DE102014012284A1 - Manually operated control lever element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein manuell bedienbares Steuerhebelelement (1) zum Ansteuern bewegbarer Elemente (2a, 2b, 2c, 2d) eines Fahrzeugs (3), vorzugsweise einer Aushubmaschine, umfassend ein in einer Längsrichtung (9a) und/oder in einer Breitenrichtung (9b) einer Fahrzeugkabine (4) des Fahrzeugs (3) mittels eines ersten Endes (5a) verschwenkbar angeordnetes Steuerstangenelement (5), mit einem mit einem zweiten Ende (5b) des Steuerstangenelements (5) starr verbundenen Außenringelement (6) und einem innerhalb des Außenringelements (6) drehbar angeordnetes Innenringelement (7), wobei mittels mindestens eines mit dem Innenringelement (7) in Wirkkontakt stehenden ersten Detektionselements (14a) mittels Drehbewegungen des Innenringelements (7) mindestens ein erstes Signal (22a1, 22a2) generierbar ist.The invention relates to a manually operated control lever element (1) for actuating movable elements (2a, 2b, 2c, 2d) of a vehicle (3), preferably an excavating machine, comprising one in a longitudinal direction (9a) and / or in a width direction (9b). a vehicle cabin (4) of the vehicle (3) by means of a first end (5a) pivotally arranged control rod element (5), with a with a second end (5b) of the control rod member (5) rigidly connected to outer ring member (6) and one within the outer ring member ( 6) rotatably arranged inner ring element (7), wherein at least one first signal (22a1, 22a2) can be generated by means of at least one with the inner ring member (7) in operative contact first detection element (14a) by rotational movements of the inner ring member (7).
Description
Die Erfindung betrifft ein manuell bedienbares Steuerhebelelement zum Ansteuern bewegbarer Elemente eines Fahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 13.The invention relates to a manually operable control lever element for driving movable elements of a vehicle, according to the preamble of
Fahrzeuge, die mit mehreren bewegbaren Elementen im Sinne von Funktionsbauteilen oder -baugruppen ausgestattet sind, verfügen herkömmlicherweise über Steuerelemente zur Ansteuerung dieser bewegbaren Elemente. Beispiele für solche Fahrzeuge sind etwa ein Gabelstapler oder ein Traktor. Als ein weiteres Beispiel sei hier noch ein Bagger als Aushubmaschine genannt, wie er bekanntermaßen für Erdaushubarbeiten verwendet wird. Dieser Bagger verfügt (siehe auch
Zur Ansteuerung von bewegbaren Elementen bzw. deren Bewegungsfunktionen sind aus dem Stand der Technik sogenannte Joysticks oder auch Steuerknüppel bekannt, welche einem Gangschalthebel aus dem PKW ähneln und vom Benutzer des Fahrzeugs (Fahrzeugführer), beispielsweise eines Baggers (Baggerführer) manuell bedienbar innerhalb der Fahrzeugkabine angeordnet sind. Diese sind von einer Ausgangsstellung nach links und nach rechts sowie nach vorne und nach hinten verschwenkbar angeordnet. Wenn der Baggerführer sowohl mit der linken Hand als auch mit der rechten Hand jeweils einen Joystick bedienen kann, sind also insgesamt acht verschiedene Start- oder Eingangsbewegungen realisierbar, welche anschließend mittels einer geeigneten Steuereinrichtung, welche im Folgenden noch näher erläutert wird, in die oben erläuterten acht Ausgangsbewegungen des Baggers übertragbar sind. Die
Das Problem bei den herkömmlichen Joysticks ist, dass die Bewegung, die der Fahrzeugführer, wie etwa ein Baggerführer, zur Ausübung der Grundfunktionen des Joysticks durchführen muss, immer auch aus der Schulter heraus ausgeübt wird. Dies kann bei mehrstündigen Schichten, wie sie auf Baustellen, der Feldarbeit oder ähnlichem üblich sind, zu Überbeanspruchung, Ermüdungen, Missempfinden und Schmerzen vor allem in der Schulter des Fahrzeugführers führen.The problem with conventional joysticks is that the movement that the operator, such as an excavator operator, must perform to perform the basic functions of the joystick is always exerted out of the shoulder as well. This can lead to overuse, fatigue, discomfort and pain especially in the shoulder of the driver for several hours, as they are common on construction sites, field work or the like.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also, die herkömmlichen Steuervorrichtungen soweit weiterzuentwickeln, dass damit ein weitgehend ermüdungs- und schmerzfreies Arbeiten möglich ist.Object of the present invention is thus to further develop the conventional control devices so that thus a largely fatigue and pain-free work is possible.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 und den Merkmalen des Patentanspruches 13.This object is achieved according to the features of
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass ein manuell bedienbares Steuerhebelelement zum Ansteuern bewegbarer Elemente eines Fahrzeugs, vorzugsweise einer Aushubmaschine angeordnet ist, umfassend ein in einer Längsrichtung und/oder in einer Breitenrichtung einer Fahrzeugkabine des Fahrzeugs mittels eines ersten Endes verschwenkbar angeordnetes Steuerstangenelement, mit einem mit einem zweiten Ende des Steuerstangenelements starr verbundenen Außenringelement und einem innerhalb des Außenringelements drehbar angeordneten Innenringelement, wobei mittels mindestens eines mit dem Innenringelement in Wirkkontakt stehenden ersten Detektionselements mittels Drehbewegungen des Innenringelements mindestens ein erstes Signal generierbar ist.An essential point of the invention is that a manually operable control lever element for driving movable elements of a vehicle, preferably an excavating machine is arranged, comprising a in a longitudinal direction and / or in a width direction of a vehicle cabin of the vehicle by means of a first end pivotally arranged control rod element, with an outer ring element rigidly connected to a second end of the control rod element and an inner ring element rotatably disposed within the outer ring element, at least one first signal being able to be generated by means of rotational movements of the inner ring element by means of at least one first detection element in operative contact with the inner ring element.
