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Technisches Gebiet
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Die Neuerung betrifft ein Handsteuergerät zum Steuern von Maschinen, enthaltend
- a) einen Handgriff, welcher um wenigstens eine Achse schwenkbar ausgebildet ist,
- b) Signalerzeugungsmittel zur Erzeugung von Steuersignalen für eine Signalverarbeitungseinheit, wobei die Steuersignale in Bezug auf die jeweilige Auslenkung des Handgriffs erzeugt werden,
- c) Funktionsschalter, mit welchen jeweils eine zusätzliche Funktion zur Steuerung der Maschine geschaltet werden kann.
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Beschreibung
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Solche Handsteuergeräte bzw. Handsteuergeber werden häufig zur Steuerung von schweren Maschinen eingesetzt. Beispielsweise werden sie zur Steuerung von Kränen, 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.
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Die Steuerung erfolgt über die jeweilige Winkellage der Steuerwelle, die mit dem Steuerhebel verbunden ist. Es ist bekannt, die Winkellage optisch beispielsweise mittels einer kodierten Scheibe zu erfassen. Die Winkellage lässt sich aber auch elektronisch beispielsweise über ein Potentiometer ermitteln.
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Es gibt eindimensionale Handsteuergeber, die nur über eine Achse betrieben werden. Aber auch zweidimensionale Handsteuergeber werden verwendet. Die zweidimensionalen Handsteuergeber verfügen dementsprechend über zwei nichtparallele Steuerwellen, die über ein geeignetes Getriebe angetrieben werden. Die Empfindlichkeit eines Handsteuergebers lässt sich mit einem geeigneten Getriebe zwischen Steuerhebel und Steuerwelle erzielen.
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An dem Handgriff sind häufig Funktionsschalter vorgesehen, die dem Handsteuergerät noch zusätzliche Funktionen zuordnen. Durch die Größe des Handgriffs bedingt ist die Anzahl der Funktionsschalter nur begrenzt. Zwar könnten die Funktionsschalter verkleinert werden, um mehr Funktionen unterzubringen, allerdings würde dies Fehlfunktionen nicht ausschließen, da der Bediener versehentlich den falschen oder mehrere Funktionsschalter gleichzeitig betätigen kann.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2008 022 850 A1 ist ein Handsteuergeber zum Steuern von Maschinen bekannt. Der Handsteuergeber enthält einen Steuerhebel, welcher zum Steuern betätigt wird. Ferner verfügt er über wenigstens eine Steuerwelle, welche drehbar in einer Montagevorrichtung gelagert ist, und welche unmittelbar und/oder über ein Getriebe mit dem Steuerhebel verbunden ist. Ein induktiv arbeitender Drehwinkelgeber erfasst den Drehwinkel, welcher mit dem Steuerhebel jeweils eingestellt und an die Steuerwelle übertragen wird, und gibt ein entsprechendes Signal aus.
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Die
US 5,619,195 beschreibt einen Joystick bzw. Positionscontroller, welcher insbesondere zum Steuern von Maschinen eingesetzt wird. Der Positionscontroller verfügt über einen Steuerhebel, der über ein Kardangelenk in zwei Drehrichtungen gelagert ist. Die Drehwinkel werden mittels Hall-Effekt-Sensoren und Magnetstab erfasst. Durch Betätigung des Steuerhebels erzeugt der jeweilige Hall-Effekt-Sensor ein elektrisches Signal, welches dem jeweiligen Drehwinkel des Steuerhebels um die entsprechende Achse im Kardangelenk entspricht. Nachteil der in diesem Stand der Technik genannten Positionscontroller ist, dass die Drehwinkelaufnahme sehr feuchtigkeitsempfindlich und daher korrosionsanfällig ist. Auch Schmutz bzw. Staub kann die Funktion beeinträchtigen.
