CN102866667B - 用于机器、设备和/或运输系统的开关装置 - Google Patents

Abstract

机器、设备和/或运输系统的运行和操纵在基础设施中应更安全、更简单。为此目的，根据发明提供一种用于机器、设备和/或运输系统的开关装置（10），具有触摸屏（12）和至少一个传感器元件，该传感器元件包括在触摸屏（12）内，通过该传感器元件，能够记录对触摸屏（12）的触摸，并能够给出相应的信号，其中，能够取决于至少一个传感器元件的信号，借助于开关装置（10），实施对机器、设备和/或运输系统的紧急关闭。此外，本发明还涉及一种用于操纵机器、设备和/或运输系统的方法。

Description

用于机器、设备和/或运输系统的开关装置

技术领域

本发明涉及一种用于机器、设备和/或运输系统的开关装置，其具有触摸屏和至少一个传感器元件，该传感器元件与触摸屏连接，并且利用该传感器元件能够记录对触摸屏的触摸。该开关装置也能够用于发电站中的安全控制台。此外，本发明还涉及一种用于操纵机器、设备和/或运输系统的方法。

背景技术

触摸屏越来越多地用在不同的装置中，并且用于不同的用途。这些触摸屏具有触敏的显示元件，其中，通过相应的传感器元件，记录对显示元件的触摸，例如通过操作人员的一个手指或者说多个手指（多点触控Multi-Touch），或者借助于相应的指示笔（Zeigestift）实现该触摸。除此之外，触摸屏还用于信息监视器、自动装置并且特别是用于智能手机。

触摸屏同样能够用于控制工业中的机器和设备。用于控制机器、设备或者运输系统的操作装置包括例如操作面板、机器控制板或者手提电子装置，对于这种操作装置越来越频繁地使用触摸屏，而非传统的键盘。对于触摸屏封闭的操作台面（Bedienfronten）来说，其中盖板或者说支撑表面由例如玻璃制成，该操作台面特别坚固并且有高防护等级（至少为IP65）。由于使用触摸屏而无需机械操作元件和组件-例如按键、开关或者插头-并且排除了作为故障原因的机械磨损和污染。

DE 20 2009 009 886 U1描述了一种用于控制装置或者机器的触摸屏，其中能够相应地用一个手指操纵触摸屏的不同操作区，以产生不同的信号。在此，每个手指相应地产生一个明确独特的控制信号。触摸屏可以用于其中要求用双手实施指令的安全用途。

发明内容

本发明的目的在于，通过触摸屏，实现机器、设备和/或运输系统的一种特别安全的运行。

根据发明所述，该目的通过用于机器、设备和/或运输系统的开关装置来实现。该开关装置具有触摸屏和至少一个传感器元件，该传感器元件包括在触摸屏内，并且通过该传感器元件，能够记录对触摸屏的触摸，并能够给出相应的信号，其中，能够取决于至少一个传感器元件的信号，借助于开关装置实施对机器、设备和/或运输系统的紧急停机和/或紧急关闭。

接下来在此可以将概念紧急关闭理解为通过操作已知的紧急停止按键所能实施的所有功能。除此之外，这还包括“紧急情况下的停机”或者说紧急停机，以及“紧急情况下的关断”。紧急关闭设计为自停止，并且只能通过相应的操作步骤再次被取消。

针对概念紧急停止按键、紧急关闭按键、紧急关闭开关，下文中使用概念紧急停止按键。

本发明的构思在于，目前还始终只通过机械指令发送器（红黄紧急停止按键）触发对机器、设备或者运输系统的紧急停机。紧急停止按键是操作部件的集成构件或者作为独立的单元来安装。自90年代中期起，在相应的设计形式下，也能够在安全技术中使用电子装置和软件。现如今，紧急停止按键的信号传送和信号评估已经基本上电子化。

根据本发明，提供一种具有触摸屏或者说显示元件的开关装置。因此利用触摸屏能够对控制机器、设备和/或运输系统的操纵，但是也能显示例如关于机器、设备和/或运输系统的当前运行状态的相应数据。此外通过带有显示元件或者说触摸屏的开关装置，应实现已知的紧急停止按键的所有功能。开关装置可以包括对此所需的硬件部件和/或软件程序，以实现紧急关闭。这些部件同样能够布置在开关装置外部。在此，会将硬件变化限制到最小值，相应的客户区别能够单纯通过软件来实现。另外，可以通过使用开关装置来减少接口的数量。紧急关闭应该通过安全的实施形式满足当前的标准。因此，相对于已知的紧急停止按键不存在任何损失或者说缺点。

