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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Joystick mit einer Zustandsanzeige zur Verwendung in einer beweglichen Arbeitsmaschine mit einer, wenigstens in zwei Richtungen arbeitenden Arbeitseinrichtung, insbesondere einer in zwei Richtungen rotierenden Arbeitseinrichtungen, ganz bevorzugt mit einer Seiltrommel, sowie ein Verfahren zum Betreiben des Joysticks.
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Mobile Arbeitsmaschinen wie Kräne, Seilbagger und andere bewegen an Seilen hängende Lasten und weisen hierzu üblicherweise mindestens eine in zwei Richtungen rotierende Arbeitseinrichtung auf, hier insbesondere eine Seiltrommel, die das Seil auf- oder abwickelt. Andere Arbeitsmaschinen weisen Arbeitseinrichtungen auf, die anstelle einer Rotationsbewegung eine lineare Bewegung in zwei Richtungen ausführen, diese sind ebenfalls von der Erfindung umfasst. Die Last befindet sich dabei oftmals in der Sichtlinie des Bedieners, Probleme bereiten jedoch diejenigen Arbeiten, bei denen sich die Last außerhalb der Sicht des Bedieners befindet. Dies ist beispielsweise immer dann der Fall, wenn die Last hinter ein Hindernis abgesenkt oder von dort angehoben werden soll, wenn sie sich in einem Loch oder unter Wasser befindet. In diesen Fällen kann ein Bediener weder die Bewegungsrichtung noch die Geschwindigkeit der von der Arbeitsmaschine bewegten Last einschätzen oder deren aktuelle Position im Raum. Er kann also nicht feststellen, ob sich die Last mit der richtigen Geschwindigkeit in die richtige Richtung in gefahrfreier Bahn bewegt.
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Um diese Probleme zu umgehen, wird der Bediener der Arbeitsmaschine üblicherweise von einer weiteren Person angeleitet, die ihm Richtung und Geschwindigkeit der Lastbewegung entweder über Handzeichen oder über Funk mitteilt. Da es bei den Bewegungen der Last oftmals auf kleinste Bewegungen von wenigen Zentimetern ankommen kann, muss ein Bediener einer solchen Arbeitsmaschine von dem Dritten genaue Angaben sicher erhalten. Darüber hinaus kann der Dritte auch durch die hängende Last gefährdet sein.
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Um unabhängiger von einem Dritten zu sein, sind Anzeigen der Kabelbewegung im oder am Bedienstand der Arbeitsmaschine bekannt.
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Beispielsweise beschreibt die
US 3,922,605 A einen Schrittmotor mit daran befestigtem taktilem Anzeigeelement, welches dem Bediener Drehzahl und Drehrichtung der Seiltrommel anzeigt. Dies geschieht insbesondere über den Daumen des Benutzers, der auf einem, aus dem Griff herausragenden, taktilen Element oben auf einem von seiner Hand umgriffenen Steuerungshebel aufliegt.
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Da moderne Arbeitsmaschinen in der Regel über Joysticks gesteuert werden, ist es bekannt, im Joystick einen Aktor – üblicherweise einen Elektromagneten – anzuordnen, der abhängig von der Trommelumdrehung angesteuert bei jeder Umdrehung der Seiltrommel ein Klopfen im Joystick selber an einem seiner Elemente erzeugt. Ein solcher Klopfer ist aus der
US 4,809,857 A bekannt. Ein Elektromagnet im Inneren eines Joysticks wird hierbei proportional zur Drehzahl einer Seiltrommel angesteuert und bewegt einen ebenfalls im Inneren angeordneten Stößel zur Erzeugung von Vibrationen, die von der den Joystick umgreifenden Bedienerhand erspürbar sind. Die entsprechende Steuer- und Regelelektronik ist außerhalb des Joysticks angeordnet. Sie wird ergänzt um eine ebenfalls außerhalb des Joysticks angeordnete akustisch/optische Anzeige. Hier wird zwar über eine Drehrichtung informiert, jedoch muß das Joystickgehäuse durchbrochen und ein bewegliches Teil außerhalb angeordnet werden. Beides führt zu einem Möglichen Eindringen von Staub und Wasser.
