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Die vorliegende Erfindung betrifft eine zum Steuern von Maschinen vorgesehene Fernsteuerung, die in der Industrie zum Steuern von fertigungstechnischen Anlagen, mobilen Maschinen, Baukränen etc. angewandt werden kann, wobei die Fernsteuerung insbesondere demjenigen Gebiet von Fernsteuerungen zugehört, mittels derer Maschinen über Funkfrequenzen gesteuert werden.
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Fernsteuerungen zum Steuern von Maschinen oder Kränen über Funkfrequenzen bestehen im Wesentlichen aus einem Fernsteuerungs-Sender, der je nach dem Anwendungsfall als Bedienfeld mit Drucktasten, als Konsole oder in Form anderer Typen von Sendern ausgebildet sein kann, wobei der Sender teilweise von der Bedienungsperson gehandhabt wird, und zwar dahingehend, dass die Bedienungsperson von einer entfernt gelegenen Position aus Instruktionen an die Maschine oder den Kran ausgeben kann. Die Sender sind weitgehend mit mehreren Mechanismen in Form von Drucktasten, Drehknöpfen, Wählschaltern, Joysticks oder Hebeln versehen, von denen jeder eine unterschiedliche Funktion hat.
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Andererseits ist für diese Fernsteuerungen generell als Sicherheitsmaßnahme ein Schlüssel vorgesehen, der von der Bedienungsperson in einen zu diesem Zweck in der Fernsteuerung ausgebildeten Schlitz eingeführt werden muss und der Bedienungsperson das Handhaben des Senders erlaubt, so dass ohne den eingesteckten Schlüssel der Sender deaktiviert ist und die Fernsteuerung nicht betätigt werden kann. Logischerweise soll mit dem Schlüssel gewährleistet werden, dass nur autorisiertes Personal die Maschinen mittels des Senders handhaben kann. Je nach den unterschiedlichen nationalen gesetzlichen Vorgaben kann die Gewährleistung eines entsprechend mehr oder weniger strikten Sicherheitsniveaus vorgeschrieben sein.
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Ferner weisen Fernsteuerungen üblicherweise eine Start- oder Aktivierungstaste auf, die das Aktivieren der Maschine ermöglicht, wenn das Eingeben eines Befehls zu erwarten ist. Zudem wird nach der Relais-Aktivierung üblicherweise durch die Betätigung der Start-Taste ein Warnton ausgelöst, so dass das Personal, das sich um die Maschine herum aufhält, durch akustische Signale darauf aufmerksam gemacht wird, dass sich die Maschine im Betriebszustand befindet, d. h. aktiviert ist.
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Schließlich ist für einige Anwendungsfälle zusätzlich ein Wählschalter erforderlich, der eine Wahl aus einer vorbestimmten Anzahl von Positionen oder Optionen ermöglicht. Die Anzahl von Positionen hängt von dem jeweiligen speziellen Anwendungsfall der Fernsteuerung ab.
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Das Bestreben, sämtliche der vorgenannten Funktionen in einer einzigen Fernsteuerung unterzubringen, ist vom Gesichtspunkt der Mechanik und der Elektronik aus eine technische Herausforderung, und zwar aufgrund des Kostenaufwands und der Schwierigkeiten, die Abmessungen dennoch gering zu halten. Was jedoch die Ergonomie und die Möglichkeit der kundenspezifischen Anpassung der Fernsteuerung betrifft, bietet eine derartige gemeinsame Unterbringung beträchtliche Vorteile.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine zum Steuern von Maschinen vorgesehene Fernsteuerung gemäß Anspruch 1. Weitere Aspekte der Erfindung sowie eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Es kann vorgesehen sein, dass für den RFID-(Radio-Frequenz-Identifikation)Schlüssel eine Lesevorrichtung verwendet wird, die in dem Gehäuse der Fernsteuerung angeordnet ist. Diese Lesevorrichtung kann in Kommunikationsverbindung mit einem RFID-Identifikations-Tag gebracht werden, das in dem Schlüssel angeordnet ist, der in dem Außenbereich des Gehäuses platziert ist. Da das Tag eine elektronische Identifikationseinheit, vorzugsweise einen 64-Bit umfassenden eindeutigen Kennzeichner (unique identifier UID), und einen Speicher aufweist, erlaubt es komplexe Funktionalitäten für eine Zugriffskontrolle mit verschiedenen Autorisierungsebenen, ein sehr hohes Niveau an Sicherheit vor nichtautorisierten Zugriffen, das Speichern von Konfigurationsdaten und eine kundenspezifische Anpassung etc.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass zwei dreidimensionale Hall-Effekt-Sensoren in dem Gehäuse der Fernsteuerung angeordnet sind. Einer dieser Sensoren dient zur Messung der Interferenz-Magnetfeld-Referenz, während der andere Sensor das Magnetfeld eines Magneten misst, der in der Multifunktions-Identifikatorvorrichtung angeordnet ist, wobei sich der Ausdruck ”Identifikator” auf den Umstand bezieht, dass die Vorrichtung das eindeutige RFID-Benutzer-Identifikations-Tag aufweist und sich der Ausdruck ”Multifunktion” auf eine Tasten-Funktion und deren Verwendung als Wählschalter mit einer bis fünf Positionen bezieht, wie noch detaillierter beschrieben wird. Basierend auf dem Magnetfeld kann auf den Winkel, der die Position des Wählschalters angibt, sowie auf einen möglichen Warnsignal-/Start-Impuls geschlossen werden.
