DE8901896U1

DE8901896U1 - Bedienungsvorrichtung, insbesondere zur Hand- bzw. Fußbetätigung

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Publication number: DE8901896U1
Application number: DE8901896U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-02-17
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1989-04-06

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Bedienungsvorrichtung, insbesondere zur Hand- bzw. Fußbetätigung

Die Neuerung betrifft eine Bedienungsvorrichtung für zwei abwechselnd betätigte Bedienmittel, insbesondere Handsteuerknüppel bzw. Fußsteuerpedale.

Bedienungsvorrichtung z.B^ in der Prozeß- bzw. Verkehrstechnik sollen häufig einer Bedienperson einen steuernden Eingriff ermöglichen. Derartige Bedienungsvorrichtungen verfügen somit über jeweils zwei bevorzugt als Handsteuerknüppel bzw. Fußsteuerpedale ausgeführte Bedienmittel, welche abwechselnd betätigt werden können. So kann z.B. in einem Walzwerk der Lauf von Walzgut auf einem bzw. mehreren Rollgängen in der einen oder anderen Richtung geschwindigkeitsabhängig durch abwechselnde Betätigung des einen bzw. anderen Bedienmittels der Bedienungsvorrichtung beeinflußt werden. Des weiteren kann z.B. die Vorwärtsbzw. Rückwärtsbewegung eines schienengebundenen Fahrzeugs bzw. die Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung des Greifers eines Kranes durch eine über abwechselnd betätigbare Bedienmittei verfügende Bedienungsvorrichtung gesteuert werden. Im allgemeinen können mit einer derartigen Bedienungsvorrichtung gegenläufige ( ) bzw. alternierende, d.h. sich gegenseitig abwechselnde bzw.

ausschließende Abläufe ausgelöst bzw. jeweils in ihrer Ablaufgeschwindigkeit gesteuert werden.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bedienungsvorrichtung der oben genannten Art so zu gestalten, daß eine gegenseitige Verriegelung der beiden Bedienmittel zur Verhinderung von deren gleichzeitiger Betätigung auf möglichst einfache Weise möglich ist. Des weiteren soll der aktuelle Bedienweg des jeweils betätigten Bedienmittels möglichst proportional in ein auslenkungsabhMngiges Signal zur Ansteuerung des

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jeweiligen Bedienobjektes umsetzbar sein.

Die Aufgabe wird mit der jeweils im Anspruch 1 bzw. 8 enthaltenen Vorrichtung gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Neuerung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Neuerung wird anhand der nachfolgend kurz angeführten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:

FIG 1 eine vorteilhafte Ausführungsform der neuerungsgemäßen Bedienungsvorrichtung in Draufsicht,

FIG 2 die Draufsicht auf eine vorteilhafte Anwendung der Be-

dienungsvorrichtung als Fußsteuereinheit mit abwechselnd betätigten Fußsteuerpedalen,

FIG 3 die vorteilhafte Anwendung der Neuerung gemäß FIG 2 in Frontansicht, und

FIG 4 eine weitere Ausführungsform der Bedienungsvorrichtung in Schnittdarstellung.

Gemäß der FIG 1 verfügt die Bedienungsvorrichtung über zwei von je einem nicht dargestellten Bedienmittel, z.B. einem Handsteuerknüppel bzw. einen Fußsteuerpedal, angetriebene Drehwellen Wl, W2. In der in der FIG 1 dargestellten vorteilhaften Ausführungsform sind diese von außen in das Innere eines die Bedienungsvorrichtung abdeckenden Gehäuses GH geführt. Dort wird die Drehbewegung der jeweiligen Welle mit Hilfe von Kraftübertragungsmitteln in eine Längsbewegung von je einer, der jeweiligen ürehwelle zugeordneten Steuerstange Sl bzw. S2 umgesetzt. Beide Steuerstangen sind parallel nebeneinanderliegend angeordnet. Bei der speziellen Ausführungsform von FlG 1 ermöglicht dies ein mit parallelen LSngsbohrungen LBl bzw. LB2 zur Aufnahme der jeweiligen Steuerstange Sl bzw. S2 versenener Tragkörper TK. So wird beispielsweise die aktuelle Auslenkung des an der utehwel-

