DE19731375A1 - Proportionaltaster - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Proportionaltaster, ins­ besondere für eine Funkfernsteuerung von Baukranen, mit einem in einem Tastergehäuse angeordneten Tastglied, das ein erstes Schaltelement einer ersten Schaltstufe betätigt, und mit einem zweiten Schaltele­ ment in einer zweiten Schaltstufe, die im Betätigungs­ richtung hinter der ersten Schaltstufe liegt und nach der ersten Schaltstufe ebenfalls durch das Tastglied über ein in Betätigungsrichtung hinter dem ersten Schaltelement angeordnetes Betätigungsglied betätigbar ist.

Bei der Steuerung von Maschinen, Apparaten, Einrich­ tungen und dergleichen, ist häufig eine Zweistufen­ schaltung mit einem einzigen Taster erforderlich. Dies gilt z. B. für die Steuerung von Baukranen, insbesonde­ re für eine Funkfernsteuerung, wobei z. B. in einer ersten Stufe eine langsame und mit einer zweiten Stufe eine schnellere Geschwindigkeit vorgegeben werden soll. Für diesen Zweck sind bereits sogenannte Zwei­ stufentaster bekannt, wobei nach Aktivierung einer ersten Schaltstufe durch ein entsprechendes "Durchdrücken" eine zweite Schaltstufe aktiviert wird.

Aus Sicherheitsgründen soll dabei kein Dauerkontakt gegeben sein, sondern es ist jeweils eine Betätigungs­ kraft und eine kraftmäßig geringere Haltekraft vorge­ sehen.

Die bisher bekannten Taster haben Raststellungen oder Aussparungen für Federn zwischen der ersten und der zweiten Schaltstufe. Nachteilig dabei ist jedoch, daß es mit zunehmendem Gebrauch zu einem entsprechenden Spiel bzw. Verschleiß kommt, durch das die einzelnen Raststellungen nicht mehr so präzise für die Benutzer erkennbar sind.

Andere Zweistufentaster haben den Nachteil, daß sie durch die Verwendung von Gummi oder ähnlichen Teilen temperaturabhängig sind. Insbesondere bei sehr tiefen Temperaturen besteht die Gefahr, daß die Elastizität einzelner Teile verloren geht, wodurch es zu einer vollständigen Funktionsunfähigkeit kommen kann. Die Hauptgefahr besteht dabei darin, daß unter Umständen die Rückstellung nicht mehr funktioniert, so daß es zu einem damit verbundenen gefährlichen Dauerbetrieb der zu steuernden Einrichtung kommen kann.

Aus der DE-OS 41 18 743 ist ein Mehrstufenschalter mit einem federnden bzw. federnd gelagerten Druckkopf be­ kannt, bei dem die zweite Schaltstufe mittels einer Schnappscheibe betätigt wird. Die erste Schaltstufe ist hingegen durch Berührung einer Kontaktfläche mit einer darunter liegenden Leiterbahn realisiert. Nach­ teilig an dem bekannten Mehrstufenschalter ist jedoch, daß ein Bediener keinerlei Rückmeldung darüber be­ kommt, ob und wann die erste Schaltstufe betätigt wur­ de.

Ein weiterer zweistufiger Schalter ist in der DE-OS 39 19 099 beschrieben. Bei diesem Schalter werden durch Variation der Schaltkraft mehrere Schaltvorgänge aus­ gelöst. Der Schalter ist als mehrschichtiger Folien­ schalter ausgebildet, bei dem mehrere Flächenschalter und/oder Domschalter übereinanderliegend integriert sind. Eine Variation der Schaltkraft und damit unter­ schiedliche Auslösevorgänge des Schalters sind beim Domschalter durch die Gestaltung des Doms und beim Flächenschalter durch die Dicke der Abstandsfolie zwi­ schen den Schaltfolien bzw. durch die Größe der Schaltöffnung möglich.

