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Fachartikel: Immer die richtige Wahl! Robuste Edelstahltastaturen für den Einsatz in der Industrie

Veröffentlichung in der Fachzeitschrift elekro Automation

Autor: Dipl.-Phys. Gert Breidenbach ist Geschäftsführer der GeBE Elektronik und Feinwerktechnik GmbH in Germering bei München.
Robuste Tastaturen für anspruchsvolle Einsätze
Der Autor sieht die Notwendigkeit für robuste Tastaturen vor allem in drei Bereichen: Störungsfreier Einsatz in klimatisch rauer Umgebung, Verwendung von Tastaturen in Prozessen mit hohen Reinlichkeitsanforderungen und gesicherte Bedienbarkeit bei öffentlich zugänglichen Automaten. Dies bedingt teils gleiche, teils gegensätzlich orientierte Konstruktionsmerkmale, die die Anwendbarkeit der mittlerweile hoch entwickelten Technik auch in anderen Einsatzfällen fördert.
Schaut man heute in die Prospekte bekannter Tastaturhersteller und Distributoren, so findet man neben dem Standard auch Tastaturen, die als besonders robust herausgestellt werden. Und natürlich taucht bei Laien sofort die Frage auf, wozu werden denn die gebraucht? Er gehe doch mit seiner PC -Tastatur pfleglich um, wieso muss eine Tastatur z.B. aus Stahl sein?
Es gibt eine Reihe von Gründen, weshalb Tastaturen besonders robust sein müssen. Und dementsprechend sind auch die besonderen Konstruktions- und Materialeigenschaften gefragt, um je nach Schwerpunkt, solcher Unbill adäquat begegnen zu können.
Schutz gegen raue Umweltbedingungen
Zunächst gibt es die völlig unverdächtigen allgemeinen Umgebungsbedingungen, die bei manchen Einsatzfällen durchaus als rau einzustufen sind. Z.B. steht ein Fahrkartenautomat das ganze Jahr über im Freien und ist dabei Wind, Regen, Schnee und starkem Sonnenschein ausgesetzt. Die hinter den Bedientasten liegende empfindliche Elektronik muss gegen äußere Einwirkungen geschützt werden, vor allem aber gegen Feuchtigkeit. Hier wird eine Tastatur mit Schutzgrad IP65 benötigt, was soviel bedeutet wie staub- und strahlwasserdicht. Da muss es ruhig einmal so richtig regnen können.
Da man aber heute auch die Tasten nicht nur berühren, sondern auch möglichst bewegen und diese Bewegung auch spüren möchte (taktile Rückmeldung), entsteht natürlich ein Dichtigkeitsproblem zwischen bewegter Tastenkappe und Gehäuse. Das wird in den meisten Konstruktionen durch eine zwischen den Tastenschaltern und den Tastenkappen eingebrachte Gummimembrane gelöst. Das zwischen den Tastenkappen und dem Gehäuse eindringende Regenwasser wird durch diese geschlossene Membrane abgefangen. Das hört sich alles ganz einfach an, ist aber trotzdem kompliziert. Diese Membrane sollen die Bewegungen der einzelnen Tasten so wenig wie möglich behindern, da die Tasten leicht anschlagbar sein sollen. Ausserdem soll diese Membrane allen Umweltbedingungen standhalten können. Und durch das häufige ruppige Bedienen, dürfen Membrane und Tastenschalter nicht beschädigt werden. Das bewirkt man dadurch, dass zwischen den Tastenkappen und den Tastenschaltern eine sogenannte mechanische Prellplatte eingebaut ist, die den mechanischen Schlag auf die Taste abfängt, ohne dass diese Kraft an die Membrane, den Tastenschalter oder gar auf die elektronische Schaltung weitergeleitet wird. Die Prellplatte muss vor allem auch dann funktionieren, wenn brutal mit der Faust auf die Tastatur eingeschlagen wird.
Vandalengeschützte Tastaturen -- ein modernes Thema
Da sind wir schon bei einem anderen Thema, nämlich der oft unberechenbaren Aggression einiger Zeitgenossen. Diese können sich bei Ansicht einer Tastatur oft nicht zurückhalten und müssen offensichtlich alle Kraft aufwenden, um ihre sporadischen, geistigen Eingebungen der Maschine nachdrücklich mitzuteilen. Sind Eingabestellen normalerweise unbeaufsichtigt, so kommt es immer wieder vor, dass sich Benutzer animiert sehen, die "Robustheit" der Einrichtung zu testen. Auch mag es durchaus sein, dass der mit einer Tastatur ausgerüstete Automat den Unwillen des Anwenders hervorruft. Der Münzprüfer will einfach das eingeworfene Geld nicht annehmen oder der Automat hat sich verrechnet und nicht das richtige Wechselgeld herausgegeben.
