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Die Erfindung betrifft eine grafisch-numerische Bedienstelle an einer Thermoformmaschine.
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Stand der Technik
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Die bekannten Bedienstellen an Thermoformmaschinen nach dem Stand der Technik weisen Bildschirmseiten auf mit schematischen Darstellungen, bei denen Bediener Schwierigkeiten haben bei einer Optimierung, weil entweder eine numerische Eingabe auf einer anderen Bildschirmseite erforderlich ist oder die Darstellungen eher schematisch und starr sind und nicht den eingestellten Maschinenparametern entsprechen. Daher ist der Gesamtzusammenhang des Thermoformprozesses oft nur schwer zu begreifen.
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Die Druckschrift
EP 2 241 862 A2 zeigt eine Verpackungsmaschine und eine Anzeigevorrichtung für eine Verpackungsmaschine, bei der eine Anzeigevorrichtung vorgeschlagen wird, die in einer Zeitstrahlgrafik eine gleichzeitige Darstellung von wenigstens zwei in der Verpackungsmaschine parallel, nacheinander und/oder zeitlich überlappend ablaufenden Prozessen vorsieht, wobei für jeden Prozess in der Zeitstrahl-Grafik eine Zeile vorgesehen ist, und wobei die Abmessungen von den Prozessen zugeordneten Prozess-Symbolen proportional sind zu der zeitlichen Dauer des jeweiligen Prozesses. Durch Anklicken eines Prozess-Symbols kann der Bediener eine vergrößerte Darstellung des Prozess-Symbols erhalten oder ein Menü zur Einstellung bestimmter Parameter des betreffenden Prozesses.
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Die Druckschrift
DE 10 2014 015 455 B4 offenbart ein Verfahren zum Optimieren eines Formteils oder der Taktzeit einer Thermoformmaschine zum Tiefziehen von Formteilen aus einer erwärmten thermoplastischen Folienbahn, mit einer Transporteinrichtung für die Folienbahn und Bearbeitungsstationen mit bewegbaren Einrichtungen und Werkzeugen, bei dem der Bediener Eingaben in ein Steuerungsprogramm der Thermoformmaschine oder in ein Steuerungsprogramm außerhalb der Thermoformmaschine tätigt, die die Eigenschaften von Folie, Werkzeugen, Formteilen und Prozessparametern betreffen, und bei dem das Steuerungsprogramm der Thermoformmaschine oder das Steuerungsprogramm außerhalb der Thermoformmaschine einen zeitlichen Ablauf von Programmbestandteilen wie Bewegungen von Bearbeitungsstationen mit bewegbaren Einrichtungen und Werkzeugen, Schaltpunkten und dem Ablauf von Zeiträumen berechnet und mittels einer Visualisierungseinrichtung den zeitlichen Ablauf von Programmbestandteilen wie Bewegungen von Bearbeitungsstationen mit bewegbaren Einrichtungen und Werkzeugen, Schaltpunkten und dem Ablauf von Zeiträumen, gemäß den Eingaben des Bedieners, die Werkzeuge betreffend, anzeigt und den Aufbau der Werkzeuge mit seinen Bestandteilen mittels einer Visualisierungseinrichtung anzeigt, wobei das Steuerungsprogramm der Thermoformmaschine oder das Steuerungsprogramm außerhalb der Thermoformmaschine dem Bediener mittels einer Visualisierungseinrichtung den zeitlichen Ablauf von Programmbestandteilen wie Bewegungen von Bearbeitungsstationen mit bewegbaren Einrichtungen und Werkzeugen, Schaltpunkten und dem Ablauf von Zeiträumen so anzeigt, dass das Steuerungsprogramm dem Bediener einen vom Bediener auf dem Ablauf vertikal verschiebbaren Zeiger zur Verfügung stellt, mit dem die zum durch den Zeiger angezeigten Ablaufzeitpunkt gehörigen Stellungen der Bestandteile der Werkzeuge sowie die Druckzustände im Inneren der Werkzeuge angezeigt werden und dass der angezeigte Ablauf den Eingaben des Bedieners, die Folie, die Werkzeuge, die Formteile und die Prozessparameter betreffend, entspricht.
