DE102009007854B4

DE102009007854B4 - Command device with backlit handle

Info

Publication number: DE102009007854B4
Application number: DE200910007854
Authority: DE
Inventors: Rudolf Zimmermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2029-02-07
Also published as: DE102009007854A1

Abstract

Befehlsgerät (5) mit • einer linear arbeitenden Handhabe (6) und • einem flexiblen Lichtleiter (1) zum Lenken eines erzeugten Lichtes einer Lichtquelle zu der Handhabe (6), zur Hinterleuchtung der Handhabe (6) wobei ein Ende des Lichtleiters (1) an der Handhabe (6) derart befestigt ist, dass der Abstand zwischen dem Ende des Lichtleiters (1) und einer hinterleuchteten Fläche der Handhabe (6) in jedem Betätigungszustand der Handhabe (6) gleich ist.Command device (5) with • a linearly operating handle (6) and • a flexible light guide (1) for directing a generated light of a light source to the handle (6), for backlighting the handle (6) wherein one end of the light guide (1) is fixed to the handle (6) such that the distance between the end of the light guide (1) and a backlit surface of the handle (6) in each operating state of the handle (6) is the same.

Description

Die Erfindung betrifft ein Befehlsgerät mit einer hinterleuchteten Handhabe.The invention relates to a command device with a backlit handle.

Aus DE 197 04 419 C1 ist eine Tastenanordnung mit einer in einer Schalterleiste begrenzt verstellbaren Tastenkappe bekannt. Ein unter Vorspannung stehender, federnd ausgehender Lichtleiter stützt sich hierbei an der Tastenkappe und einem Tastschalter der Tastenanordnung ab.Out DE 197 04 419 C1 is a key arrangement with a limited in a switch bar adjustable key cap known. A biased, resilient outgoing optical fiber is supported here on the key cap and a push-button switch of the key arrangement.

Aus DE 202 06 018 U1 ist eine Leuchte mit einem beleuchtbaren Betätigungselement mit einem Betätiger bekannt. Zur Beleuchtung des Betätigungselements kann über einen Lichtleiter Licht von einer Lichtquelle zum Betätigungselement übertragen werden.Out DE 202 06 018 U1 a luminaire with an illuminable actuator with an actuator is known. To illuminate the actuating element can be transmitted via a light guide light from a light source to the actuator.

Im Bereich der industriellen Automatisierungstechnik sind insbesondere zur Bedienung und Steuerung von Maschinen und Anlagen Befehlsgeräte bekannt. Diese Befehlsgeräte sind meist elektromechanisch ausgeführt und können je nach Anwendungsfall unterschiedlich ausgeprägt sein. Es kann sich hierbei beispielsweise um einen Drucktaster, Knebelschalter, Schlüsselschalter oder NOT-HALT-Pilz handeln. Durch manuelles Betätigen dieser Befehlsgeräte werden elektrische Schaltzustandsänderungen und damit erwünschte Steuerungseffekte erzeugt. Zur besseren Visualisierung und gegebenenfalls zur Signalisierung eines Zustandes können diese Befehlsgeräte beleuchtet sein. Hierbei ist es üblich, dass das Befehlsgerät eine ganze oder teilweise transparente Handhabe (Druckknopf, Knebel, Pilz, etc.) von innen beleuchtet.In the field of industrial automation technology command devices are known in particular for the operation and control of machinery and equipment. These command devices are usually performed electromechanically and can be different depending on the application. This may be, for example, a push button, toggle switch, key switch or emergency stop mushroom. By manually operating these command devices electrical switching state changes and thus desired control effects are generated. For better visualization and possibly for signaling a state, these command devices can be illuminated. It is customary here for the command device to illuminate a whole or partially transparent handle (pushbutton, toggle, mushroom, etc.) from the inside.