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Die Fernsteuerung kann mehrere Teile aufweisen, die zur Unterbringung des RFID-Tags und des Magneten vorgesehen sind, welche oben erwähnt wurden, und die den Schlüssel vor den Einflüssen eines industriellen Umfelds schützen sowie der Fernsteuerung die ergonomische Form verleihen, die zum Steuern von Hubmaschinen und Kränen erforderlich ist. Gleichzeitig wurde ferner ein System entwickelt, das eine kundenspezifische Anpassung der Vorrichtung ermöglicht, um einen für 1, 2, 3, 4 oder 5 Einstellungen ausgelegten Wählschalter zu erhalten, der den Erfordernissen des Benutzers entspricht. Zu diesem Zweck ist der zentrale Körper mit einem Dreh- und Schiebe-Griff versehen, in dem 4 Löcher ausgebildet sind, durch die ein als Verriegelungselement wirkender Stift eingeführt werden kann, was eine kundenspezifische Anpassung der Vorrichtung als Wählschalter mit 1, 2, 3, oder 4 Einstellungen ermöglicht. Ohne Hinzufügung des Stifts weist das System in herkömmlicher Weise 5 Einstellungen auf. Damit wird ein einfacher Weg bereitgestellt, um einen Wählschalter je nach den Erfordernissen des betreffenden Anwendungsfalls mit einer unterschiedlichen Anzahl von Einstellungspositionen zu versehen.
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Die größten Schwierigkeiten bei der Entwicklung einer Lösung liegen in der Schaffung von Elementen, die dem Benutzer ein physisches Gefühl für dem Mechanismus vermitteln können und hinreichende Robustheit und Beständigkeit aufweisen. Zudem bereitete es Schwierigkeiten, zu gewährleisten, dass der für die Start-Tasten-/Warnsignal- und Wählschalter-Funktion erforderliche Magnet den Aktionsbereich des Systems nicht übermäßig reduziert und dass er gleichzeitig ein hinreichendes Magnetfeld erzeugt, um einen korrekten Betrieb des Wählschalters und der RFID-Start-Taste/des Warnsignals zu ermöglichen.
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Die mit der Erfindung vorgeschlagene Fernsteuerung ermöglicht bei reduzierten Abmessungen eine Optimierung des Kostenaufwands und der Größe von Fernsteuerungs-Sendern durch Implementieren mindestens der Start- und Tasten-Funktionen und optional der Wählschalter-Funktion. Ferner brauchen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in dem Gehäuse der Fernsteuerung keine Löcher ausgebildet zu sein, welche die Dichtigkeit der Fernsteuerung beeinträchtigen würden, wobei das Entfallen der Löcher in den industriellen Umgebungen, in denen die Fernsteuerung benutzt wird, sehr zweckmäßig ist.
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Ferner sind bei der Fernsteuerung gemäß der Erfindung die Schlüssel-Funktion, die Start-Tasten-Funktion, optional die Alarmsignal-Funktion und ebenfalls optional die Wählschalter-Funktion in einem einzigen, kostengünstigen, sehr klein bemessenen Element implementiert. Was die Wählschalter-Funktion betrifft, kann sich die Start-Tasten-Funktion oder die Alarmsignal-Funktion entsprechend der Position des Wählschalters ändern, der z. B. zum Anschalten eines Spotlights, einer Kamera etc. verwendet wird. Zu diesem Zweck sind zusätzlich zu dem Radiofrequenz-Identifikations-System, abgekürzt RFID, und dem Hall-Effekt-System mechanische Elemente vorgesehen, die – wie nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung detailliert erläutert wird – eine Unterbringung sämtlicher mit den RFID- und Hall-Effekt-Systemen zusammenhängenden Komponenten erlauben und eine für die Anwendungsfälle geeignete Widerstandsfähigkeit und Ergonomie aufweisen.
