DE19901038A1 - Bedienungs-Einrichtung für operative Schalt-und-Regel-Steuerung - Google Patents

Bedienungs-Einrichtung für operative Schalt-und-Regel-Steuerung

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DE19901038A1
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Description

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehört zu dem gesamten Bereich der Schalt- und Regelungstechnik und ist geeignet zur elektrischen, elektronischen, pneumatischen und hydraulischen Steuerung von Geräten, Maschinen, Vorgängen und Anlagen.
Bekannt sind vielfältige Schalt- und Regel-Einrichtungen für elektronische, hydraulische und pneumatische Anlagen etc. mit Handsteuerung:
dabei sind auf einem Tableau einzelne separate Potentiometer und/oder Ein-/Aus-Schalter mit jeweils einer Funktion und einem Freiheits-Grad angeordnet;
mit Fußsteuerung:
dabei sind auf einem relativ großen Gehäuse ein bis mehrere Pedale nebeneinander montiert, die unabhängig voneinander Schalt- oder Regelungs-Funktion in jeweils einem Freiheits- Grad (in nachfolgendem FG genannt) ermöglichen.
Die Nachteile der bestehenden, obengenannten Schalt- und Regel-Einrichtungen (in nachfolgendem S-u-R-Een) sind in nachfolgenden Benutzungsfällen dargestellt. Der Operator hat während des Betriebes und Bedienung von Anlagen mit nicht vorhersehbaren bzw nicht automatisierbaren Steuerungs-Vorgängen stets Bedarf, notwendige Modulationen bzw unzählige technische Parameter spontan und schnell nach momentanem Bedarf zu regeln und zu verändern.
Die in diesem Bereich bestehenden S-u-R-Een sind für solchen Bedarf ergonomisch nicht geeignet, denn ihre technisch-ergonomischen Parameter erlauben nicht die notwendigen Steuerungen und Regelungen während des Betriebes spontan, schnell und fließend, ohne negative Folgen auf den Betriebs-Ablauf durchzuführen, da die bestehenden Steuerungsmittel zu hohe (inkl. optische) Aufmerksamkeit und zu hohen Bedienungsaufwand erfordern und damit nur begrenzte Anwendungs- und Regelungs-Freiheit ermöglichen. Damit werden die potentiell notwendigen Steuerungen und Regelungen nicht realisiert und die erforderliche gesamte Einheitlichkeit von Vorgängen und Abläufen reduziert oder nicht erreicht.
Die Pedal-Steuergeräte sind bei gleichem Steuerungsbedarf bzw. Umfang noch größer, als manuelle Bedien-Tableaus, denn sie brauchen mehr Oberfläche für die gleiche Anzahl von Schalt-Einheiten.
Die gefundene technische Lösung bietet dem Operator eine kleine, kompakte und universale BE, die keine optische Aufmerksamkeit und keine freien Hände zur Bedienung erfordert und dazu mit erhöhtem ergonomischen Potential eine noch wesentlich schnellere, vielzähligere, zuverlässigere und sicherere Bedienung der Ziel-Einrichtungen bzw S-u-R- Steuerung ermöglicht.
Für die komplette Lösung der genannten Anforderungen wird eine Einrichtung mit bestimmten konstruktiven Merkmalen verwendet. Erfindungsgemäß wird eine BE mit mehreren FGen und mit nach FGen angeordneten S-u-R-Elementen mit einem oder mehreren Kontakt-Geber (in nachfolgendem KG genannt) ausgestattet, der/die die Bedienung von S-u-R-Elementen durch verschiedene Extremitäten und/oder Extremitäts-Glieder ermöglicht/en, wobei der KG als selbstrückstellend vorgesehen ist und somit bei Freilassung nach Betätigung selbsttätig in die Ausgangs- Stellung bzw in die neutrale Position zurückkehren kann.
Eine erfindungsgemäße BE weist folgende Vorteile auf:
weil die Bedienung des KGs durch geführte und durch Muskel-Gefühl eindeutig kontrollierbare extremale Bewegungen erfolgt, kann der Bediener ohne optische Aufmerksamkeit eine riesige Anzahl von S-u-R-Steuerungen verwirklichen und damit eine Vielzahl von Ziel-Einrichtungen bedienen.
In Fig. 1 ist beispielsweise eine prinzipielle BE ohne S-u-R- Elemente, ohne Rückstell-Einrichtung, mit höchstmöglicher Zahl (sechs) von FGen und mit einem KG dargestellt. Der KG 1 ist mit Bedienungs-Auflage 2 und mit Kupplung 3 versehen. Die bewegliche Lagerung der Bedienungs-Glieder 4 und 5 ermöglicht im dargestellten Beispiel zwei FG-e:
einen Linearen- und einen Rotations-FG. Wobei der KG 1 zur Bedienung der BE über das beweglichste Glied 4 und für ein Extremitäts-Glied des Operators (z. B. Arm oder Bein) vorgesehen ist.

