数据输入设备和相关的制动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于输入连续或伪连续数据的例如指向计算机系统屏幕上的对象的数据输入设备。
【背景技术】
[0002]已知的设备一般包括旨在固定在工作站上的主体和相对于主体可动的部分。传感器使得传送表示可动部分相对于主体的位置的信息成为可能。借助于系统计算机，该信息可与屏幕上的位置相关联。兴趣更具体地集中在具有相对于主体可旋转地移动的部分的数据输入设备上。
[0003]例如，编码器或电位器具有相对于主体绕轴线可旋转地移动的轴。传感器使得限定该轴相对于主体绕其旋转轴线的角位置成为可能。操作者借助固定到轴的按钮使该轴绕其轴线旋转。该轴的旋转使得操作者能够在一个范围内选择数据。该范围可以是连续的，并且例如借助模拟电位器做出选择。该范围可包括一系列离散的值，并且可借助编码器做出选择，轴的旋转使得根据编码器的间距(Pitch)增加所述值成为可能。
[0004]其它数据输入设备例如轨迹球具有在两个旋转自由度上可动的部分。所述可动部分是球体。传感器根据所述两个自由度传送关于该球体的位置的信息。所述轨迹球可被用于指向屏幕表面上的对象。所述球体的两个旋转中的每个与屏幕表面上的平移相关联。换句话说，轨迹球可被用于指向计算机系统屏幕上的对象。操作者用手指移动球体以到达屏幕上期望的位置，从而指向在屏幕上显示的对象。
【发明内容】
[0005]本发明是特别用于属于安装在飞行器上的装置的数据输入设备。所述数据输入设备接着可被用于选择在系统屏幕上显示的飞行参数，该选择能够以借助编码器或电位器或者通过指向在屏幕上显示的对象而从一个系列中选择一个值的形式做出。
[0006]所述飞行器可能遭受湍流，所述湍流具有扰乱指向对象的风险。更具体地，所述湍流产生可导致可动部分的不受控制的运动的振动。即使没有确定的湍流，影响所述装置的轻微加速现象会妨碍机组人员以高于某一精度水平的任意水平来指向图形区域。
[0007]对于轨迹球，对这个问题的常规解决方案在于在屏幕上使可被选中的对象尺寸过大，以便顾及这个限制。因此，这减少了在给定显示表面积上可以显示的对象的数量。
[0008]通过创建合适的支承表面来稳定操作者的手也已经得到了尝试。在以号码EP1552376公开的专利申请中给出了例子，其中轨迹球的固定部分具有旨在接纳操作者手掌的人体工程学形状，因此它的名字叫“掌托”。尽管如此，这样的掌托并不能使得通过操作者的手指来完全稳定所述球体成为可能。
[0009]这两个解决方案经常与球体制动装置相关。这些装置使得在振动情况下限制所述球体的不受控制的运动成为可能。
[0010]制动器自然地被固定于轨迹球的固定部分，并且例如借助于与所述球体摩擦的制动件对球施加负载。在所述球体的位移中，所述制动件的压力生成了与所述球体的旋转相反的摩擦力矩。所述制动件借助于靠在固定部分上的弹簧保持对球的压靠。
[0011]假定所述球体可从上方接近操作者的手指，则已经实现了的一种解决方案在于在所述球体的对称面上方放置在球上摩擦的表面。摩擦表面通常由以塑料材料制成的薄膜制造。由摩擦表面沿着球体的竖直轴线施加的力由压在摩擦表面上的弹性体或弹簧系统产生。
[0012]这个布置引起许多问题。由于在所述球体的对称面上方的摩擦表面的存在而减少了可由操作者使用的表面积。
[0013]由制动器产生的摩擦力矩大大取决于球体的竖直轴线和摩擦表面的轴线之间的同轴对准的精度。所述球体通常置于形成传感器的枢轴上，所述传感器使得传送有关所述球体相对于固定部分的位置的信息成为可能。球体的轴线和制动器的轴线之间的间隔取决于涉及多个机械部分的尺寸链。同轴对准的精度要求精确的组装和机械加工。
[0014]所产生的摩擦力矩取决于由弹性设备施加的压力，所述压力又取决于球体的竖直位置。为了限制这种依赖性，有必要提供用于竖直地调整制动器的装置。这个解决方案是昂贵的，这是因为不得不对每个轨迹球单独设置调整装置。
