Elektrische Ausrüstung Individuelle Tastaturen

Langhubtastaturen können den Wünschen des Anwenders entsprechend ausgelegt werden.

Anbieter zum Thema

Klinkhammer Intralogistics GmbH

Schages GmbH & Co.KG

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Die Langhubtasten-Technik ist jedem Personal-Computer-Anwender hinlänglich von seiner PC-Tastatur bekannt. Außer der Nutzung dieser Technik in solchen gewöhnlichen PC-Tastaturen gibt es eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedensten Industriezweigen, bei denen kundenspezifische Langhubtastaturen benötigt werden. Diese kundenspezifischen Lösungen zeichnen sich durch andere Tastenanordnungen und Zusatztastenfelder mit speziellen Bedruckungen und andere Funktionalitäten aus.

Aufbau kundenspezifischer Langhubtastaturen

Diskrete elektromechanische Einzeltasten mit einem Schaltweg von typisch 4 mm werden in einer Metallrahmenplatte montiert und lagefixiert. Andere, flachere Tastensysteme für Notebooks mit nur 2,5 mm Schaltweg verzichten auf die Metallrahmenplatte. Verschiedenartigste Tastenkappen bezüglich Größe, Farbe und Form sind über die Tastenkappenstempel (Fittings) auf den Einzeltasten aufgesetzt und mit ihm so mechanisch verbunden. Die gespritzten Tastenkappen werden - je nach Applikationen - im Tampon- oder Sublimationsdruck, im Zweifarbenspritzguss oder mittels Lasergravur beschriftet. Auf der Tastenleiterplatte können weitere Bauelemente - bis hin zum Tastaturcontroller - integriert sein.

Dieser „klassische“ Aufbau kommt bei den kundenspezifischen Tastaturen aus dem Hause Gett zum Einsatz. Bei massengefertigten Computertastaturen weicht der technische Aufbau ab: Es werden Schaltpakete aus flexiblen Folien als kontaktgebende Elemente benutzt. Die Tastenkappen sind in einem Trägerrahmen eingeschnappt. Die Rückstellkraft zum Hochdrücken der Tastenkappe wird entweder mittels kleiner Federn in jeder Tastenkappenführung oder mittels innen liegender Silikonschaltmatte erzeugt. Diese Silikonschaltmatte kann auch direkt am Schaltvorgang beteiligt werden.

Die Langhubtechnik ist die einzige Technik der Dateneingabe, die für Massendateneingabe im Officebereich geeignet ist. Das wird vor allem durch geringe Betätigungskräfte unter 0,5 N und längere Schaltwege in Verbindung mit verschiedenen Taktilitäten erreicht. Die bei Gett hauptsächlich verwendeten Tasten mit Goldkontakten der Marke Cherry Mx garantieren eine Schaltzuverlässigkeit von 50 Millionen Schaltspielen und eine sichere Kontaktgabe auch bei schnellem Schreiben. Die Tastenkappen sind in vielen Farben und Formen verfügbar. Auch Sonderbeschriftungen können bereits bei kleineren Stückzahlen realisiert werden. Die Tasten werden in den kundenspezifischen Langhubtastaturen beliebig nach Anwenderwünschen zu Tastenblöcken angeordnet.

Es sind Einzeltasten, Tastenmodule oder Komplettgeräte mit kundenspezifischen Tastaturgehäusen möglich.Unter den gespritzten Tastenkappen befinden sich die eigentlichen Taster, welche einen elektrischen Kontakt beim Betätigen der Taste schließen. Die Tastenkappen werden mechanisch mit der Taste durch eine leichte Presspassung über einen kraftschlüssigen Tastenstempel, das so genannte Fitting, verbunden. Verschiedene Tastersysteme sind am Markt bekannt. Das Tastensystem Cherry Mx (Bild 1) hat den klassischen Schaltweg einer Langhubtaste von 4 mm. Der Taster zeichnet sich durch höchste Lebensdauer von 50 Millionen Betätigungen aus. Der Taster ist in der Basisausführung ein einpoliger Schließer mit linearem Betätigungsverhalten. Dieses System hat sich in der Branche weltweit zur Realisierung von Individualtastaturen als sehr zuverlässig durchgesetzt. Rastende Typen oder Typen mit anderem Betätigungsverhalten sind optional verfügbar.

