-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft einen Handsteuergeber zur Steuerung einer Maschine, enthaltend
- a) eine Montageplattform,
- b) einen Steuerhebel, welcher in einem Gelenk auf der Montageplattform um eine Achse schwenkbar gelagert ist,
- c) einen Führungsgeber, welcher die Auslenkung des Steuerhebels erfasst und ein der Auslenkung zugeordnetes Signal erzeugt,
- d) eine Auswerte- und Verarbeitungseinheit, welche das Signal von dem Führungsgeber verarbeitet und die Maschine entsprechend der Auslenkung ansteuert,
- e) einen Rückholmechanismus, welcher den Steuerhebel in eine Ausgangsposition zurückführt.
-
Beschreibung
-
Solche Handsteuergeber werden häufig zur Steuerung von schweren Maschinen eingesetzt. Beispielsweise werden sie zur Steuerung von Kränen, Radladern, Baggern, Gabelstaplern oder als Fahrtenregler für Schienenfahrzeuge und Schiffe eingesetzt. Sie lassen sich wie ein Joystick bedienen. Grundsätzlich lassen sich viele Arten von Maschinen, die manuell bedient werden, mit einem Handsteuergeber steuern. Modulare Bauweise unterstützt die Verwendung eines Handsteuergebers in vielen Anordnungen für Maschinensteuerungen.
-
Die Steuerung erfolgt über die jeweilige Winkellage der Steuerwelle, die mit dem Steuerhebel verbunden ist. Die Winkellage lässt sich dabei berührungslos oder auch berührungsbehaftet erfassen. Es ist bekannt, die Winkellage beispielsweise elektrooptisch mittels einer kodierten Scheibe zu ermitteln. Die Winkellage lässt sich aber auch beispielsweise über ein Potentiometer elektronisch ermitteln.
-
Es gibt Handsteuergeber, die nur über eine Achse betrieben werden. Aber auch mehrachsige Handsteuergeber werden verwendet. Die mehrachsigen Handsteuergeber verfügen dementsprechend über mindestens zwei nicht-parallele Steuerwellen, die über ein geeignetes Getriebe angetrieben werden.
-
Stand der Technik
-
Aus der
DE 20 2010 000 176 ist eine Fernbedienung zur Steuerung von Fahrzeugen mit einer Rangiervorrichtung bekannt, wobei die Fernbedienung ein Eingabegerät aufweist und in den Freiheitsgraden der Beweglichkeit des Eingabegerätes die Freiheitsgrade der Beweglichkeit des zu steuernden Fahrzeugs abgebildet sind.
-
Die
EP 0 671 604 A1 beschreibt einen Joystick, der zwei Potentiometer aufweist, die über eine kardanische Umlenkung mit einem Steuerhebel verkoppelt sind. Jeder Position des Steuerhebels ist eine dementsprechende Stellung der Potentiometerschleifer zugeordnet, so dass die an den Potentiometerklemmen abgegriffenen Spannungswerte einer Auswerteschaltung zugeführt werden können. Dort wird eine Vorrichtung zur Umwandlung einer mindestens eindimensionalen mechanischen Auslenkung in eine dieser Auslenkung entsprechende elektrische Größe vorgeschlagen, bei der über wenigstens zwei Kontaktflächen ein Ende eines Schleifkontaktpaares mit elektrischen Ansteuersignalen angesteuert wird. Das andere Ende des Schleifkontaktpaares wird über eine für eine bestimmte Auflösung erforderliche Anzahl von parallel geführten Leiterbahnen verschoben. Durch die Verschiebung des Schleifkontaktpaares werden die Ansteuersignale über die kontaktierten Leiterbahnen an deren Ende als Auswertesignale weitergeleitet.