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Durch die
DE 295 09 029 U1 ist ein allseitig schwenkbarer Steuergriff bekannt, welcher beispielsweise mit der in der
DE 42 27 353 C2 beschriebenen Steuergriffanordnung verwendet werden kann. Der Steuergriff hat einen unteren Bereich, welcher mit der Steuergriffanordnung verbunden ist, und einen oberen Bereich, welcher zum Anfassen durch die Bedienungsperson bestimmt ist. Der obere Bereich des Steuergriffs enthält mehrere Tasten, durch welche Funktionsschalter betätigbar sind. Diese Funktionsschalter sind nicht zum Steuern der Bewegung der Maschine vorgesehen, sondern dienen beispielsweise zum Auslösen eines Hupsignals.
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Nachteil der bekannten Handsteuergeräte zur Steuerung ist, dass die Funktionsvielfalt bei immer komplexeren Maschinen eingeschränkt ist. Zusätzliche Funktionsschalter lassen das Handsteuergerät zudem unübersichtlicher werden, wodurch schneller Bedienfehler vorkommen können.
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Offenbarung der Neuerung
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Aufgabe der Neuerung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Handsteuergerät zu schaffen, mit welchem der Nutzer möglichst viele Funktionen bei einer Maschine ansteuern kann.
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Neuerungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Handsteuergerät zum Steuern von Maschinen der eingangs genannten Art ein Auswahlschalter vorgesehen ist, mit welchem bei Betätigung die Funktionen der Funktionsschalter und/oder die Funktionen des Handgriffs unterschiedlich belegt werden. Hierdurch können auf dem Handgriff platzsparend zahlreiche Funktionen vorgesehen sein. Es reicht aus, wenn der Bediener des Handgriffs nur relativ wenig Funktionsschalter betätigen muss. Die jeweils erforderliche bzw. gewünschte Belegung der Funktionsschalter wird durch den Auswahlschalter getätigt. Für jeden Funktionsschalter können mehrere Funktionen hinterlegt sein. Der Auswahlschalter kann dann jede einzelne Funktion des zugeordneten Funktionsschalters abrufen. Auf diese Weise sind nicht so viele Funktionsschalter erforderlich, wie es bisher beim bekannten Stand der Technik notwendig war. Prinzipiell lässt sich auch die Funktion für die Auslenkung des Steuerhebels über den Auswahlschalter neu belegen. Das Handsteuergerät ist damit vielfältig einsetzbar. Die Programmierung der Funktionsschalter lässt sich dabei auf die jeweilige Maschine anpassen. Das Handsteuergerät weist dafür eine prozessorgesteuerte Steuereinheit zur Verarbeitung der Signale der Funktionsschalter und Erzeugung von Steuersignalen für die Maschine bzw. Anlage auf.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des neuerungsgemäßen Handsteuergeräts zum Steuern von Maschinen besteht darin, dass eine Anzeige vorgesehen ist, welche die Auswahl des Auswahlschalters darstellt. Damit der Anwender nicht sämtliche Funktionsbelegungen der Funktionsschalter auswendig lernen muss, werden ihm die Belegungen der Funktionsschalter auf einer Anzeige dargestellt. Neben der Darstellung dieser Belegungen können auf der Anzeige auch andere das Handsteuergerät oder die Maschine betreffende Informationen angezeigt werden.
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In einer zweckmäßigen Ausbildung des neuerungsgemäßen Handsteuergeräts ist dann die Anzeige in dem Handgriff integriert. Hierdurch ist die Anzeige für den Anwender immer sichtbar und präsent. Informationen bezüglich der Belegung der Funktionsschalter lassen sich sehr schnell erfassen.