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Zur Ergänzung der vorstehenden Beschreibung und zum besseren Verständnis der Merkmale der Erfindung, die im Folgenden anhand einer bevorzugten praktischen Ausführungsform beschrieben wird, ist ein Satz von Zeichnungen beigefügt, die einen integralen Bestandteil der Beschreibung bilden und zur Veranschaulichung dienen, jedoch nicht im Sinne einer Beschränkung zu interpretieren sind.
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Es zeigen:
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1 bis 7 verschiedene perspektivische Ansichten des Lagers der Fernsteuerung gemäß der Erfindung bei zusammengefügter bzw. explodierter Anordnung;
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8 bis 13 verschiedene perspektivische Ansichten des zentralen Körpers der Fernsteuerung gemäß der Erfindung bei zusammengefügter bzw. explodierter Anordnung;
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14 bis 16 drei perspektivische Ansichten des zentralen Körpers mit den elektronischen Elementen und des Lagers der Fernsteuerung, sowie der Anordnung der Rückstellfeder, bei zusammengefügter bzw. explodierter Anordnung;
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17 eine perspektivische Ansicht der Verschluss- und Dichtelemente der Baugruppe der Fernsteuerung; und
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18 bis 23 verschiedene perspektivische Ansichten der Einstellring-Vorrichtung der Multifunktions-Identifikatorvorrichtung relativ zu verschiedenen Drucktasten-Halteöffnungen, bei zusammengefügter bzw. explodierter Anordnung.
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Wie die Zeichnungen zeigen, weist die Fernsteuerung gemäß einer der möglichen Ausführungsformen der Erfindung eine Multifunktions-Identifikatorvorrichtung 1 auf, die aus mehreren Komponenten besteht, welche in der nachfolgend beschriebenen Weise miteinander verbunden sind.
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Der Aufbau eines Lagers 2 der Fernsteuerung ist in 1 bis 7 gezeigt. Das Lager 2 weist eine Anordnung aus zwei Lagerteilen 3, 4 auf, bei denen es sich um einen unteren Lagerteil 3 und einen oberen Lagerteil 4 handelt, die zusammen mit drei Kugeln 5 ein Lager bilden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben diese drei Kugeln 5 einen Durchmesser von 2,5 mm und gleiten durch den unteren Lagerteil 3, der in seinem Innenbereich 12 äußere Vorsprünge 6 oder Menisken-Teile aufweist, die in Abständen von jeweils 30° angeordnet sind. Die drei Kugeln 5 sind in dem oberen Lagerteil 4 angeordnet und weisen einen Abstand von 120° relativ zueinander auf. Abgesehen davon, dass diese Anordnung dem Drehsystem die erforderliche Stabilität verleiht, um eine Kippen während der Drehbewegung zu verhindern, ermöglicht sie der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dem Benutzer das erforderliche taktile Gefühl dahingehend zu vermitteln, dass er Einstellungen in Abständen von jeweils 30° vornehmen und dies ertasten kann.
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Der Aufbau eines zentralen Körpers 7 der Fernsteuerung ist in 8 bis 13 gezeigt. Der zentrale Körper 7 weist eine Anordnung aus zwei Teilen auf, die zusammen dem zentralen Körper entsprechen und die durch eine Schraube miteinander befestigt sind. Der zentrale Körper 7 ist mit einem Dreh- und Schiebe-Griff 8 versehen, in dem 4 Löcher ausgebildet sind, durch die ein als Arretierelement wirkender Niet oder Stift eingeführt werden kann, was eine kundenspezifische Anpassung der Vorrichtung als Wählschalter mit 1, 2, 3, oder 4 Einstellungen möglich macht. Ohne Hinzufügung des Stifts weist das System in herkömmlicher Weise 5 Einstellungen auf. Die Wähl-Funktion ist in 9 bis 11 veranschaulicht, wobei insbesondere in 11 die Verwendung eines Metallstifts zum Arretieren des Bewegungswegs des Griffs 8 oder Dreh-Wählschalters in der 1sten. 2ten, 3ten oder 4ten Position gezeigt ist. Das Weglassen des Metallstifts ist ausreichend, um 5 Einstellungspositionen zu ermöglichen. Damit wird in einfacher Weise ermöglicht, einen Wählschalter entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall mit einer unterschiedlichen Anzahl von Einstellungspositionen zu versehen.
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Ein Etikett dient zusätzlich zu der entsprechenden Beschilderung dazu, den Stift zu fixieren und zu verdecken, und verhindert gleichzeitig ein unbeabsichtigtes Entfernen des Stifts.