-
In der
EP 0856 453 A2 wird ein elektrohydraulisches Lenksystem für Fahrzeuge, das eine manuelle Lenkung und eine automatische Lenkung (Autopilot) aufweist, welche über einen Schalter aktivierbar ist, beschrieben. Das Lenksystem besteht mindestens aus einem hydraulischen Lenkzylinder zur Verstellung der lenkbaren Räder, mindestens einem Sensor zur Ermittlung jeweils der Radeinschlagwinkel-Istwerte, mindestens einem elektrisch betätigbaren hydraulischen Steuerventil, welches die Beaufschlagung des Lenkzylinders mit Hydraulikflüssigkeit regelt, und mindestens einem automatischen Lenksignalgeber zur Erzeugung von elektrischen Lenksignal-Sollwerten für die Radeinschlagwinkel. Dabei sind jeweils die automatisch erzeugten Lenksignal-Sollwerte und die Radeinschlagwinkel-Istwerte einer elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung zugeführt. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung ermittelt aus dem von Radeinschlagwinkel-Istwert und dem automatisch erzeugten Lenksignal-Sollwert jeweils ein elektrisches Ansteuersignal für das hydraulische Steuerventil. Für die manuelle Lenkung ist Lenksignalgeber vorgesehen, der aus einer manuellen Stellbewegung ebenfalls einen dazu entsprechenden elektrischen Lenksignal-Sollwert erzeugt, der auch der Steuer- und Auswerteeinrichtung zugeführt wird. In Abhängigkeit davon, welche Lenkung aktiv ist, wertet die Steuer- und Auswerteeinrichtung die manuellen oder die automatischen Lenksignal-Sollwerte aus. Als manueller Lenksignalgeber kann auch ein Lenkhebel („Joystick“) eingesetzt werden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Aufgabe der Erfindung ist es, Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Handsteuergeber zur Steuerung einer Maschine zu schaffen, bei der der Nutzer sofort anhand des Handsteuergebers eine haptische Rückmeldung bzgl. der Auslenkung erhält.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Handsteuergeber zur Steuerung einer Maschine der eingangs genannten Art
- f) an dem Steuerhebel eine Führungskulisse vorgesehen ist, wobei ein Kulissenstein, welcher entlang einer Auslenkkurve der Führungskulisse nachführt wird, den Kraftverlauf bei der Auslenkung des Steuerhebels vorgibt.
-
Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, dass die Rückstellmechanik des Steuerhebels eines Handsteuergebers gegenüber bisher eingesetzten Systemen viele Vorzüge vereint. So lassen sich die Rückstellkräfte, Wegkraftkennlinien, optionale Kraftsprünge und auch asymmetrische Kraftverläufe durch ändern einer einzigen Komponente, nämlich der Führungskulisse, anpassen. Hierbei handelt es sich um ein Kurvensegment, das starr mit dem Griff des Handsteuergebers, ggf. jedoch mittels Schraubverbindung und/oder geeigneten Steckverbindungen austauschbar gestaltet, verbunden ist. Die Auslenkkurve bzw. die Kontur des Kurvensegments bestimmt dabei maßgeblich den Kraftverlauf der Rückstellkräfte.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Handsteuergebers ergibt sich schließlich dadurch, dass der Kulissenstein oder die Führungskulisse elastisch vorgespannt ist. Durch eine z.B. konkave Kontur am Kurvensegment wird beispielsweise ein Hebel über den als Druckkugellager ausgebildeten Kulissenstein vom Einhängepunkt eines elastischen Elements am Kurvensegment weg bewegt und die Distanz der Einhängepunkte vergrößert sich. Hierdurch lassen sich Rückstellkräfte realisieren, die zwischen der Führungskulisse und dem Kulissenstein wirken. Beispielsweise wird das über den Hebel drehbar gelagerte Druckkugellager, welches den Kulissenstein bildet, mittels elastischen Elements auf die als Kurvenscheibe ausgebildete Führungskulisse gezogen. Dabei folgt der Kurvenstein beim Auslenken des Steuerhebels der Kurvenkontur. Dies führt zu einem nicht linearen Anstieg bzw. einem progressiven Verlauf der Rückstellkraft. Gerade bei einem sogenannten Lenkjoystick wird ein solcher Kraftverlauf gewünscht.
-
Vorzugsweise ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Handsteuergebers vorgesehen, dass der Kulissenstein oder die Führungskulisse eine Feder zur elastischen Vorspannung aufweist. Federn sind handelsübliche Komponenten, die in verschiedenen Dimensionierungen erhältlich sind. Der Aufbau des Handsteuergebers mit Führungskulisse lässt sich so einfach herstellen. Die Rückstellkraft wird dabei bevorzugt über zwei Zugfedern realisiert. Die hierdurch erzeugte Redundanz erfüllt so Anforderungen für viele sicherheitsrelevante Anwendungen. Mit nur wenigen Bauteilen lässt sich der Handsteuergeber sehr kompakt aufbauen. Auch lassen sich trotz der Kompaktheit relativ große Rückstellmomente erzeugen. Ein weiterer großer Vorteil ist der durch die Bauart bedingte geringe Verschleiß der Rückstellmechanik.