Zur Realisierung dieser Hinterleuchtung ist es üblich, dass im Inneren des Befehlsgerätes ein durchgehender Hohlraum vorzusehen ist, in dem z. B. eine Glühlampe oder eine LED Platz findet. Diese Glühlampe oder LED ist wiederum von einer hinter dem Befehlsgerät liegenden Fassung gehalten. Diese Fassung kann an das Befehlsgerät angeflanscht oder anderweitig z. B. auf einer weiteren Montageebene fixiert sein. Die Forderung nach einem durchgehenden Hohlraum wirft nun speziell bei dem mechanisch anspruchsvollen Befehlsgerätvarianten (z. B. Knebelschalter oder NOT-HALT-Pilz) bezüglich der Unterbringung der erforderlichen Mechanik Probleme auf. Das Gesamtvolumen des Gerätes kann vor allem durch den genormten Einbaudurchmesser (z. B. 22,5 mm) und eine wünschenswert möglichst geringe Einbautiefe nur in engen Grenzen variiert werden. Weiterhin ist das optische Erscheinungsbild im betätigten und unbetätigten Zustand bei ”linear arbeitenden” Handhaben oft deutlich unterschiedlich, bedingt durch die Abstandsänderung der Leuchtoberfläche/Handhabe zur Lichtquelle. So kann ein Taster im betätigten Zustand ein extrem grelles Licht aufweisen und im unbetätigten Zustand eine verminderte Leuchtwirkung aufweisen.To realize this backlight, it is customary that inside the command device, a continuous cavity is provided, in which z. B. finds a light bulb or an LED place. This bulb or LED is in turn held by a lying behind the command device version. This version can be flanged to the command device or otherwise z. B. be fixed on a further mounting plane. The requirement for a continuous cavity now raises problems, especially in the case of the mechanically demanding control device variants (eg toggle switch or EMERGENCY STOP mushroom) with regard to the accommodation of the required mechanics. The total volume of the device can be varied only within narrow limits, above all by the standardized installation diameter (eg 22.5 mm) and a desirably lowest possible installation depth. Furthermore, the visual appearance in the actuated and unactuated state is often significantly different for "linear" handling, due to the change in distance of the luminous surface / handle to the light source. Thus, a button in the actuated state can have an extremely bright light and in the unactuated state have a reduced luminous effect.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befehlsgerät mit einer verbesserten Hinterleuchtung der Handhabe bereitzustellen und gleichzeitig die konstruktive Einschränkung hinsichtlich der Hinterleuchtung der Handhabe des Befehlsgerätes zu minimieren.The invention has for its object to provide a command device with improved backlighting of the handle and at the same time to minimize the constructive restriction regarding the backlighting of the handle of the command device.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein Befehlsgerät gemäß Anspruch 1.The solution of the problem is achieved by a command device according to claim 1.

Durch den flexiblen Lichtleiter muss das Befehlsgerät keinen aus dem Stand der Technik bekannten physikalisch bedingten durchgehenden Hohlraum, der für den Lichtdurchtritt der im Befehlsgerät angebrachten Lichtquelle vorgesehen ist, aufweisen. Die Lichtquelle, die das Licht für die Hinterleuchtung der Handhabe generiert, kann an einen beliebigen Ort innerhalb des Befehlsgerätes aber auch außerhalb des Befehlsgerätes untergebracht sein. Die erzeugte Lichtquelle kann mit Hilfe des flexiblen Lichtleiters eingekoppelt werden und durch die Parallelisierung des Lichtes innerhalb des Lichtleiters ”verdichtet” werden. Auf diese Weise kann das erzeugte Licht einer Lichtquelle mithilfe eines Lichtleiters über sehr kleine Querschnitte übertragen und gelenkt werden. Hierdurch ergeben sich enorme bauliche Vorteile. Innerhalb eines Befehlsgerätes muss nun der physikalisch zwingende ”Lichtdurchtrittshohlraum” nicht mehr vorgesehen werden. Mit Hilfe des Lichtleiters kann das zur Hinterleuchtung der Handhabe vorgesehene Licht gezielt gelenkt werden und somit mühelos an den im Inneren des Befehlsgerätes befindlichen mechanischen Komponenten vorbeigeleitet werden. Die Übertragung des Lichtes mit Hilfe des Lichtleiters erfolgt nahezu verlustfrei. Durch den sehr kleiner Querschnitt und der Flexibilität des Lichtleiters ergeben sich viele neue vorteilhafte Lösungsmöglichkeiten, sowohl für die Gestaltung des Befehlsgeräteinnenraums wie auch der Lichtführung.Due to the flexible optical waveguide, the command device does not have to be known from the prior art physically conditioned continuous cavity, which is provided for the passage of light of the light source mounted in the command device. The light source, which generates the light for the backlighting of the handle, can be accommodated at any location within the command device but also outside the command device. The generated light source can be coupled by means of the flexible light guide and "condensed" by the parallelization of the light within the light guide. In this way, the generated light of a light source can be transmitted and guided by means of a light guide over very small cross sections. This results in enormous structural advantages. Within a command device, the physically compelling "light passage cavity" no longer has to be provided. With the aid of the light guide, the light provided for the backlighting of the handle can be directed in a targeted manner and thus easily guided past the mechanical components located in the interior of the control device. The transmission of the light with the help of the light guide is almost lossless. Due to the very small cross-section and the flexibility of the light guide, many new advantageous solution options arise, both for the design of the command device interior as well as the light guide.