Das erste Signal ist hierbei bevorzugt ein elektrisches Signal und gleichzeitig ein Eingangssignal für eine nachfolgend näher beschriebene Steuereinrichtung bzw. Steuereinheit.The first signal is preferably an electrical signal and at the same time an input signal for a control device or control unit described in more detail below.
Beim erfindungsgemäßen manuellen Steuerhebelelement kann also mittels einer Drehung des Innenringelements gegenüber dem Außenringelement durch das erste Detektionselement mindestens ein erstes Signal generiert werden, wobei bevorzugt das erste Detektionselement geeignet ist, zwischen der Drehung im Uhrzeigersinn und der Drehung gegen den Uhrzeigersinn zu unterscheiden, so dass insgesamt zwei erste Signale generierbar sind.In the case of the manual control lever element according to the invention, at least one first signal can thus be generated by means of a rotation of the inner ring element relative to the outer ring element by the first detection element, the first detection element preferably being able to distinguish between the clockwise rotation and the counterclockwise rotation, so that overall two first signals can be generated.
Diese Drehung ist für den Fahrzeugführer, beispielsweise einem Baggerführer äußerst ergonomisch mit der Hand aus dem Handgelenk heraus ausführbar, so dass die Schulter hier komplett entlastet wird und die oben beschriebenen Nachteile überwunden werden. Dabei kann der Unterarm des Fahrzeugführers bequem auf einer Armlehne abgelegt und somit gestützt werden, wodurch der Ellbogen und das Handgelenk hinsichtlich ihrer Position gesichert werden. Dies führt dazu, dass die auszuführende Bewegung sehr genau ausgeführt werden kann.This rotation can be carried out extremely ergonomically by hand out of the wrist of the vehicle driver, for example a digger operator, so that the shoulder is completely relieved here and the disadvantages described above are overcome. In this case, the forearm of the driver can be conveniently placed on an armrest and thus supported, whereby the elbow and the wrist are secured in position. As a result, the movement to be performed can be carried out very accurately.
Im Sinne der Erfindung wird zwischen den Begriffen Verschwenkung und (Ver-)Drehung insofern unterschieden, als dass eine Verschwenkung eine Rotationsbewegung um eine Achse darstellt, die entweder außerhalb oder an einem Ende des verschwenkten Körpers liegt. Im Gegensatz dazu ist eine Drehung eine Rotationsbewegung um eine Achse, die im Wesentlichen in der geometrischen Mitte bzw. im Zentrum des verschwenkten Körpers liegt. For the purposes of the invention, a distinction is made between the terms pivoting and (twisting) insofar as pivoting represents a rotational movement about an axis which lies either outside or at one end of the pivoted body. In contrast, a rotation is a rotational movement about an axis which lies substantially in the geometric center or in the center of the pivoted body.
Vorteilhaft ist hierbei mittels eines mit dem Außenringelement in Wirkkontakt stehenden zweiten Detektionselements mittels Verschwenkbewegungen des Außenringelements in die Längsrichtung der Fahrzeugkabine mindestens ein zweites Signal und/oder mittels eines mit dem Außenringelement in Wirkkontakt stehenden dritten Detektionselements mittels Verschwenkbewegungen des Außenringelements in die Breitenrichtung der Fahrzeugkabine mindestens ein drittes Signal generierbar.At least one second signal and / or by means of a third detection element in operative contact with the outer ring element by means of pivoting movements of the outer ring element in the width direction of the vehicle cabin is advantageously at least one by means of a second detection element in operative contact with the outer ring element in the longitudinal direction of the vehicle cabin third signal can be generated.
Es versteht sich, dass eine Verschwenkung des Außenringelements auch immer eine Verschwenkung des Steuerstangenelements darstellt, da beide wie oben beschrieben starr miteinander verbunden sind. Dabei muss das Außenringelement nicht ganz geschlossen sein, sondern kann beispielsweise sich über einen Halbkreis erstreckend ausgebildet sein. Es muss lediglich eine mechanische Führung des Innenringelements gewährleisten.It is understood that a pivoting of the outer ring member also always represents a pivoting of the control rod member, since both are rigidly interconnected as described above. In this case, the outer ring element does not have to be completely closed, but can be designed to extend over a semicircle, for example. It only has to ensure a mechanical guidance of the inner ring element.
Das Außenringelement führt also eine Rotationsbewegung um eine Achse durch, die am ersten Ende des Steuerstangenelements, mithin also außerhalb des Außenringelements angeordnet ist, was also eine Verschwenkbewegung darstellt. Dabei ist eine Referenzachse einerseits parallel zur Längsausdehnung des Steuerstangenelements bzw. der Baugruppe, die aus Steuerstangenelement und Außenringelement besteht, angeordnet und verläuft durch die Rotationsachse der Verschwenkbewegung und senkrecht zu dieser. Diese Referenzachse wird nachfolgend Steuerstangenmittelachse genannt.The outer ring element thus performs a rotational movement about an axis which is arranged at the first end of the control rod element, that is to say outside the outer ring element, that is, which represents a pivoting movement. In this case, a reference axis on the one hand parallel to the longitudinal extent of the control rod element or the assembly, which consists of control rod member and outer ring member, arranged and extends through the axis of rotation of the pivoting movement and perpendicular to this. This reference axis is hereinafter referred to as the control rod central axis.