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Aus der
US 2015/0100151 A1 ist bereits ein Joystick zur Verwendung in einer Hebevorrichtung bekannt. Ein Gegenkraftgenerator ist derart ansteuerbar, dass eine Vibration als taktile Rückmeldung erzeugt werden kann. Diese wird ausgegeben, um im Wesentlichen eine Berührung des zu hebenden Gutes mit einem Gegenstand anzuzeigen.
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Haptische Anzeigen in Steuerungshebeln haben den großen Vorteil, dass der Bediener seinen Blick nicht von der eigentlichen Arbeitsaufgabe abwenden muss. Stattdessen erhält er die zusätzlichen Informationen über einen weiteren Sinneskanal, so dass sein optischer Sinneskanal entlastet wird.
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Nachteilig an diesen bekannten Lehren ist, dass ein Bediener nur eingeschränkte Informationen erhält. Insbesondere ist der klopfende Elektromagnet zwar im inneren des Griffs geschützt verbaut, er informiert jedoch nicht über die Bewegungsrichtung.
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Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einem Bediener einer der zuvor genannten Arbeitsmaschine eine umfassende Information betriebssicher zukommen zu lassen sowie ein entsprechendes Anzeigeverfahren vorzuschlagen.
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Die Erfindung ist dabei nicht auf die zuvor beispielhaft genannten Arbeitsmaschinen und deren Seiltrommeln begrenzt sondern überall einsetzbar, wo einem Benutzer zwei unterschiedliche Bewegungsrichtungen, insbesondere Drehrichtungen und auch Bewegungsgeschwindigkeit, insbesondere Drehgeschwindigkeit einer Arbeitsvorrichtung in einen Steuergriff angezeigt werden sollen.
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Die Vorrichtungsaufgabe wird bei einem Joystick zur Verwendung in einer beweglichen Arbeitsmaschine ausgestattet mit wenigstens einer, in zwei Richtungen arbeitenden Arbeitseinrichtung, aufweisend ein Gehäuse, einen in diesem schwenkbar gelagerten Betätigungshebel, wobei in dem Betätigungshebel mindestens ein bewegliches Element zur Erzeugung von Vibrationen im Betätigungshebel angeordnet ist, weiter aufweisend eine Steuer- und Regelungselektronik, dadurch gelöst, dass das mindestens eine bewegliche Element gesteuert von der Steuer- und Regelungselektronik eine Arbeitsrichtung der Arbeitseinrichtung mittels einer aufeinander folgenden Reihe von Vibrationserzeugnissen mit jeweils innerhalb eines Vibrationsereignisses ansteigender oder abfallender Amplitude und/oder Frequenz anzeigend ist und dabei ebenfalls eine Geschwindigkeit der Arbeitsrichtung der Arbeitseinrichtung anzeigend ist mittels einer Veränderung des zeitlichen Abstandes zwischen aufeinanderfolgenden Vibrationsereignissen, oder durch eine Erhöhung oder Verringerung der Amplitude oder Frequenz eines Vibrationsereignisses oder durch eine Verkürzung oder Verlängerung der Dauer eines Vibrationsereignisses im Vergleich zu zeitlich benachbarten Vibrationsereignissen oder durch eine Kombination von zwei oder mehr der vorgenannten Veränderungen.
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Die Erfindung versteht dabei unter einem Vibrationsereignis einen Zeitraum, innerhalb dessen das bewegliche Element Vibrationen in dem Betätigungshebel – oder in einem oder mehreren seiner Teile – des Joysticks erzeugend ist. Ein solches einzelnes Vibrationsereignis hat demnach eine Dauer, eine Amplitude und eine Frequenz, wobei innerhalb der Dauer sowohl Amplitude als auch Frequenz sowohl einzeln als auch zusammen sich ändernd sein können. Im Folgenden wird der zeitliche Verlauf von Amplitude und/oder Frequenz eines einzelnen Vibrationsereignisses als Einhüllende bezeichnet. Eine Sequenz von aufeinanderfolgenden Vibrationsereignissen hat dann ebenfalls eine Dauer, eine Amplitude und eine Frequenz, im weiteren zur Unterscheidung zu den einzelnen Vibrationsereignis jeweils mit dem Präfix „Sequenz“ versehen. Eine Sequenzdauer setzt sich demnach zusammen aus der jeweiligen Dauer der in ihr auftretenden einzelnen Vibrationsereignisse sowie der Summe der zeitlichen Abstände zwischen diesen.