Tastensysteme sind nicht kompatibel

Für den Aufbau von Platzspar- und Notebooktastaturen hat sich der Schaltweg der Mx-Taste von 4 mm und die Bauhöhe von Taste plus Tastenkappe des Mx-Systems als zu lang erwiesen. Deshalb kommen für derartige Anwendungen Tasten der Marke Cherry ML zum Einsatz, die eine geringere Bautiefe und einen kürzeren Schaltweg von nur 2,5 mm besitzen. Der geringere Schaltweg erfordert auch eine andere Form des Fittings und der Tastenkappengeometrie. Kurz gesagt - Tastenkappen für das 4-mm-MX-System passen nicht auf das 2,5-mm-ML-System.Bei Gett sind hauseigene Spritzgusswerkzeuge sowohl für das Mx- als auch für das ML-System verfügbar. Der Standardtastenabstand von 19,05 mm Rasterweite zwischen den Tastenmittelpunkten benachbarter Tasten bei Mx-Tasten bedingt die Basisgröße der Tastenkappen. Beim ML-Tastensystem kann der Rasterabstand auf bis zu 16 mm verkürzt werden.

Bei normalen Buchstaben-tastenkappen, zum Beispiel für die Taste G, spricht man von einer 1x1-Tastenkappe und meint damit, dass diese Kappe 1 RE (Rastereinheit) breit und 1 RE hoch ist. Für Spezialtasten werden andere Rastergrößen von Tastenkappen benötigt. So ist zum Beispiel die Strg-Taste 1x1,25 RE und die Tab-Taste 1x1,5 RE groß. Die Bilder 1a und 1b zeigen die verfügbaren Tastenkappengrößen. Mit den vorhandenen Spritzgusswerkzeugen ist es so möglich, alle Wünsche nach speziellen Tastenfeldern der Anwender zu realisieren.

Die Tastenkappen werden aus eingefärbtem Granulat in einem Werkzeug gespritzt. Prinzipiell ist es deshalb möglich, Tastenkappen in jeder Farbe herzustellen. Zur Aufwandsminimierung der Lagerhaltung wurden einige Standardfarben definiert, die bevorzugt zum Einsatz kommen. Dazu zählen bei Gett die Farben Weiß, Hellgrau, Dunkelgrau, Rot, Gelb, Blau und Grün.Schaut man seitlich in Richtung der Tastatur, sind die unterschiedlichen Tastenkappenreihen zu sehen. Um dem Bediener das Gefühl einer muldenartigen Oberfläche über allen Tastenkappenreihen zu vermitteln und damit den Bedienkomfort zu erhöhen, sind bei den Tastenkappen der so genannten ergonomischen Tastenkappenserie (Bild 2a) die Tastenkappen in den einzelnen Reihen A bis E einer Tastatur unterschiedlich hoch oder unterschiedlich geformt. Die obere Tastenreihe (F-Tasten) wird als Reihe A bezeichnet.

Das bedeutet auch, dass für Tastenkappen einer jeden Reihe extra Spritzgusswerkzeuge verwendet werden müssen.Wenn alle Tastenkappen in allen Tastenkappenreihen die gleiche Höhe und Hüllkurve aufweisen, handelt es sich um so genannte nicht ergonomische Tastenkappen. Für die meisten Anwendungen in industriellen Dateneingabefeldern und kundenspezifischen Sondertastaturen kommen diese Tastenkappen bevorzugt zum Einsatz. Deshalb sind die Tastenkappenwerkzeuge im Hause Gett auch für nicht ergonomische Tastenkappen geeignet.

Abriebresistenz bestimmt Tastenkappenbeschriftung

Tastenkappen können auf viele verschiedene Arten mit einer Beschriftung versehen werden. Die Wahl der Bedruckungstechnik ist abhängig von der Zielstückzahl, den gewünschten Farbkombinationen und der erforderlichen Abriebfestigkeit der Bedruckung.Für das Herstellen von Prototypen oder Kleinstserien können die Tasten graviert werden. Dabei wird die gewünschte Beschriftung mit einem Gravierfräser in die Oberfläche eingebracht und anschließend wird die ausgefräste Tieferlage mit der gewünschten Beschriftungsfarbe aufgefüllt (Bild 3a). Eine sehr preiswerte Bedruckungsvariante ist der Tampondruck. Dabei wird die Farbe von einem Klischee abgenommen und danach mittels eines weichen Silikonballens (Tampon) auf die Tastenoberseite aufgebracht. Werden wenige Tastenkappen benötigt, erfolgt der Tampondruck in einer Maschine mit Einfachstempel.