-
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Handsteuergebers wird dadurch erreicht, dass die Auslenkkurve durch ein Stellelement variabel und anpassbar ausgebildet ist. Diese Maßnahme dient dazu, dass die Auslenkkurve an die Bedürfnisse des Anwenders angepasst werden kann. Hierfür kann beispielsweise die Auslenkkurve vollständig oder segmentweise ausgetauscht werden. Es sind dabei auch Ausführungen denkbar, bei denen die Auslenkkurve selbst z.B. durch Verschiebung in Teilen oder vollständig verändert werden kann. Mittels eines Stellmechanismus mit geeigneten Stellelementen ließe sich die Auslenkkurve ebenfalls in Gestalt bzw. Form verändern.
-
Eine vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Handsteuergebers ergibt sich ferner dadurch, dass wenigstens ein Rastpunkt und/oder Absatz für den Kulissenstein in der Auslenkkurve vorgesehen ist. Über die Form des Kurvensegments lässt sich so nicht nur die Progressivität des Kraftverlaufs beeinflussen. Vielmehr können durch Rastung und Absätze beispielsweise Mittenrastung und Kraftsprünge realisiert werden.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Handsteuergebers ist eine Nachführvorrichtung mit einem Rahmen und/oder einem Gehäuse vorgesehen. Die Nachführvorrichtung ist dabei auf der Montageplattform angeordnet. Außerdem ist das Gelenk in dem Rahmen und/oder dem Gehäuse der Nachführvorrichtung vorgesehen. Der Steuerhebel des Handsteuergebers nimmt dadurch die ausgelenkte Position ein, die auch der Maschine zugeordnet wird. Der Steuerhebel wird nach einer Steuerungsanweisung immer in eine relative Ausgangsposition zurückgeführt. Diese Ausgangsposition des Steuerhebels wird dann separat ausgelenkt.
-
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Handsteuergeber dann eine Regeleinrichtung auf, welche einen Antrieb der Nachführvorrichtung um eine zugeordnete Position nachregelt, wobei durch die mit der Auslenkung angesteuerte Maschine die zugeordnete Position festgelegt wird. Hierbei wird die Wirkung der Steueranweisung ermittelt und eine Position des Steuerhebels zugeordnet. Bei einem Schienenfahrzeug kann durch Betätigen des Handsteuergebers beispielsweise die Geschwindigkeit festgelegt werden, womit ein Sollwert definiert wird. Wenn das Schienenfahrzeug nun die Geschwindigkeit erreicht hat, regelt die Regeleinrichtung den Steuerhebel um einen entsprechenden Winkel nach, der dieser Geschwindigkeit zugeordnet ist. Durch die vorliegende Neuerung sieht der Nutzer sofort, welcher Sollwert eingestellt wurde.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Handsteuergebers ergibt sich dadurch, dass der Antrieb einen Rotor aufweist, welcher die Nachführvorrichtung um einen Winkel β nachführt, welcher durch die mit der Auslenkung ω angesteuerte Maschine zugeordnete Position festgelegt wird. Diese Maßnahme bewirkt, dass die Nachführvorrichtung sich mit dem Steuerhebel um einen zugeordneten Winkel mit dem Rotor dreht. Dies ist platzsparend und die jeweilige Position des Steuerhebels ist für den Anwender einfach zu erfassen.
-
In einer bevorzugten Ausbildung des neuerungsgemäßen Handsteuergebers weist der Antrieb der Nachführvorrichtung ein Getriebe auf. Oft drehen sich die Antriebe zu schnell, sodass die Geschwindigkeit durch ein Getriebe herabgesetzt werden kann. Vorzugsweise ist das Getriebe des Antriebs der Nachführvorrichtung dann selbsthemmend vorgesehen.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Handsteuergebers weist der Rückholmechanismus ein federndes Element auf. Mit dem federnden Element wird der Steuerhebel nach einer Auslenkung des Steuerhebels gegen die Federkraft wieder von dem federnden Element in eine Ausgangsposition zurückgeführt. Um insbesondere Überschwingen des Steuerhebels zu vermeiden können hier Dämpfungsmittel vorgesehen sein. Eine Aufhängung des Steuerhebels zwischen zwei federnden Elementen hat nicht nur Dämpfungseffekte, sondern bringt auch noch eine Redundanz, welche den Handsteuergeber ausfallsicherer macht.
