DE102005036290B4

DE102005036290B4 - Bedienungssystem

Info

Publication number: DE102005036290B4
Application number: DE102005036290A
Authority: DE
Inventors: Achim Schwarz; Markus Friedrich
Original assignee: Frei & Co Geb GmbH; Gebr Frei & Co KG GmbH
Current assignee: Frei & Co Geb GmbH; Gebr Frei & Co KG GmbH
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2025-08-03
Also published as: DE102005036290A1

Abstract

Bedienungssystem für Flurförderfahrzeuge umfassend eine Bedienungseinrichtung (10) zum Veranlassen von Schaltfunktionen und wenigstens eine Schalteinrichtung (20) zum Ausführen von Schaltfunktionen, wobei mittels der Bedienungseinrichtung (10) durch eine drahtlose Übertragung von Daten mittels der RFID-Methode zwischen der Bedienungseinrichtung (10), die ein Funksignale sendendes RFID-Lesegerät aufweist, und der Schalteinrichtung (20), die einen Transponder mit gespeicherten Daten aufweist, welche Daten durch das RFID-Lesegerät ausgelesen werden, eine Schalteinrichtung (20) ausgewählt und betätigt wird, wobei einzelne Schalteinrichtungen (20) durch die Bedienungseinrichtung (10) separat ausgewählt und betätigt werden und mehrere Schalteinrichtungen (20) durch die Bedienungseinrichtung (10) gemeinsam ausgewählt und betätigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Bedienungssystem für Flurförderfahrzeuge umfassend eine Bedienungseinrichtung zum Veranlassen von Schaltfunktionen und wenigstens eine Schalteinrichtung zum Ausführen von Schaltfunktionen. Bedienungssysteme sind an Gehäusen vorgesehen, welche zur Bedienung von elektrischen Geräten und Maschinen benötigt werden. Beispiele hierfür sind Bedienkonsolen, Bedienpulte, Lenkräder für Fahrzeuge und Deichselköpfe für Flurförderfahrzeuge.
Das Dokument EP 0877333 A2 betrifft eine Vorrichtung zur drahtlosen Energieübertragung und Ausführung einer Aktion. Die Energieübertragung erfolgt von einer Sendevorrichtung zu einer Empfangsvorrichtung. Zur Energieversorgung von Aktoren dient die von der Sendevorrichtung zur Empfangsvorrichtung übertragene Energie. Die Auslösung der Aktion des Aktors erfolgt ferngesteuert von der Sendevorrichtung. Bei mehreren Aktoren kann die Auslösung der Aktion nach Auswahl und Ansteuerung der zugeordneten Aktoren erfolgen.
In Bezug auf Bedienungssysteme für Flurförderfahrzeuge besteht der Wunsch, Schalteinrichtungen möglichst flexibel und unabhängig von der Anordnung und Ausgestaltung einer Bedienungseinrichtung in ein und an einem Gerät einbauen zu können. Der Flexibilität sind jedoch aufgrund der nötigen Verdrahtung zwischen der Bedienungseinrichtung und einer jeweiligen Schalteinrichtung Grenzen auferlegt.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein Bedienungssystem für Flurförderfahrzeuge zur Verfügung zu stellen, bei welchem jeweilige Schalteinrichtungen möglichst unabhängig von der Positionierung der Bedienungseinrichtung an einem Gerät angeordnet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 angegebene Bedienungssystem für Flurförderfahrzeuge gelöst. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 11 zeigen spezielle Ausführungsformen des Bedienungssystems für Flurförderfahrzeuge gemäß Anspruch 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Bedienungssystem für Flurförderfahrzeuge wird insbesondere mittels der Bedienungseinrichtung durch eine drahtlose Übertragung von Daten zwischen der Bedienungseinrichtung und der Schalteinrichtung eine Schalteinrichtung ausgewählt und betätigt.