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Unter Arbeitsrichtung wird eine gerichtete Bewegung verstanden, die linear, rotatorisch oder gemischt ausgebildet sein kann. Unter Arbeitseinrichtung wird eine solche Einrichtung verstanden, die einen zu behandelnden Gegenstand in eine Arbeitsrichtung bewegt, insbesondere wird hierunter eine Seiltrommel verstanden.
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Diese Ausgestaltung des Joysticks und insbesondere dessen Steuer- und Regelungselektronik erlaubt mit sehr großem Vorteil neben der bekannten Anzeige einer Geschwindigkeit durch Variation in der Sequenzamplitude oder Sequenzfrequenz auch diejenige einer Arbeitsrichtung, jeweils in haptischer Form. Die Arbeitsrichtung wird dabei durch eine innerhalb eines Vibrationsereignisses ansteigende oder abfallende Amplitude und/oder Frequenz angezeigt, wobei dieser Abfall bzw. Anstieg durch unterschiedliche Einhüllende beschrieben werden kann. Im einfachsten Fall handelt es sich um eine Dreiecksform, d.h., trägt man die Einhüllende um Frequenz oder Amplitude gegen die Dauer des Vibrationsereignisses auf, ergibt sich eine dreieckige Form aus Einhüllender und Dauer. Hierbei kann es sich um ein rechtwinkliges Dreieck handeln, aber auch um allgemeine Dreiecke oder um eine allgemeiner kurvenartig und stetig verlaufende Einhüllende. Mit großem Vorteil kann der erfindungsgemäße Joystick daher mit einem einzigen beweglichen Element alle relevanten Informationen über den Zustand der Arbeitseinrichtung haptisch einem Bediener anzeigen, was zu kleinbauenden Joysticks führt. Mit großem Vorteil befinden sich alle relevanten Bauteile im Inneren des Joysticks, so dass dieser hinsichtlich Lebensdauer und Robustheit besonders vorteilhaft ist.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein weiteres bewegliches Element vorgesehen ist, welches axial beabstandet zum ersten beweglichen Element im Betätigungshebel angeordnet ist und welches unabhängig von diesem steuerbar ist. Diese Weiterbildung erlaubt mit großem Vorteil eine weitere Art der Informationsübertragung, nämlich eine, die auch den axialen Abstand entlang des Bedienhebels zur Informationsübertragung nutzt.
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Weiter ist vorgesehen, dass die Arbeitsrichtung eine Rotationsrichtung der Arbeitseinrichtung ist und der Joystick diese mittels einer im Betätigungshebel von unten nach oben wandernden Vibration anzeigend ist, indem zunächst ein unterer Aktor aktivierbar ist und dann ein oberer Aktor aktivierbar und in seiner Amplitude steigerbar ist, während gleichlaufend der untere Aktor in seiner Amplitude reduzierbar ist, bis nur noch der obere Aktor aktiviert ist und eine zweite Rotationsrichtung anzeigend ist, indem diese Reihenfolge der Abläufe umgekehrt ist, wobei die Geschwindigkeit der jeweiligen Rotationsbewegung anzeigbar ist mittels einer oder mehrerer der Veränderungen, wie sie weiter unten beschrieben werden wird. Ebenfalls erfindungsgemäß ist die Ausgestaltung, wonach oberer und unterer Aktor nicht gleichzeitig vibrieren sondern nacheinander. In diesem Fall wird die aufwickelnde Arbeitsrichtung angezeigt, indem erst der untere Aktor vibriert, dann der obere, worauf diese Abfolge nach einer kleinen Pause wiederholt wird. Hierdurch wird einem Bediener ebenfalls sicher die Drehrichtung angezeigt. Bei der abwickelnden oder zweiten Arbeitsrichtung wäre die Reihenfolge dann umgekehrt.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass alle zur Vibrationserzeugung erforderlichen Bauteile sowie die Steuer- und Regelungselektronik hermetisch dicht im Inneren des Gehäuses angeordnet sind. Ein solcher Joystick ist besonders betriebssicher und geschützt vor äußeren Einflüssen ausgebildet.