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Vorzugsweise ist in einer besonderen Ausführung des neuerungsgemäßen Handsteuergeräts die Anzeige als berührungsempfindliche Anzeige ausgebildet. Mit dieser Maßnahme kann der Anwender nicht nur Funktionen bzw. Informationen sehen, sondern auch bestimmte Maßnahmen direkt durchführen. Dazu gehört auch, dass der Auswahlschalter Teil der berührungsempfindlichen Anzeige ist. Über die berührungsempfindliche Anzeige können Funktionsschalter mit Funktionen belegt werden. Sofern die berührungsempfindliche Anzeige während der Bedienung der Maschine mit dem Handgriff störend ist, kann die Berührungsempfindlichkeit der Anzeige mittels eines Schalters deaktiviert und bei Bedarf entsprechend wieder aktiviert werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausbildung des neuerungsgemäßen Handsteuergeräts besteht darin, dass ein Status der Maschine und/oder die Funktionsbelegungen der Funktionsschalter auf der Anzeige symbolisch, farblich und/oder alphanumerisch darstellbar sind. Hiermit lässt sich platzsparend der Status der Maschine anzeigen. Dies kann in Kombination mit den Funktionen der Funktionsschalter besonders sinnvoll sein, beispielsweise wenn die Maschine beim Gas geben in einen kritischen Bereich oder wenn beispielsweise ein Ausleger eines Krans in eine kritische Position kommt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des neuerungsgemäßen Handsteuergeräts ist ein Vibrationsmechanismus in dem Handgriff vorgesehen, mit welchem einem Anwender ein Zustand der Maschine und/oder oder die Funktion der Funktionsschalter signalisiert werden kann. Diese Maßnahme dient dazu, den Anwender mit noch zusätzlichen Hilfsmitteln in der Bedienung einer Maschine zu unterstützen. Der Vibrationsmechanismus sorgt dafür, dass dem Anwender der Zustand der Maschine und/oder die Funktionen des Handsteuergeräts als weitere nützliche Information auf diese Weise signalisiert werden. Denn nicht immer kann ein Anwender auf die Anzeige des Handsteuergeräts achten, da er beispielsweise die Arbeit der Maschine beobachten muss.
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Ein weiterer vorteilhafter Aspekt für das neuerungsgemäße Handsteuergerät ergibt sich dadurch, dass für die Auslenkung des Handgriffs ein Rückholmechanismus vorgesehen ist, der den Handgriff nach einer Auslenkung in eine Ausgangsstellung zurückführt. Damit der Handgriff nicht in seiner ausgelenkten Position verharrt, ist es oft wünschenswert, dass der Handgriff in eine ursprüngliche Ausgangsposition zurückgeführt wird. Der Handgriff wird beispielsweise in seine Ausgangsposition mit Hilfe des Rückholmechanismus zurückgeführt, sobald der Handgriff losgelassen wird. Dadurch wird die Maschine dann gestoppt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des neuerungsgemäßen Handsteuergeräts ist ein Rastmechanismus und/oder eine Feststellvorrichtung für die Auslenkung des Handgriffs vorgesehen ist. Diese Maßnahme dient dazu, den Handgriff in einer definierten ausgelenkten Stellung zu belassen, damit die Maschine bei dieser Stellung des Handgriffs konstant arbeitet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des neuerungsgemäßen Handsteuergeräts wird dadurch erzielt, dass der Handgriff einen Funktionsschalter aufweist, welcher über die Längsachse des Handgriffes betätigbar ausgebildet ist. Neben den Funktionsschaltern, die von den Fingern eines Anwenders direkt betätigt werden, ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Funktionsschalter vorgesehen, der über die Längsachse des Handgriffs angesprochen wird. Hierzu ist der gesamte Handgriff nach unten oder nach oben entlang der Längsachse zu drücken bzw. zu schieben.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des neuerungsgemäßen Handsteuergeräts ergibt sich dadurch, dass ein Funktionsschalter stufenlos regelbar ist. Schalter lassen sich meist nur ein- bzw. ausschalten. Dies gilt auch für die Funktionsschalter, die meist zur Anwendung kommen. Mit dem stufenlosen Funktionsschalter lassen sich aber Funktionen wie Gas geben recht einfach realisieren.
