DE19840919A1 - Steuerpult zur Steuerung von Maschinenprozessen - Google Patents

Abstract

Steuerpulte herkömmlicher Bauart werden üblicherweise durch an parallelen Achsen angeordnete, rotatorisch betätigte Stellelemente, wie z. B. Handräder, gesteuert. Diese Stellelemente haben einen Stellbereich von mehreren Umdrehungen. Zueinander senkrechte translatorische Bewegungen werden durch Drehbewegungen um zueinander parallele Achsen kontrolliert. Im Falle einer Fehlsteuerung können so beträchtliche Schäden entstehen, da die Zuordnung von gleichen Stellbewegungen zu den bewirkten Bewegungen verschiedene widersprüchliche innere Modelle des Maschinenbenutzers erfordert. DOLLAR A Bei dem neuartigen Steuerpult für Maschinenbewegungen in einer Ebene wird die Achse des Stellrades, das für den Vorschub senkrecht zur Drehachse des Werkstückes zuständig ist, um einen bestimmten Winkel von vorzugsweise 90 DEG gedreht. Damit bewirkt eine Drehung am Stellrad eine Bewegung des Bearbeitungswerkzeuges in die Drehrichtung. DOLLAR A Die Bewegung wird ausgelöst, wenn das Stellrad aus der Null-Position bewegt wird und dauert an bis das Stellrad wieder in der Null-Position zurückkehrt. Dabei ist es zusätzlich möglich, daß die Bewegungsgeschwindigkeit durch den Amplitude der Auslenkung aus der Null-Position gesteuert wird. DOLLAR A Bei Maschinen, bei denen eine Bewegung in drei Achsen gesteuert werden muß. Dabei wird das Bedienteil für die Steuerung von Bewegungen im dreidimensionalen Raum um ein Stellteil für die Bewegung in die dritte Raumrichtung derart erweitert, daß eine einheitliche Modellvorstellung ...

Description

Die Erfindung betrifft Steuerpulte zur Steuerung der Bewegung von Maschinen, z. B. Drehmaschinen.

Steuerpulte herkömmlicher Bauart werden üblicherweise durch an parallelen Achsen angeordnete, rotatorisch betätigte Stellelemente, wie z. B. Handräder, gesteuert. Diese Stellelemente haben einen Stellbereich von mehreren Umdre­ hungen, wobei üblicherweise der Verfahrweg der bewirkten Bewegung proportio­ nal zum Drehwinkel des Stellelements ist. Mit diesen Steuerpulten werden häufig Prozesse gesteuert, die im Falle einer Fehlsteuerung beträchtliche Schäden bewirken können. Diese Anordnung der Stellelemente ist historisch bedingt, da ursprünglich mit diesen Handrädern die Energie für die Bewegung des Bearbei­ tungswerkzeuges manuell eingebracht wurde. Heute dienen die Stellelemente lediglich zur Informations-Eingabe, die Bewegung des Bearbeitungswerkzeuges erfolgt durch einen Antrieb z. B. durch Elektromotoren.

Dieses Konzept weist unter dem Gesichtspunkt der Sinnfälligkeit, insbesondere der Richtungssinnfälligkeit, d. h. der Übereinstimmung von Stellrichtung und Richtung der Wirkung am betreffenden Produkt, von Stellelementen und ihrer Anordnung gravierende Mängel auf. Zueinander senkrechte translatorische Bewegungen werden durch Drehbewegungen um zueinander parallele Achsen kontrolliert. Das heißt, die Zuordnung von gleichen Stellbewegungen zu den bewirkten Bewegungen erfordert verschiedene widersprüchliche innere Modelle des Maschinenbenutzers. Ein besonderes Problem ergibt sich dabei aus der Zuordnung der Drehrichtung des Stellelements auf die bewirkte Bewegungsrich­ tung an der Maschine.

Aufgrund der beschriebenen Anordnung entsteht einerseits ein Sicherheitsrisiko bei der Benutzung von Maschinen, insbesondere bei spontanen Reaktionen auf kritische Zustände. Andererseits ergibt sich ein erhöhter Lernaufwand, da nicht­ sinnfällige Stellteilanordnungen einen erhöhten Trainingsbedarf bedingen.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Steuerpult zu schaffen, das beim Einsatz von rotatorisch betätigten Stellelementen eine einfa­ che, sinnfällige und damit sicherere Steuerung von Maschinenbewegungen erlaubt.

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Bei dem neuartigen Steuerpult für Maschinenbewegungen in einer Ebene wird die Achse des Stellrades, das für den Vorschub senkrecht zur Drehachse des Werkstückes, zuständig ist, um einen bestimmten Winkel, der vorzugsweise 90° betragen sollte, gedreht.

