DE102005020775B4 - Bediengerät zur Kommunikation mit einem Gerät oder einer Maschine - Google Patents

Abstract

Bediengerät zur Kommunikation mit einem Gerät oder einer Maschine mit einem Grundbediengerät, welches Ein- und Ausgabemittel umfasst und mit der Maschine in Kommunikationsverbindung steht, wobei ein optionales Erweiterungsmodul vorgesehen ist, welches ebenfalls Ein- und Ausgabemittel umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Grundbediengerät und das Erweiterungsmodul derart miteinander verbindbar ausgebildet sind, dass das Erweiterungsmodul auf dem Grundbediengerät aufsetzbar ist und Bedienelemente des Grundbediengeräts zumindest teilweise abdeckt und
dass die Ein- und Ausgabemittel des Erweiterungsmoduls zumindest Teile der Funktion der Ein- und Ausgabemittel des Grundbediengerätes übernehmen.

Description

• Bediengerät zur Kommunikation mit einem Gerät oder einer Maschine Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bediengerät zur Kommunikation mit einem Gerät oder einer Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Automatisierte Geräte und Maschinen werden in der Regel durch eine Kontroll- oder Steuereinrichtungen gesteuert, welche Bediengeräte zur Ein- und Ausgabe von Informationen aufweisen oder mit solchen verbunden sind. Mittels eines solchen Bediengerätes können Steuer- und Kontrollbefehle eingegeben, Daten ausgegeben und der Betrieb einer solchen Vorrichtung insgesamt überwacht werden.
• Bei größeren Maschinen und Vorrichtungen oder bei beweglichen Einheiten ist es auch bekannt, mobile Handbediengeräte zur Verfügung zu stellen, damit ein Bediener in mobiler Weise von verschiedensten Positionen einen Einfluss auf die besagte Vorrichtung oder Maschine hat.
• Bei den meisten Bedienvorgängen (Ein- oder Ausgabevorgängen) mit einem solchen Bediengerät werden oft nur Basisfunktionen zur Kommunikation mit dem Gerät oder der Maschine, beispielsweise zum Kontrollieren von Verfahrensschritten oder zur Ausgabe von kurzen Informationen benötigt. In nur wenigen Fällen jedoch sollte das Bediengerät in der Lage sein, auch komplexe Ein- und Ausgabemöglichkeiten zu bieten.
• Stellt man nun jedes Bediengerät für eine Maschine in einer Weise her, dass auch die komplexeste Funktion noch über die normale Eingabe-, Bedien- und Ausgabevorrichtungen des Bediengeräts möglich ist, so wird dieses Bediengerät relativ aufwendig und teuer. Auf der andere Seite wird die zur Verfügung gestellte Funktionalität eines solchen Bediengerätes in der Regel nur wenig genutzt.
• In der DE 103 45 173 B3 ist eine modulare Fernbedieneinheit für ein Hörhilfegerät beschreiben, wobei ein Basismodul vorgesehen ist, welches mit we nigstens einem lösbar mit dem Basismodul verbindbaren Erweiterungsmodul verbindbar ist. Das Erweiterungsmodul dient dabei lediglich der Erweiterung der Funktionalität des Basismoduls und ersetzt keine dieser Funktionalitäten.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bediengerät der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem auch komplexe Ein- und Ausgabemöglichkeiten für einen Geräte- oder Maschinenbediener bei einfacher Bedienbarkeit möglich sind, wobei auf die Kostengünstigkeit der Vorrichtung geachtet wird.
• Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
• Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass erfindungsgemäße Bediengeräte ein Grundbediengerät und ein optionales Erweiterungsmodul aufweisen, wobei das Grundbediengerät Ein- und Ausgabemittel umfasst, welche zumindest die Grundein- und -ausgabefunktionalität sicherstellen. Das Erweiterungsmodul ist zumindest teilweise über dem Grundgerät anordenbar und deckt Bedienelemente des Grundbediengeräts zumindest teilweise ab. Zumindest Teile der Ein- und Ausgabemittel des Grundbediengerätes werden durch die Ein- und Ausgabemittel des Erweiterungsmoduls ersetzt. Mit dem Erweiterungsmodul sind auch die komplexesten Ein- und Ausgabefunktionalitäten darstellbar. Dies bedingt jedoch, dass die Ein- und Ausgabemöglichkeiten des Erweiterungsmoduls insgesamt die Möglichkeiten des Grundbediengerätes übersteigen.
• Das Grundbediengerät kann auch als Diagnosegerät oder Bedienterminal zum Anzeigen oder Ändern von Parametern oder Klartextmeldungen verwendet werden.