Zur Erhöhung des Bedienkomforts ist es vorteilhaft, wenn das Außenringelement in einer Grundstellung sich in Breitenrichtung und Höhenrichtung oder Längsrichtung und Höhenrichtung der Fahrzeugkabine erstreckend angeordnet ist. Die Grundstellung wird beispielsweise dadurch definiert, dass die Steuerstangenmittelachse senkrecht, mithin also unverschwenkt, gegenüber einer Ebene angeordnet ist, die durch die Längs- und die Breitenrichtung der Fahrzeugkabine ausgebildet wird. So wird ermöglicht, dass der Fahrer das Außenringelement bequem greifen und im Sinne der Erfindung bedienen kann. Es entspricht somit die Richtung der Erstreckung des Außenringelements mindestens einer der beiden Verschwenkrichtungen. Denkbar ist, dass das Außenringelement gegenüber dem Steuerstangenelement von einer ersten Position in eine zweite Position umbaubar ist, wobei ersteres sich in der ersten Position in Längsrichtung und in der zweiten Position in Breitenrichtung der Fahrzeugkabine erstreckt.To increase the ease of use, it is advantageous if the outer ring element is arranged extending in a basic position in the width direction and height direction or longitudinal direction and height direction of the vehicle cabin. The basic position is defined, for example, in that the control rod central axis is arranged vertically, that is to say without pivoting, with respect to a plane which is formed by the longitudinal and the width direction of the vehicle cabin. This makes it possible for the driver to comfortably grasp the outer ring element and to operate it within the meaning of the invention. It thus corresponds to the direction of extension of the outer ring member at least one of the two pivoting directions. It is conceivable that the outer ring element can be converted from the first position to a second position relative to the control rod element, the first extending in the first position in the longitudinal direction and in the second position in the width direction of the vehicle cabin.
Weiterhin ist es möglich, dass die Position der Rotationsachsen höhenverstellbar ist, indem beispielsweise der Teil der Fahrzeugkabine, an dem die Steuerstange angebracht ist, nach unten bzw. nach oben verschoben oder verschwenkt werden kann.Furthermore, it is possible that the position of the axes of rotation is adjustable in height, for example, by the part of the vehicle cab, on which the control rod is mounted, can be moved downwards or upwards or pivoted.
Dabei ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorteilhaft, wenn zwischen zwei auf einem Innendurchmesser des Innenringelements angeordneten Anschlussstellen ein Griffstabelement angeordnet ist. Dadurch kann der Bedienkomfort nochmals erhöht werden, da eine bequeme Griffmöglichkeit mittels des Griffstabelements ausgebildet ist, welches mit der Hand umschlossen werden kann, wodurch der Fahrzeugführer das Gefühl hat, direkt mit dem Fahrzeug oder der Maschine verbunden zu sein. Bevorzugt entspricht der Innendurchmesser
Vorteilhaft ist es, wenn das erste Detektionselement, das zweite Detektionselement und/oder das dritte Detektionselement ein magnetischer, optischer oder mechanischer Sensor ist.It is advantageous if the first detection element, the second detection element and / or the third detection element is a magnetic, optical or mechanical sensor.
Beispielsweise kann die Drehung des Innenringelements gegenüber dem Außenringelement mittels einer Anordnung aus einem inkrementalen Winkelgeber, einer Lichtquelle und einer Fotodiode bzw. einem Fototransistor erfasst werden. Dabei wird der inkrementale Winkelmesser durch eine Drehscheibe ausgebildet, die in lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Abschnitte unterteilt ist. Mit Hilfe der Lichtquelle und dem Fototransistor werden rechteckige Impulse erzeugt, die gezählt und anschließend angezeigt werden. Zur Unterscheidung von Rechts- und Linkslauf dient ein zweiter, versetzter Kanal auf der Drehscheibe. Die Unterscheidung erfolgt durch eine spezielle Auswertungselektronik.For example, the rotation of the inner ring element relative to the outer ring element can be detected by means of an arrangement of an incremental angle transmitter, a light source and a photodiode or a phototransistor. In this case, the incremental protractor is formed by a turntable, which is divided into light-transmitting and opaque sections. With the help of the light source and the phototransistor rectangular pulses are generated, which are counted and then displayed. To distinguish between right and left rotation is a second, offset channel on the turntable. The distinction is made by a special evaluation electronics.