Damit bewirkt eine Drehung am Stellrad eine Bewegung des Bearbeitungswerk­ zeuges in die Drehrichtung. Dadurch wird mit dem neuartigen Steuerpult erreicht, daß die Steuerung von Maschinenbewegungen einfach und sinnfällig und damit auch sicher erfolgen kann. Die Anordnung der Stellelemente ermöglicht dem Maschinenbenutzer eine einfache und widerspruchsfreie Erkennung der Zusam­ menhänge zwischen Stellbewegungen und bewirkten Bewegungen. Die Zusam­ menhänge entsprechen der menschlichen Erfahrung und erlauben somit die Bildung einfacher und einheitlicher Modellvorstellungen. Dadurch sind sie in hohem Maße sinnfällig. Die Sicherheit der Bedienung wird verbessert, das Risiko von Fehlbedienungen wird verringert und damit auch das Risiko, daß Menschen, Maschine und Produkt Schaden nehmen.

Die Bewegung wird ausgelöst, wenn das Stellrad aus der Null-Position bewegt wird und dauert an bis das Stellrad wieder in die Null-Position zurückkehrt. Dabei ist es zusätzlich möglich, daß die Bewegungsgeschwindigkeit durch die Ampli­ tude der Auslenkung aus der Null-Position gesteuert wird.

Die rotatorisch betätigten Stellelemente können auch einen Stellbereich von meh­ reren Umdrehungen aufweisen, wobei der Verfahrweg proportional zum Dreh­ winkel des Stellelements ist. Die Bewegungsgeschwindigkeit kann hierbei zusätzlich durch die Geschwindigkeit, mit der das Rad gedreht wird, gesteuert werden.

Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angege­ ben.

Hierbei sind die Stellelemente so in das Gehäuse integriert, daß eine Bewegung des Bedienteils eine Bewegung des Bearbeitungswerkzeuges in dieselbe Rich­ tung bewirkt.

Die Anordnung nach Anspruch 2 codiert den Zusammenhang zwischen Stellbe­ wegungen und bewirkten Bewegungen doppelt und trägt so zur Erhöhung der Erkennungssicherheit bei. Dadurch eignet sich diese Anordnung insbesondere für Maschinen an denen ohne vorhergehende Einweisung gearbeitet wird.

Eine erweiterte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 3 angegeben.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 betrifft Maschinen, bei denen eine Bewegung in drei Achsen gesteuert werden muß. Dabei wird das Bedienteil für die Steue­ rung von Bewegungen im dreidimensionalen Raum um ein Stellteil für die Bewe­ gung in die dritte Raumrichtung derart erweitert, daß eine einheitliche Modellvor­ stellung des Benutzers erhalten bleibt.

Im folgenden werden Schematische Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Bilder 1 bis 3 erläutert.

Bild 1 Steuerpult nach Anspruch 1: Zusammenhang zwischen Stellbewegungen und bewirkten Bewegungen,

Bild 2 Steuerpult nach Anspruch 2: Zusammenhang zwischen Stellbewegungen und bewirkten Bewegungen,

Bild 3 Steuerpult nach Anspruch 3: Zusammenhang zwischen Stellbewegungen und bewirkten Bewegungen.

Die Umsetzung der Stellbewegung in eine bewirkte Maschinenbewegung gemäß Bild 1 erfolgt über die Modellvorstellung eines Rades, das aus der Betrachtungs­ richtung des Maschinenbenutzers betrachtet, auf einer Ebene rollt.

Bild 2 zeigt die zusätzliche Codierung nach Anspruch 2: Die Stellelemente 1 und 2 sind so in das Gehäuse 3 integriert, daß das Stellteil annähernd in der Bewe­ gungsebene durch eine Schiebebewegung betätigt werden kann.

In Bild 3 ist die erweiterte Anwendung nach Anspruch 3 für die Steuerung einer Bewegung in drei Achsen dargestellt.

Claims (6)

1. Steuerpult zur Steuerung von Maschinenbewegungen in einer Ebene dadurch gekennzeichnet, daß zwei rotatorisch zu betätigende Stellelemente vorzugsweise rechtwinklig zueinander angeordnet sind, so daß sich die damit bewirkte Bewegungsrichtung aus der Vorstellung eines Rollvorganges ergibt.

2. Steuerpult zur Steuerung von Maschinenbewegungen in einer Ebene dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stellelemente vorzugsweise rechtwinklig zueinander angeordnet sind und daß das Stellteil in der Bewegungsebene durch eine Schie­ bebewegung betätigt werden kann.

3. Steuerpult nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein drittes rotatorisch betätigtes Stellelement die Bewegung im Raum in 3 orthogo­ nalen Achsrichtungen gesteuert werden kann. Der Zusammenhang zwischen Bewegung des Stellelements und bewirkter Bewegung ergibt sich ebenfalls aus der Vorstellung eines Roll- oder Schiebevorganges.

4. Steuerpult nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Bewegungsgeschwindigkeit durch die Amplitude der Auslenkung aus der Null-Position gesteuert wird.

5. Steuerpult nach Anspruch 1 oder 3, bei dem ein Stellbereich von mehreren Umdrehungen vorgesehen ist, wobei der Verfahrweg proportional zum Drehwin­ kel ist.

6. Steuerpult nach Anspruch 5, bei dem die Bewegungsgeschwindigkeit proportional zur Drehgeschwindigkeit am Stellrad ist.