-
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus dem Gegenstand der Unteransprüche sowie den Zeichnungen mit den dazugehörigen Beschreibungen. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Neuerung soll nicht alleine auf diese aufgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt werden. Sie dienen lediglich zur näheren Erläuterung der Neuerung. Die Neuerung soll sich auf alle Gegenstände beziehen, die jetzt und zukünftig der Fachmann als naheliegend zur Realisierung der Neuerung heranziehen würde.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt in einer schematischen Prinzipskizze das Grundprinzip eines erfindungsgemäßen Handsteuergebers mit Nachführvorrichtung in Frontansicht.
- 2 zeigt in einer schematischen Prinzipskizze einen erfindungsgemäßen Handsteuergeber mit Nachführvorrichtung in einer neutralen Auslenkung in Seitenansicht.
- 3 zeigt in einer schematischen Prinzipskizze gemäß der 2 einen erfindungsgemäßen Handsteuergeber mit Nachführvorrichtung mit einer Auslenkung in Seitenansicht.
- 4 zeigt in einer schematischen Prinzipskizze den erfindungsgemäßen Handsteuergeber ohne Nachführvorrichtung in Frontansicht.
- 5 zeigt in einer schematischen Prinzipskizze einen erfindungsgemäßen Handsteuergeber ohne Nachführvorrichtung in einer neutralen Auslenkung in Seitenansicht.
- 6 zeigt in einer schematischen Prinzipskizze gemäß der 5 einen erfindungsgemäßen Handsteuergeber mit Nachführvorrichtung mit einer Auslenkung in Seitenansicht.
- 7a -7d zeigen schematisch verschiedene Varianten der Führungskulisse und jeweils die Kurve der Rückstellkräfte hinsichtlich der Auslenkung.
-
Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
-
In 1 wird mit 10 das Grundschema eines erfindungsgemäßen Handsteuergebers 12 mit einer Nachführvorrichtung 14 dargestellt. Der Handsteuergeber 12 dient zum Steuern einer Maschine, wie beispielsweise eines Radladers. Der Handsteuergeber 12 ist auf einer Montageplattform 16 angeordnet. Der Handsteuergeber 12 umfasst einen Steuerhebel 18, welcher an einer Steuerwelle 20 befestigt ist. Die Steuerwelle 20 ist in der Montageplattform 16 drehbar gelagert und bildet ein Gelenk 22. Der Steuerhebel 18 ist so über eine Schwenkachse 24 auslenkbar vorgesehen.
-
Ein Führungsgeber 26 erfasst jede Auslenkung ω des Steuerhebels 18 und erzeugt ein der jeweiligen Auslenkung zugeordnetes Winkelsignal. Der Winkel ω der Auslenkung wird im Folgenden auch als Führungswinkel ω bezeichnet. Eine Auswerte- und Verarbeitungseinheit 28 verarbeitet das Signal des Führungsgebers 26. Eine Maschine wird so entsprechend der Auslenkung um den Führungswinkel ω angesteuert. Ein Rückholmechanismus 30 führt den Steuerhebel 18 ohne Krafteinwirkung immer in seine Ausgangsposition 32 zurück. Der Steuerhebel 18 befindet sich dabei in einem Gehäuse 34 der Nachführvorrichtung 14 des Handsteuergebers 12.
-
Eine Nachführvorrichtung 14 wirkt mit einem Stellantrieb 36 aktiv auf die Steuerwelle 20. Der Führungsgeber 26 erzeugt dazu das Winkelsignal, welches der jeweiligen Auslenkung des Steuerhebels 20 um die Schwenkachse 24 entspricht. Die Position kann sich aber relativ zur Montageplattform 16 ändern, sofern auch die Nachführvorrichtung 14 ihre Position verändert.