• Insgesamt ist das für jede Maschine vorzusehende Grundbediengerät relativ kostengünstig auszugestalten, da es beispielsweise nur ein kleines Displays aufweist, welches wesentlich günstiger herstellbar ist als eine größere Bildschirmanzeige. Das mit dem Grundbediengerät koppelbare Erweiterungsmodul ist dagegen evtl. nur einmal vorzusehen, da es mit allen Grundbediengeräten verbindbar ist. Damit könnte in einer Fabrik, in der beispielsweise eine Vielzahl von Maschinen mit entsprechenden Grundbediengeräten vorgesehen sind, nur wenige oder auch nur ein einziges Erweiterungsmodul ausreichen, welches je nach Bedarf jeweils an ein entsprechendes Grundbediengerät angekoppelt wird. Dieses sehr viel kostenintensiver herzustellende Teil muss damit nur wenige Male beschafft werden.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Grundbediengerät sicherheitsrelevante Funktionen, wie einen Not-Aus-Schalter oder Zustimmtasten umfasst. Ein solches Grundbediengerät in Form einer mobilen Handbedieneinheit kann auch über ein Kabel oder eine sonstige Kommunikationsverbindung mit dem Gerät oder der Maschine verbunden sein. Insbesondere mit einem solchen mobilen Grundbediengerät lässt sich auf diese Art und Weise eine Eingabeeinheit realisieren, das zusätzlich zu Ein- und Ausgabegeräten von zentralen Steuerungen vorhanden ist, um die Mobilität eines Bedieners zu gewährleisten, jedoch kostengünstig bereitgestellt werden kann. Ist dann eine erweiterte Funktionalität gewünscht, so kann einfach das Erweiterungsmodul anfügt werden.
• Vorteilhafterweise ist das Grundbediengerät derart ausgestaltet, dass die Kommunikationsverbindung zwischen dem Grundbediengerät und dem Gerät bzw. der Maschine nicht unterbrochen wird, falls das Erweiterungsmodul auf das Grundbediengerät aufgesteckt oder von diesem gelöst wird. Durch dieses Merkmal ist es ohne weiteres möglich, das Erweiterungsmodul während des Betriebs eines Gerätes oder einer Maschine aufzusetzen bzw. es abzunehmen. Dies ist vor allem dann von Bedeutung, wenn im Grundbediengerät sicherheitsrelevante Funktionen – wie vorgenannt beschrieben – integriert sind. Die Übermittlung eines solchen sicherheitsrelevanten Signals von dem Grundbediengerät zu dem Gerät oder der Maschine soll zu jedem Zeitpunkt und auch möglichst echtzeitmäßig möglich sein.
• Diese und weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
• Die vorliegende Erfindung soll mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen und anhand von verschiedenen Ausführungsformen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
• 1: eine schematische Darstellung einer bekannten Steuerung für eine Maschine mit Ein- und Ausgabemitteln sowie einem Handbediengerät,
• 2: eine vergrößerte Abbildung einer anderen Ausführungsform eines solchen Handbediengeräts,
• 3: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus Grundbedienelement und Erweiterungsmodul in Draufsicht,
• 4: die Ausführungsform wie in 3 dargestellt, nunmehr jedoch in Seitenansicht,
• 5: eine Modelldarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Handbediengerätes in Draufsicht,
• 6: eine Modelldarstellung eines Erweiterungsmoduls zu dem Handbediengerät aus 5 in Draufsicht,
• 7: eine Draufsicht auf die Kombination aus dem Handbediengerät der 5 und dem darauf aufgesetzten Erweiterungsmodul der 6 und
• 8 eine Perspektivansicht der Kombination aus 7 von hinten/unten.
• In 1 ist eine an sich bekannte Ausführungsform für eine Vorrichtung zur Steuerung eines Robotarms R dargestellt. Der Robotarm R ist über ein Verbindungskabel mit einer zentralen Kontroll- und Steuervorrichtung 10 verbunden. Diese zentrale Kontroll- und Steuervorrichtung 10 weist Eingabemittel, beispielsweise Tasten, Schalter und Hebel auf, die in 1 schematisch nur durch ein Eingabefeld 14 dargestellt sind. Überdies ist eine Ausgabevorrichtung in Form eines Bildschirms 12 in der zentralen Kontroll- und Steuervorrichtung 10 vorgesehen. Die zentrale Kontroll- und Steuervorrichtung 10 übernimmt die Steuerung des Robotarms R. Sie ist über ein weiteres Verbindungskabel 15 mit einem Handbediengerät 16 verbunden. Dieses Handbediengerät 16 weist ebenfalls ein Eingabefeld 20 mit Eingabetasten und einen Not-Aus-Schalter 22 auf. Überdies besitzt das Handbediengerät 16 ein kleines Display 18, in dem Wörter oder einfache Zeichen angezeigt werden können.
• Ein solches, an sich bekanntes Handbediengerät ist in einer anderen Ausführungsform vergrößert in 2 dargestellt. Das darin dargestellte Handbediengerät 30 umfasst ebenfalls ein Eingabefeld 34, in dem verschiedene Bedientasten 35, Richtungstasten 36 zur Bewegung beispielsweise eines Robotarms, eine Bestätigungstaste 37 und ein Schalter 38 angeordnet sind. Überdies ist bei dem Handbediengerät 30 der 2 ein Display vorgesehen, in dem – wie auch in dem Display des Handbediengeräts 16 – verschiedene kurze Informationen darstellbar sind.
