der Schalter, der der zuvor innegehabten Schaltstellung zugeordnet ist, in seine "AUS"-Schaltstellung zurückgelangen können.

In Figur 8 zeigt die gestrichelte Linie 17 den Bereich an, ! in den der Dauermagnet 13 gelangen muss, um den Schalter 15 ; in seine "EIN"-Schaltstellung versetzen zu können. Der Schalter ! 15 gelangt zurück in seine "AUS"-Schaltstellung, sobald der Dauermagnet 13 aus der Aussparung 12 über den durch die gestrichelte Linie 18 gekennzeichneten Bereich hinaus entfernt , worden ist. Bei dem Beispiel gemäss Figur 8 handelt es sich , um einen Dauermagneten, dessen Nord- und Südpol in einer parallel zur Oberfläche der Abdeckung 11 verlaufenden Achse liegen. In dieser lage kann der Dauermagnet nur dann den als Reedkontakt ausgebildeten Schalter 15 betätigen? wenn die durch die beiden Magnetpole gehende Achse etwa parallel su der durch die beiden Kontaktfahnen des Schalters 15 verlaufende Achse angeordnet ist. Der Dauermagnet 13 muss also sur Betätigung des Schaltara 15 eine ganz bestimmte Lage einnehmen, wobei nicht nur eine bestimmte Stellung gegenüber der Schalt-

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brettebene sondern auch eine bestimmte Winkelstellung zu dem zu betätigenden Schalter zu beachten ist. Dies wird vorteilhaft dadurch erreicht, dass die Aussparung 12 hinsichtlich ihrer Abmasse an den in der Regel rechteckig ausgebildeten Dauermagnet 13 angepasst ist.

Eine andere Ausführung, bei welcher hinsichtlich der Positionierung des Dauermagneten lediglich auf eine bestimmte Richtung geachtet werden muss, zeigt Figur 9. Hier befinden sich die Pole des in der Betätigungsstellung befindlichen Dauermagneten auf einer Achse, die etwa senkrecht zur Fläche der Schalttafel gerichtet ist. Aufgrund der Symmetrie des sich dadurch ausbildenden Feldes kann sich der Dauermagnet in beliebigen Verdrehlagen um diese Achse herum befinden. Der besondere Verlauf der magnetischen Feldlinien führt hier allerdings dazu, dass der als Reedkontakt ausgebildete Schalter gegenüber der Ausnehmung seitlich so weit versetzt angeordnet wird, dass sich ein Teil der Feldlinien entlang der Schalterzungen erstrecken kann. Dies, bedeutet jedoch insoweit keine Einschränkung, als diese versetzte Anordnung der Schalter sämtliche Schalter der Schalttafel betrifft.

Der betätigende Dauermagnet ist beispielsweise bevorzugt aus "seltenen Erden", wie Sammarium, sowie aus magnetischen intermetallischen Verbindungen hergestellt, die wenigstens eine der Gruppen aus Kobalt, Eisen und Mangan aufweisen. Das j Energieprodukt (BH-Maximum) dieser Magnete erreicht 4 · 10 Gauss Oersted. Auch sogenannte Oxydmagnete oder Ferrite können Verwendung finden.

Eine solche besonders dünn ausgeführte Schalttafel ist ein unentbehrliches Element für einen sogenannten elektronischen Abakus (Rechentafel) im Bereich eines transportfähigen Rechners Dabei ist zu berücksichtigen, dass durch Anwendung moderner integrierter Sehaltkreistechnik die eigentlichen Rechenkreise und dergleichen klein gehalten werden können. Die Abmessungen wurden bisher vielmehr durch die für die Stromversorgung

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vorzusehenden Batterien und die Schalttafel zur Eingabe der Eingangsignale bestimmt und bildeten hinsichtlich der Bestrebungen einer Miniaturisierung einen Engpass.

Bedient man sich dagegen einer erfindungsgemäss ausgestatteten Eingabe-Schalttafel, so erreicht man einen tragbaren Rechner geringer Abmessungen. Dartiberhinaus gestaltet sich die Konstruktion einer solchen Schalttafel wesentlich einfacher, als dies bei den bisher üblichen Schalttafeln der Fall war.
Schliesslich wurde bisher für jeden Schalter ein Dauermagnet erforderlich, während gemäss der Erfindung mit einem einzigen Dauermagneten die gesamte Eingabe-Schalttafel bedient werden kann, was zu einer entsprechend hohen Reduzierung der Kosten führt.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

!./Elektromagnetisch betriebene Schalteinrichtung mit wenigstens!

einem insoweit ortsfest angeordneten Schalter, insbesondere J Reedschalter, der mit Hilfe eines Magneten betätigbar ist, j dadurch gekennzeichnet, dass !

der Magnet (1;13;14) von Hand von auseerhalb her in eine ··

Lage an der Anordnung des Schalters (3;15;16) einführbar ist, in welcher er den Schalter mit Hilfe seines magnetischen Feldes betätigt.
2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass eine Vielzahl von Schalterin (3) in systematischer Anordnung an einer Schalttafel, insbesondere einem Eingabefeld eines Kleinrechners, angebracht ist.
3. Schalteinrichtung nach einem oder beiden der vorhergehenden ' Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Schalttafel, an der die Schalter angeordnet sind, mit einem elastischen Werkstoff, wie Gummi, Kunststoff, Textilien und dergleichen, abgedeckt ist, auf dem zur Anzeige, an welchen Stellen ein Dauermagnet die Betätigung eines Schalters auslöst, dem jeweiliger Schalter zugeordnete Buchstaben, Zeichen, Ziffern oder sonstige Symbole vorhanden sind.
4. Schalteinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehender Ansprüche, dadurch gekenn ze ichnet, dass in der Oberfläche der Schalttafel an den Stellen oberhalb der Schalter (3;15;14) Aussparungen (9;12) zur Aufnahme des Magneten (1;13;14) vorgesehen sind.
5. Schalteinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

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dass der Magnet an einen Finger einer Hand befestigbar ist.
6. Schalteinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche Ibis 4,dadurch gekennzeichnet, dass sich der Magnet an der Spitze eines Stabes oder dgl. befindet.
7. Schalteinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Pole des in der Schaltstellung befindlichen Magneten (14) in einer Achse liegen, die etwa senkrecht zu der Achse der Kontaktfahnen des Reedschalters (16) bzw. senkrecht zu der Schalttafelebene verläuft.
8. Schalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Reedkontakte (16) gegenüber den ihnen zugeordneten Aussparungen in der Schalttafel seitlich versetzt angeordnet sind.

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