Claims (23)

1. Bedienungs-Einrichtung für operative Schalt- und Regel- Steuerung (in nachfolgendem BE genannt) mit mehreren Freiheits-Graden (in nachfolgendem FG genannt) zur Bedienung von nach FGen nachgeordneten Schalt- und Regel-Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen oder mehrere Kontakt-Geber (in nachfolgendem KG genannt) wie z. B. Fußpedal, Bein-, Arm-, Hand-, Kopf-, Mund- oder Finger-Schale bzw -Tülle, -Ring etc. aufweist, durch den/die die nach FGen geordneten Schalt- und Regel- Elemente (in nachfolgendem S-u-R-Elemente genannt) betätigbar sind, wobei der/die KG aus der/den jeweiligen Bedien-Position/en selbstrückstellend ist/sind, dabei weist ihre Konstruktion eine Rückstell-Einrichtung auf wie z. B. Feder, Gummi, Pneumatik, Magnet etc. durch die der/die KG und/oder das/die S-u-R- Element/e bei Freilassung nach Betätigung selbsttätig in die Ausgangs-Stellung bzw in die neutrale Position zurückkehrt/en.
2. BE nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Rückstell-Einrichtung ausschaltbar bzw ausschließbar ist.
3. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Konstruktion Ein-/Ausschalt- Mittel für jeweilige/n FG/e und/oder Bedienungs- Richtung/en, und/oder -Funktion/en, und/oder S-u-R- Element/e aufweist.
4. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihr/e jeweilige/s Bedienungs-Glieder, das/die jeweilige/n FG/e ermöglicht/en, modular aufgebaut bzw abtrennbar ist/sind, wobei ihr/e KG mit jeweils nächstem/n bzw beweglichstem/n Bedienungs-Glied/e kuppelbar ist/sind.
5. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihr/e KG austauschbar ist/sind und/oder Kupplung/en aufweist/en.
6. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungs-Auflage des KGs d. h. seine Bedienungs-Fläche aus kontakt-förderndem und/oder rutschsicherem Material wie z. B. Schaumstoff gestaltet ist.
7. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungs-Auflage des KGs Verformbarkeit und/oder regulierbare Härte und/oder Elastizität aufweist, wobei deren Regulierung auf verschiedene Art verwirklicht werden kann; u. a. durch:
  • a) Magnet-Feld, z. B. mit kleinen magnetisierbaren Kügelchen und/oder Pulver und/oder Feststoffpartikeln,
  • b) elektrostatisches Feld, z. B. mit elektrostatisch- abhängiger Stoff-Eigenschaft,
  • c) Temperatur, z. B. mit Temperatur-abhängiger Stoff/Suspension etc.
8. Kontakt-Geber zur Bedienung für verschiedene Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungs-Auflage des KGs d. h. seine Bedienungs-Fläche Verformbarkeit und/oder regulierbare Härte und/oder Elastizität aufweist, wobei deren Regulierung auf verschiedene Art verwirklicht werden kann; u. a. durch:
  • a) Magnet-Feld, z. B. mit kleinen magnetisierbaren Kügelchen und/oder Pulver und/oder Feststoffpartikeln,
  • b) elektrostatisches Feld, z. B. mit elektrostatisch- abhängiger Stoff-Eigenschaft,
  • c) Temperatur, z. B. mit Temperatur-abhängiger Stoff/­ Suspension etc.
9. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienung des KGs durch in jedem FG geführte und durch Muskel-Gefühl eindeutig kontrollierbare extremale Bewegung/en erfolgt.
10. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Konstruktion Regelelement/e für die jeweilige/n Bedien-/ Bewegungs-Charakteristik/en (z. B. dynamische, Amplituden-Charakteristik) des/r KG/s für die jeweilige Bedienungs-Richtung/en und/oder FG/e, und/oder S-u-R-Elemente aufweist.
11. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Konstruktion Regelelemente für die Ausgangsstellung bzw neutrale Position des/der KG/s aufweist.
12. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere BEen in ergonomisch geeigneten und/oder regulierbaren Positionen bzw Konstruktion bzw zu gleichzeitiger und/oder unabhängiger Bedienung durch jeweilige/n Extremität/en und/oder jeweilige/n Extremitäts-Glied/ern (wie Hand, Arm, Fuß etc.) des Operators angeordnet sind.
13. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ergonomische Positionierung bzw Konstruktion von mehreren BEen nach dem Prinzip der relativen Unbeweglichkeit aufgebaut wird: d. h. jede BE, die zu jeweils vom Körper weiterliegendem bzw nachfolgendem Extremitäts-Glied gehört, wird bzw. bleibt unbeweglich relativ des bedienten KGs ihrer vorliegender BE.
14. Ergonomische Positionierung und/oder Verbindung von mehreren BEen zu Bedienung durch mehrere Extremitäts-Glieder, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Prinzip der relativen Unbeweglichkeit aufgebaut wird: d. h. jede BE, die zu jeweils vom Körper weiterliegendem bzw nachfolgendem Extremitäts-Glied gehört, wird bzw. bleibt unbeweglich relativ des bedienten KGs ihrer vorliegender BE.
15. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere BEen mit mehreren Ziel-Einrichtungen in untereinander verschiedenen Kombinationen kommunizieren.
16. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kontroll- und/oder Datenverarbeitungs-Einrichtung (in nachfolgendem EDV-E genannt) für die Bedienungs- bzw Bewegungs-Daten, wie z. B. Bedienungs-Position, -Richtung, -Ziel, -Amplitude, -Dynamik, und/oder Steuerungs-Daten, wie z. B. Steuerungs-Zustand, -Richtung bzw. -Ziel aufweist.
17. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine optische und/oder akustische Anzeige für Bedienungs- und/oder Steuerungs- Daten aufweist.
18. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie EDV-E zur Darstellung der Bedienungs- und/oder Steuerungs-Daten der BE als Information an dem Bildschirm und/oder als Hinter- und/oder Vordergrund-Information an anderweitig gesteuertem Bildschirm aufweist.
19. EDV-E zur Darstellung der Bedienungs- und/oder Steuerungs-Daten der BE an dem Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten werden als Information an dem Bildschirm und/oder als Hinter- und/oder Vordergrund-Information an anderweitig gesteuertem Bildschirm dargestellt.
20. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie Sensoren für Kontroll- Einrichtung u/o EDV-E aufweist.
21. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie EDV-E zur Darstellung und 1 oder Übergabe direkt oder nach der Verarbeitung von Bedienungs- und/oder Steuerungs-Daten in/aus BE/en aufweist.
22. BE nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das/die jeweilige angesteuerte S-u-R-Element/e bzw -Ziel/e und/oder dessen Funktionen bzw Belegungen während bzw im Laufe der Bedienung bzw Bewegung des/der KG/s mittels S-u-R-Elementen und/oder Sensoren der BE voreingestellt und durch optische und/oder akustische Anzeige angezeigt wird.
23. Kontrolle der Steuerungs- und/oder Bedienungs-Daten bzw -Ziel/e der BE, dadurch gekennzeichnet, daß das/­ die jeweilige angesteuerte S-u-R-Elemente bzw -Ziele und/oder dessen Funktion/en bzw Belegung/en während bzw im Laufe der Bedienung bzw Bewegung des/der KG/s mittels S-u-R-Elementen und/oder Sensoren der BE voreingestellt und durch optische und/oder akustische Anzeige dargestellt wird/werden.
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