[0015]所产生的力矩还随着球体直径的变化而很大地变化，尤其是在温度变化时。当被用于高温下，温度变化引起所述球体顶着制动设备升高，或者当被用于低温下，温度变化引起所述球体降低。
[0016]已发现在所述制动器的正常使用位置以外使用时，例如在运输期间翻转时，所述制动器尤其脆弱。
[0017]而且，当轨迹球被安装时设定摩擦力矩。为了修改这个设定必须拆卸制动器，这在航空领域是难以接受的。
[0018]传统的制动器呈现出干摩擦。换句话说，为了在运动中设置轨迹球的可动部分，非零启动力矩是必须的。启动力矩不得不尽可能的弱以允许屏幕上的精确指示。为了在运动中单独设置所述球并在振动环境中使用时移动屏幕上的光标，所述启动力矩不可以太弱。
[0019]此外，当可动部分在运动时，在所述可动部分启动后，为使操作者保持舒适，摩擦力矩不可以太高。对于操作者而言可接受的力矩的范围相对较低。
[0020]很多使用条件导致摩擦力矩改变，例如来自于操作者手指的油脂或沉积在球体上的灰尘、随组成轨迹球的机械部分的温度变化而变化的不均匀膨胀、制动设备的松弛、制动设备的磨损等等。
[0021]摩擦和启动力矩变化很大。它们的控制需要完全知晓每一个因素对这些力矩的退化的影响，以在传送轨迹球时找到最优力矩值，以顾及随时间产生的变化。
[0022]最后，每一个操作者感觉到这些力矩和它们的操作效果。一些操作者更喜欢较强的力矩以用来精细调整，而其他人相对于精细调整的代价更喜欢较弱的力矩以用来粗略但快速地调整。在不拆卸制动设备并重新调整的情况下操作者不能在操作中个性化制动力矩。
[0023]在当前的解决方案中，考虑所有这些限制以传送轨迹球，所述轨迹球设有落入小的公差内的精确的启动和摩擦力矩。在传送所述装备前通过连续的迭代做出这个调整。当操作者感觉力矩不再满足适当使用时，在操作中定期进行重复所述调整。
[0024]本发明旨在通过提出一种数据输入设备来缓解上文提出的问题的全部或一部分，所述数据输入设备具有制动器，该制动器对组成轨迹球的不同机械部分的尺寸变化更宽容并可由操作者在使用所述设备时容易地调整。
[0025]为此，本发明的主题是一种数据输入设备，所述设备包括旨在固定到工作站上的主体、相对于该主体可旋转地运动的部分、传送该可动部分相对于该主体的相对位置的信息的一组传感器、以及用于制动该可动部分相对于该主体的旋转运动的装置，其特征在于，该制动装置包括:包围该可动部分的摩擦环，该环被分开并主要在与可动部分的对称轴线成直角的平面中延伸；环形弹簧，其在该平面中延伸并且将所述摩擦环压靠在所述可动部分上；和用来调整环形弹簧长度的装置。
[0026]除了根据前述限制调整制动器之外，操作者还可以根据遇到的震动状况在操作中对制动器进行调整。在飞行器上，当发生湍流时，操作者可以收紧制动器以避免与所述设备相关的光标的不需要的位移。当湍流消失时，操作者可以放松制动器以提升由该设备施加的输入的精度。
【附图说明】
[0027]在阅读以示例的方式给出的实施例的详细描述时，本发明将更好地被理解，并且其他优点将变得明显，通过附图对该描述予以说明，其中:
[0028]图1显示了轨迹球的透视图；
[0029]图2显示了该轨迹球的前视图；
[0030]图3显示了该轨迹球的局部截面图；
[0031]图4显示了用于调整适于数据输入设备的制动器的装置；
[0032]图5显示了在该轨迹球中实施的图4的装置；
[0033]图6显示了在数据输入设备中实施的图4的装置，其中可动部分是仅可通过旋转来运动的轴。
[0034]为清楚起见，相同元件在不同附图中将具有相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0035]本发明可以不同类型的数据输入设备实施，所述设备具有旨在相对于固定主体转动的可动部分。该可动部分可具有两个旋转自由度，例如在轨迹球中，或只有一个旋转自由度，例如在电位器或旋转编码器中。
[0036]图1显示了旨在由操作者的手驱动的轨迹球10的透视图。轨迹球10包括固定主体12和操作者可相对于固定主体12转动的球体13。球体13形成数据输