在这种情况下，触摸屏或者说显示元件的整个表面用作触发面，通过对其进行操作，可以使引发机器、设备和/或运输系统紧急停机。为了该目标，设置至少一个与触摸屏连接的传感器元件，利用其能够记录由操作者对触摸屏的触摸。通过操作人员对触摸屏的触摸，因此可以操纵或者说控制机器、设备或者运输系统，并且另外可以引发紧急停机。优选地如此实现紧急关闭的操纵和操作，即操作人员用一个或多个手指触摸触摸屏，或者说用手指按压触摸屏。能够取决于至少一个传感器元件的信号，借助于开关装置，实施对机器、设备和/或运输系统的紧急停机或紧急关闭。

触摸屏或者说显示元件的表面通过相应的标识、例如黄-红-黄框架，指示内置的紧急停止功能。该标识能够通过纯彩色标记或者作为屏幕显示物（Bildschirmanzeige）或者通过发光二极管（LED）来实现。通过开关装置的触摸屏，提供一种比迄今为止的操作面明显更大的操作面，用于触发紧急关闭，此外由于操作人员在操纵机器、设备和/或运输系统时，已经触摸到显示元件或者说触摸屏，因此他们可以更快地做出反应。

在医院的卫生区域中或者医疗技术中、在食品工业和享乐品工业中、或者运输装置（如火车、轮船）和运输系统的控制台中，开关装置例如可以用于控制化学设备、发电站的电气的机器和设备。

通过开关装置，能够为上面所提及的用途或者说使用范围，简化基础设施，实现更高的可用性，并提高安全性。

优选地，能够取决于阈值的超出情况和/或至少一个传感器元件的信号的时间变化曲线，实施紧急关闭。至少一个传感器元件记录操作人员对触摸屏的触摸，并取决于该触摸给出相应的信号。如果该信号超过预设的阈值，则实施对机器、设备和/或运输系统的紧急关闭。另一个可能性是检查至少一个传感器元件的信号的时间变化曲线，以及例如取决于传感器元件的信号的脉冲坡度（Flankensteil）实施紧急停机。通过预设阈值或者检查信号的时间变化曲线，能够清楚地在机器、设备和/或运输系统的正常操纵和操作人员意图引发的紧急关闭之间进行区别。

在优选的实施方式中，能够通过至少一个传感器元件，记录施加到触摸屏上的压力的振幅和/或时间变化曲线，并能够以信号的方式给出相应的数值。如果操作人员刚好借助于触摸屏操纵机器、设备和/或运输系统，则在出现危险时可以由操作人员在触摸屏上施加增强的压力，由此引发紧急关闭。同样地，能够在触摸屏上研究压力的时间变化曲线。

有利之处在于，在操纵机器、设备和/或运输系统时，操作人员不必将这个或这些手指从触摸屏上拿开，以引发紧急关闭。对于操作人员来说，紧急关闭的触发是直观的，因为其相应于压在紧急停止按键上的已知固定的压力。在此，可以通过操作人员在触摸屏上施加固定的或者说增大的压力来引发紧急停机。因此能够提高安全性，这是因为在此可以更快速地反应，并且能够直接反射性地反应。

在另一实施方式中，能够通过至少一个传感器元件，记录对触摸屏的触摸的加速度的振幅和/或时间变化曲线，并能够以信号的方式给出相应的数值。代替施加到触摸屏上的压力，同样能够评估对触摸屏的触摸的加速度。这例如出现在操作人员位于开关装置附近，并且刚好没有主动利用开关装置操纵机器、设备和/或运输系统的时候。此时要考虑的情况是，紧急停止按键通常未被按压，而是多次敲击紧急停止按键。

有利地，能够取决于该传感器元件的信号，并且取决于另一传感器元件的信号实施紧急关闭。为了避免错误触发对机器、设备和/或运输系统的紧急关闭有意义的是，分散冗余地设计触摸屏或者说显示元件的传感器元件。以此方式，能够防止例如由太阳辐射或者由于触摸屏上的液体而导致的错误触发。因此提高了在操纵或者运行机器、设备或者运输系统时的安全性和可靠性。

在本发明的一个实施方式中，只有在两个传感器元件的信号时同时存在，才能实施紧急关闭。以此方式，能够特别有效地避免错误触发对机器、设备和/或运输系统的紧急关闭。同样也可以考虑的是，必须在预设的时间间隔内，依次操作两个传感器元件的信号，以实现紧急关闭。使用两个传感器元件的情况适合于例如发电站，因为在此应避免错误操纵。