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Die Druckschrift
EP 2 252 921 B1 offenbart ein Verfahren zum Einstellen eines Parameters, einer mechanischen Maschineneinstellung und von Heizeinrichtungen, zum Verwenden einer Vakuumformanlage und zum Herstellen von Produkten sowie Anlage und Produkt, bei dem in einem ersten Schritt eine Parametereingabe erfolgt, - woraufhin in späteren Schritten zunächst ein Trockenlauf von Anlagenteilen, - dann ein Anfahren in einem Sparmodus und - schließlich ein Fahren der Anlage in einem Produktionsmodus durchgeführt werden, wobei in den späteren Schritten jeweils eine Iteration durchgeführt wird und, wobei der Parameter iterativ so eingestellt wird, dass sich eine Zykluszeit ergibt, welche größer ist als eine minimal mögliche Zykluszeit, welche aber eine bessere Produktqualität ergibt.
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Aufgabenstellung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bedienstelle vorzuschlagen.
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Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus übrigen, in den jeweiligen Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Ausführungsbeispiel
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Die vorgeschlagene Bedienstelle soll dem Bediener das Verstehen und Optimieren des Thermoformprozesses dadurch erleichtern, dass er, ausgehend von einer zentralen Seite, im folgenden Darstellungseinheit genannt, den vollständigen Prozess überblicken kann, ohne auf andere Seiten wechseln zu müssen und in dem er direkt die Auswirkungen seiner Optimierungsversuche sieht, beispielsweise durch die Veränderung von Maß- und Zeitangaben über die Positionen von Bestandteilen von Arbeitsstationen, Werkzeugteilen oder Indikatoren. Mit einer übersichtlichen Navigation kann er die Sicht auf den Thermoformprozess Schritt für Schritt „durchschieben“. Diese Darstellungseinheit muss er nicht verlassen. Zur Optimierung kann er Werte wie Zeiten, Drücke, Positionen etc. „nach Gefühl“ durch Verschieben eines Indikators oder eines Bestandteils einer Arbeitsstation anpassen. Alternativ kann er durch Anklicken eines Indikators oder eines Bestandteils einer Arbeitsstation Eingabeelemente öffnen und die Anpassung genauer, durch Verschieben eines Wertes auf einer numerischen Skala oder einer Prozent-Skala oder durch eine direkte numerische Eingabe über eine Tastatur, wie beispielsweise ein in die Bildschirmfläche integriertes sogenanntes on screen keyboard vornehmen.
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Mit dem Begriff Thermoformprozess ist der gesamte Ablauf vom Behandeln der flachen Warenbahn über die Verformung der Kunststofffolie bis zur Nachbearbeitung der Formteile und der Verpackung der Formteile gemeint.
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Mit dem Begriff Arbeitsstation sind sämtliche bekannten Einheiten der Thermoformmaschine gemeint, die einen Beitrag zum Thermoformprozess leisten. Das schließt beispielsweise auch den Folientransport ein.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 Eine Bedienstelle 9 für eine Thermoformmaschine mit einer Anzeigefläche 12, einer Darstellungseinheit 13, Schaltelementen 10 und Softwarefeldern 11.
- 2 Eine vereinfachte Darstellung der erfinderischen Darstellungseinheit 13, auf der Positionen von Stationsteilen und/oder Werkzeugteilen 4, 17 von Arbeitsstationen 1 am jeweiligen Ende eines Teilschritts dargestellt sind.
- 3 Eine vereinfachte Darstellung der erfinderischen Darstellungseinheit 13, wobei auf der linken Seite Stationsteile und/oder Werkzeugteile 4, 17 von Arbeitsstationen 1 zu sehen sind und auf der rechten Seite ein Eingabeelement 14 zur Anpassung von Einstellwerten 6 von relevanten Prozessparametern.
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Der Begriff Bedienstelle wird in diesem Dokument synonym genutzt zu dem Begriff, HMI oder Mensch-Maschine-Schnittstelle.