-
Die Nachführvorrichtung 14 enthält ferner einen Motorantrieb 38, welcher mit einem Getriebe 40 einen Rotor 42 ansteuert. Der Motorantrieb 38 ist vorzugsweise als Gleichstrommotor ausgebildet. Die Auswerte- und Verarbeitungseinheit 28 steuert den Motorantrieb 38 derart an, dass sich der Rotor 42 gegenüber dem Gehäuse 34 um einen Winkel β dreht. Der Rotor 42 ändert dabei seine relative Winkelposition zum Gehäuse 34.
-
Der Rotor 42 wird über eine Steuereinheit 44 angesteuert. Als Rückmeldewinkel wird der Winkel β des Rotors 42 bezeichnet, welcher im relativen Bezug zum Gehäuse 34 gemessen wird. Der Stellantrieb 36 besitzt eine selbsthemmende Eigenschaft, so dass die Position des Rotors 42 nicht über Krafteinwirkung des Steuerhebels 18 verändert werden kann.
-
Der Steuerhebel 18 ist mit einer Führungskulisse 46 verbunden. Die Führungskulisse 46 ist in dieser Darstellung nach unten hin mit einer Auslenkkurve 47 ausgebildet. Die Kurvengestalt der Auslenkkurve 47, wie beispielsweise in den 7a bis 7d dargestellt, hat maßgeblichen Einfluss auf die Rückstellkräfte des Steuerhebels 18. Entlang dieser Auslenkkurve 47 läuft beim Betätigen des Steuerhebels 18 ein Druckkugellager 48. Das Druckkugellager 48 bildet einen Kulissenstein 50 für die Führungskulisse 46. Der Kulissenstein 50 ist an einem Hebel 52 befestigt. Federelemente 54 drücken bzw. ziehen den Kulissenstein 50 gegen die Führungskulisse 46. Dabei fährt der Kulissenstein die Auslenkkurve 47 beim Betätigen des Steuerhebels 18 ab (siehe auch 2).
-
In 2 ist der Handsteuergeber 12 gemäß 1 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Soweit die 2 der vorherigen 1 entspricht werden auch die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Handsteuergeber 12 enthält das Gehäuse 34 und die Montageplattform 16. Der Steuerhebel 18 ist mit dem Gelenk 22 in der Montageplattform 16 auslenkbar vorgesehen. Auslenkungen des Steuerhebels 18 werden mit gestrichelten Linien 56 des Steuerhebels 18 angedeutet. Am unteren Abschnitt 58 des Steuerhebels 18 ist die Führungskulisse 46 vorgesehen. Das Druckkugellager 48 ist an dem einen Ende 58 des Hebels 52 angeordnet. Mit dem anderen Ende 60 ist der Hebel 52 an der Montageplattform 16 gelenkig befestigt. Das Federelement 54 spannt den Hebel 52 vor. Hierdurch drückt der Kulissenstein 50 gegen die Führungskulisse 46. In 1 ist der Steuerhebel 18 in der Ausgangsposition 32. Das Federelement 54 hält den Steuerhebel 18 in dieser Ausgangsposition 32 unter einer Spannung.
-
Beim Auslenken des Steuerhebels 18 wird das Federelement 54 entsprechend der Führungskulisse 46 zusammengedrückt bzw. auseinandergezogen oder entspannt. Hierdurch kann anhand der Kurvenform festgelegt werden, welche Kräfte auf den Steuerhebel 18 bei einer Auslenkung wirken sollen. Die Federkräfte des Federelements 54 können zudem je nach Härtegrad so ausgelegt werden, dass sie Einfluss auf die Kräfte bei der Auslenkung des Steuerhebels 18 nehmen.
-
Der Führungsgeber 26 erfasst jede Auslenkung ω des Steuerhebels 18 und erzeugt ein dem Führungswinkel zugeordnetes Winkelsignal. Die Auswerte- und Verarbeitungseinheit 28 verarbeitet das Signal des Führungsgebers 26. Eine Maschine wird so entsprechend der Auslenkung um den Führungswinkel ω angesteuert. Der Rückholmechanismus 30, welcher hier insbesondere aus dem Federelement 54 in Zusammenwirkung mit dem Kulissenstein 50 und der Führungskulisse 46 besteht, führt den Steuerhebel 18 ohne Krafteinwirkung immer in seine Ausgangsposition 32 zurück. Dämpfungsmodul 62 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei Dämpfungselementen 64. Der Steuerhebel 18 ist zwischen diesen Dämpfungselementen 64 angeordnet. Die Form der Kurve der Führungskulisse 46 unterstützt durch ihre Form den Rückholvorgang, da die Federelemente 54 entsprechend von einem gespannten in einen entspannten Zustand geführt werden können.