有利地，两个传感器元件设计用于记录相同的测量值。可以通过已知的传感器原理确定对显示元件或者说触摸屏的触摸。例如可以电容式地、纯电阻性地、光学地、电感式地，通过超声波（表面波（Surface AcousticWave）），借助于色散信号技术（DST-Biegewellenverfahren）或者压电地记录该触摸。根据设计，可能需要为了紧急关闭而使用多个传感器元件。同样地，可以考虑使用传感器原理不同的两个传感器元件。

在另一实施方式中，能够取决于至少一个传感器元件的信号，借助于开关装置实施紧急断开，其引发机器、设备和/或运输系统与相应的相应的电压供给电流分离。因此能够防止人员由于触电或者说由于电击而受伤。

在另一有利的实施方式中，利用开关装置能够向操作人员通知紧急关闭。如果触发对机器、设备和/或运输系统的紧急关闭，那么例如会光学地或者声学地示出。为此目的例如可以给出相应的报警信号。优选地，例如通过环绕的彩色框架的闪烁或者作为触摸屏上的显示，光学地示出触发紧急关闭。同样地，能够在触摸屏上显示相应的文本或者图标-例如紧急停止按键的图案。

通过光学显示，同样能够在不同的运行状态之间进行区分。因此，作为副作用，初次有这样的可能性，即标明未激活的操作元件，而对这些操作元件来说，紧急停止功能不再起作用。因此，可以解决目前仍存在的问题。这也类似地适合于完全关断的机器。

最后，根据本发明提供一种通过触摸触摸屏操纵机器、设备和/或运输系统的方法，其中，触摸屏设计具有至少一个传感器元件，通过该传感器元件，记录触摸并给出相应的信号，其中，取决于至少一个传感器元件的信号，实施对机器、设备和/或运输系统的紧急关闭。

参照根据本发明的开关装置描述的改进方案，可以相应地应用到根据本发明的方法上。

附图说明

现在根据附图进一步阐述本发明。图画示出了用于机器、设备和/或运输系统的开关装置的示意图。

具体实施方式

接下来进一步描述的实施例是本发明的优选实施方式。

该图画示出了用于机器、设备和/或运输系统的开关装置10的示意图。该开关装置10包括触摸屏12或者显示元件，其中至少一个在此未显示的传感器元件与触摸屏12连接。传感器元件也可以集成在例如触摸屏12的支撑表面中。利用至少一个传感器元件，可以记录对触摸屏12的触摸。通过操作人员触摸触摸屏12，能够控制或者说操纵机器、设备或者运输系统，或者选择其相应的功能。

为了该目标，在显示元件12上显示多个操作区域14，其例如可以是按键。借助于开关装置10控制的机器、设备和/或运输系统的当前信息或者说功能显示在触摸屏12的相应的显示区域16上。

操作区域14以及显示区域16的位置、布置和大小能够被自由选择或者说配置。图中的描述示出了一个实施例。

开关装置10因此实现了控制和操纵机器、设备或者运输系统的所有功能，并且另外还应包括已知的紧急停止按键的所有功能。对于紧急关闭所必须的硬件部件或者说电子组件以及软件程序能够集成在开关装置10中。同样可以考虑的是，将这些部件布置在开关装置10外部。为此，可以在开关装置10中设置相应的评估逻辑电路，用于评估传感器信号。

能够取决于至少一个传感器元件的信号，借助于开关装置10实施对机器、设备和/或运输系统的紧急关闭。，在这种情况下，使用开关装置10的触摸屏12的整个表面来代替已知的紧急停止按键，对该表面进行操作，以实现对机器、设备和/或运输系统的紧急关闭。取决于阈值的超出情况和/或取决于至少一个传感器元件的信号的时间变化曲线，实施紧急关闭。

一个可能性在于，理由至少一个传感器元件，记录施加到触摸屏12上的压力的振幅和/或时间变化曲线，并以信号的方式给出相应的数值。因此可以由操作人员在触摸屏12上施加增大的压力，由此触发对机器、设备和/或运输系统的紧急停机。通常用于触摸屏的已知的传感器可以用作传感器元件。能够例如电容式地、纯电阻性地、光学地、电感式地，通过超声波（表面波（Surface Acoustic Wave）），借助于色散信号技术（DST-Biegewellenverfahren）或者压电地记录对触摸屏12的触摸。

同样地，通过至少一个传感器元件，能够记录对触摸屏12的触摸的加速度的振幅和/或时间变化曲线。因此可能的是，通过操作人员相应地敲击触摸屏12，引发对机器、设备和/或运输系统的紧急关闭。

因此能够利用触摸屏12的整个表面，以引发紧急关闭。为了指示开关装置10的紧急停止功能，在开关装置上有相应的标识。该标识在图中示意性地由虚线区域18表示。该区域18例如作为黄-红-黄标记，安装到开关装置10上。为了该目标，也能够例如将相应的彩色发光二极管（LED）或者类似物布置到开关装置10上。同样地，可以考虑优选地通过环形的黄-红-黄框架显示触摸屏12上的标记或者说标识。