Durch die räumliche Unabhängigkeit der Lichtquelle können auch erstmalig größere bzw. stärkere Lichtquellen eingesetzt werden, ohne dabei gleichzeitig gravierende Einschränkungen im mechanischen Aufbau eines Befehlsgerätes zu generieren. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Lichtleiter eine der Strahlencharakteristik der Lichtquelle angepasste Gestaltung des Lichtleitereingangs aufweist. Auf diese Weise kann für eine hohe Ausbeute des von der Lichtquelle emittierten Lichtes gesorgt werden.Due to the spatial independence of the light source, larger or stronger light sources can also be used for the first time without at the same time generating serious limitations in the mechanical structure of a command device. In this case, it is advantageous if the optical waveguide has a design of the optical waveguide input adapted to the radiation characteristic of the light source. In this way, a high yield of the light emitted by the light source can be ensured.

Dadurch, dass ein Ende des Lichtleiters an der Handhabe derart befestigt ist, dass der Abstand zwischen dem Ende des Lichtleiters und einer hinterleuchteten Fläche der Handhabe in jedem Betätigungszustand der Handhabe gleich ist, ist es möglich, dass der Lichtleiter der Bewegung der Handhabe folgt. Somit können die angesprochenen Leuchtqualitätsunterschiede der Handhabe in den verschiedenen Schaltstellungen vermieden werden. Eine Druckerkappe (Handhabe) eines Leuchtdrucktasters leuchtet somit in all seinen Stellungen (Betätigungszuständen) gleich intensiv. Ist die Handhabe beispielsweise durch einen Drehknebel realisiert so kann eine einheitliche Ausleuchtung des Anzeigestriches unabhängig der Stellung des Drehknebels gewährleistet werden.Characterized in that one end of the light guide is attached to the handle such that the distance between the end of the light guide and a backlit surface of the handle in each actuation state of the handle is the same, it is possible that the light guide of the movement of the Handle follows. Thus, the mentioned luminous quality differences of the handle can be avoided in the various switching positions. A printer cap (handle) of a illuminated pushbutton thus shines in all its positions (operating states) the same intensity. If the handle is realized, for example, by a rotary knob, a uniform illumination of the indicator screed can be ensured independently of the position of the rotary knob.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Befehlsgerät eine geräteinterne Lichtquelle zur Erzeugung des Lichtes auf.In an advantageous embodiment of the invention, the command device has a device-internal light source for generating the light.

Hierbei kann das Befehlsgerät optimal hinsichtlich der technischen Parameter und der konstruktiven Anordnung der Lichtquelle, der Einspeisung des Lichtes der Lichtquelle durch den flexiblen Lichtleiter, sowie des Lichtleiters an sich eingestellt und dimensioniert werden. Zudem kann dem Endkunden mit nur einem Gerät eine Gesamtlösung angeboten werden.In this case, the command device can be optimally set and dimensioned with regard to the technical parameters and the structural arrangement of the light source, the feeding of the light of the light source through the flexible light guide, and the light guide per se. In addition, the end customer can be offered a complete solution with just one device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist eine zu der Handhabe gerichtete Lichtauskopplung des Lichtleiters Optikmittel auf, wobei die Optikmittel dazu ausgebildet sind, das Licht zur Hinterleuchtung der Handhabe zu streuen.In a further advantageous embodiment of the invention, a directed to the handle light extraction of the optical fiber on optical means, wherein the optical means are adapted to scatter the light for backlighting of the handle.

Durch eine entsprechende Gestaltung des Optikmittels ist eine breite Varianz an Beleuchtungseffekten möglich. Der Lichtleiter kann beispielsweise vor bzw. in der Handhabe des Befehlsgerätes in optisch und stilistisch günstige Strukturen aufgetrennt werden. Hierbei ist es denkbar, dass der Lichtleiter in einzelne Lichtleiterbündel aufgetrennt wird. Optikmittel können beispielsweise Linsen, sowie Plexiglasscheiben sein.By a corresponding design of the optical means a wide variance of lighting effects is possible. The light guide can be separated, for example, before or in the handle of the command device in optically and stylistically favorable structures. It is conceivable that the light guide is separated into individual optical fiber bundles. Optics can be, for example, lenses, as well as plexiglass discs.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleiter durch eine Glasfaser oder eine polymere optische Faser realisiert.In a further embodiment of the invention, the light guide is realized by a glass fiber or a polymeric optical fiber.

Hierdurch kann ein optimaler und möglichst verlustfreier Transport des erzeugten Lichtes der Lichtquelle zu der Handhabe gewährleistet werden.In this way, an optimal and possible lossless transport of the generated light of the light source can be ensured to the handle.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleiter stellenweise spiralförmig von der Lichtquelle zu der Handhabe geführt.In a further advantageous embodiment of the invention, the light guide is guided in places spirally from the light source to the handle.