• Die Erfindung wird mit Bezug auf die 3 bis 8 näher erläutert.
• Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in den 3 und 4 dargestellt. Hier ist ein mobiles, kabelgebundenes Grundbediengerät 100 zu erkennen, welches über ein Verbindungskabel 104 mit einer, nicht dargestellten Kontroll- und Steuereinrichtung in Verbindung steht. Auf das Grundbediengerät 100, welches neben einen Not-Aus-Schalter 102 noch Eingabemittel und ein kleines Display (jeweils nicht dargestellt) aufweist, ist ein Erweiterungsmodul 110 aufgesetzt. Damit werden die auf dem Grundbediengerät an sich angeordneten Elemente, wie Bedienschalter und Display abgedeckt und sind nicht mehr zugänglich. Einzig der Not-Aus-Schalter des Grundbediengerätes ist noch zugänglich und auch aktiv. Diese Schalter (bis auf den Not-Aus-Schalter) des Grundbediengeräts können in diesem Fall inaktiv geschaltet sein. Deren Funktion wird ersetzt durch entsprechende Eingabemittel, die in einem Eingabefeld 116 des Erweiterungsmoduls 110 vorgesehen sind oder in einem Bedienfeld, das einen in vier Richtungen schwenkbaren Richtungshebel aufweist. Das Erweiterungsmodul weist über das Grundbediengerät hinausgehende Ein- und Ausgabemöglichkeiten auf.
• Überdies ist ein Bildschirm 112 in dem Erweiterungsmodul 110 vorgesehen. Der Bildschirm 112 kann dabei berührungssensitiv ausgebildet sein, so dass eine Eingabe von Daten auch über den Bildschirm 112 möglich ist. Nicht dargestellt ist die hardwaremäßige Kopplung des Erweiterungsmoduls an dem Grundbediengerät über eine Schnittstelle. Dazu sind an dem Erweiterungsmodul und dem Grundbediengerät entsprechende Steck- und Buchsenkontakte vorgesehen, mit denen beim Aufsetzen des Erweiterungsmoduls auf das Grundbediengerät eine Kommunikationsverbindung hergestellt werden kann. Natürlich kann solch eine Verbindung auch kabellos, beispielsweise über eine Infrarot- oder Bluetooth-Schnittstelle erfolgen. Vorliegend wird durch das Aufstecken oder das Abnehmen des Erweiterungsmoduls die Kommunikationsverbindung zwischen dem Grundbediengerät und dem damit verbundenen Gerät oder der Maschine nicht beeinträchtigt. Dies ist besonders für die Aufrechterhaltung der Not-Aus-Funktion von wesentlicher Bedeutung.
• Eine modellhafte Ausführungsform in Draufsicht ist in den 5 bis 8 zu erkennen.
• In 5 ist ein Grundbediengerät in Form eines Handbediengerätes 122 dargestellt, welches neben einem Not-Aus-Schalter 124 ein kleines Display 130 und eine Reihe von Schaltern aufweist, von denen lediglich einer mit der Bezugsziffer 132 beziffert ist.
• Das zum Grundbediengerät zugehörige Erweiterungsmodul 120 ist in 6 in Draufsicht gezeigt. Dieses Erweiterungsmodul umfasst einen großen Bildschirm 126 – vorzugsweise mit berührungssensitiver Oberfläche – sowie an drei Seiten um den Bildschirm angeordnete Tasten, von denen einige mit der Bezugsziffer 128 beziffert sind.
• In 7 ist das Erweiterungsmodul 120 auf das Grundbediengerät 122 aufgesteckt, von dem am oberen Bereich des Bildes nur noch ein kleiner Teil zu erkennen ist. Zu erkennen ist auch der Not-Aus-Schalter 124 des Grundbediengerätes 122. An der unteren Seite weist das Erweiterungsmodul eine Ausnehmung aus, in die ein Teil der Grundbedienelements einsetzbar ist. Dies ist in der perspektivischen Darstellung der 8 zu entnehmen.
• Die oben beschriebene Konstruktion hat den Vorteil, dass die Gesamtvorrichtung gewichtsmäßig ausbalanciert ist und der Schwerpunkt ergonomisch optimiert angeordnet werden kann. Damit kann das Gesamtbediengerät gut vom Bediener gehalten werden.
• Insgesamt lässt sich mit der vorliegenden Erfindung auf einfache Art und Weise eine Kosteneinsparung dann erreichen, wenn bei mehreren Maschinen jeweils ein Grundbediengerät vorgesehen ist. In diesem Fall benötigt man für jede Maschine nur ein relativ günstiges „abgespecktes” Grundbediengerät und für eine Vielzahl von Grundbediengeräten zusammen lediglich ein oder ein paar wenige kostenintensivere Erweiterungsmodule. Die Erfindung gilt gleichermaßen für stationäre Geräte wie für mobile Geräte. Die Datenübertragung sowohl zwischen dem Grundbediengerät und dem mit dieser verbundenen Gerät oder Maschine wie auch zwischen dem Grundbediengerät und dem Erweiterungsmodul kann auch drahtlos erfolgen. Bezugszeichenliste