Jedoch weist auch dieser bekannte Mehrstufenschalter den Nachteil auf, daß ein Bediener keine Rückmeldung darüber erhält, ob und wann eine Schaltstufe betätigt wurde.

Außerdem ist bei dem bekannten Mehrstufenschalter eine Betätigung der einzelnen Schaltstufen in einer vorher bestimmten Reihenfolge nicht zuverlässig gewährlei­ stet.

Aus der DE 43 12 771 ist ein Zweistufentaster bekannt, mit dem in der ersten Stufe eine langsame und mit der zweiten Stufe eine schnellere Geschwindigkeit vorgege­ ben werden kann. Hierfür sind zwei Schaltstufen vorge­ sehen, die jeweils mit einem Schnappschaltelement in Form einer Schnappscheibe ausgestaltet sind. Durch Druck auf ein Betätigungsglied wird zuerst die erste Schaltstufe durch Drücken der ersten Schnappscheibe ausgelöst, wodurch die erste langsame Geschwindig­ keitsstufe freigegeben wird. Durch stärkeren Druck auf das Betätigungsglied wird die zweite Schaltstufe durch die zweite Schnappscheibe aktiviert und dadurch die zweite Geschwindigkeitsstufe ausgelöst.

Bei der drahtlosen Steuerung von Maschinen, insbeson­ dere bei der Funkfernsteuerung von Baukranen, ist es sehr zweckmäßig, daß bei einem Ausfall der Bedienper­ son eine sofortige Abschaltung der Maschine erfolgt, um Gefahren durch einen unkontrollierten Betrieb zu vermeiden. Dieses Abschalten beim Ausfall der Bedien­ person wird als "Totmann-Sicherung" bezeichnet. Eine derartige Sicherung beim Ausfall der Bedienperson ist in keiner der bisher bekannten Proportionaltaster ge­ löst.

Nachteilig bei den bisher bekannten Mehrstufenschal­ tern ist außerdem, daß sie nicht in der Proportional- Technik benutzt werden können. Es sind lediglich zwei verschiedene Geschwindigkeitsstufen steuerbar. Um eine optimale Steuerung von z. B. Ladekranen an LKWs erzie­ len zu können, ist es notwendig, daß die Geschwindig­ keit stufenlos steuerbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Proportionaltaster zu schaffen, wel­ cher eine sogenannte "Totmann-Sicherung" aufweist, und mit der gleichzeitig proportionale Steuersignale aus­ gesendet werden können, wobei einer Bedienperson eine einfache Möglichkeit gegeben werden soll, zu erkennen, in welcher Schaltstellung sich die Vorrichtung befin­ det.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in An­ spruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen, in zwei Stufen schaltba­ ren Tasterbetätiger ist sichergestellt, daß der Pro­ portionaltaster beim Ausfall der Bedienperson zuver­ lässig abschaltet. Die erste Stufe dient dabei der Aktivierung des Tasterbetätigers bzw. einer ersten Selektfunktion und die zweite Stufe dient der propor­ tionalen Steuerung der zu steuernden Maschine.

Durch das in dem Tastergehäuse unter bzw. hinter dem Tasterbetätiger angeordnete Schnappschaltelement er­ gibt sich der Vorteil, daß die Bedienperson durch die taktile Rückmeldung des Schnappschaltelementes genau erkennt, in welcher Schaltstellung sich der Tasterbe­ tätiger befindet.

Durch den elastischen Proportionalbetätiger, der unter bzw. hinter dem Schnappschaltelement angeordnet ist, sowie durch den Proportional-Sensor kann eine stufen­ lose Änderung des Signals in Abhängigkeit der Be­ triebskraft erfolgen. D.h. in Abhängigkeit von dem auf die Tasteinrichtung aufzubringenden Druck und damit der Größe der Auflagefläche kann ein Baukran oder der­ gleichen stufenlos proportional gesteuert werden.