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Ist das bewegliche Element als Aktor ausgebildet, insbesondere als Vibrationsmotor und/oder linear resonanter Aktor und/oder piezoelektrischer Aktor oder elektroaktiver Polymer-Aktor, so lassen sich die von der Steuerung kommenden elektrischen Signale besonders gut in mechanische Bewegung umsetzen. Unter Vibrationsmotor wird dabei vor allem ein Motor verstanden, der eine Masse auf einer exzentrischen Bahn rotieren läßt und so eine Vibration in zwei Richtungen erzeugt, im Gegensatz zu einem linear resonanten Aktor, bei denen eine Sprungmasse an einen Linearantrieb gekoppelt ist. Elektroaktive Polymere ändern beim Anlegen einer Spannung ihre äußere Form, wobei dies durch Massen- oder Ladungstransport erfolgen kann. Sie werden auch als künstliche Muskeln bezeichnet, die als flächige Aktoren bei Aktivierung zu einer lokalen Deformation des Joystickgehäuses führen.
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Mit großem Vorteil ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mehr als zwei bewegliche Elemente vorgesehen sind, insbesondere entlang einer Längsachse des Betätigungshebels axial beabstandet. Je mehr bewegliche Elemente vorgegeben sind, umso genauer läßt sich eine Drehrichtung in eine wandernde Bewegung entlang des Betätigungshebels kodieren. Es können auch Abweichungen vom axialen Verlauf der Anordnung vorgesehen sein, insbesondere können mehr oder weniger stark ausgeprägte radiale Komponenten in der Verteilung der beweglichen Elemente im Inneren des Joysticks vorhanden sein. Damit lassen sich spiralförmige, ringförmige oder andersverlaufende Bewegungsmuster erzeugen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein bewegliches Element in einem gehäusenahen Bereich des Betätigungshebels und ein bewegliches Element in dessen gehäusefernen Bereich angeordnet sind. Hierdurch wird der zur Verfügung stehende axiale Weg bestmöglich ausgenutzt.
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Ist das bewegliche Element als wenigstens ein piezoelektrischer Motor ausgebildet, der vorzugsweise eine Oberfläche eines Griffes des Betätigungshebels mechanisch verformend ist, so kann der Betätigungshebel konstruktiv einfach ausgebildet werden, die meistens ergonomisch geformte Griffschale des Betätigungshebels trägt dann einen oder beide oder mehrere der erfindungsgemäßen beweglichen Elemente.
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Die Verfahrensaufgabe wird bei einem Verfahren zur Anzeige von Richtung und Geschwindigkeit wenigstens einer, in zwei Richtungen arbeitenden Arbeitseinrichtung einer beweglichen Arbeitsmaschine, in einem Betätigungshebel eines Joysticks, wobei im Inneren des Betätigungshebels wenigstens ein als Aktor ausgebildetes bewegliches Element angeordnet ist, welches mehrere aufeinanderfolgende Vibrationsereignisse mit jeweils einer gewissen zeitlichen Dauer erzeugt, gelöst, indem eine erste Arbeitsrichtung der Arbeitseinrichtung angezeigt wird durch eine aufeinander folgende Reihe von Vibrationserzeugnissen mit innerhalb eines Vibrationsereignisses ansteigender Amplitude und/oder Frequenz und eine zweite Arbeitsrichtung der Arbeitseinrichtung angezeigt wird durch eine aufeinander folgende Reihe von Vibrationserzeugnissen mit innerhalb eines Vibrationsereignisses abnehmenden Amplitude und/oder Frequenz und eine Geschwindigkeit der Drehbewegung der Seiltrommel angezeigt wird durch eine Veränderung des zeitlichen Abstandes zwischen aufeinanderfolgenden Vibrationsereignissen, oder durch eine Erhöhung oder Verringerung der Amplitude oder Frequenz eines Vibrationsereignisses oder durch eine Verkürzung oder Verlängerung der Dauer eines Vibrationsereignisses im Vergleich zu zeitlich benachbarten Vibrationsereignissen oder durch eine Kombination von zwei oder mehr der vorgenannten Veränderungen.
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Insbesondere ist in Weiterbildung dieses Verfahrens vorgesehen, dass die Arbeitseinrichtung eine Seiltrommel ist, die erste Arbeitsrichtung eine aufwickelnde und die zweite Arbeitsrichtung eine abwickelnde Bewegung der Seiltrommel ist.