Für die Serienproduktion können alle Tasten einer Tastatur in einem Arbeitsgang bedruckt werden. Mit Tampondruck lassen sich beliebige Farbkombinationen zwischen Tastenkappengrundfarbe und Bedruckungsfarbe realisieren. Als nachteilig wird die vergleichsweise geringe Haltbarkeit der Tamponfarbe auf den Tastenkappen und damit das erhöhte Abrieb-risiko über der Nutzungsdauer angesehen (Bild 3b).Beim Sublimationsdruck wird die Bedruckungsfarbe ebenfalls von oben aufgebracht. Jedoch dringen Atome der Bedruckungsfarbe durch einen chemischen Prozess sofort beim Bedrucken in das Material des Tastenkappengrundkörpers ein und verzahnen sich mit diesen Atomen.

Dieses Eindringen wird als Sublimieren bezeichnet. Es erfolgt oft durch die Einwirkung von größeren Kräften und einer hohen Temperatur im Moment der Bedruckung. Diese vergleichsweise aufwändige Bedruckungsart ist deshalb kostenintensiver als Tampondruck. Der große Vorteil des Sublimierens besteht in der wesentlich erhöhten Abriebfestigkeit durch die chemische Verzahnung von Bedruckungsfarbe und Grundkörper. Die preiswerteste Art der Bedruckung ist die Lasergravur. Dazu werden die Oberflächen der Tastenkappen mit einem feinen Laserstrahl beschossen. Der Strahl „verbrennt“ das Tastenkappenmaterial an der Auftreffstelle. Dabei verfärbt sich das Material dunkelgrau.

Auch hier ist die Eintauchtiefe und Materialverfärbung mehrere atomare Schichten tief, sodass eine gewisse Abriebfestigkeit entsteht. Die Beschriftung einer Standard-PC-Tastatur mittels Doppellaser dauert heute weniger als 20 s je kompletter Tastatur. Es sind keine Klischees als Bedruckungsvorlage erforderlich. Um gleichmäßige Belaserungsergebnisse zu erzielen ist es unter anderem erforderlich, dass das Basismaterial der Tastenkappen die genau gleiche chemische Zusammensetzung und Beimischungskonzentration beibehält. In jedem Fall können mittels Laser nur mäßig mittelgraue Beschriftungen auf sehr hellen Tastenkappen erzeugt werden. Der Kontrast ist so teilweise bei laserbeschrifteten Tastenkappen nicht genügend. Farbige Laserbeschriftungen auf farbigen Tastenkappen sind heute für die industrielle Produktion von Tastaturen (noch) nicht verfügbar. Das neue Laserumschlagsverfahren ist technisch bereits beherrscht, in der Praxis der Massenproduktion aber erst in der Einführungsphase.

Beschriftung per Laser ist am preiswertesten

Bevor die Lasergravur die hauptsächlich genutzte und preiswerteste Art der Beschriftung von Computertastaturen wurde, konnten mit Zweifarbenspritzguss die preiswertesten Tastenkappenbedruckungen erzeugt werden. Dabei wird das gewünschte Zeichen der Bedruckung zunächst erhaben und dreidimensional in der Bedruckungsfarbe gespritzt. Danach wird dieses Zeichen in der Tastenkappengrundfarbe auf das Endmaß der Tastenkappe umspritzt.

Die Bedruckung ist also so tief wie die Gesamtdicke der Tastenkappenoberseite. Ein Abrieb des Zeichens ist so de facto nicht möglich. Es können beliebige Farbkombinationen zwischen Tastenkappengrundfarbe und Bedruckungsfarbe realisiert werden. Der Zweifarbenspritzguss ist auch heute noch die hochwertigste Art der Tastenkappenbedruckung (Bild 3e). Sonderbedruckungen sind in allen Beschriftungstechnologien erhältlich. Welche der Technologien zum Einsatz kommen soll, wird bei der Applikationsberatung gemeinsam mit dem Anwender festgelegt.