Hierdurch kann die Bewegung der Handhabe und somit die Bewegung des Lichtleiters ”geschluckt” werden. Eine Stauchung des flexiblen Lichtleiters kann somit vermieden werden. Axiale und radiale Bewegungen des Lichtleiters werden durch die spiralförmige Anordnung des Lichtleiters auf einfache Weise (durch zusammendrehen bzw. auseinanderdrehen) kompensiert.As a result, the movement of the handle and thus the movement of the light guide can be "swallowed". A compression of the flexible light guide can thus be avoided. Axial and radial movements of the optical fiber are compensated by the helical arrangement of the optical fiber in a simple manner (by twisting or untwisting).

Spannungen an den Befestigungsstellen des Lichtleiters werden somit minimiert.Tensions at the attachment points of the light guide are thus minimized.

Die Erfindung ist nicht auf Befehlsgeräte mit nur einem flexiblen Lichtleiter begrenzt, es können ebenso mehrere Lichtleiter oder Glasfaserbündel ein erzeugtes Licht einer Lichtquelle zu der Handhabe des Befehlsgeräts lenken.The invention is not limited to command devices with only one flexible light guide, it can also direct a plurality of optical fibers or fiber optic bundles a generated light of a light source to the handle of the command device.

Durch einen dünnen Lichtleiter ist somit eine exzentrische Führung des Lichtes möglich. Dies hat gegenüber der üblichen Zentralhohlraumbauweise den Vorteil, dass der üblicherweise frei zu haltende zentrale Raum nun für Verrast- oder Verschiebemechanismen nutzbar ist. Speziell in sogenannten NOT-HALT-Schaltern erfordern die einschlägigen Normen enorme Robustheit dieser mechanischen Komponenten, was sich in ihrer Dimensionierung bemerkbar macht. Ist eine Beleuchtung der Handhabe erwünscht, so eröffnen sich durch die Verwendung der beschriebenen dünnen flexiblen Lichtleiter vorteilhafte Konstruktionsmöglichkeiten. Durch ihren minimalen Raumbedarf können z. B. die ”massiv” dimensionierten Mechaniken zum Auslösen des NOT-HALT-Signals, wie auch zu dem daran anschließenden Verrasten der Handhabe verbessert werden.By a thin optical fiber thus an eccentric guidance of the light is possible. This has the advantage over the usual central cavity design that the usually free-to-hold central space is now available for Verrast- or displacement mechanisms. Especially in so-called emergency-stop switches, the relevant standards require enormous robustness of these mechanical components, which is noticeable in their dimensioning. If an illumination of the handle is desired, so opens up by the use of the described thin flexible light guide advantageous design possibilities. Due to their minimal space requirements z. As the "massive" sized mechanisms for triggering the EMERGENCY STOP signal, as well as to the subsequent locking the handle can be improved.

Im Folgenden wird die Erfindung und Ausgestaltung der Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:In the following, the invention and embodiment of the invention will be described and explained in more detail with reference to the exemplary embodiments illustrated in the figures. Show it:

1 einen schematischen Aufbau eines Befehlsgerätes, insbesondere eines Leuchtdrucktasters, im unbetätigten Zustand, mit integriertem flexiblem Lichtleiter, 1 a schematic structure of a command device, in particular a light pushbutton, in the unactuated state, with integrated flexible light guide,

2 einen schematischen Aufbau des Befehlsgerätes, insbesondere des Leuchtdrucktasters im betätigten Zustand, mit integriertem flexiblem Lichtleiter und 2 a schematic structure of the command device, in particular the illuminated pushbutton in the actuated state, with integrated flexible light guide and

3 zeigt ein industrielles Automatisierungssystem, insbesondere ein Befehls- und Meldegerät, mit integriertem Leuchtdrucktasters. 3 shows an industrial automation system, in particular a command and signaling device, with integrated illuminated pushbutton.