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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 dabei nicht alleine auf diese aufgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt werden. Vielmehr sind auch Ausführungen angedacht, die jetzt und zukünftig in äquivalenter Weise sich dem Fachmann grundsätzlich auch mit anderen technischen Hilfsmitteln erschließen würden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines neuerungsgemäßen Handsteuergeräts zum Steuern von Maschinen.
- 2 zeigt die Anzeige des neuerungsgemäßen Handsteuergeräts zum Steuern von Maschinen gemäß 1.
- 3 zeigt in einer Explosionsdarstellung ein neuerungsgemäßes Handsteuergerät zum Steuern von Maschinen gemäß 1 bzw. 2.
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Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein neuerungsgemäßes Handsteuergerät 10 zur Steuerung einer Maschine perspektivisch dargestellt. Das Handsteuergerät 10 umfasst einen ergonomischen Handgriff 12, der mit einer Gewindehohlschraube 14 auf einem hier nicht dargestellten Auslenkmechanismus für den Handgriff 12 montiert wird. Die Auslenkung des Handgriffs 12 wird von einem hier nicht dargestellten Positionsgeber erfasst. Der Positionsgeber erzeugt dann Steuersignale, welche der Auslenkung des Handgriffs 12 entsprechen, wodurch die Maschine in geeigneter Weise angesteuert wird. Der Auslenkmechanismus für den Handgriff 12 umfasst üblicherweise auch einen Rückholmechanismus bzw. eine Feststellvorrichtung, welcher den ausgelenkten Handgriff 12 wieder in eine Ausgangsposition zurückführt. Mit einem Rastmechanismus kann der Handgriff auch in einer bestimmten ausgelenkten Position arretiert werden. Der Auslenk- und Rastmechanismus sowie die Erzeugung von Signalen mittels Positionsgeber sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und werden daher aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
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Durch die Gewindehohlschraube 14 werden elektrische Leitungen zur Spannungsversorgung und zum Signal- und Datenaustausch des Handgriffs 12 geführt. Der Handgriff 12 verfügt über Fingerseparatoren 16, um ein optimales Erreichen der Funktionsschalter 18 als Bedienungskomfort zu erhalten. Die Funktionsschalter 18 sind zum Steuern der Maschine mit verschiedenen Funktionen belegt. Die Funktionsschalter 18 sind in diesem Ausführungsbeispiel als elektronische Druckschalter 20 ausgebildet, welche mit einer elastischen Kunststoffkappe 22 zum Schutz abgedeckt sind. Denkbar sind hier allerdings auch Schalter, welche sich über die Längsachse des Handgriffs 12 betätigen lassen. Außerdem können einer oder mehrere Funktionsschalter 18 so ausgestaltet sein, dass sie nicht nur zwei Zustände „ein/aus“ kennen, sondern auch stufenlos regelbar sind.
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Ein Auswahlschalter 24 ist an dem Handgriff 12 vorgesehen. Mit Hilfe des Auswahlschalters 24 können die Funktionen der Funktionsschalter 18 verändert werden. Die jeweilige Auswahl und Belegung der Schalter wird auf einer Anzeige 26 dargestellt. Die Anzeige 26 ist im oberen Bereich 40 des Handgriffs 12 vorgesehen, so dass sie für einen Anwender zum Erfassen der jeweils eingestellten Funktionen immer sichtbar ist. Im oberen Bereich des Handgriffs 12 befindet sich eine Nut 28, in welcher ein LED-Band 30 eingelassen ist. Das LED-Band 30 wird von einer Kunststoffabdeckung 32 geschützt. Das LED-Band 30 signalisiert dem Anwender beispielsweise optisch eingestellte Funktionen, Einstellungen der Funktionsschalter 18 bzw. des Auswahlschalters 24, ohne die Anzeige 26 ablesen zu müssen.