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le Wl angebrachten Bedienmittels mit Hilfe der am Wellenende angebrachten Kraftübertragungsmittel in eine Längsverschiebung der Steuerstange Sl bevorzugt in der Längsbohrung LBl des Tragkörpers TK umgesetzt. In der gleichen Weise bewirkt eine Bedienung des an der zweiten Drehwelle W2 angebrachten Bedienmittels parallel dazu eine Längsverschiebung der zweiten Steuerstange 52 bevorzugt in der zweiten Längsbohrung LB2 des Tragkörpers TK.

Es ist vorteilhaft, wenn auf der Jeweiligen Steuerstange ein-

stellbare Anschlagmittel vorhanden sind, mit deren Hilfe Je- £siis dis gewünschte Ruhestellung bzw* die Stellung maximaler Auslenkung vorgebbar 1st. So dienen im Beispiel der FIG 1 die gegen den Tragkörper anschlagenden, einstellbaren Anschläge A12 bzw. A22 zur Vorgabe der Ruhestellung und die Anschläge All bzw.

A21 zur Benrenzung der maximalen Auslenkung der Steuerstange Sl bzw. S2. Des weiteren sind vorteilhaft Rückzuqsfedern RZl bzw. RZ2 vorhanden, welche die jeweilige Steuerstange Sl bzw. S2 selbsttätig in die Ruhestellung zurückführen, wenn das jeweilige an der Drehwelle Wl bzw. W2 angebrachte Bedienmittel nicht betätigt wird. In der in der FIG 1 dargestellten Ausführungsform ist die Rückzugsfeder RZl für die erste Steuerstange Sl jeweils an einem ersten, am Tragkörper TK angebrachten Haltebolzen HBIl und an einem zweiten, bevorzugt am einstellbaren Anschlag A12 angebrachten weiteren Haltebnlzen HB12 eingehängt.

In entsprechender Weise dient der am Tragkörper angebrachte dritte Haltebolzen HB12 und der am einstellbaren Anschlag A22 angebrachte vierte Haltebolzen HB22 zur Halterung der zweiten Rückzugsfeder RZ2 für die zweite Steuerstange S2.

Entsprechend der in der FIG 1 dargestellten Ausführungsform ist es schließlich weiterhin vorteilhaft, wenn für jede Steuerstange ein weiterer Anschlagbolzen ABl bzw. AB2 vorhanden ist und in eine jeweils in der ersten bzw. zweiten Steuerstange Sl bwz. S2 befindliche Führungsnut FNl bzw. FN2 eingreift. Hierdurch kann in jedem Fall die Einhaltung einer maximal zulässigen Auslenkung bzw. minimal zulässigen Ruhestellung der jeweiligen

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Steuerstange auch dann sichergestellt werden, wenn eines oder mehrere der einstellbaren Anschlagmittel nicht richtig eingestellt bzw. aus anderen Gründen außer Eingriff ist. In einer anderen Ausführungsform können die weiteren Anschlagsbolzen ABl bzw. AB2 auch zur Verdrehsicherung der Steuerstangen dienen.

Gemäß der Neuerung verfügt die Bedienungsvorrichtung über Querverriegelungsmittel zur selbsttätigen, gegenseitigen Verriegelung der beiden parallelen Steuerstangen. Hierdurch wird die jeweils in der Ruhelage befindliche Steuerstange durch die andsrs süf Grund einer morüsntsnsn Bsdisnun" des Bedienmittels ausgelenkte Steuerstange so verriegelt, daß sie diese Sicherheit auch dann in der jeweiligen Ruhestellung gehalten wird, wenn insbesondere eine Bedienperson versucht, das dazugehörige Bedienmittel zu betätigen. Eine Auslenkung dieser in der Ruhelage befindlichen Steuerstange durch Bedienung des dazugehörigen Bedienmittel, d.h. Drehung der entsprechenden Drehwelle, wird durch die Querverriegelungsmittel erst dann freigegeben, wenn die aktuell ausgelenkte Steuerstange selbst in die Ruhestellung zurückgekehrt ist.