1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Befehlsgerätes 5, insbesondere eines Leuchtdrucktasters, im unbetätigten Zustand, mit integriertem flexiblem Lichtleiter 1. Das Befehlsgerät 5 ist hierbei durch den Leuchtdrucktaster realisiert. Der Leuchtdrucktaster weist eine Handhabe 6 auf. Die Handhabe 6 wird mit Hilfe des durch den Lichtleiter 1 transportierten Lichts hinterleuchtet. Hierbei weist der Lichtleiter 1 eine zu der Handhabe 6 gerichtete Lichtauskopplung 4 auf. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn durch eine geeignete Optik die gesamte Handhabe 6 hinterleuchtet wird. Des Weiteren ist ersichtlich, dass sich innerhalb des Leuchtdrucktasters ein komplexer elektromechanischer Aufbau befindet und somit geringe räumliche Freiheiten herrschen. Der Lichtleiter 1 umfasst einen spiralförmig geführten Abschnitt 2. Des Weiteren ist ersichtlich, dass der Lichtleiter 1 eine Einkoppelstelle 3 für das Licht einer Lichtquelle aufweist. Es ist durchaus denkbar, dass die Einspeisung des Lichtes in den Lichtleiter 1 nicht direkt am Lichtdrucktaster erfolgen muss, sondern weiter außerhalb des Leuchtdrucktasters erfolgt. 1 shows a schematic structure of a command device 5 , in particular a illuminated pushbutton, in the unactuated state, with integrated flexible light guide 1 , The command device 5 is realized here by the illuminated pushbutton. The illuminated pushbutton has a handle 6 on. The handle 6 is done with the help of the light guide 1 transported light backlit. Here, the light guide 1 one to the handle 6 directed light extraction 4 on. It is advantageous if by a suitable optics, the entire handle 6 is backlit. Furthermore, it can be seen that there is a complex electromechanical structure within the illuminated pushbutton and thus there is little spatial freedom. The light guide 1 includes a spirally guided section 2 , Furthermore, it can be seen that the light guide 1 a coupling point 3 for the light of a light source. It is quite conceivable that the feeding of light into the light guide 1 does not have to be done directly on the light pushbutton, but continues outside the illuminated pushbutton.

2 zeigt einen schematischen Aufbau des Befehlsgerätes 5, insbesondere des Leuchtdrucktasters im betätigten Zustand, mit integriertem flexiblem Lichtleiter 1. Hierbei ist der unter 1 beschriebene Leuchtdrucktaster im betätigten Zustand visualisiert. Es ist ersichtlich, dass die Handhabe 6 (in diesem Fall ein Taster) bezüglich des Gehäuses vertieft sitzt. Trotz dieser räumlichen Änderung der Handhabe 6 ist der Abstand des hinterleuchteten Tasters zu der Lichtleiterauskopplung 4 unverändert. Hierdurch kann eine gleichmäßige Hinterleuchtung der Handhabe 6 gewährleistet werden. 2 shows a schematic structure of the command device 5 , in particular the illuminated pushbutton in the actuated state, with integrated flexible light guide 1 , Here is the under 1 described illuminated pushbutton visualized in the actuated state. It can be seen that the handle 6 (in this case, a button) recessed with respect to the housing. Despite this spatial change of the handle 6 is the distance of the backlit button to the optical fiber extraction 4 unchanged. This allows a uniform backlighting of the handle 6 be guaranteed.

3 zeigt ein industrielles Automatisierungssystem, insbesondere Befehls- und Meldegerät 7, mit integriertem Leuchtdrucktasters. Hierbei ist ein Befehls- und Meldegerät 7 visualisiert. Dieses Befehls- und Meldegerät 7 weist zwei Signalleuchten bzw. Meldegeräte 8 sowie ein erfindungsgemäßes Befehlsgerät 5 auf. 3 shows an industrial automation system, especially command and signaling device 7 , with integrated illuminated pushbutton. Here is a command and reporting device 7 visualized. This command and signaling device 7 has two signal lights or signaling devices 8th and an inventive command device 5 on.

Claims

Command device ( 5 ) with • a linear operating handle ( 6 ) and • a flexible light guide ( 1 ) for directing a generated light of a light source to the handle ( 6 ), for backlighting the handle ( 6 ) one end of the light guide ( 1 ) on the handle ( 6 ) is fixed such that the distance between the end of the light guide ( 1 ) and a backlit surface of the handle ( 6 ) in each operating state of the handle ( 6 ) is equal to.

Command device ( 5 ) according to claim 1, wherein the command device ( 5 ) has a device-internal light source for generating the light.

Command device ( 5 ) according to one of the preceding claims, wherein one of the handle ( 6 ) directed light extraction ( 4 ) of the light guide ( 1 ) Optical means, wherein the optical means are adapted to the light for backlighting the handle ( 6 ).

Command device ( 5 ) according to one of the preceding claims, wherein the light guide ( 1 ) is realized by a glass fiber or a polymeric optical fiber.

Command device ( 5 ) according to one of the preceding claims, wherein the light guide ( 1 ) in places spirally from the light source to the handle ( 6 ) is guided.

Industrial automation device with a command device ( 5 ) according to any one of the preceding claims.