Durch die erfindungsgemäße drahtlose Übertragung von Daten zwischen einer Bedienungseinrichtung und einer Schalteinrichtung wird es möglich, Schalteinrichtungen auch an unzugänglichen Stellen an einem Gerät oder einer Maschine einzubauen, an welchen dies bislang aufgrund der nötigen Verdrahtung nicht möglich war. Weiterhin wird eine größere Flexibilität erreicht, weil Schalteinrichtungen bezüglich des Orts unabhängiger als bisher von Bedienungseinrichtungen eingesetzt werden können.
Die drahtlose Übertragung von Daten erfolgt vorzugsweise mittels der RFID-(Radio Frequency Identification)-Methode, welches eine Methode ist, um Daten berührungslos und ohne Sichtkontakt zu lesen und zu speichern.
Dabei weist die Bedienungseinrichtung vorzugsweise ein Funksignale sendendes RFID-Lesegerät auf und weist die wenigstens eine Schalteinrichtung jeweils einen Transponder mit gespeicherten Daten auf, welche Daten durch das RFID-Lesegerät ausgelesen werden.
Die als Transponder ausgebildete Schalteinrichtung weist vorzugsweise einen Transponderchip mit einem Codeträger mit einem einer jeweiligen Schalteinrichtung zugeordneten Code als gespeicherte Daten auf, der zur Betätigung einer vorbestimmten Schalteinrichtung durch das als Bedienungseinrichtung ausgebildete RFID-Lesegerät erkannt und ausgewertet wird. Der Transponderchip weist weiterhin vorzugsweise einen Resonanzkreis auf, der wiederum eine Parallelschaltung aus einer Spule und einem Kondensator aufweist, wobei die Spule des Transponderchips und eine Spule (bzw. Antenne) des RFID-Lesegeräts induktiv koppelbar sind.
Der Transponder kann als passiver Transponder ausgebildet sein, der seine Versorgungsspannung durch die induktive Kopplung aus Funksignalen des RFID-Lesegeräts gewinnt, wodurch die als Transponder ausgebildete Schalteinrichtung nicht eigens mit Energie versorgt werden muss und somit auch keine Anschlussdrähte zur Energieversorgung benötigt.
Die Schalteinrichtung kann ein als Taster oder Schalter ausgelegtes elektromechanisches Bauteil mit Schließer- oder Öffnerfunktion aufweisen. Sie kann aber auch einen Proportionaltaster aufweisen, in welchem Fall der Transponderchip weiterhin einen zum Resonanzkreis parallel geschalteten veränderbaren Widerstand aufweist und/oder die Spule veränderbar ist und/oder der Kondensator veränderbar ist. Die Schalteinrichtung kann somit verschiedenste Schalter umfassen, so dass das erfindungsgemäße Bedienungssystem auch bei komplexen Maschinen mit vielen und verschieden Schaltern und Tastern vorteilhaft eingesetzt werden kann.
Im Fall eines Proportionaltasters als Schalteinrichtung wird eine durch einen bestimmten zurückgelegten Weg des Proportionaltasters hervorgerufene Änderung als Analogwert durch eine Veränderung der Lastmodulation durch den Widerstand oder durch eine Veränderung der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises erkannt und ausgewertet.
Weiterhin kann der Transponder Informationen in Klartext oder als verschlüsselte Daten senden. In einem Frequenzbereich von 13,56 MHz ist eine schnelle Datenübertragung realisierbar und ist der Einsatz von Signalverschlüsselungsverfahren möglich. In einem Frequenzbereich zwischen 9 kHz und 135 kHz kann eine Spule mit Ferritkern als die Spule des Resonanzkreises verwendet werden, so dass eine Miniaturisierung des Transponders möglich wird.
Die einzelnen Schalteinrichtungen können durch das Lesegerät der Bedienungseinrichtung separat ausgelesen werden und/oder mehrere Schalteinrichtungen können gemeinsam in einer so genannten Pulklesung ausgelesen werden.
Das erfindungsgemäße Bedienungssystem kann vorzugsweise in Gehäusen verwendet werden, wie im Fall von Bedienkonsolen, Bedienpulten, Lenkrädern für Fahrzeuge und/oder Deichselköpfen für Flurförderfahrzeuge.