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In 2 wird der Handgriff 12 gemäß 1 von oben gezeigt. Hier wird die Anzeige 26 dargestellt. Auf der Anzeige 26 lassen sich die jeweils eingestellten Funktionen der Funktionsschalter 18 darstellen. Die Anzeige 26 ist vorzugsweise als OLED ausgebildet, um eine möglichst flache und platzsparende Bauform zu erhalten. Außerdem wird dort dargestellt, welche Funktionen den Funktionsschalter 18 aktuell durch den Auswahlschalter 24 zugeordnet sind. Die Anzeige 26 kann bei Bedarf als berührungsempfindliche Anzeige ausgebildet sein. Dann lässt sich der Auswahlschalter 24 für die Funktionsschalter 18 in dieser berührungsempfindlichen Anzeige 26 integrieren. Dies ermöglicht auch, dass jedem Funktionsschalter 18 individuell eine Funktion zugeordnet werden kann.
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Die 3 zeigt den Handgriff 12 gemäß der 1 in einer Explosionsdarstellung. Der Handgriff 12 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei Griffschalen 34, 36. Die vordere Griffschale 34 und die hintere Griffschale 36 werden mit Befestigungsschrauben 38 zusammenmontiert. Die Anzeige 26 wird im oberen Teil 40 des Handgriffs 12 eingesetzt. Dazu sind in den Griffschalen 34, 36 Aussparungen 42 vorgesehen. Unterhalb der Anzeige 26 befinden sich die elektronischen Bauteile 44, welche für das Handsteuergerät 10 erforderlich sind. Hierzu zählt eine Steuereinheit 46, welche nicht nur die Anzeige 26 ansteuert, sondern insbesondere auch Signale der Funktionsschalter 18 erfasst und über den Auswahlschalter 24 die Funktionen zuordnet. Die Steuereinheit 46 verarbeitet als Signalverarbeitungseinheit 48 des Handsteuergeräts 10 die Signale der Funktionsschalter 18 und eines nicht dargestellten Positionsgebers für die Auslenkung des Handgriffs 12 und liefert schließlich entsprechende Steuersignale bzw. Steuerdaten an die Maschine bzw. deren Maschinensteuerung.
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Die Funktionsschalter 18 und der Auswahlschalter 24 haben dafür Anschlüsse 50, welche mit der Steuereinheit 46 verbunden werden. In dem Handgriff 12 ist ferner ein Vibrationsmechanismus 51 mit einem Vibratorhalter 52 und einem daran befestigten Vibrator 54 vorgesehen. Der Vibrator 54 signalisiert bei Bedarf dem Anwender per Vibration des Handgriffs 12 beispielsweise bestimmte Funktionen oder Zustände der Maschine. Dies könnte auch noch durch akustische Signale oder Anweisungen bzw. Hinweise unterstützt werden.
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Die Gewindehohlschraube 14 ist durch eine Öffnung 56 einer Klemmscheibe 58 für einen nicht dargestellten Faltenbalg geführt. An der Gewindehohlschraube 14 ist ferner ein Befestigungsfuß 60 für die beiden Giffschalen 34 und 36 vorgesehen. Die Griffschalen 34, 36 sind vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Handsteuergerät
- 12
- Handgriff
- 14
- Gewindehohlschraube
- 16
- Fingerseparatoren
- 18
- Funktionsschalter
- 20
- Elektronische Druckschalter
- 22
- elastische Kunststoffkappe
- 24
- Auswahlschalter
- 26
- Anzeige
- 28
- Nut
- 30
- LED-Band
- 32
- Kunststoffabdeckung
- 34
- Vordere Griffschale
- 36
- Hintere Griffschale
- 38
- Befestigungsschrauben
- 40
- oberer Teil des Handgriffs
- 42
- Aussparung
- 44
- elektronischen Bauteile
- 46
- Steuereinheit
- 48
- Signalverarbeitungseinheit
- 50
- Anschlüsse
- 51
- Vibrationsmechanismus
- 52
- Vibratorhalter
- 54
- Vibrator
- 56
- Öffnung
- 58
- Klemmscheibe
- 60
- Befestigungsfuß
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008022850 A1 [0006]
- US 5619195 [0007]
- DE 29509029 U1 [0008]
- DE 4227353 C2 [0008]