-
Die Nachführvorrichtung 14 wirkt mit dem Stellantrieb 36 aktiv auf die Steuerwelle 20, wie zu 1 beschrieben. Dadurch erhält ein Nutzer unmittelbar eine Rückmeldung über den Status des tatsächlichen Ansteuerungszustands der Maschine. Dazu wird die Auslenkung des Steuerhebels 18 an die Auswerte- und Verarbeitungseinheit 28 geleitet. Die Maschine wird entsprechend der Auslenkung über die Auswerte- und Verarbeitungseinheit 28 angesteuert. Die Maschine gibt ein Steuersignal wiederum an die Nachführvorrichtung 14, welche den Steuerhebel 18 mit der Nachführvorrichtung 14 entsprechend nachführt. Der Nutzer weiß somit immer, wie der Zustand seiner mit dem Handsteuergeber 10 zu bedienenden Maschine ist.
-
In 3 ist der Handsteuergeber 12 entsprechend der 2 dargestellt. Im Unterschied zu 2 ist jedoch der Steuerhebel 18 ausgelenkt gezeigt. Das Federelement 54 ist aufgrund der Führungskulisse 46 und des Kulissensteins 50 stark gespannt. Ob die Spannung aufgrund von Zug- oder Druckkräften der Federelemente 54 erzeugt wird, ist für den technischen Umstand selbst unerheblich. Die Federkräfte des Federelements 54 wirken in dieser Auslenkposition besonders kräftig auf den Steuerhebel 18, welcher mit der Führungskulisse 46 fest verbunden ist. Der Nutzer des Handsteuergebers 12 erfährt hierdurch, alleine durch die Kräfte, die auf den Steuerhebel 18 wirken, wie weit er ausgelenkt ist.
-
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Handsteuergebers 12 gezeigt. Der Handsteuergeber 12 wird ohne die Nachführvorrichtung 14 schematisch dargestellt. In dieser 4 ist das Grundschema des Handsteuergebers 12 in einer Frontansicht gezeigt. Auch diese Art des Handsteuergebers 12 dient zum Steuern einer Maschine. Der Handsteuergeber 12 ist auf der Montageplattform 16 angeordnet und umfasst das Gehäuse 34. Der Steuerhebel 18 ist an der Steuerwelle 20 befestigt, wobei die Steuerwelle 20 in der Montageplattform 16 drehbar gelagert ist und so das Gelenk 22 ausbildet.
-
Der Führungsgeber 26 erfasst jede Auslenkung ω des Steuerhebels 18 und erzeugt ein der jeweiligen Auslenkung zugeordnetes Winkelsignal. Die Auswerte- und Verarbeitungseinheit 28 verarbeitet das Signal des Führungsgebers 26. Eine Maschine wird so entsprechend der Auslenkung um den Führungswinkel ω angesteuert. Der Rückholmechanismus 30 führt den Steuerhebel 18 ohne Krafteinwirkung immer in seine Ausgangsposition 32 zurück. Der Steuerhebel 18 ist, wie zuvor bei dem Ausführungsbeispiel beschrieben, mit der Führungskulisse 46 fest verbunden.
-
Die 5 und 6 zeigen das Ausführungsbeispiel von 4 in einer Seitenansicht. Soweit sich die Figuren entsprechen werden auch hier die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die 5 zeigt den Handsteuergeber 12, bei dem sich der Steuerhebel 18 in der Ausgangsposition 32 bzw. in einer Ruhestellung befindet. Bei 6 ist der Steuerhebel 18 des Handsteuergebers 12 um den Führungswinkel ω ausgelenkt dargestellt. Die Führungskulisse 46 ist hat eine nach unten geöffnete Kurvenform. Beispielsweise könnte hier auch eine nach unten geöffnete Parabel vorgesehen sein. Grundsätzlich ist jede Kurvenform denkbar, die technisch realisierbar ist.