In der FIG 1 ist eine vorteilhafte Ausführungsform derartiger von den Steuerstangen selbsttätig angetriebener Querverriegelungsmittel zur gegenseitigen Verriegelung de? Steuerstan«en dargestellt. Diese enthalten einen Querbclzen QZ, welcher bevorzugt in eine Querbohrung QB quer zu den Längsbohrungen LBl, LB2 im Tragkörper TK geführt wird. Dieser Querbolzen hat eine an den Abstand der parallelen Steuerstangen derart angepaßte Länge, daß dieser von der jeweils ausgelenkten Steuerstange so in eine Ausnehmung in der anderen, in der Ruhelage befindlichen Steuerstange eingeschoben wird, daß diese nicht mehr in der Längsbohrung verschoben werden kann. Sd ist beispielsweise bei dem in der FIG 1 dargestellten Zustand der Querbolzen QZ auf Grund der Auslenkung der Steuerstange S2 soweit nach links geschoben, daß ar in die Ausnehmung ANl auf der Steuerstange Sl eingreift, und diese in der dargestellten Ruhelage verriegelt.

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Eine Bedienung des an der Drehwelle Wl angebrachten Bedienmittels wird erst dann ermöglicht, wenn die Steuerstange 52 selbst in die Ruhelage zurückgekehrt ist. Die Längsbewegung der Steuerstange Sl aus der Ruhestellung wird in diesem Fall dadurch ermöglicht, daß der Querbolzen von der Steuerstange Sl nach rechts in die Ausnehmung AN2 auf der Steuerstange S2 eingeschoben werden kann. Hierdurch wird aber gleichzeitig die Steuerstange S2 in Ruhelage verriegelt, d.h. eine gleichzeitige Bedienung des an der Drehwelle W2 angebrachten Bedienmittels verhindert.

Bei der in der FIG 1 dargestellten Ausführungsform ist der Querbolzen vorteilhaft zweigeteilt ausgeführt und verfügt über mindestens ein zwischen den beiden Teilen liegendes Federelement F. Hierdurch können besonders vorteilhaft mögliche Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden. In einer ebenfalls in der FIG 1 bereits dargestellten weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind ani jeweiligen Ende des Querbolzens das Einschieben in die jeweilige Ausnehmung der jeweils in Ruhelage befindliehen Steuerstange erleichternde Eingriffsmittel EKl und EK2 vorhanden. Diese werden bevorzugt in Form von Kugeln bzw. Zylinderrollen ausgeführt.

Die Mittel zur Kraftübertragung ^wischen der Drehung ei !"if &Ggr; der Drehwellen Wl bzw. W2 und der davon hervorgerufenen Längsbewegung der dazugehörigen parallelen Steuerstange Sl bzw. S2 enthalten gemäß der in den FIG 1 und 4 dargestellten vorteilhaften Ausführungsform jeweils einen an der jeweiligen Drehwelle Wl bzw. W2 angebrachten Hebel Hl bzw. H2, der auf jeweils eine an dem dem Hebel zugewandten Ende der dazugehörigen Steuerstange angebrachten Kopfrolle Rl bzw. R2 eingreift.

In den FIG 2 und 3 ist die neuerungsgemäße Bedienungsvorrichtung z.B. als eine Fußsteuereinheit dargestellt. Diese verfügt gemäß der Draufsicht von FIG 2 über ein linkes bzw. rechtes Fußpedal LP bzw. RP, welche an den aus dem Gehäuse GH der Be-

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)1 dienungsvorticntung herausgeführten Drehwellen Wl bzw* W2 angebracht sind. Mit einer derartigen, bevorzugt auf einer Grundplatte GP angebrachten Fußsteuereinheit ist es besonders vorteilhaft möglich, durch alternierende Betätigung des rechten bzw. linken Bedienpedales beispielsweise gegenläufige Bewegungen in einem technischen Pro2eß bzw. eines Fahrzeuges zu steuern, welche sich nicht gleichzeitig ereignen können. Gemäß der in der FIG 3 dargestellten Frontansicht ist es zudem vorteilhaft, die maximale Auslenkung des jeweiligen Bedienpedales durch zusätzliche, auf der jeweiligen Drehwelle Wl bzw. W2 angebrachte Anschlagpuffer APl bzw. AP2 zu begrenzen.