Denkbar wäre auch eine Anordnung bestehend aus einer Art Steuerscheibe, die entlang ihrer ersten Stirnfläche mit verschiedenen bis zu ihrer zweiten Stirnfläche durchgehenden Ausnehmungen versehen ist. Diese sind beispielsweise entlang eines virtuellen Kreises angeordnet. Hinter der Steuerscheibe ist ein erster Näherungssensor (je nach erfasstem Werkstoff induktiver oder kapazitiver Ausführung) so angeordnet, dass sein Sensorfeld entweder von der Steuerscheibe oder von einer Ausnehmung derselben abgedeckt wird, so dass dieser entsprechend zwei unterschiedliche Signale generieren kann. Um die Nullstellung der Steuerscheibe zu ermitteln, kann eine weitere einzelne Ausnehmung an einer anderen Position der Steuerscheibe und zwar außerhalb des oben beschriebenen virtuellen Kreises angeordnet sein, hinter welcher analog zum ersten Näherungssensor ein zweiter Näherungssensor angeordnet ist, welcher analog zum ersten ebenfalls von der Steuerscheibe oder von der einzelnen Ausnehmung abgedeckt wird. Ist letzteres der Fall, befindet sich die Steuerscheibe in Grundstellung. Die Steuerscheibe kann nun beispielsweise am ersten Ende des Steuerstangenelements angeordnet sein, so dass der Verlauf ihrer Mittelachse dem Verlauf der Rotationsachse der Verschwenkbewegung des Steuerstangenelements entspricht.Also conceivable would be an arrangement consisting of a type of control disk, which is provided along its first end face with different up to its second end face continuous recesses. These are arranged, for example, along a virtual circle. Behind the control disc is a first proximity sensor (depending on the material detected inductive or capacitive Embodiment) arranged so that its sensor field is covered either by the control disk or a recess thereof, so that it can generate correspondingly two different signals. In order to determine the zero position of the control disk, a further individual recess may be arranged at another position of the control disk and that outside of the virtual circle described above, behind which a second proximity sensor is arranged analogous to the first proximity sensor, which analogous to the first also from the control disk or covered by the single recess. If the latter is the case, the control disk is in the home position. The control disk can now be arranged, for example, at the first end of the control rod element, so that the course of its central axis corresponds to the course of the axis of rotation of the pivoting movement of the control rod element.
Eine weitere Möglichkeit wäre es, das untere Ende des Steuerstangenelements so auszubilden, dass ein erstes Zahnrad starr an dem unteren Ende angeordnet ist, wobei beispielsweise der Verlauf der Mittelachse dieses Zahnrads dem Verlauf der Rotationsachse der Verschwenkbewegung des Steuerstangenelements entspricht. Eine Verschwenkung des Steuerstangenelements würde hier also eine Drehung des Zahnrads um dessen Mittelachse bewirken. Mit diesem Zahnrad in Eingriff steht beispielsweise ein zweites Zahnrad, das nun bei einer Drehung des ersten Zahnrads sich ebenfalls dreht. Die Drehung des zweiten Zahnrads im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn kann analog zu den beiden oben beschriebenen Möglichkeiten erfasst werden. Dies ist dann sinnvoll, wenn aus Platzgründen direkt am unteren Steuerstangenende keine komplizierten Aufbauten bzw. Sensoranordnungen möglich sind.Another possibility would be to design the lower end of the control rod element in such a way that a first toothed wheel is arranged rigidly at the lower end, wherein, for example, the course of the central axis of this toothed wheel corresponds to the profile of the axis of rotation of the pivoting movement of the control rod element. A pivoting of the control rod element would therefore cause a rotation of the gear around the central axis here. For example, a second toothed wheel is engaged with this toothed wheel and now likewise rotates upon rotation of the first toothed wheel. The rotation of the second gear in a clockwise or counterclockwise direction can be detected analogously to the two options described above. This is useful if, for reasons of space, no complicated structures or sensor arrangements are possible directly at the lower end of the control rod.
Als weitere Möglichkeit gibt es die Anordnung eines zweiten und eines dritten Zahnrads, welche jeweils fest auf einer Welle befestigt sind, wobei auf der Welle beabstandet zu den Zahnrädern jeweils ein weiteres Drehelement zum Beispiel in Form einer Drehscheibe verbunden ist. Eine Drehung des zweiten und/oder dritten Zahnrads bewirkt also immer auch eine Drehung der diesen Zahnrädern zugeordneten Wellen. Diese Drehelemente sind nun gegenüber der Welle jeweils mit einem Freilauf versehen, so dass eine Drehung der Welle in eine erste Richtung, zum Beispiel in Uhrzeigersinn für das dem zweiten Zahnrad zugeordnete Drehelement und gegen den Uhrzeigersinn für das dem dritten Zahnrad zugeordnete Drehelement, auf das Drehelement übertragen wird, aber in eine zweite Richtung, also zum Beispiel gegen den Uhrzeigersinn für das dem zweiten Zahnrad zugeordnete Drehelement und in Uhrzeigersinn für das dem dritten Zahnrad zugeordnete Drehelement, nicht übertragen wird. Die Drehung der Drehelemente im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn kann analog zu den beiden oben beschriebenen Möglichkeiten erfasst werden. Die Fehlerquote bei der Erfassung des Vorhandenseins einer Verschwenkbewegung des Steuerstangenelements und der Erfassung deren Richtung kann somit gesenkt werden. Auch am Außenumfang des Innenringelements können beispielsweise Zähne und am zweiten Ende des Steuerstangenelements entsprechende Zahnräder angeordnet sein.As a further possibility, there is the arrangement of a second and a third gear, each fixedly mounted on a shaft, wherein on the shaft spaced from the gears each have a further rotary element, for example in the form of a hub is connected. A rotation of the second and / or third gear thus always causes a rotation of these gears associated waves. These rotary elements are now each provided with a freewheel opposite the shaft, so that a rotation of the shaft in a first direction, for example in a clockwise direction for the second gear associated with the rotary element and counterclockwise for the third gear associated rotary element, on the rotary member is transferred, but in a second direction, that is not transmitted, for example, counterclockwise for the second gear associated with the rotary element and clockwise for the third gear associated with the rotary element. The rotation of the rotating elements in a clockwise or counterclockwise direction can be detected analogously to the two options described above. The error rate in the detection of the presence of a pivoting movement of the control rod member and the detection of their direction can thus be reduced. Also, on the outer circumference of the inner ring member, for example, teeth and at the second end of the control rod member corresponding gears may be arranged.