  R	Robotarm
  10	Zentrale Kontroll- und Steuereinrichtung
  11	Verbindungskabel zum Robotarm
  12	Ausgabeeinheit
  14	Eingabeeinheit
  15	Verbindungskabel zum Bediengerät
  16	Handbediengerät (Stand d. Technik)
  18	Kleines Displayfeld
  20	Tastenfeld
  22	Not-Aus-Schalter
  30	Handbediengerät (Stand der Technik, zweite Variante)
  32	Display
  34	Eingabebereich
  35	Eingabetasten
  36	Richtungstasten
  37	Bestätigungstaste
  38	Schalter
  40	Verbindungskabel
  100	Handbediengerät (erfindungsgemäß, erste Ausführungsform)
  102	Not-Aus-Schalter
  104	Verbindungskabel
  110	Erweiterungsmodul (erste Ausführungsform)
  112	Display
  114	Bedienfeld mit Richtungshebel
  116	Eingabefeld
  120	Erweiterungsmodul (zweite Ausführungsform)
  122	Grundbediengerät (zweite Ausführungsform)
  124	Not-Aus-Schalter
  126	Großer Bildschirm
  128	Schalter
  130	Kleines Display des Grundbediengerätes
  132	Schalter des Grundbediengerätes

Claims (13)

1. Bediengerät zur Kommunikation mit einem Gerät oder einer Maschine mit einem Grundbediengerät, welches Ein- und Ausgabemittel umfasst und mit der Maschine in Kommunikationsverbindung steht, wobei ein optionales Erweiterungsmodul vorgesehen ist, welches ebenfalls Ein- und Ausgabemittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundbediengerät und das Erweiterungsmodul derart miteinander verbindbar ausgebildet sind, dass das Erweiterungsmodul auf dem Grundbediengerät aufsetzbar ist und Bedienelemente des Grundbediengeräts zumindest teilweise abdeckt und dass die Ein- und Ausgabemittel des Erweiterungsmoduls zumindest Teile der Funktion der Ein- und Ausgabemittel des Grundbediengerätes übernehmen.
2. Bediengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundbediengerät sicherheitsrelevante Funktionen für die Maschine beinhaltet.
3. Bediengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundbediengerät derart ausgebildet ist, dass die Kommunikationsverbindung zwischen dem Grundbediengerät und der Maschine beim Zusammenfügen des Erweiterungsmodul mit dem Grundbediengerät oder dem Abnehmen des Erweiterungsmodul vom Grundbediengerät nicht unterbrochen wird.
4. Bediengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundbediengerät als mobiles Gerät ausgebildet ist und mit der Maschine kabelgebunden oder kabellos in Kommunikationsverbindung steht.
5. Bediengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungsmodul über eine Schnittstelle mit dem Grundbediengerät lösbar verbindbar ist.
6. Bediengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabemittel des Erweiterungsmoduls Betätigungsknöpfe, -schalter, Zeiger oder berührungssensitive Felder sind.
7. Bediengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgabemittel des Erweiterungsmoduls ein Bildschirm mit einer berührungssensitiven Oberfläche ist.
8. Bediengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungsmodul und das Grundbediengerät verriegelbar miteinander verbindbar sind.
9. Bediengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungsmodul ein Gehäuse aufweist, welches zumindest teilweise derart komplementär zu dem Gehäuse des Grundbediengeräts ausgebildet ist, so dass das Grundbediengerät zumindest teilweise in das Erweiterungsmodul auf- oder einsetzbar ist.
10. Bediengerät nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse des Handbediengeräts und des Erweiterungsmoduls zu einem einheitlichen Gehäuse zusammenfügbar sind.
11. Bediengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungsmodul eine Speichereinheit aufweist oder mit einer Speichereinheit ausstattbar ist.
12. Bediengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungsmodul über das Handbediengerät mit elektrischer Energie versorgbar ist.
13. Bediengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Erweiterungsmodul abgedeckten Bedienelemente des Grundbediengeräts inaktiv geschaltet sind.