Die Neuerung verfügt zudem über eine Vorrichtung, mit der die ^ aktuelle Auslenkung des jeweiligen Bedienmittels an der Drehwelle Wl bzw. W2 in ein bevorzugt elektrisches Signal zur Ansteuerung des jeweils zu bedienenden Objektes umgesetzt werden kann. Hierzu dient gemäß der Darstellung von FIG 1 ein horizontal zwischen den beiden parallelen Steuerstangen Sl und S2 an einer Zentralwelle ZW und bevorzugt in einer Zentralbohrung ZB innerhalb des Tragkörpers TK angebrachtes Zahnrad ZR. Abhängig davon, ob die erste bzw. zweite Steuerstange Sl bzw. S2 ausgelenkt ist, wird das Zahnrad einen dem Grad der Auslenkung entsprechenden Drehwinkel nach rechts bzw. links gedreht. Zur Bildung des Steuersignales für das jeweils zu bedienende Objekt wird der aktuelle Drehwinkel des Zahnrades von davon angetrie-) benen Mitteln detektiert. Besonders geeignet hierfür sine¹ elektrische Winkellagegeber, welche entweder vom Zahnrad ZR oder von der Zentralwelle ZW angetrieben werden. Zur Übertragung der Längsbewegung der jeweils ausgelenkten Steuerstange Sl bzw. S2 in eine rechts-bzw. linksläufige Drehbewegung des Zahnrades ZR sind in einem bestimmten Bereich auf der jeweiligen Steuerstange Zahnieihen Zl bzw. Z2 derart angebracht, daß diese erst ab einer gewissen Auslenkung der jeweiligen Steuerstange in die Zähne des Zahnrades ZR eingreifen. Dies hat den Vorteil, daß eine Drehbewegung des Zahnrades durch die eine, nicht mehr in der Ruhelage befindliche Steuerstange erst dann eingeleitet wird,

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v 1 wenn die Querverriegelungsmittel sicher im Eingriff sind, d.h. die andere Steuerstange in der Ruhelage verriegelt ist.

Da somit bei Rückkehr der jeweils ausgelenkten Steuerstange in die Ruhelage das Ausgreifen der Zahnreihe aus den Zähnen des Zahnrades bereits stattfindet, bevor die Steuerstange ihre Ruhelage vollständig erreicht hat, ist es gemäß einer weiteren Aus- 1 führungsform der Neuerung vorteilhaft, wenn das Zahnrad über zu- p sätzliche Mittel zur Rückstellung in die Ruhelage verfügt. ■■ I:

Eine vorteilhafte Ausführung derartiger Mittel ist in der FIG 4 "'■■ beispielhaft dargestellt. Diese enthält einen feststehenden, bevorzugt mit dem Tragkörper TK verbundenen Stützstift FST, einen ^ mit dem Zahnrad rotierenden, bevorzugt darauf angebrachten Stützstift RST und eine in der Achse der Zentralwelle ZW des Zahnrades liegende vorgespannte Biegefeder GBF. Gemäß der Ausführung von FIG 4 ist das Zahnrad ZR über zwei mittels konischer Flächen ineinander liegender Spannverbindungsteile SVl, SV2 und eine Schraube SR auf der Zentralwelle ZW angebracht. Die gewunde- | ne Biegefeder ist vorgespannt und beispielsweise über den unteren Federschenkel UFS an den. die Ruhelage des Zahnrades bestimmenden, feststehenden Stützstift FST, und über den oberen Federschenkel OFS an den rotierenden Stützstift RST abgestützt. ; Greift bei Ruhelage der beiden Steuerstangen Sl und S2 keiner ; der Stangenzahnreihen FNl bzw. FN2 auf das Zahnrad ein, so wird H ( dieses durch die Biegefeder so gedreht, daß der rotierende Stützstift RST und damit das Zahnrad selbst die gleiche radiale Lage einnimmt wie ortsfeste Stützstift FSF. Zur besseren Halterung : des Zahnrades ZR in dieser Nullstellung ist es in einer weiteren Ausführungsform vorteilhaft, wenn eine bevorzugt federnd abgestützte Zentrlerkugel ZK in ein in dieser Position darunter befindliches Zentrierloch ZL auf der Zahnradoberfläche eingreift.