Die angegebenen und weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden einem Fachmann auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnung klarer, die Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels darstellt und wobei:
1 ein Bedienungssystem mit einer Bedienungseinrichtung und einer Schalteinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt;
2A eine als Taster oder Schalter ausgebildete Schalteinrichtung in einer offenen Stellung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt;
2B eine als Taster oder Schalter ausgebildete Schalteinrichtung in einer geschlossenen Stellung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt; und
3 eine als Proportionaltaster bzw. Analogtaster ausgebildete Schalteinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung detailliert erklärt.
1 zeigt ein Bedienungssystem mit einer Bedienungseinrichtung 10 und einer Schalteinrichtung 20, wobei eine drahtlose Datenübertragung zwischen der Bedienungseinrichtung 10 und der Schalteinrichtung 20 und eine ebenso drahtlose Energieübertragung von der Bedienungseinrichtung 10 in Richtung zu der Schalteinrichtung 20 durch jeweilige Pfeile angedeutet ist. Diese drahtlose Daten- und Energieübertragung erfolgt dadurch, dass die Bedienungseinrichtung 10 als RFID-Lesegerät ausgebildet ist und die Schalteinrichtung 20 als Transponder ausgebildet ist.
Die meisten Transponder senden Informationen im Klartext. Es gibt aber auch Transponder, bei denen eine Übertragung verschlüsselter Daten möglich ist. Bei dem Bedienungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung können beide Möglichkeiten verwendet werden.
Gemäß der Erfindung ist weiterhin ein Arbeiten in den folgenden Frequenzbereichen mit jeweiligen Vorteilen möglich.
Im Frequenzbereich von 9 kHz bis 135 kHz liegen die Trägerfrequenzen von RFID-Systemen im Allgemeinen zwischen 120 kHz und 135 kHz. Durch die Verwendung von Spulen mit Ferritkern ist eine miniaturisierte Bauform für den Transponder möglich. In diesem Bereich können passive Transponder eingesetzt werden.
Bei einer Frequenz von 13,56 MHz gibt es den Vorteil, dass eine schnelle Datenübertragung von typischerweise 106 kBits/s realisierbar ist. Aufgrund der hohen Taktfrequenz ist der Einsatz von Signalverschlüsselungsverfahren möglich.
Weiterhin sind einige RFID-Lesegeräte in der Lage, spezielle Transponder stapelweise lesen zu können, was Pulklesung genannt wird. Das bedeutet, dass bei den Schaltern und Tastern durch die Bedienungseinrichtung 10 mehrere Schalteinrichtungen gleichzeitig ausgewählt und betätigt werden können.
Im Folgenden wird die mit einem Transponder ausgebildete Schalteinrichtung 20 unter jeweiliger Bezugnahme auf die 2A, 2B und 3 für verschiedene Schalteinrichtungen 20 detaillierter beschrieben.
Die 2A und 2B zeigen eine als elektromechanisches Bauteil, wie als Taster oder Schalter 5, mit beweglichem Schaltteil zum Schalten des Stromkreislaufs ausgebildete Schalteinrichtung 20, wobei der Schalter 5 in 2A in einer offenen Stellung gezeigt ist, während der Schalter 5 in 2B in einer geschlossenen Stellung gezeigt ist. Mit einem Pfeil ist jeweils die Richtung angezeigt, in welcher der Schalter 5 zu schalten ist. In 2A ist eine Schließerfunktion gezeigt und in 2B ist eine Öffnerfunktion gezeigt. Die Schalteinrichtung 20 weist neben dem Schalter 5 einen Transponderchip 2 auf, auf welchem ein Codeträger 1 und ein Resonanzkreis 3 aus einer Parallelschaltung aus einer Spule L und einem Kondensator C vorgesehen sind.
Wenn die als RFID-Lesegerät ausgebildete Bedienungseinrichtung 10 betätigt wird, kann sie über den gelesenen Code des Codeträgers 1 eine jeweilige Schalteinrichtung 20 erkennen und auswerten. Eine induktive Kopplung erfolgt zwischen einer Spule des RFID-Lesegeräts und der Spule L des Resonanzkreises 3 auf dem Transponderchip 2. Das Lesegerät ist eine Sende/Empfangseinheit, die auf ein Senden eines Abfragesignals hin ein Codesignal des Transponders empfängt. Jede Schalteinrichtung 20 kann von der Bedienungseinrichtung 10 durch ihren eigenen Code erkannt und angesteuert werden, ohne dass dazu eine Verdrahtung nötig ist.