Bei den bisher bekannten Zweistufentastern wurde bei der erste Stufe eine langsame Geschwindigkeit und bei der zweiten Stufe eine schnelle Geschwindigkeit ge­ steuert. Nunmehr kann in der zweiten Stufe mit einer variablen Geschwindigkeit operiert werden. Dadurch muß die erste Stufe nicht eine erste Geschwindigkeit sein, sondern kann in diesem Fall überhaupt nur eine Freiga­ be bedeuten, und somit als "Totmann-Sicherung" dienen. Dies bedeutet, daß beim Loslassen des Tastgliedes der Baukran bzw. die zu steuernde Maschine sofort steht.

Die Vergrößerung der Auflagefläche des Proportional- Betätigers mit seiner elastischen nachgiebigen dem Proportional-Sensor zugewandten Seite erfolgt durch die Druckerhöhung in axialer Richtung. Die durch den axialen Druck entstehende größere Auflagefläche wird durch den Proportional-Sensor registriert.

In einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß das Schnappschaltele­ ment als Schnappscheibe mit taktiler Rückmeldung aus­ gebildet ist.

Durch die taktile Rückmeldung erhält die Bedienperson eine einfache Möglichkeit, zu erkennen, in welcher Schaltstellung sich die Vorrichtung befindet.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß der Proportional-Betätiger auf seiner der dem Proportio­ nal-Sensor zugewandten Seite kegelförmig, sich in Richtung des Proportional-Sensors verjüngend, ausge­ staltet ist, oder eine andere geeignete Form besitzt.

Durch die Kegelform des Proportional-Betätigers ist eine besonders vorteilhafte Vergrößerung der Auflage­ fläche durch axialen Druck möglich.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vor­ gesehen sein, daß zur Sicherstellung der Schaltreihen­ folge eine zur Betätigung des Proportional-Sensors schaltkrafterhöhende Einrichtung vorgesehen ist.

Durch die schaltkrafterhöhende Einrichtung ist sicher­ gestellt, daß ein Bediener nicht ungewollt beim Betä­ tigen des erfindungsgemäßen Tasters sofort den Propor­ tional-Sensor aktiviert bzw. betätigt, sondern viel­ mehr können die beiden Schaltstufen nur in der vorge­ sehenen Reihenfolge aktiviert werden.

Als schaltkrafterhöhende Einrichtung können in einfa­ cher Weise Federeinrichtungen, z. B. in Form einer Spi­ ralfeder verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemä­ ßen Proportionaltaster;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Proportionaltasters nach der Fig. 1 aus Pfeilrichtung A in ver­ kleinerter Darstellung.

Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich, wirkt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Proportional­ tasters ein in einem Ringhalter 1 fixiertes Tastglied 2 über eine Abrundung 3 auf ein Schnappschaltelement 4 nach Ausüben einer Druckkraft F in Pfeilrichtung A ein. Das Tastglied 2 ist in einem Deckel 5 eines Ta­ stergehäuses 6 geführt. Das Tastergehäuse 6 selbst weist seitlich zwei sich gegenüberliegende Schlitze 7 auf, durch welche eine flexible Leiterplatte in Form einer Schaltfolie 8 aus dem Tastergehäuse 6 in Höhe des Schnappschaltelementes 4 herausgeführt ist, und in Höhe eines Proportional-Sensors 9 wieder in das Ta­ stergehäuse 6 eintritt.

Der Proportional-Sensor 9 ist auf dem Boden des Ta­ stergehäuses 6 fixiert. Das Schnappschaltelement 4 ist mittels einer Seitenführung 10 auf der Oberseite eines topfförmigen Betätigungsgliedes 11 befestigt. An der Innenseite des Betätigungsgliedes 11 liegt eine als Spiralfeder 12 ausgeführte Federeinrichtung an, welche als Rückstellglied für das Betätigungsglied 11 vorge­ sehen ist. Das Tastergehäuse 6 selbst liegt auf einer Grundleiterplatte 13 auf, welche über Abstandshalter 14 mit dem Gehäuse 15 einer Fernsteuerung verbunden ist.