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In Weiterbildung dieses Verfahrens ist vorgesehen, dass im Inneren des Betätigungshebels zwei oder mehr als Aktoren ausgebildete bewegliche Elemente voneinander axial beabstandet angeordnet sind, bei denen eine aufwickelnde Richtung der Seiltrommel angezeigt wird durch eine im Betätigungshebel von unten nach oben wandernden Vibration, indem zunächst ein unterer Aktor aktiviert wird, dann zusätzlich ein oberer Aktor aktiviert und in seiner Amplitude gesteigert wird, während gleichzeitig der untere Aktor in seiner Amplitude reduziert wird, bis am Ende nur noch der obere Aktor aktiviert ist, abwickelnde Richtung der Seiltrommel durch die umgekehrte Reihenfolge der zuvor geschilderten Abläufe angezeigt wird, wobei die Geschwindigkeit der Drehbewegung der Seiltrommel angzeigt wird durch einen zeitlichen Abstand von Vibrationsereignissen und wobei eine Veränderung der Geschwindigkeit der Drehbewegung der Seiltrommel durch die Veränderung des zeitlichen Abstandes von Vibrationsereignissen angezeigt wird.
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Alternativ ist vorgesehen, dass in einem Griff des Betätigungshebels ein oder mehrere piezoelektrische Aktoren angeordnet sind und diese eine Griffoberfläche lokal verformen gemäß den zuvor erläuterten Schritten a) bis d). Diese Variante mit piezoelektrischen Aktoren ist besonders bevorzugt, wobei die lokale Verformung von der Erfindung ebenfalls als Vibration im Sinne einer haptischen Anzeige verstanden wird.
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Die grundlegende Idee der Erfindung ist es, die Informationen über die Bewegungsgeschwindigkeit, insbesondere Drehzahl, die Bewegungsrichtung, insbesondere Drehrichtung, einer Arbeitseinrichtung, insbesondere Seiltrommel, in Vibrationssignale zu kodieren, wobei die Drehzahl bevorzugt über den zeitlichen Abstand von einzelnen Vibrationsereignissen zu benachbarten Vibrationsereignissen kodiert ist und die Information zur Drehrichtung erfindungsgemäß durch eine Variation von Amplitude oder Frequenz innerhalb eines einzelnen Vibrationsereignisses kodiert ist. Eine in Frequenz und/oder Amplitude ansteigende Vibration ist durch einen Bediener gut von einer in Frequenz und/oder Amplitude abfallenden Vibration zu unterscheiden. Ein Vibrationsereignis mit ansteigender Amplitude oder mit ansteigender Frequenz kodiert erfindungsgemäß das Aufwickeln eines Seils bzw. das Anheben einer Last. Ein Vibrationsereignis mit einer abfallenden Amplitude bzw. einer abfallenden Frequenz kodiert das Abwickeln eines Seils, bzw. das Absenken einer Last. Hierbei steht eine niedrige Sequenzfrequenz für eine niedrige Geschwindigkeit und eine hohe Sequenzfrequenz für eine hohe Geschwindigkeit.
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Bei der Weiterbildung werden die axial beabstandeten Aktoren erfindungsgemäß zeitlich versetzt, auch überlappend, angesteuert, was sich auch über eine Reihe von mehr als zwei Aktoren erfindungsgemäß durchführen läßt. Hierdurch wird bei einem Benutzer der Eindruck einer sich von unten nach oben verlagernde Vibration erzeugt.
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Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
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Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
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1: einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Joysticks,
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2: eine schematische Ansicht des Joysticks in einer beweglichen Arbeitsmaschine und
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3: Reihen und einzelne Vibrationsereignisse gemäß der Erfindung.