-
Diverse Kurvengestalten werden daher beispielhaft in den 7a bis 7d dargestellt. Entlang dieser Kurvengestalt läuft beim Betätigen des Steuerhebels 18 das Druckkugellager 48 als Kulissenstein 50 für die Führungskulisse 46. Der Kulissenstein 50 ist an dem Hebel 52 befestigt. Die Federelemente 54 drücken bzw. ziehen den Kulissenstein 50 gegen die Führungskulisse 46. Dabei werden die Federkräfte je nach Lage der Führungskulisse 46 gegenüber dem Kulissenstein 50 größer oder kleiner. Damit wird dem Nutzer des Steuerhebels 18 ein Gefühl für dessen Auslenkung gegeben. Je stärker die Auslenkung ist, desto größer sind die Kräfte, die für eine weitere Auslenkung des Steuerhebels 18 zu überwinden sind. Der Steuerhebel 18 ist zwischen den zwei Dämpfungselementen 64 des Dämpfungsmoduls 62 angeordnet. Dies hilft ein Überschwingen des Steuerhebels 18 in die Ausgangsposition 32 zu reduzieren.
-
Beim Rückstellen in die Ausgangsposition 32 des Steuerhebels 18 kann die Führungskulisse 46 derart ausgestaltet sein, dass sie ein Überschwingen des Steuerhebels 18 vermeiden hilft. Weitere Dämpfungsmittel können zusätzlich diese Funktion zur Vermeidung des Überschwingens des Steuerhebels 18 unterstützen. Die Dämpfungsmittel können z.B. magnetisch, pneumatisch, hydraulisch oder als Reibelement ausgebildet sein.
-
In den 7a bis 7d werden Führungskulissen 46 mit unterschiedlichen Kurvenprofilen 65 dargestellt. Die Kurvenprofile 65 verfügen insbesondere über unterschiedliche Anstiege. Während das Kurvenprofil 65 der 7a symmetrisch ausgestaltet ist, sind die Kurvenprofile 65 der 7b bis 7d asymmetrisch ausgestaltet. Neben den Führungskulissen 46 sind die Rückstellkräfte gegenüber dem Führungswinkel ω des Steuerhebels 18 aufgetragen dargestellt.
-
Die Führungskulissen 46 der 7b bis 7d weisen Kerben 66 oder Absätze 68 auf. Die Kerben 66 dienen als Rastpunkte 70 für den Steuerhebel 18. Die Absätze 68 ermöglichen dabei eine möglichst gleichmäßige Kraftverteilung hinsichtlich der Rückstellkräfte. Der Kulissenstein 50 rastet in den Kerben 66 der Kurvenprofile 65 ein. Diese Rastpunkte 70 lassen sich unmittelbar an dem danebenstehenden Kraftverlauf ablesen. Dabei muss eine höhere Schwellkraft aufgewendet werden, um den Steuerhebel 18 aus der Kerbe 66 herauszubewegen. Die Kraftverteilung der Rückstellkräfte des Steuerhebels 18 kann so mit dem Kurvenprofil 65 der Führungskulissen beeinflusst und an eine gewünschte Haptik angepasst werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Grundschema des Handsteuergebers
- 12
- Handsteuergeber
- 14
- Nachführvorrichtung
- 16
- Montageplattform
- 18
- Steuerhebel
- 20
- Steuerwelle
- 22
- Gelenk
- 24
- Schwenkachse
- 26
- Führungsgeber
- ω
- Führungswinkel
- 28
- Auswerte- und Verarbeitungseinheit
- 30
- Rückholmechanismus
- 32
- Ausgangsposition
- 34
- Gehäuse
- 36
- Stellantrieb
- 38
- Motorantrieb
- 40
- Getriebe
- 42
- Rotor
- 44
- Steuereinheit
- 46
- Führungskulisse
- 47
- Auslenkkurve
- 48
- Druckkugellager
- 50
- Kulissenstein
- 52
- Hebel
- 54
- Federelement
- 56
- Gestrichelte Linien des Steuerhebels
- 58
- Ende des Hebels mit Kulissenstein
- 60
- Ende des Hebels an der Montageplattform
- 62
- Dämpfungsmodul
- 64
- Dämpfungselement
- 65
- Kurvenprofile
- 66
- Kerbe
- 68
- Absatz
- 70
- Rastpunkt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 202010000176 [0005]
- EP 0671604 A1 [0006]
- EP 0856453 A2 [0007]