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Die 1 zeigt eine Bedienstelle 9 für eine Thermoformmaschine mit einer Anzeigefläche 12, einer Darstellungseinheit 13, Schaltelementen 10 und Softwarefeldern 11. Unter einer Anzeigefläche 12 ist hier ein berührungssensitiver Bildschirm zu verstehen. In bekannter Weise ist eine solche Bedienstelle 9 an einer Thermoformmaschine beispielsweise an der Bedienseite befestigt. Im unteren Bereich der Bedienstelle 9 sind ebenfalls oft in bekannter Weise Schaltelemente 10 untergebracht, wie sie für das Bedienen einer Thermoformmaschine benötigt werden, also beispielsweise Hardware-Taster für die Funktionen Start, Stopp, Steuerstrom EIN, Steuerstrom AUS usw. Eingelassen in einen Ausschnitt der Bedienstelle 9 ist eine Anzeigefläche 12, wie sie beispielsweise durch einen Industrie-PC mit integriertem Bildschirm verkörpert wird. Auf der Anzeigefläche 12 können Softwarefelder 11 platziert sein, mit denen in bekannter Weise Funktionen angezeigt und vom Bediener geschaltet werden, Eingaben vom Bediener getätigt werden oder Warnmeldungen von der Steuerung der Thermoformmaschine angezeigt werden. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass auf der Anzeigefläche 12 eine Darstellungseinheit 13 platziert ist. Diese Darstellungseinheit 13 erlaubt es dem Bediener, den gesamten Prozess zu steuern, Eingaben zu tätigen, Zeiten zu variieren, Maschinenparameter einzugeben oder anzupassen ohne jemals die Darstellungseinheit 13 verlassen zu müssen oder dass er eine numerische Eingabe machen muss zur Anpassung von Maschinenparametern. Der erfindungsgemäße Vorteil der Bedienstelle ist die Gestaltung der Darstellungseinheit 13, die dem Bediener eine ergonomische Bedienung erlaubt und ein gutes Verständnis für den Prozess bietet.
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2 zeigt die erfinderische Darstellungseinheit 13 mit einer vereinfachten Darstellung 7 von Positionen von Stationsteilen und/oder Werkzeugteilen 4, 17 von Arbeitsstationen 1, dargestellt am jeweiligen Ende eines Teilschritts und einer entsprechenden Position auf dem Zeitstrahl 16 bzw. der Folienebene zugeordnet. Auf der Darstellungseinheit 13 kann der Bediener in einer Navigationseinheit 18 die gewünschte Arbeitsstation 1 und den Arbeitsschritt 2 in der zuvor ausgewählten Arbeitsstation 1 auswählen. Die Darstellung von Arbeitsstationen 1 und Arbeitsschritten 2 ist hier nur beispielhaft alphanumerisch angelegt. Arbeitsstationen 1 und Arbeitsschritte 2 können genauso über Symbole, Bilder, Piktogramme etc. ausgewählt werden. Ebenso sind die dargestellten Anzahlen von Arbeitsstationen 1 und Arbeitsschritten 2 nur beispielhaft zu sehen.
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In der Darstellungseinheit 13 sieht man in 2 einen ausgewählten Arbeitsschritt 2 einer ausgewählten Arbeitsstation 1 in drei Teilschritten 3 für eine Arbeitsstation 1 dargestellt. Der Arbeitsschritt 2 ist hier beispielsweise das Schließen der Arbeitsstation 1. Dargestellt sind in einer vereinfachten Darstellung 7 jeweils Stationsteile 4 und Werkzeugteile 17 einer Arbeitsstation 1 in ihren gewählten vertikalen Abständen zu einer geometrischen Bezugsebene 8. Die geometrischen Abstände sind im jeweiligen Teilschritt numerisch angegeben.
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Die linke Darstellung ist die geöffnete Position, die mittlere Darstellung ist eine relevante Zwischenposition und die rechte Darstellung ist die geschlossene Position. Die Darstellung mit drei Teilschritten 3 eines Arbeitsschrittes 1 ist ebenfalls nur beispielhaft zu sehen.