Die genannten Detektionselemente bzw. Detektionseinheiten können also bei geeigneter Anordnung sowohl zur Erfassung der Drehung des Innenringelements gegenüber dem Außenringelement als auch zur Erfassung der Verschwenkung des Steuerstangenelements bzw. des Außenringelements gegenüber der Fahrzeugkabine dienen.The above-mentioned detection elements or detection units can thus serve with a suitable arrangement both for detecting the rotation of the inner ring element relative to the outer ring element and for detecting the pivoting of the control rod element or the outer ring element relative to the vehicle cabin.
Zur Weitergabe und Verarbeitung der durch die Eingangsbewegungen erzeugten Signale ist es weiterhin vorteilhaft, wenn eine erste, eine zweite und/oder eine dritte Übertragungseinrichtung vorgesehen sind, welche das erste, das zweite und/oder das dritte Detektionselement und mindestens eine mit dem ersten, dem zweiten und/oder dem dritten Detektionselement verbundene Steuereinheit zum Empfangen der Signale von den Detektionselementen und/oder mindestens eines mittels der Steuereinheit über mindestens ein Ausgangssignal ansteuerbares und mit einem der bewegbaren Elemente in Wirkkontakt stehendes Antriebselement umfassen.For passing on and processing the signals generated by the input movements, it is also advantageous if a first, a second and / or a third transmission device are provided, which the first, the second and / or the third detection element and at least one with the first, the second and / or the third detection element connected control unit for receiving the signals from the detection elements and / or at least one controllable by means of the control unit via at least one output signal and in operative contact with one of the movable elements drive element comprise.
Als Beispiel wird ein Signal, welches das erste Detektionselement aufgrund einer Drehbewegung des Innenringelements gegenüber dem Außenringelement gegen den Uhrzeigersinn generiert, über geeignete Leitungen an eine Steuereinheit als Eingangssignal übertragen. Diese Steuereinheit stellt beispielsweise eine sogenannte SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) dar.As an example, a signal which generates the first detection element due to a rotational movement of the inner ring element relative to the outer ring element in the counterclockwise direction, transmitted via suitable lines to a control unit as an input signal. This control unit represents, for example, a so-called PLC (programmable logic controller).
Eine SPS weist zum Beispiel Eingänge, Ausgänge, ein Betriebssystem und eine Schnittstelle auf, über die das Anwenderprogramm geladen werden kann. Das Anwenderprogramm legt fest, wie die Ausgänge in Abhängigkeit von den Eingängen geschaltet werden sollen. Das Betriebssystem, auch Firmware genannt, stellt sicher, dass dem Anwenderprogramm immer der aktuelle Zustand aller beteiligten Komponenten zur Verfügung steht. Anhand dieser Informationen kann das Anwenderprogramm die Ausgänge so schalten, dass die Maschine in der gewünschten Weise funktioniert.For example, a PLC has inputs, outputs, an operating system, and an interface through which the user program can be loaded. The user program defines how the outputs are to be switched depending on the inputs. The operating system, also called firmware, ensures that the user program always has the current status of all components involved. Based on this information, the user program can switch the outputs so that the machine functions as desired.
Die Detektionseinheiten sind dabei an die Eingänge der SPS geschaltet und übertragen die erläuterten (Eingangs-)Signale an die Steuereinheit. Die Steuereinheit generiert nun jeweils ein entsprechendes Ausgangssignal, welches beispielsweise an einen Aktor übertragen wird. Diese Aktoren sind an den Ausgängen der SPS angeschlossen und stellen die Antriebselemente dar, welche nun den jeweiligen Ausgangssignalen zugeordnete Bewegungen ausführen können. Dieses Antriebselement ist wiederum beispielsweise mit einem bewegbaren Element verbunden, so dass eine Bewegung des Antriebselements immer eine Bewegung des bewegbaren Elements darstellt. Dabei können sowohl die Bewegungen des Antriebselements als auch die Bewegungen des bewegbaren Elements Rotationsbewegungen oder Translationsbewegungen sein.The detection units are connected to the inputs of the PLC and transmit the explained (input) signals to the control unit. The control unit now generates one each corresponding output signal which is transmitted to an actuator, for example. These actuators are connected to the outputs of the PLC and represent the drive elements, which can now perform movements associated with the respective output signals. This drive element is in turn connected, for example, with a movable element, so that a movement of the drive element always represents a movement of the movable element. In this case, both the movements of the drive element and the movements of the movable element can be rotational movements or translational movements.
Es ist beispielsweise vorteilhaft, wenn das mindestens eine Antriebselement ein Elektromotor, ein Hydraulikaktor oder ein pneumatischer Aktor ist. Beispielsweise kann als Antriebselement ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder angeordnet sein.For example, it is advantageous if the at least one drive element is an electric motor, a hydraulic actuator or a pneumatic actuator. For example, can be arranged as a drive element, a hydraulic or pneumatic cylinder.