在触发对机器、设备和/或运输系统的紧急关闭后，能够将该情况显示在区域18内或者触摸屏12上。为了该目标，例如可以在触摸屏12上显示文本信息或者紧急停止按键的图案。

同样地，可以再次取消通过操纵触摸屏12引发的紧急关闭。为此，能够操作例如两个操作区域14。例如可以这样布置这些操作区域14，即必须强制性地通过双手对它们进行操纵。

开关装置10应该根据现有的安全标准来制造。例如由玻璃制成的触摸屏12的操作台面应坚固并且具有高防护等级（至少为IP65）。

在图中显示的开关装置10能够被用于不同种类的操作面板、机器控制板、手提电子装置或者类似物。此时，开关装置10能够具有带有圆形或者矩形基本形状的极其不同的几何形状。

Claims (14)

1.一种用于机器、设备和/或运输系统的开关装置(10)，具有

-触摸屏(12)，以及

-至少一个传感器元件，所述传感器元件包括在所述触摸屏(12)内，并且通过所述传感器元件，能够记录对所述触摸屏(12)的触摸，并能够给出相应的信号，其中

-能够取决于至少一个所述传感器元件的所述信号，借助于所述开关装置(10)，实施对所述机器、所述设备和/或所述运输系统的紧急停机和/或紧急关闭，

其特征在于，

-触摸屏(12)的整个表面用作触发面，以影响紧急停机和/或紧急关闭，并且

-所述紧急停机和/或紧急关闭能够取决于阈值的超出情况来进行。

2.根据权利要求1所述的开关装置(10)，其特征在于，利用至少一个所述传感器元件，能够记录施加到所述触摸屏(12)上的压力的振幅，并能够以所述信号的形式给出相应的数值。

3.根据权利要求1或2所述的开关装置(10)，其特征在于，通过至少一个所述传感器元件，能够记录对所述触摸屏(12)的所述触摸的加速度的振幅，并能够以所述信号的形式给出相应的数值。

4.根据权利要求1或2所述的开关装置(10)，其特征在于，能够取决于所述传感器元件的所述信号并且取决于另一传感器元件的信号，实施所述紧急停机和/或紧急关闭。

5.根据权利要求3所述的开关装置(10)，其特征在于，能够取决于所述传感器元件的所述信号并且取决于另一传感器元件的信号，实施所述紧急停机和/或紧急关闭。

6.根据权利要求4所述的开关装置(10)，其特征在于，只有在所述两个传感器元件的所述信号同时存在时，才能实施所述紧急停机和/或紧急关闭。

7.根据权利要求5所述的开关装置(10)，其特征在于，只有在所述两个传感器元件的所述信号同时存在时，才能实施所述紧急停机和/或紧急关闭。

8.根据权利要求4所述的开关装置(10)，其中所述两个传感器元件设计为用于记录相同的测量值。

9.根据权利要求7所述的开关装置(10)，其中所述两个传感器元件设计为用于记录相同的测量值。

10.根据权利要求1或2所述的开关装置(10)，其特征在于，取决于至少一个所述传感器元件的信号，借助于所述开关装置(10)，能够实施紧急关断，所述紧急关断引发所述机器、所述设备和/或所述运输系统与相应的电压供给电流分离。

11.根据权利要求9所述的开关装置(10)，其特征在于，取决于至少一个所述传感器元件的信号，借助于所述开关装置(10)，能够实施紧急关断，所述紧急关断引发所述机器、所述设备和/或所述运输系统与相应的电压供给电流分离。

12.根据权利要求1或2所述的开关装置(10)，其特征在于，利用所述开关装置能够向操作人员通知紧急停机和/或紧急关闭。

13.根据权利要求11所述的开关装置(10)，其特征在于，利用所述开关装置能够向操作人员通知紧急停机和/或紧急关闭。

14.一种用于操纵机器、设备和/或运输系统的方法，通过

-触摸触摸屏(12)实施，其中，所述触摸屏(12)设计具有至少一个传感器元件，利用所述传感器元件记录所述触摸并给出相应的信号，其中

-取决于至少一个所述传感器元件的所述信号，借助于所述开关装置(10)，实施对所述机器、所述设备和/或所述运输系统的紧急停机和/或紧急关闭，

其特征在于，

-触摸屏(12)的整个表面用作触发面，以影响紧急停机和/或紧急关闭，并且

-所述紧急停机和/或紧急关闭能够取决于阈值的超出情况来进行。