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Der Bediener kann die Stations- und Werkzeugteile 4, 17 in den einzelnen Teilschritten 3 „anfassen“ und verschieben. Ebenso kann er einen zugehörigen Indikator 5 nutzen, um den Wert auf einer groben Skala zu verschieben. Möchte er exaktere Werte eingeben für eine Position eines Teilschritts 3, so kann er das entsprechende Stations- und Werkzeugteil 4, 17 oder den Indikator 5 im gewünschten Teilschritt 3 durch eine Interaktion wie beispielsweise ein Antippen öffnen und über ein dann erscheinendes Eingabeelement 14 (3) den oder die gewünschten Werte numerisch eingeben. Alternativ kann er die Werte im Eingabeelement 14 auf einer feinen Skala gezielter verschieben.
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3 zeigt die erfinderische Darstellungseinheit 13 mit einer vereinfachten Darstellung 7 von Stations- und Werkzeugteilen 4, 17 von Arbeitsstation 1 auf der linken Seite und auf der rechten Seite ein Eingabeelement 14 zur Anpassung von Einstellwerten 6 von relevanten Prozessparametern. Hier hat der Bediener beispielsweise einen Indikator 5 für den Druck P aktiviert. Der Indikator 5 zeigt relevante alphanumerische Angaben in kompakter Form, wie beispielsweise P für Druck. Ebenfalls ein grobes Skalenfeld, auf dem in einfacher Weise abgeschätzt werden kann, auf welchen Wert der Maschinenparameter innerhalb seines technisch möglichen Bereichs eingestellt ist. Wenn der Bediener weitere Eingaben machen will, dann öffnet er den Indikator 5 und erhält als Reaktion der Steuerung in der Darstellungseinheit 13 ein entsprechendes Eingabeelement 14. Das Eingabeelement 14 kann mehrere verschiebbare und/oder numerisch eingebbare Maschinenparameter aufweisen, ebenso Schalter zum Ein- und Ausschalten von Funktionen. Die numerische Eingabefläche ist hier nicht dargestellt. Der technisch-physikalische Zusammenhang von Maschinenparametern wird angezeigt, ebenso die technisch-physikalischen Grenzen des jeweiligen Maschinenparameters. Zum Verwerfen oder Abschließen der durch den Bediener getätigten Aktionen sind ebenfalls Eingabemöglichkeiten vorhanden.
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Der Begriff Arbeitsstation ist in diesem Dokument nicht auf die bekannten Arbeitsstationen wie beispielsweise Heizstation, Formstation, Stanzstation einer Thermoformmaschine beschränkt, sondern kann ebenso die Arbeitsstationen von weiteren angegliederten Maschinen einer Thermoformlinie, wie beispielsweise die Arbeitsstationen von Abwickeleinrichtungen, Stapelmaschinen, Endverpackungsanlagen mit einschließen.
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Mit dem Begriff „Anpassen des Thermoformprozesses“ sind alle Beeinflussungen gemeint, die direkt zum Thermoformprozess gehören und in irgendeiner Weise die Kunststoffbahn oder das Formteil betreffen. Ausgeschlossen von diesem Begriff des Anpassens des Thermoformprozesses sind Einstellungen an der Thermoformmaschine, die man im Allgemeinen als Systemeinstellungen bezeichnet, wie beispielsweise Einstellungen zur Wartung oder zur Energieeinsparung.