Weiterhin denkbar ist es, dass mittels der ersten Übertragungseinrichtung die Drehbewegungen des Innenringelements in eine erste und/oder zweite Richtung in eine Bewegung des ersten oder zweiten Elements des Fahrzeugs in jeweils eine erste und/oder zweite Richtung übertragbar sind.Furthermore, it is conceivable that by means of the first transmission device, the rotational movements of the inner ring element in a first and / or second direction in a movement of the first or second element of the vehicle in each case a first and / or second direction are transferable.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es wiederum vorteilhaft, wenn mittels der zweiten Übertragungseinrichtung die Verschwenkbewegungen des Außenringelements in eine erste und/oder zweite Richtung in eine Bewegung des dritten und/oder des vierten Elements des Fahrzeugs in jeweils eine erste und/oder zweite Richtung übertragbar sind.According to a further preferred embodiment, it is again advantageous if by means of the second transmission device, the pivoting movements of the outer ring member in a first and / or second direction in a movement of the third and / or the fourth element of the vehicle in each case a first and / or second direction transferable are.
Denkbar ist es weiterhin, dass ausgehend von der Grundstellung das Außenringelement mittels der Verschwenkbewegung in die erste Richtung um maximal 60° in Uhrzeigersinn und/oder mittels der Verschwenkbewegung in die zweite Richtung um maximal 60° gegen den Uhrzeigersinn verschwenkbar ist. Diese Limitierung der Verschwenkbewegung des Außenringelementes bzw. des Steuerstangenelementes gegenüber der Fahrzeugkabine kann beispielsweise mittels starr an der Fahrzeugkabine und zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Steuerstangenelements angeordneter Stoppelemente realisiert werden, die bei Erreichen der ersten bzw. zweiten Maximalposition gegenüber dem Steuerstangenelement kontaktierend ausgebildet sind, mithin also eine weitere Verschwenkung des Steuerstangenelements in die entsprechende Richtung nicht zulassen.It is also conceivable that starting from the basic position, the outer ring element by means of the pivoting movement in the first direction by a maximum of 60 ° in the clockwise direction and / or by means of the pivoting movement in the second direction by a maximum of 60 ° counterclockwise pivoted. This limitation of the pivoting movement of the outer ring element or the control rod element relative to the vehicle cabin can be realized, for example, by means of rigidly arranged on the vehicle cabin and between the first and second end of the control rod element stop elements, which are formed contacting the first and second maximum position relative to the control rod member , So therefore do not allow further pivoting of the control rod member in the appropriate direction.
Analog dazu ist es denkbar, dass ausgehend von einer Grundstellung das Innenringelement mittels der Drehbewegung in die erste Richtung um maximal 45° in Uhrzeigersinn und/oder mittels der Drehbewegung in die zweite Richtung um maximal 45° gegen den Uhrzeigersinn verdrehbar ist. Auch hier können am Außenringelement geeignete Stoppelemente vorgesehen sein, die mit entsprechend ausgebildeten Positionselementen am Innenring bei Erreichen der Maximalpositionen in Eingriff kommen bzw. mit diesen kollidieren und so eine weitere Drehung des Innenringelements in die entsprechende Richtung nicht zulassen.Analogously, it is conceivable that, starting from a basic position, the inner ring element by means of the rotational movement in the first direction by a maximum of 45 ° clockwise and / or by means of the rotational movement in the second direction by a maximum of 45 ° counterclockwise rotatable. Again, suitable stop elements may be provided on the outer ring member, which come into engagement with correspondingly formed position elements on the inner ring upon reaching the maximum positions or collide with these and so do not allow further rotation of the inner ring member in the appropriate direction.
Die Grundstellung des Innenringelements könnte beispielsweise durch eine vertikale oder horizontale Anordnung des Griffstabelements definiert sein. Fehlt ein Griffstabelement, könnte die Stellung eines Referenzpunktes, der beispielsweise durch eine Erhebung am Innenringelement dem Fahrer zugänglich ist, die Grundstellung definieren. Beispielsweise könnte diese Erhebung in der Grundstellung am tiefsten Punkt des Innenringelements (in Höhenrichtung der Fahrzeugkabine betrachtet) liegen.The basic position of the inner ring element could for example be defined by a vertical or horizontal arrangement of the handle bar element. If a handle bar element is missing, the position of a reference point, which is accessible to the driver, for example, by a protrusion on the inner ring element, could define the basic position. For example, this survey could be in the basic position at the lowest point of the inner ring element (viewed in the height direction of the vehicle cab).
Beide Limitierungen sind sinnvoll, um dem Fahrer keine ergonomisch bedenklichen Bewegungen zumuten zu müssen, und um die Platzverhältnisse in der Fahrzeugkabine zu berücksichtigen.Both limitations are meaningful in order not to have to expect the driver ergonomically questionable movements, and to take into account the space in the vehicle cabin.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn das erste bewegbare Element die Fahrzeugkabine und/oder das zweite bewegbare Element ein gegenüber dem ersten bewegbaren Element mit einem ersten Ende verschwenkbar angeordneter erster Auslegerarm und/oder das dritte bewegbare Element ein gegenüber einem zweiten Ende des zweiten bewegbaren Elements mit einem ersten Ende verschwenkbar angeordneter zweiter Auslegerarm und/oder das vierte bewegbare Element eine gegenüber einem zweiten Ende des dritten bewegbaren Elements verschwenkbar angeordnete Baggerschaufel ist.According to a further preferred embodiment, it is advantageous for the first movable element to be the vehicle cabin and / or the second movable element a first extension arm which is pivotably arranged with respect to the first movable element and / or the third movable element has a second end of the second movable element the second movable member having a first end pivotally arranged second boom arm and / or the fourth movable member is a relative to a second end of the third movable member pivotally mounted excavator bucket.