Gleichzeitig damit kann auch die Übertragung von Energie durch die schon angegebene induktive Kopplung erfolgen, wobei die Voraussetzungen erfüllt sein müssen, dass der Transponder ein kleiner passiver Transponder, d. h. ohne Batterie, ist und dass die Wellenlänge der Betriebsfrequenz sehr viel kleiner als die Entfernung zwischen dem Lesegerät und dem Transponder ist, was bedeutet, dass ein Arbeiten im Nahfeld einer Antenne (des Lesegeräts) erfolgt. Unmittelbar an der Antenne wird ein magnetisches Feld erzeugt, welches elektrische Feldlinien in den Raum induziert und somit Energie zum Transponder leitet.
Nun wird unter Bezugnahme auf die 3 eine Schalteinrichtung 20 mit Proportionaltaster bzw. Analogtaster 6 beschrieben. Gleich den Schalteinrichtungen 20 mit den Schaltern 5 der 2A und 2B weist sie einen Transponderchip 2 auf, auf welchem ein Codeträger 1 und ein Resonanzkreis 3 aus einer Parallelschaltung aus einer Spule L und einem Kondensator C vorgesehen sind. Hier sind jedoch die Spule L und der Kondensator C jeweils als variable Bauelemente vorgesehen. Zusätzlich ist in Parallelschaltung zu dem Resonanzkreis 3 ein variabler Widerstand R vorgesehen.
Die Funktion des Proportionaltasters 6 der 3 ist annähernd gleich der Funktion des Schalters der 2A und 2B. Hier wird jedoch zusätzlich zu der Schaltstellung – offen oder geschlossen – noch ein Analogwert benötigt. Diesen erhält man aus dem durch den Taster zurückgelegten Weg s (Pfeil in 3), der eine messbare Änderung hervorruft.
Diese Änderung kann beispielsweise eine Änderung der Lastmodulation sein. Da der Abstand vom Transponder zum Lesegerät im eingebauten Zustand des Bedienungssystems immer gleich ist, kann die Amplitudenhöhe ausgewertet werden. Je größer die Belastung durch den Widerstand R entsprechend einer Amplitudenänderung ist, umso mehr verändert sich der Analogwert, welcher vom Lesegerät berechnet wird.
Es ist auch möglich, den Strom zu messen, da bei dieser Modulationsart (Lastmodulation) die Resonanzfrequenz des Transponders auf die Sendefrequenz des Lesegeräts abgestimmt ist. Sobald ein Transponder in das magnetische Wechselfeld eines Lesegeräts gelangt, gerät er in Resonanz. Dies bewirkt, dass dem Feld keine zusätzliche Energie entzogen wird. Über den Speisestrom der Antenne des Lesegeräts kann die zusätzlich entnommene Energie ermittelt werden. Die Änderung des Stroms entspricht somit einer Änderung des Analogwerts.
Die Änderung kann aber auch eine Änderung der Resonanzfrequenz sein. Zur Analogwerterkennung kann die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises verändert werden. Dies erfolgt durch Änderung des variablen Kondensators C oder der variablen Spule L. Dabei wird die Änderung der Spule L bevorzugt, was durch einen Kern erfolgt, der in das Innere der Spule geschoben wird, wodurch eine Änderung der Resonanzfrequenz auf einfache Weise hervorgerufen werden kann. Der Analogwert wird dann über die Auswertung der Resonanzfrequenzdifferenz ermittelt.
Gemäß der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Bedienungssystems können folgende Vorteile erzielt werden:
Durch eine drahtlose Übertragung von Daten zwischen einer Bedienungseinrichtung und einer Schalteinrichtung wird ein hohes Maß an Flexibilität erreicht. Fehler aufgrund von Kabelbruch können ausgeschlossen werden.