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1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Joysticks 1, sowie schematisch dessen Einbindung in eine bewegliche Arbeitsmaschine 12 mit Arbeitseinrichtung 13, die hier eine Seiltrommel ist. Der Joystick 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem ein Betätigungshebel 3 mit seiner Längsachse 6 schwenkbar angeordnet ist. Der Betätigungshebel 3 weist einen Griff 9 sowie ein bewegliches Element 4 auf. Dieses ist in einem gehäusenahen Bereich 7 angeordnet. Gestrichelt ist ein zweites bewegliches Element 4´ angedeutet, das entlang der Längsachse 6 axial zum ersten beabstandet in einem gehäusefernen Bereich 8 angeordnet ist. Dieses zweite bewegliche Element ist in einer anderen Ausführungsform vorgesehen. Eine Steuer- und Regelungselektronik 5 ist erfindungsgemäß bevorzugt vollständig im Gehäuse 2 angeordnet, um sie so vor Umgebungseinflüssen optimal zu schützen. Diese ist dazu ausgelegt, den wenigstens einen Aktor 4 zu steuern und zu betätigen, wozu nicht dargestellte Wirk- und Datenleitungen vorgesehen sind. Dies geschieht entsprechend den gespeicherten Programmen in einer Art und Weise, wie sie zu 2 ausgeführt wird.
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Ebenfalls gestrichelt angedeutet ist eine weitere Variante der Erfindung, bei der im Griff 9, hier rechts dargestellt, piezolektrische Aktoren 4 vorgesehen sind, die eine Oberfläche 10 des Griffes 9 formverändernd sind.
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2 zeigt schematisch eine bewegliche Arbeitsmaschine mit Arbeitseinrichtung 13, nämlich einer Seiltrommel und einem erfindungsgemäßen Joystick 1 in einer Kabine.
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3 zeigt in sechs Teilbildern I bis VI mit zwei bis drei Sequenzen erfindungsgemäße Verläufe von Vibrationsereignissen 11 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Auf der jeweiligen Abszisse ist die Zeit t dargestellt, die Ordinate zeigt mit a die Amplitude 17, die auch als Beschleunigung a der Oberfläche des Betätigungshebels 3, bzw. dessen Griffes 9 aufgefasst werden kann.
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Das oberste Teilbild I zeigt in drei Sequenzen a) bis c) eine Variante der Erfindung, bei der einem Benutzer eine Rotationsrichtung der Arbeitseinrichtung 13 durch Vibrationsereignisse 11 signalisiert wird, die jeweils einen streng dreieckförmigen Verlauf der Einhüllenden 14 aufweisen. Aufgrund dieses Verlaufs handelt es sich um eine aufwickelnde Rotationsrichtung, entsprechend einem Anstieg der Amplitude a innerhalb eines Vibrationsereignisses 11. Wie bereits geschildert, könnte die Einhüllende 14 auch einen anderen Verlauf aufweisen, sofern nur über den Anstieg der Amplitude innerhalb des Vibrationsereignisses eine Richtungsinformation kodiert ist. Ein Vibrationsereignis 11 hat eine bestimmte Dauer 15, wobei die Einhüllende mit zunehmender Dauer ansteigend in Amplitude 17 ist. Eine Frequenz kann dem Grunde nach an den Abständen zwischen den Nulldurchgängen eines Vibrationsereignisses abgelesen werden. Amplitude und Frequenz sind bei bestimmten Vibrationsmotoren nicht unabhängig voneinander einstellbar, hier kann die Amplitude quadratisch von der Frequenz abhängen. Die Vibration wird durch das bewegliche Element, den Aktor 4 (1), erzeugt. Zwischen zwei benachbarten Vibrationsereignissen 11 mit jeweiliger Dauer 15 besteht ein zeitlicher Abstand 16, der hier über die Sequenz gleichbleibend ist. Diese erste Sequenz a) in Teilbild I kodiert also eine aufwickelnde Rotation der Seiltrommel bei einer ersten, konstanten Geschwindigkeit. Die Sequenz b) darunter zeigt eine langsamere gleichmäßige Rotation, ebenfalls in aufwickelnder Richtung. Die Sequenz c) darunter zeigt eine sich beschleunigende Bewegung, da die Abstande 16 zwischen zwei Vibrationsereignissen 11 mit der Zeit abnehmend sind. Mit anderen Worten sind die Abstände 16 dieser Sequenz nicht äquidistant.
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Das Teilbild II zeigt dieselbe Situation, diesmal jedoch mit einer abwickelnden Rotationsrichtung, da hier die Einhüllende 14 mit zunehmender Dauer 15 eines Vibrationsereignisses absteigend in Amplitude a ist. In der dritten Sequenz c) ist eine sich verlangsamende Rotationsbewegung kodiert, d.h., die Abstände 16 sind zunehmend mit der Zeit.
