GeBEPicture

Fachartikel: Maßarbeit von der Stange - Herstellung kundenspezifischer PC Langhubtastaturen

Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Elektronik Praxis

Autor: Dipl.-Phys. Gert Breidenbach, Leiter Entwicklung und Marketing bei GeBE Elektronik und Feinwerktechnik GmbH in Germering bei München
Kundenspezifische Langhub Tastaturen
Kundenspezifische Lösungen müssen in der Entwicklung nicht immer teuer sein. Unter Verwendung standardisierter Komponenten und Module lassen sich heutzutage schnell und preiswert kundenspezifische Tastaturen herstellen. Der Autor beschreibt das Profil einer komfortablen Full-Travel-Tastatur sowie spezielle Verfahren bei der Herstellung.
Langhubtastatur mit Magnetkartenleser
Für die Bedienung von Maschinen, die mit intelligenten Steuerungssystemen ausgerüstet sind, ist heute nach wie vor neben der komfortablen Touchscreen Technologie die traditionelle Tastatur das wichtigste Mensch-Maschine-Interface. Zwar ist die Befehlseingabe im Vergleich zur mausunterstützten Menueeingabe aufwendiger, aber man benötigt für die einfachsten Steuerungen eben manchmal keinen kompletten Bildschirm. Für die Eingabe von Text und das Einstellen komplizierter Parameter mit grossem Wertefeld ist aber die Flexibilität der Tastatur unverzichtbar. Die Leichtgängigkeit und die Langlebigkeit der Kontakte (über 50 Mio. Betätigungen) prädestinieren Langhubtastaturen in der Anwendung vornehmlich für die schnelle Mehrfingertechnik und bei Vielbetätigung. Die von GeBE kundenspezifisch entwickelte Full-Travel-Tastatur wird zum Bedienen, Konfigurieren und Parametrieren eines Prozessleitsystems eingesetzt. Ihr alphanumerisches Tastenfeld ist im Zuge weltweiter Lieferungen in den Tastenkappen länderspezifisch bestückt. Die vielfältig vorhandenen Funktionstasten werden auf ihren Kappen mit spezifischen Legenden an die verschiedensten Aufgaben angepasst. Zur Überprüfung der Zugangsberechtigung des Bedienpersonals ist als ID-Medium ein Einschub-Magnetkartenleser integriert, der die gelesenen Daten als String verpackt über die serielle Schnittstelle an den Host sendet. Das elegant designte Kunststoffgehäuse wird wegen der nicht so hohen Stückzahlen nicht in Spritzgusstechnik, sondern wegen der wesentlich niedrigeren Toolingkosten in Vakuumtiefziehtechnik hergestellt.
Flexible alphanumerische Funktionstastaturen
Der typische Tastenhub einer Langhubtastatur von > 4 mm ergibt eine adäquate, taktile Rückmeldung. Bei häufiger Betätigung ist die physiologische Belastung der Hände im Vergleich zu anderen Tastentechnologien niedriger. Die Tastenkappen können ergonomieunterstützend farblich von anderen Tasten abgehoben und mit einem Laser abriebfest beschriftet werden. Tastenkappen mit transparenten Fenstern ermöglichen vielfältige Wechselbeschriftung. Die Anordnung der Einzeltasten kann bei der Konstruktion völlig frei gestaltet werden. Ein wichtiges Element, was wesentlich zur Langlebigkeit einer Langhubtastatur beiträgt, ist die sogenannte Keyplate. Die beim Schreiben auf die Tatstatur ausgeübten Kräfte werden von ihr aufgenommen und somit von der die Verdrahtung und den Controller tragenden, empfindlichen Leiterplatte ferngehalten. Durch die Tastenkontakte werden an den Kreuzungspunkten die Tastenreihen und -spalten miteinander verbunden und so die gedrückten Tasten erkannt. Zur Vermeidung sog. Schattentasten sind zu den Tasten Entkoppelungsdioden in Reihe geschaltet. Dadurch wird das fehlerfreie Erkennen mehrerer, beliebig gleichzeitig gedrückter Tasten z.B. die Tastenkombination Alt-Strg-Entf ermöglicht.
Controller Funktionen
Während in sogenannten Matrixtastaturen Reihen und Spalten über einen mehrpoligen Steckverbinder an einen externen Tastaturcontroller z.B. der Serie GCK-972 von GeBE anschliessbar sind , wird bei etwas grösseren Serien aus Kosten- und Zuverlässigkeitsgründen der Controller direkt auf der Tastaturleiterplatte realisiert. Darüber hinaus können auch I/O-Komponenten wie z.B. Kartenleser, Displays und Trackballs integriert werden.
Technologie und Kosten
Selbst bei kleineren Serien ist die Lieferung der kundenspezifischen Langhubtastatur in einem kostengünstigen, tiefgezogenen Kunststoffgehäuse mit ansprechenden Design möglich. Denn es stehen heute in der Negativtiefziehtechnik Verfahren zur Verfügung, die neben einer fein genarbten Oberfläche auch Hinterschnitte ermöglichen. Nur der Fachmann kann heute - von aussen betrachtet - Teile in Tiefziehtechnik von Spritzgussteilen unterscheiden. Diese Technologie eignet sich für zweischalige Tastaturgehäuse auch desshalb besonders, weil die Halbschalen nicht so tief gezogen werden. Dadurch bleiben auch die Wandstärken relativ dick, was wesentlich zur erreichbaren hohen Stabilität der Tastaturgehäuse beiträgt. Im Preisvergleich mit der Spritzgusstechnik machen sich bei kleinen und mittleren Serien (< ca. 1.500 Stück) die oft um den Faktor 10 niedrigeren Werkzeugkosten positiv bemerkbar, obwohl natürlich wegen der erforderlichen Nacharbeit am gezogenen Teil der Gehäusestückpreis wesentlich höher als beim gespritzten Teil liegt. Immer dann, wenn die geplante Serie eine Stückzahl von 3.000 nicht wesentlich überschreitet, ist es angebracht, über Break-Even-Betrachtungen die Tiefziehtechnik mit in die Kostendiskussion einzubeziehen. Und noch ein Vorteil ist in der schnelllebigen Zeit nicht ausser Acht zu lassen: Time to Market ist mit dieser Technik um 2 1/2 bis 3 Monate kürzer.