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Die grafische Darstellungseinheit 13 ist das Herzstück der Erfindung, weil mit dieser grafischen Darstellungseinheit 13 für einen Bediener eine Arbeitsfläche bereitgestellt wird, die er zur Optimierung und Anpassung des Thermoformprozesses nicht mehr verlassen muss. Wenn ein eingefahrenes Werkzeug zum wiederholten Mal auf einer Thermoformmaschine gefahren werden soll, wird der Bediener beispielsweise die grafische Darstellungseinheit 13 nicht benutzen wollen, sondern auf alternativer Weise die Werte per digitaler Rezeptur in die Maschinensteuerung einlesen oder auf einer anderen Softwareseite der Bedienstelle 9 die Maschinenparameter manuell in eine Liste eingeben. Zur Anpassung des Thermoformprozesses gehört auch die Möglichkeit, für den Thermoformprozess wichtige Maschinenfunktionen von der Darstellungseinheit 13 aus ein- und auszuschalten ohne die Darstellungseinheit 13 zu verlassen. Die Anpassungen des Thermoformprozesses können auch maschinenübergreifend erfolgen, sodass der gesamte Prozess der Fertigungslinie über die grafische Darstellungseinheit 13 optimiert werden kann. Die Arbeitsstationen 1 beispielsweise einer Stapelmaschine können dabei ebenfalls als Arbeitsstation 1 mittels einer Navigationseinheit 18 erreicht werden. Mittels der Navigationseinheit 18, die auf der Darstellungseinheit 13 verankert ist, kann er sämtliche Arbeitsstationen 1 und Arbeitsschritte 2 anwählen. Die Darstellungsinhalte passen sich nach der Auswahl durch den Bediener sofort entsprechend an. Die Aktionen, die mit den erforderlichen Anpassungen des Thermoformprozesses gemeint sind, beschränken sich auf die Aktionen, die den Thermoformprozess direkt betreffen wie beispielsweise Temperaturen, Zeiten, Geschwindigkeiten oder Drücke. Nebenfunktionen, die beispielsweise zur Vorbereitung einer Reparatur oder einer Maßnahme zur Wartung gehören, werden von anderen Softwareseiten der Bedienstelle 9 bedient. Mit Hilfe der Indikatoren 5 kann der Bediener zeitliche, räumliche und andere physikalische Werte schnell und ergonomisch anpassen, dazu gehören auch physikalisch abgeleitete Werte wie Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Ein Indikator 5 kann als Ganzes geometrisch auf der Fläche der Darstellungseinheit 13 vom Bediener mit Finger oder Grafikstift horizontal und/oder vertikal verschoben werden, je nachdem, ob eine zeitliche oder räumliche Größe verändert werden soll. Zusätzlich kann ein Markierungspfeil auf der Skala des Indikators 5 verschoben werden, womit ein Absolutwert, beispielsweise ein Druck, in seinem Wert angepasst wird. Ebenfalls sind die Reaktionen der Maschinensteuerung sofort sichtbar: Wird ein Zeitpunkt oder ein Stationsteil 4 verschoben, so wird dies direkt umgesetzt und neue zeitliche Abstände oder geometrische Verhältnisse werden sofort so angezeigt, wie es dem vom Bediener geänderten Ablauf entspricht. Weiter werden auf der grafischen Darstellungseinheit 13 die Werte der Relationen der angepassten Maschinenparameter angezeigt. So kann der Bediener beispielsweise genau ablesen, in welcher Millisekunde des Thermoformtakts ein Stationsteil 4 oder Werkzeugteil 17 die Bezugsebene 8 erreicht oder maximal geöffnet ist. Ebenso ist ersichtlich, nach welcher Zeit ein gewünschter Druckwert P erreicht wird.