Mit dem erfindungsgemäßen Steuerhebelelement können also gleichzeitig drei Elemente angesteuert werden, da insgesamt sechs verschiedene Eingangsbewegungen (EB) damit erzeugbar sind (Drehbewegung des Innenringelements gegen den Uhrzeigersinn (EB 1) und im Uhrzeigersinn (EB 2), Verschwenkung des Steuerstangenelements in Längsrichtung oder Breitenrichtung jeweils gegen den Uhrzeigersinn (EB 3 und EB 5) und im Uhrzeigersinn (EB 4 und EB 6). Vorteilhaft ist es also, wenn ein Fahrzeug zwei derartige Steuerhebelelemente aufweist, um auch die verbleibenden beiden Eingangsbewegungen EB 7 und EB 8 ausüben zu können.With the control lever element according to the invention thus three elements can be controlled simultaneously, as a total of six different input movements (EB) can be generated (rotational movement of the inner ring member counterclockwise (EB 1) and clockwise (EB 2), pivoting the control rod member in the longitudinal or width direction respectively counterclockwise (
Es wäre allerdings denkbar, dass mittels der Steuereinheit und einem weiteren Bedienelement, das zum Beispiel in Form eines Bedienknopfs am Außenringelement angeordnet ist, eine Signalvariante realisierbar ist. So könnte gemäß dieser Signalvariante zum Beispiel dann, wenn der Bagger über längere Zeit mit seiner Fahrzeugkabine in einer Richtung ausgerichtet arbeiten muss, also dann, wenn die Funktion des Verschwenkens der Fahrzeugkabine über längere Zeit nicht benötigt wird, per Knopfdruck das Ausgangssignal, das ursprünglich dem Antriebselement zugeordnet war, das das Verschwenken der Fahrzeugkabine auslöst, von der Steuereinheit ausgehend verändert werden, so dass die Steuereinheit nunmehr ein anderes Antriebselement, das das Verschwenken eines weiteren bewegbaren Elements, beispielsweise des ersten Auslegerarms, auslöst, mit einem entsprechenden Ausgangssignal ansteuert. Das würde bedeuten, dass alle derzeit benötigten Ausgangsbewegungen mit einem einzelnen Steuerhebelelement ansteuerbar wären.However, it would be conceivable that a signal variant can be realized by means of the control unit and a further operating element, which is arranged, for example, in the form of a control knob on the outer ring element. Thus, according to this signal variant, for example, when the excavator for a long time with his vehicle cabin in a Direction must work aligned, so if the function of pivoting the vehicle cabin for a long time is not needed, the output signal, which was originally assigned to the drive element, which triggers the pivoting of the vehicle cab, are changed by the control unit starting at the push of a button, so that the control unit now drives another drive element, which triggers the pivoting of a further movable element, for example the first extension arm, with a corresponding output signal. This would mean that all currently required output movements would be controllable with a single control lever element.
Weiterhin wäre denkbar, dass die Eingangsbewegungen miteinander kombiniert werden können. Zum Beispiel könnte, am Beispiel eines Baggers aufgezeigt, das Verschwenken des Steuerstangenelements nach vorne bzw. nach hinten kombiniert werden mit dem Verschwenken des Steuerstangenelements nach links bzw. nach rechts. Es wäre somit bei entsprechender Belegung der Ausgangssignale denkbar, dass ein Verschwenken der Fahrerkabine zum Beispiel nach links kombiniert würde mit einem Einfahren, also einem Verschwenken der Baggerschaufel nach oben; und dass die entsprechende Bewegung des Steuerhebelelements einerseits nach links und auf den Fahrer zu erfolgt. Der Vorteil wäre, dass die Bewegung des Steuerknüppels hier der Bewegung der Schaufel bzw. Kabine entspricht und somit intuitiv ausführbar ist.Furthermore, it would be conceivable that the input movements can be combined with each other. For example, using the example of an excavator, the pivoting of the control rod member forward or backward could be combined with the pivoting of the control rod member to the left and to the right, respectively. It would thus be possible with appropriate occupancy of the output signals that a pivoting of the cab would be combined, for example, to the left with a retraction, ie a pivoting of the bucket upwards; and that the corresponding movement of the control lever element takes place on the one hand to the left and to the driver. The advantage would be that the movement of the joystick here corresponds to the movement of the blade or cabin and thus is intuitively executable.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst von einem Fahrzeug, vorzugsweise einer Aushubmaschine, umfassend mindestens ein manuell bedienbares Steuerhebelelement zum Ansteuern bewegbarer Elemente des Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1–12.The object of the invention is also achieved by a vehicle, preferably an excavating machine, comprising at least one manually operable control lever element for driving movable elements of the vehicle according to one of claims 1-12.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen.Advantages and expediencies can be found in the following description in conjunction with the drawing.