Zn der vorteilhaften Ausführungsform der FIG 4 1st ein die ak-

tuelle Auslenkung des Zahnrades detektlerender Winkellagegeber

D neben der Bedienungsvorrichtung angeordnet. Er wird vorteil-

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haft mittels einen Zahnriemens ZR angetrieben, welcher sowohl über ein auf der Zentralwelle ZW angebrachtes erstes Zahnriemenrad ZRRl, als auch über auf der Welle DGW des Winkellagegebers DG angebrachtes zweites Zahnriemenrad ZRR2 gelegt ist. 5

Schließlich ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform entsprechend der Darstellung von FIG 4 vorteilhaft, wenn zudem ein einstellbares Schaltwerk SW mit der Zentralwelle ZW verbunden ist. Damit ist es möglich, bei Erreichen einer bestimmten Winkelstellung des Zahnrades ZR, d.h. bei Erreichen einer bestimmten Auslenkung der Bedienmittel, Schalthandlungen in dem zu bedienenden Objekt auszulösen. Hierzu verfügt das Schaltwerk SW bevorzugt über gegeneinander verdrehbare Nockenscheiben MS. Dabei wirken jeweils zwei Nockenscheiben, z.B. die Scheiben NSl und NS2, derart zusammen, daß durch geeignete Verdrehung der Scheibe NSl der Einschaltpunkt und durch entsprechende Verdrehung der Scheibe NS2 der Ausschaltpunkt vorgegeben werden kann.

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Claims

Schutzansprüche

1. Bedienungsvorrichtung für zwei abwechselnd betätigte Bedienmittel, insbesondere Handsteuerknüppel bzw. FuQsteuerpedale
(LP, RP), mit

a) je einer vom jeweiligen Bedienmittel angetriebenen Drehwelle (Wl, W2),

b) zwei parallel zueinander, insbesondere in Längsbohrungen
(LBl, LB2) eines Tragkörpers (TK), geführte Steuerstangen

(Sl₁ S2),

c) Mitteln zur Kraftübertragung (Hl, Rl bzw. H2, R2) zwischen
des jeweiligen Drehwelle (Wl bzw. W2) und der dazugehörigen Steuerstange (Sl bzw. S2), und

d) Querverriegelungsmitteln (EKl, QBZ, EK2) zur selbsttätigen, gegenseitigen Verriegelung der Steuerstangen (Sl, S2), wobei die in der Ruhelage befindliche eine Steuerstange (Sl) durch die andere, ausgelenkte Steuerstange (S2) solange verriegelt wird, bis sich diese selbst in Ruhestellung befindet. (FIG 1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Querverriegelungsmittel
einen insbesondere in einer Querbohrung (QB) im Tragkörper (TK) geführten Querbolzen (QZ) enthalten, welcher durch v';is jeweils ausgelenkte Steuerstange (S2 bzw,Sl) geführt in eine Ausnehmung (ANl bzw. AN2) der jeweils in der Ruhelage befindlichen Steuerstange (Sl bzw. S2) eingreift.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Querbolzen (QZ) geteilt
mit mindestens einem zwischenliegenden Federelementen (F) ausgeführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch den Eingriff des Querbolzens (QZ) in die Ausnehmung (ANl bzw. AN2) der jeweils in der Ruhelage befindlichen Steuerstenge erleichternde Eingriffsmittel (EKl, EK2) an

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) 1 den Enden des Querbolzens, insbesondere Kugeln oder Zylinderrollen.