Dann geht es zu wie bei den Vandalen. Berechtigt oder unberechtigt - von ihnen rührt in jedem Fall der Begriff des Vandalismus und der spielt heute bei der Argumentation für den Einsatz robuster vandalismus-, oder vandalengeschützter Tastaturen eine herausragende Rolle. Es muss heute leider ein erheblicher Aufwand getrieben werden, um Geräte nicht nur gegen raue Umgebungsbedingungen, sondern auch gegen Vandalismus zu schützen. In Geldautomaten hat man daher Tastaturen eingebaut, deren Tasten glatt mit der Oberfläche abschliessen. Aber diese lassen sich leider nicht so gut ertasten.
Edelstahltastaturen mit Designertouch
Im Laufe der Zeit haben sich durch den Einsatz von Metalltiefziehtechniken Edel-stahltastenkappen herausgebildet, die den Bau von wohl gestalteten aber dennoch robusten Edelstahltastaturen erlauben. Diese sind mit Tastenhüben von bis zu 3,5 mm fast so leicht und schnell im Zehnfingersystem zu bedienen wie normale Langhubtastaturen. Diese Metalltiefziehtechnik gestattet auch die Tastenkappen designerisch zu formen, sodass man heute quadratische, runde, tonnen- und linsenförmige Tastenkappen antrifft. Das veranlasst auch manche Liebhaber, die wohlgefällig gestalteten Kompletttastaturen in Edelstahlgehäusen ganz zweckentfremdet als designerisches Schmuckstück zur Bedienung des Schreibtisch-PCs einzusetzen.
Kundenspezifische Layouts sind mehr oder weniger aufwendig
Mehr oder weniger gemeinsam ist allen Edelstahltastaturen, dass die Beschriftung durch Lasern erfolgt, sodass länderspezifische Varianten allgemein leicht zu beschaffen sind. Schwieriger gestalten sich dann schon die kundenspezifischen Layouts in der Tastenanordnung. Da gibt es zwar Standardtastaturen mit den üblichen PC-kompatiblen Tastenanordnungen, aber wenn jemand z.B. eine kompaktere Tastenanordnung wünscht oder einige Tasten mehr auf der Tastatur sein sollen ( z.B. als Funktionstasten), so gestaltet sich normalerweise die kundenspezifische Anordnung aufwendig. Aufwendig deshalb, da neben der individuellen Kontaktplatine auch die Mechanik des Gehäuses, der Prellplatte und der IP-65 Dichtung mit Werkzeugen neu gestaltet werden muss.
Daher haben sich auch in dieser Tastaturkategorie einige als Standardtastaturen angebotene Geräte für die verschiedenen Einsatzfälle herausgebildet. Soll z.B. ein Monitor bedient werden, der mit Mausfunktionen gesteuert wird, so sind Edelstahltastaturen mit eingebauter Mausersatzfunktion in Form von Trackballs -- sogar Trackballs mit Edelstahlkugel -- und -- etwas weniger robust -- mit eingebautem Touchpad die richtige Wahl. Auch sind Trackballs mit zwei oder drei einzelnen Tasten verfügbar. Diese werden z.B. neben Nummernblöcken, die mit bis zu 30 Tasten als Fronteinbau- oder Rückeinbauvarianten in Bedienfeldern an Automaten und bei Maschinensteuerungen eingesetzt werden, als Mausersatzfunktionen erfolgreich eingesetzt.
Hohe Sauberkeitsansprüche bedingen robuste Tastaturen
Ein weiteres Einsatzfeld für robuste Tastaturen ergibt sich überall dort, wo extrem auf Sauberkeit geachtet werden muss. Hier dürfen keine "Schmutzecken" entstehen. Alles muss - möglichst mit dem Dampfreiniger - steril gereinigt werden können. Hier sind Edelstahltastaturen mit völlig geschlossener Oberfläche oder Tastaturen mit Glasoberfläche gefragt und im Einsatz. An Einsatzorten mit nicht so starker mechanischer Beanspruchung können auch völlig dichte, folienabgedeckte Tastaturen durchaus ihren Dienst tun. Geht es allerdings rau zu - in manchen Fleischfabriken sollen Maschinen mit dem Schlachtermesser bedient werden - so ist die mit Edel-stahloberfläche geschützte Piezotastatur oft die letzte Rettung. Hier hat sich in den letzten Jahren die Sensortechnik erfolgreich weiter entwickelt, sodass für Einsatzfälle in der Lebensmittelproduktion völlig geschlossene Edelstahltastaturen zur Verfügung stehen, deren Funktion auf verschiedenartigen Piezoeffekten beruht. Neben den traditionellen Sensoren, die mit Piezokristallen arbeiten, offeriert eine schweizer Firma ein relativ neues Verfahren, dass den Piezoeffekt verspannter Kunststofflacke ausnutzt. Da diese Lacke auch auf gekrümmten Flächen aufgetragen werden können, ergeben sich hiermit völlig neuartige Gestaltungsmöglichkeiten für Eingabesysteme.