Es zeigen:Show it:
In
Dabei entspricht die Grundstellung
Innerhalb dieses Außenringelements
Angedeutet mittels einer eingezeichneten virtuellen Achse ist ebenfalls die Grundstellung
Die Grundstellung
Schematisch eingezeichnet ist am ersten Ende
Ebenfalls schematisch dargestellt ist am oberen Ende des Steuerstangenelements
Aus Sicht des Baggerführers ist nun eine Verschwenkung des Steuerstangenelements
Analog dazu ist aus Sicht des Baggerführers eine Drehung des Innenringelements
Die Steuereinheit
Dabei sind die Zuordnungen der Eingangssignale
Die
Zu sehen ist aus Sicht eines Baggerführers die Kommandoübersicht in einem Bagger aus dem Stand der Technik, in dem ein mit der linken Hand bedienbarer Joystick
Eine Grundstellung der Fahrzeugkabine
Die folgenden Beschreibungen sind jeweils aus Sicht des Fahrers zu sehen.The following descriptions are shown from the driver's point of view.
Eine Verschwenkbewegung des linken Joysticks
Eine Verschwenkbewegung des rechten Joysticks
Erfindungsgemäß können beispielsweise die Ausgangsbewegungen
Die
Diese erste Variante ist dazu geeignet, dass der Baggerführer eine Drehbewegung aus dem Handgelenk bzw. aus dem Ellbogen heraus um die Rotationsachse
Gemäß der Variante aus
Die Darstellung gemäß
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All disclosed in the application documents features are claimed as essential to the invention, provided they are new individually or in combination over the prior art.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- SteuerhebelelementControl lever member
- 2a–2d2a-2d
- bewegbare Elementemovable elements
- 2a1, 2b1, 2c1, 2d12a1, 2b1, 2c1, 2d1
- erste Bewegungsrichtungfirst direction of movement
- 2a2, 2b2, 2c2, 2d22a2, 2b2, 2c2, 2d2
- zweite Bewegungsrichtungsecond direction of movement
- 33
- Fahrzeugvehicle
- 44
- Fahrzeugkabinecabin
- 55
- SteuerstangenelementControl rod element
- 5a5a
- erstes Endefirst end
- 5b5b
- zweites Endesecond end
- 5c5c
- SteuerstangenmittelachseControl rod center axis
- 66
- AußenringelementOuter ring member
- 6a, 6b6a, 6b
- Verschwenkbewegungenpivoting movements
- 77
- InnenringelementInner ring member
- 7a, 7b7a, 7b
- Drehbewegungenrotational movements
- 9a9a
- Längsrichtunglongitudinal direction
- 9b9b
- Breitenrichtungwidth direction
- 9c9c
- Höhenrichtungheight direction
- 10a, 10b, 10c10a, 10b, 10c
- Übertragungseinrichtungentransmission equipment
- 11a, 11b11a, 11b
- Anschlussstelleninterchanges
- 1212
- InnendurchmesserInner diameter
- 1313
- GriffstabelementHandle bar member
- 13a13a
- Durchmesserdiameter
- 14a, 14b, 14c14a, 14b, 14c
- Detektionselementedetection elements
- 1515
- erster Auslegerarmfirst cantilever arm
- 15a, 16a15a, 16a
- erstes Endefirst end
- 15b, 16b15b, 16b
- zweites Endesecond end
- 1616
- zweiter Auslegerarmsecond extension arm
- 17a, 17b, 1917a, 17b, 19
- Grundstellunginitial position
- 18a18a
- In UhrzeigersinnClockwise
- 18b18b
- gegen den Uhrzeigersinncounterclockwise
- 20a20a
- Steuereinheitcontrol unit
- 21a; 21b; 21c; 21d21a; 21b; 21c; 21d
- Antriebselementepower Transmission
- 22a1, 22a2, 22b1, 22b2, 22c1, 22c122a1, 22a2, 22b1, 22b2, 22c1, 22c1
- Eingangssignaleinput signals
- 23a1, 23a2; 23b1, 23b2; 23c1, 23c2; 23d1, 23d2 23a1, 23a2; 23b1, 23b2; 23c1, 23c2; 23d1, 23d2
- Ausgangssignaleoutput signals
- 24a, 24b, 24c, 24d24a, 24b, 24c, 24d
- Leitungmanagement
- 25a, 25b25a, 25b
- herkömmliche Joysticksconventional joysticks
- 2626
- Baggerschaufelscoop
- 27, 2827, 28
- Rotationsachseaxis of rotation
- hH
- Bewegung nach hintenMove backwards
- ll
- Bewegung nach linksMove to the left
- rr
- Bewegung nach rechtsMove to the right
- vv
- Bewegung nach vorneMove forward
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Norm ISO 10968 [0003] Standard ISO 10968 [0003]
- Norm ISO 10968 [0057] Standard ISO 10968 [0057]
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014012284.0A DE102014012284A1 (en) | 2014-08-22 | 2014-08-22 | Manually operated control lever element |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014012284.0A DE102014012284A1 (en) | 2014-08-22 | 2014-08-22 | Manually operated control lever element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014012284A1 true DE102014012284A1 (en) | 2016-02-25 |
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ID=55273589
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DE102014012284.0A Pending DE102014012284A1 (en) | 2014-08-22 | 2014-08-22 | Manually operated control lever element |
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---|---|
DE (1) | DE102014012284A1 (en) |
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-
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- 2014-08-22 DE DE102014012284.0A patent/DE102014012284A1/en active Pending
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