Beim Einsatz von passiven Transpondern erfolgt die Energieversorgung durch induktive Kopplung des Transponders und des Lesegeräts, so dass keine Batterie für den Transponder nötig ist.
Die Transponder können Informationen im Klartext und als verschlüsselte Daten übertragen.
Ein Einsatz von Transpondern ist für viele Arten von Schaltern und Tastern möglich.
Die einzelnen Transponder können durch das Lesegerät separat ausgelesen werden und/oder mehrere Transponder können gemeinsam in einer so genannten Pulklesung ausgelesen werden.
Das erfindungsgemäße Bedienungssystem ist besonders vorteilhaft bei Fahrzeugen und Flurförderfahrzeugen einsetzbar, bei welchen viele Schalteinrichtungen mittels einer Bedienungseinrichtung auszuwählen und zu betätigen sind.

Claims

Bedienungssystem für Flurförderfahrzeuge umfassend eine Bedienungseinrichtung (10) zum Veranlassen von Schaltfunktionen und wenigstens eine Schalteinrichtung (20) zum Ausführen von Schaltfunktionen, wobei mittels der Bedienungseinrichtung (10) durch eine drahtlose Übertragung von Daten mittels der RFID-Methode zwischen der Bedienungseinrichtung (10), die ein Funksignale sendendes RFID-Lesegerät aufweist, und der Schalteinrichtung (20), die einen Transponder mit gespeicherten Daten aufweist, welche Daten durch das RFID-Lesegerät ausgelesen werden, eine Schalteinrichtung (20) ausgewählt und betätigt wird, wobei einzelne Schalteinrichtungen (20) durch die Bedienungseinrichtung (10) separat ausgewählt und betätigt werden und mehrere Schalteinrichtungen (20) durch die Bedienungseinrichtung (10) gemeinsam ausgewählt und betätigt werden.
Bedienungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Transponder ausgebildete Schalteinrichtung (20) einen Transponderchip (2) mit einem Codeträger (1) mit einem einer jeweiligen Schalteinrichtung (20) zugeordneten Code als gespeicherte Daten aufweist, der zur Betätigung einer vorbestimmten Schalteinrichtung (20) durch das als Bedienungseinrichtung (10) ausgebildete RFID-Lesegerät erkannt und ausgewertet wird.
Bedienungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponderchip (2) weiterhin einen Resonanzkreis (3) aufweist.
Bedienungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkreis (3) eine Parallelschaltung aus einer Spule (L) und einem Kondensator (C) aufweist, wobei die Spule (L) des Transponderchips (2) und eine Spule des RFID-Lesegeräts induktiv koppelbar sind.
Bedienungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder ein passiver Transponder ist, der seine Versorgungsspannung durch die induktive Kopplung aus Funksignalen des RFID-Lesegeräts gewinnt.
Bedienungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (20) ein als Taster oder Schalter (5) ausgelegtes elektromechanisches Bauteil mit Schließer- oder Öffnerfunktion aufweist.
Bedienungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (20) einen Proportionaltaster (6) aufweist, wobei der Transponderchip (2) weiterhin einen zu dem Proportionaltaster (6) parallel geschalteten veränderbaren Widerstand (R) aufweist und/oder die Spule (L) veränderbar ist und/oder der Kondensator (C) veränderbar ist.
Bedienungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch einen bestimmten zurückgelegten Weg (s) des Proportionaltasters (6) hervorgerufene Änderung als Analogwert durch eine Veränderung der Lastmodulation durch den Widerstand (R) oder durch eine Veränderung der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises (3) erkannt und ausgewertet wird, wobei Daten des Transponders entsprechend dem Analogwert verändert und als Digitalsignal übertragen werden.
Bedienungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder Informationen in Klartext oder als verschlüsselte Daten sendet.
Bedienungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Frequenzbereich von 13,56 MHz eine schnelle Datenübertragung realisierbar ist und der Einsatz von Signalverschlüsselungsverfahren möglich ist.
Bedienungssystem nach einem der Ansprüche 6 oder 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Frequenzbereich zwischen 9 kHz und 135 kHz eine Spule mit Ferritkern als die Spule (L) verwendet wird.