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Es ist erfinderisch vorgesehen, die grafisch-numerische Bedienstelle an einer Thermoformmaschine geeignet zur Bedienung einer Thermoformmaschine zum Verformen von thermoplastischen Kunststofffolien oder -platten zu Formteilen und geeignet zur Darstellung von mindestens einem Arbeitsschritt einer Arbeitsstation einer Thermoformmaschine, zur grafischen Darstellung der Werte und der Relationen von mindestens zwei Maschinenparametern und zur Variation von Maschinenparametern einer Thermoformmaschine durch einen Bediener, so auszuprägen, dass die Bedienstelle 9 mindestens eine grafische Darstellungseinheit 13 aufweist, wobei die grafische Darstellungseinheit 13 es dem Bediener ermöglicht, ausschließlich die grafische Darstellungseinheit 13 zum Anpassen des Thermoformprozesses zu benutzen, wobei mittels der grafischen Darstellungseinheit 13 Arbeitsstationen 1 und Arbeitsschritte 2 zur Ansicht und/oder Bearbeitung auswählbar sind, wobei die grafische Darstellungseinheit 13 vereinfachte grafische Darstellungen 7 von mindestens einer Arbeitsposition 2 einer Arbeitsstation 1 einer Thermoformmaschine zeigt, wobei die grafische Darstellungseinheit 13 dem Bediener Eingriffsmöglichkeiten in den Ablauf des Thermoformprozesses durch Variation von Maschinenparametern ermöglicht, wobei auf der grafischen Darstellungseinheit 13 Eingriffe zum Anpassen der Werte von Parametern durch Verschieben eines Indikators 5 oder eines Stationsteils 4 oder eines Werkzeugteils 17 und/oder durch numerische Eingabe in ein Eingabeelement 14 eines Indikators 5 oder eines Stationsteils 4 oder eines Werkzeugteils 17 vom Bediener durchführbar sind und wobei auf der grafischen Darstellungseinheit 13 sowohl die Werte der angepassten Maschinenparameter als auch die Werte der Relationen der angepassten Maschinenparameter anzeigbar sind. Es ist vorteilhaft, wenn die vereinfachten grafischen Darstellungen 7 geometrische Abstandsmaße von Stationsteilen 4 und/oder Werkzeugteilen 17 zu einem definierten Zeitpunkt von einer geometrischen Bezugsebene 8 aufweisen. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die geometrische Bezugsebene 8 eine Folienebene einer Thermoformmaschine ist. Die vereinfachten grafischen Darstellungen 7 sollen vorteilhafterweise einen zeitlichen Bezug aufweisen in Form eines Zeitstrahls 16, der identisch ist mit der Prozesszeit der Thermoformlinie. Die geometrische Bezugsebene 8 und der Zeitstrahl 16 sollen zusammenfallend in den vereinfachten grafischen Darstellungen 7 abgebildet sein. Ebenso können die geometrische Bezugsebene 8 und der Zeitstrahl 16 voneinander getrennt in den vereinfachten grafischen Darstellungen 7 abgebildet sein. Die Darstellungseinheit 13 soll mindestens einen Indikator 5 aufweisen, der mindestens einen Einstellwert 6 anzeigt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn auf der Darstellungseinheit 13 die zeitliche Zuordnung von Indikatoren 5 zu einem Arbeitsschritt 2 entlang des Zeitstrahls 16 verschiebbar ist zum Zweck der Optimierung von Maschineneinstellungen. Es ist ebenso vorteilhaft, wenn auf der Darstellungseinheit 13 der numerische Wert von Maschineneinstellungen durch eine Verschiebung eines Indikators 5, eines Werkzeugteils 17 oder eines Stationsteils 4 veränderbar ist zum Zweck der Optimierung von Maschineneinstellungen. Der Bediener kann zum Zweck der Optimierung von Maschineneinstellungen Indikatoren 5 aktivieren und dabei ein Eingabeelement 14 öffnen, um numerische Werte von Maschineneinstellungen komfortabler zu verändern. Das Eingabeelement 14 kann neben Einrichtungen zum Verändern von Werten von Maschineneinstellungen die An- und Abwahl von Maschinenfunktionen oder Teilschritten von Arbeitsstationen 1 aufweisen. Die Eingabeelemente 14 und die Indikatoren 5 können Grenzwerte für Maschineneinstellungen aufweisen, die der Bediener nicht überschreiten bzw. unterschreiten kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Arbeitsstation
- 2
- Arbeitsschritt
- 3
- Teilschritt
- 4
- Stationsteil
- 5
- Indikator
- 6
- Einstellwert
- 7
- Vereinfachte Darstellung
- 8
- Bezugsebene
- 9
- Bedienstelle
- 10
- Schaltelemente
- 11
- Softwarefelder
- 12
- Anzeigefläche
- 13
- Darstellungseinheit
- 14
- Eingabeelement
- 16
- Zeitstrahl
- 17
- Werkzeugteil
- 18
- Navigationseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2241862 A2 [0003]
- DE 102014015455 B4 [0004]
- EP 2252921 B1 [0005]