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Der zentrale Körper 7 weist einen zylindrisch ausgestalteten zentralen Teil 9 mit einem breiteren oberen Bereich auf, wobei der zentrale Teil 9 mit mehreren Führungen und Anschlägen 10, 11 versehen ist, was dem System die gewünschte Funktionalität verleiht. Bei den Führungen und Anschlägen handelt es sich einerseits um obere Führungen und Anschläge 10, die in dem oberen Bereich des zentralen Teils 9 angeordnet sind und zum Begrenzen und Führen der Bewegung der gesamten durch den zentralen Körper 7 und das Lager 2 gebildeten Anordnung entlang der geeigneten Bewegungsbahn vorgesehen sind, und um zentrale Führungen und Anschläge 11, die in dem zentralen Bereich des zentralen Teils 9 angeordnet sind und zum Führen und Positionieren des Lagers 2 relativ zu der Anordnung der Multifunktions-Identifikatorvorrichtung 1 vorgesehen sind.
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14 bis 16 zeigen den Ablauf des Montagevorgangs zum Zusammenfügen des zentralen Körpers 7, der elektronischen Elemente 12, des Lagers 2 und einer Rückstellfeder 13, die zur Ausübung einer elastischen Kraft zwischen dem zentralen Körper 7 und dem Lager 2 angeordnet ist. Die elektronischen Elemente 12, die auch einfach als Elektronik bezeichnet werden, werden in das Innere des zentralen Teils 9 eingeführt, anschließend wird die Rückstellfeder 13 und im Abschluss daran das Lager 2 platziert, derart, dass die Feder 13 das Lager 2 nach unten drückt. Die elektronischen Elemente 12 können aus einem – als RFID-Tag bezeichneten – Radiofrequenz-Identifikations-Tag, bei dem es sich um die Elektronik handelt, die in den zentralen Teil 9 der Multifunktions-Identifikatorvorrichtung 1 eingeführt wird, und aus andere Bauteilen bestehen, die für den korrekten Betrieb der Elektronik erforderlich sind.
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In der Multifunktions-Identifikatorvorrichtung 1 ist ein Magnet enthalten, der das Aktivieren eines Hall-Effekt-Sensors ermöglicht. Der Magnet ist in einem zusätzlichen Teil 14 angeordnet, wie in 17 gezeigt ist.
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17 zeigt ferner das Schließen und Abdichten der Vorrichtung. Der Magnet wird in dem zusätzlichen Teil 14 platziert und wirkt zusätzlich als Anschlag zum Abdichten der Baugruppe der Multifunktions-Identifikatorvorrichtung 1. Der Magnet ist ein Nord-Süd-Magnet. Der Magnet wird in einer beliebigen Nord-Süd-Orientierung platziert. Bevor die Vorrichtung mittels des zusätzlichen Teils 14 geschlossen wird, wird sie mit Adhäsiv-Dichtungsharz gefüllt. Der zusätzliche Teil 14 seinerseits ist an seinem unteren Bereich mit mehreren Einkerbungen 15 oder Ausnehmungen versehen, welche die Vorrichtung beim Hineindrücken blockieren und ein Drehen der Vorrichtung verhindern.
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Für das Anordnen der Multifunktions-Identifikatorvorrichtung 1 in einem Drucktasten-Bedienfeld 16 weist die gemäß der Erfindung ausgebildete Fernsteuerung einen Einstellring 17 auf. 18 bis 23 zeigen die Anbringung des Einstellrings 17 und der Multifunktions-Identifikatorvorrichtung 1 an handelsüblichen Drucktasten-Bedienfeldern 16 der Typen TM70, TM80. Der Einstellring 17 wirkt als Adapter der Drucktasten-Bedienfelder 16, und auf ihm wird der gesamte Mechanismus geführt. Der Einstellring weist einen oberen Abschnitt 17' mit zwei Rippen 17'' auf, durch die der Schlüssel eingeführt wird. Diese Rippen 17'' haben vorzugsweise verschiedene Geometrien, um ein fehlerhaftes Einführen des Schlüssels zu verhindern. Der obere Abschnitt 17' des Einstellrings 17 weist zwölf Vorsprünge 17''' oder Menisken-Teile auf, die in Abständen von jeweils 30° angeordnet sind und an die nach außen weisenden Vorsprünge 6 des unteren Lagerteils 3 angepasst sind.
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Fachleuten wird aus der Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich sein, dass die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung im Rahmen von deren Schutzumfang in vielfacher Weise kombiniert werden können. Obwohl die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute erkennen, dass an den bevorzugten Ausführungsformen zahlreiche Variationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