Der elektrische Kontakt zwischen flexibler Leiterplat­ te bzw. Schaltfolie 8 und Grundleiterplatte 13 wird über eine Steckverbindung 16 in nicht näher darge­ stellter Weise hergestellt. Zur Vergrößerung des Schaltweges sind Siliconpads 17 zwischen der Abrundung 3 des Tastgliedes 2 und dem Schnappelement 4 vorgese­ hen.

Beim Bedienen des Tastgliedes 2 wird über die Abrun­ dung 3 eine Druckkraft auf das, am Tastglied 2 aufge­ klebte, Siliconpad 17 ausgeübt, welches hierdurch ela­ stisch verformt wird. Nach Erreichen der maximal mög­ lichen elastischen Verformung drückt das Siliconpad 17 auf das Schnappschaltelement 4. Durch die Verformung des Schnappschaltelements 4 wird ein Kontakt mit der Schaltfolie 8 hergestellt. Das Siliconpad 17 bewirkt, daß der dargestellte Taster nicht sofort auf ein ver­ sehentliches Antippen des Bedieners reagiert. Dadurch kann eine Fehlbedienung verhindert werden. Die Führung des Tastgliedes 2 erfolgt durch eine zentrische Aus­ sparung im Deckel 5 des Tastergehäuses 6, wodurch gleichzeitig auch das auf das Tastglied 2 aufgeklebte Siliconpad 17 geführt ist. Diese Führung hat den Vor­ teil, daß das Tastglied 2 während des Bedienens nicht verkanten oder verklemmen kann. Somit ist eine stö­ rungsfreie Bedienung des Proportionaltasters gewähr­ leistet.

Nach dem Loslassen kehrt das Tastglied 2 aufgrund des Siliconpads 17 und der Rückstellung des Schnappschal­ telementes 4 in seine Ausgangslage zurück.

Nachdem der Kontakt durch das Schnappschaltelement 4, welches auf einer Planseite 18 des topfförmigen Betä­ tigungsgliedes 11 durch das Seitenführungsteil 10 fi­ xiert ist, hergestellt ist, erhält der Anwender durch den taktilen Charakter dieser auch als "Schnappscheiben" oder "Knackscheiben" bezeichneten Elemente eine Rückmeldung.

Will der Anwender nun den Proportional-Sensor 9 betä­ tigen, so muß er eine größere Kraft auf das Tastglied 2 aufbringen, da nun zusätzlich noch gegen die schalt­ krafterhöhende Einrichtung, die als Spiralfeder 12 ausgeführt ist, gedrückt werden muß. Die Spiralfeder 12 liegt auf dem Boden des Tastergehäuses 6 auf und drückt gegen das Betätigungsglied 11 der zweiten Schaltstufe, wobei der Innenraum des topfförmigen Be­ tätigungsgliedes 11 so ausgeführt ist, daß hierin die Spiralfeder 12 geführt ist.

Geführt ist das Betätigungsglied 11 an der Innenwand des Tastergehäuses 6. Um eine gleichmäßige Wandstärke zu erhalten, die aus fertigungstechnischen Gründen zum Spritzen von Kunststoffteilen notwendig ist, ist das Betätigungsglied 11 mit einer zentralen Hohlnocke 19 versehen.

Wird nun eine entsprechend hohe Kraft auf das Tastglied 2 aufgebracht, so wird zuerst der Kontakt am Schnappschaltelement 4 hergestellt, anschließend wird gegen die Spiralfeder 12 das Betätigungsglied 11 in Richtung des Proportional-Sensors 9 bewegt. Unterhalb dem Betätigungsglied 11 befindet sich ein Proportio­ nal-Betätiger 20. Der Proportional-Betätiger 20 weist eine zentrale Aussparung auf, in dessen Inneren die Hohlnocke 19 liegt. Durch diese Hohlnocke 19 wird der Proportional-Betätiger geführt und fixiert.