&xgr; 5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a -

•f 5 durch gekennzeichnet, daß die Mittel

Φ zur Kraftübertragung enthalten,

&iacgr; a) je einen an den jeweiligen Drehwelle (Wl, W2) angebrachten

$r Hebel (Hl, H2), und

|k b) Kopfrollen (Rl, R2) an dem dem jeweiligen Hebel (Hl, H2) zu-

1 10 gewandten Ende der jeweiligen Steuerstange (Sl> S2). (FIG A)

I 6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ans^cüche, ge-

. ' Steuerstange (Sl bzw. S2) angebrachte einstellbare Anschlsgmit-

kennzeichnet durch auf der jeweiligen Steuerstange (Sl bzw. S2) angebrachte einstellbare Anschlsgmit 15 tel (All, A12 bzw. A21, A22) zur Vorgabe der Ruhestellung und der Stellun
ge (FIG 1).

S der Stellung maximaler Auslenkung für die jeweilige Steuerstan-

% 7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, g e 1 20 kennzeichnet durch % a) ein Zahnrad (ZR) zwischen den parallelen Steuerstangen (Sl,

I co)

i b) je eine Zahnreihe (Zl, Z2), welche auf der jeweiligen Steuerstange so angeordnet ist, /iaß diese in das Zahnrad nur

; 25 dann eingreift, wenn sich die jeweilige Steuerstange nicht ; ( ) in der Ruhelage befindet, und

c) vom Zahnrad angetriebene Mittel (ZRRl, ZR, ZRR2, DGW, DG) zur Detektion der aktuellen Auslenkung der nicht in der Ruhelage befindlichen Steuerstange. 30

8. Bedienungsvorrichtung für zwei abwechselnd betätigte Bedienmittel, insbesondere Handsteuerknüppel bzw. Fußsteuerpedale, mit

a) je einer vom jeweiligen Bedienmittel angetriebenen Drehwelle ^: 35 (Wl, W2),
1 b) zwei parallel zueinander, insbesondere in Längsbohrungen

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(LBl, LB2) in einem Tragkörper (TK), geführten Steuerstangen (Sl, S2),

c) Mittel zur Kraftübertragung (Hl, Rl bzw. H2, R2) zwischen der jeweiligen Drehwelle (W bzw. W2) und der dazugehörigen

Steuerstange (Sl bzw. S2), und

d) einem Zahnrad (ZR) zwischen den parallelen Steuerstangen (Sl, S2),

e) je einer Zahnreihe (Zl, Z2), welche auf der jeweiligen Steuerstange so angeordnet ist, daß diese in das Zahnrad nur dann eingreift, wenn sich die jeweilige Steuerstange

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f) vom Zahnrad angetriebene Mittel (ZRRl, ZR, ZRR2, DGW, DG) zur Detektion der aktuellen Auslenkung der nicht in der Ruhelage befindlichen Steuerstange.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder R, gekennzeichnet durch einen unmittelbar mit der Welle (ZW) des Zahnrades (ZR) verbundenen Winkellagegeber (DG) als Detektionsmittel.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, gekennzeichnet durch Mittel zur Rückstellung des Zahnrades (ZR) in die Ruhelage, wenn sich beide Steuerstangen (Sl, S2) ir, dsr Ruhslsgs befinden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückstellmittel enthalten

a) einen die Ruhelage des Zahnrades vorgebenden, insbesondere mit dem Tragkörper verbundenen, feststehenden Stützstift (FST),

b) einen mit dem Zahnrad rotierenden Stützstift (RST), und

c) eine in der Zahnradachse liegende, vorgespannte Biegefeder (GBF), deren Federschenkel (OFS, UFS) sich überkreuzt so an den Stützstiften abstutzen, daß in Ruhestellung des Zahnrades die radiale Lage des rotierenden Stützstiftes mit der des feststehenden Stützstiftes übereinstimmt.

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