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Das Teilbild III zeigt in zwei Sequenzen a), b) eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem anstelle eines über eine Sequenz gleichbleibenden Vibrationsereignisses 11 und einer Variation von deren Abstand 16 die Vibrationsereignisse 11 selber variiert werden, nämlich in Amplitude zunehmend (a)) bzw. abnehmend (b)), um hierüber eine geringer werdende oder beschleunigte Rotationsbewegung einer Rotationsrichtung zu kodieren.
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Das Teilbild IV zeigt in zwei Sequenzen a) und b) eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem anstelle eines über eine Sequenz gleichbleibenden Vibrationsereignisses 11 mit Variation von deren Abstände 16 oder einer Variation der Amplitude 17 eines Vibrationsereignisses 11 dessen Dauer 15 variiert wird. So kann eine kürzere Dauer 15 für eine geringere Drehgeschwindigkeit und eine längere für eine höhere kodieren, bzw. eine abnehmende Dauer 15 für eine Abbremsung und eine zunehmende für eine Beschleunigung kodieren.
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Das Teilbild V zeigt mit Sequenz a) eine weitere alternative Ausführung des Verfahrens, welches mit zwei, zueinander axial im oder am Betätigungshebel 3 beabstandeten Aktoren ausführbar ist. Hierbei zeigt Sequenz a) zwei Abszissen mit je einer Kurven übereinander, die für Vibrationsereignisse 11 eines gehäusenäheren und eines gehäusefernem Aktors 4 stehen. Hierbei ist ein gehäusenäherer Aktor auf einer Abszisse jeweils rechts, ein gehäuseferner links abgebildet. Zu erkennen ist, wie die Vibrationsereignisse 11 durch zeitlich unterschiedliches Ansprechen der Aktoren 4 bei einem Benutzer zu dem Eindruck eines entlang der Längsachse des Bedienhebels wandernden Vibration führen und so Auf- bzw. Abwickeln kodieren. Die genaue Form der Einhüllenden 14 ist auch hier nur beispielhaft. Auch bei dieser Ausführungsform lassen sich die geschilderten Variationsmöglichkeiten einsetzen oder auch miteinander kombinieren.
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Teilbild VI zeigt eine Variante, bei der die beiden oder mehreren axial zueinander beabstandeten Aktoren ausschließlich getrennt voneinander angesteuert werden. Ein aktiver gehäuseferner Aktor zeigt ein Anheben, ein aktiver gehäusenäherer ein Absenken. Die Geschwindigkeit dieser Bewegungen ist kodierbar durch eine Variation der Dauer der Vibrationsereignisse 11 und/oder durch eine Variation des Abstandes 16 zwischen den einzelnen Vibrationsereignissen. Hier kann die Einhüllende wie skizziert ohne weiteres einen rechteckigen Verlauf aufweisen.
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Die Erfindung stellt mit dem Joystick eine Vorrichtung zur Verfügung, mit der sich in intelligenter und einfacher Weise ein Verfahren zur haptischen Darstellung von Informationen einer rotierenden Arbeitsvorrichtung bezüglich deren Rotationsrichtung und der jeweiligen Rotationsgeschwindigkeit sicher darstellen lassen. Dies erfolgt durch Variation einzelner Vibrationsereignisse hinsichtlich ihrer zeitlicher Dauer, ihrer Frequenz und/oder Amplitude und der Form ihrer Einhüllenden, bzw. durch Variation des zeitlichen Abstandes zwischen den Vibrationsereignissen einer Sequenz, der Form ihrer Einhüllenden und der Dauer der einzelnen Vibrationsereignisse einer Sequenz.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Joystick
- 2
- Gehäuse
- 3
- Betätigungshebel
- 4
- bewegliches Element
- 5
- Steuer- und Regelungselektronik
- 6
- Längsachse
- 7
- Gehäusenaher Bereich
- 8
- Gehäuseferner Bereich
- 9
- Griff
- 10
- Griffoberfläche
- 11
- Vibrationsereignis
- 12
- Arbeitsmaschine
- 13
- Arbeitseinrichtung
- 14
- Einhüllende
- 15
- Dauer
- 16
- Abstand
- 17
- Amplitude