Der Proportional-Betätiger 20 ist auf seiner dem Pro­ portional-Sensor 9 zugewandten Seite kegelförmig, sich in Richtung des Proportional-Sensors 9 verjüngend, ausgestaltet. Der Proportional-Betätiger 20 ist ela­ stisch nachgiebig, dadurch vergrößert sich mit zuneh­ mendem Druck die Auflagefläche zwischen dem Proportio­ nal-Sensor 9 und dem Proportional-Betätiger 20.

Der Proportional-Sensor 9 registriert die Auflagenver­ änderung des Proportional-Betätigers 20 und ermöglicht somit eine stufenlose Steuerung von Baukränen und der­ gleichen. Je größer der Druck auf das Tastglied 2 ist, desto höher ist die Geschwindigkeit des Baukranes oder der zu steuernden Maschine. Dadurch, daß der Propor­ tional-Betätiger 20 kegelförmig ausgestaltet ist, er­ gibt sich eine besonders vorteilhafte Vergrößerung der Auflagefläche.

Die Schaltfolie 8 mit Proportional-Sensor 9 kann, wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, einteilig sein, so daß die Schaltfolie 8 vom Schnapp­ schaltelement 4 über ein außen am Tastergehäuse 6 ent­ lang geführtes Verbindungsteil 21 direkt zum Propor­ tional-Sensor 9 geführt ist und dann erst über eine Steckverbindung 16 ein Kontakt mit der Grundleiter­ platte 13 hergestellt wird. Die Schaltfolie 8 wird hierzu durch Schlitze 7 aus dem Tastergehäuse 6 her­ aus- und wieder hineingeführt und anschließend durch einen zweiten, dem ersten Schlitz 7 gegenüberliegen­ den, Schlitz auf die Grundleiterplatte 13 herausge­ führt.

Der beschriebene Proportionaltaster stellt eine sepa­ rate Einheit dar, die in dieser Form als Baustein in eine Funkfernsteuerung, z. B. für Baukrane, eingesetzt werden kann. Diese Einheit ist beliebig mit anderen Zweistufentastern kombinierbar und kann bei Bedarf, z. B. bei einer Beschädigung bzw. einem Funktionsfeh­ ler, auch auf einfache Weise ausgetauscht werden.

Claims (6)

1. Proportionaltaster, insbesondere für eine Funk­ fernsteuerung von Baukranen, mit einem Tastglied, das ein erstes Schaltelement einer ersten Schaltstufe betätigt, und mit einem zweiten Schal­ telement in einer zweiten Schaltstufe, die in Be­ tätigungsrichtung hinter der ersten Schaltstufe liegt und nach der ersten Schaltstufe ebenfalls durch das Tastglied über ein in Betätigungsrich­ tung hinter dem ersten Schaltelement angeordnetes Betätigungsglied betätigbar ist, wobei das erste Schaltelement als Schnappschaltelement ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schaltelement als Proportional-Sensor (9) ausgebildet ist, und daß zur Betätigung des Proportional-Sensors (9) ein Proportional- Betätiger (20) vorgesehen ist, der auf seiner dem Proportional-Sensor (9) zugewandten Seite ela­ stisch nachgiebig ist.

2. Proportionaltaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportional-Betätiger (20) auf seiner dem Proportional-Sensor (9) zugewandten Seite kegel­ förmig, sich in Richtung des Proportional-Sensors (9) verjüngend, ausgestaltet ist.

3. Proportionaltaster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherstellung der Schaltreihenfolge eine zur Betätigung des Proportional-Sensors (9) schalt­ krafterhöhende Einrichtung (12) vorgesehen ist.

4. Proportionaltaster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltkrafterhöhende Einrichtung eine Feder­ einrichtung (12) zwischen dem Betätigungsglied (11) und dem Proportional-Sensor (9) ist.

5. Proportionaltaster nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportional-Betätiger (20) durch eine Hohl­ nocke (19) eines Betätigungsgliedes (11) geführt ist.

6. Proportionaltaster nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportional-Betätiger eine Aussparung auf­ weist, in dessen Inneren sich die Hohlnocke (s19) befindet.