JP2020516967A - 電気的に制御される機械のための操作要素、及び電気的に制御される機械の制御装置に命令を入力するための方法 - Google Patents

電気的に制御される機械のための操作要素、及び電気的に制御される機械の制御装置に命令を入力するための方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、操作要素本体(7)と、機械(2)の制御装置(3)に命令を入力するための回転ノブ(10)とを備えた、電気的に制御される機械(2)のための操作要素(4)に関し、回転ノブ(10)は操作要素本体(7)に回転軸を中心に回転可能に配置されており、回転軸は外側面によって包囲されていて、回転ノブ(10)はこの外側面で機械オペレータ(5)によって摘ままれて回動可能である。回転ノブ(10)の外側面(12)には、少なくとも1つの第1のセンサ素子によって検知されている第1のセンサ領域が形成されており、この第1のセンサ素子によって機械オペレータによる第1のセンサ領域の接触が検知可能である。回転ノブ(10)の外側面にはさらに第1のセンサ領域から離間した把持領域が形成されている。さらに本発明は、操作要素(4)を使用して電気的に制御される機械(2)の制御装置(3)に命令を入力するための方法に関する。

Description

本発明は、電気的に制御される機械の操作要素、及び電気的に制御される機械の制御装置に命令を入力するための方法に関する。
特許文献1から、射出成形機用の操作ユニットが知られている。この操作ユニットは、射出成形機の駆動ユニットの少なくとも1つの運動をトリガするための操作要素を有しており、この操作要素は基本位置から駆動ユニットの運動をトリガするトリガ領域へ移動可能である。トリガ領域は、基本位置と最大位置との間に多数の中間位置を有する。駆動ユニットのトリガされた運動の速度は、操作要素の選択された中間位置の基本位置からの距離に依存する。操作要素によって複数の駆動ユニットの運動をトリガでき、操作要素を押す、引く、揺動させるなどによって、操作要素駆動ユニットによって操作される駆動ユニットの変更が行われる。
特許文献1から知られている操作要素は、押す、引く、揺動させるなどによって命令を実行する操作要素が、スイッチとの相応の機械的連結を持たなければならないという欠点がある。そのような連結はエラーを起こしやすく、高価である。さらに、このような連結は例えば防爆領域では実現が困難である。
オーストリア特許第512521(B1)号明細書
本発明の課題は、従来技術の欠点を克服し、改良された操作要素を提供することである。さらに、本発明の課題は、電気的に制御される機械の制御装置に命令を入力するための改良された方法を提供することである。
上記の課題は特許請求の範囲による操作要素及び方法によって解決される。
本発明によれば、電気的に制御される機械のための操作要素は、操作要素本体と、機械の制御装置に命令を入力するための回転ノブとを備えて構成されており、回転ノブは操作要素本体に回転軸を中心に回転可能に配置されており、回転軸は外側面によって包囲されていて、機械オペレータはこの外側面で回転ノブを摘まんで回動させることができる。回転ノブの外側面には、第1のセンサ素子によって検知されている第1のセンサ領域が形成されており、この第1のセンサ素子によって機械オペレータによる第1のセンサ領域の接触を検知できる。回転ノブの外側面には、第1のセンサ領域から離間した把持領域が形成されている。
本発明による操作要素の構成の利点は、操作要素によって多数の異なる制御命令を実行でき、操作要素は単純な構造を有することである。さらに、回転ノブは単純な回転センサによって操作要素本体に連結することができ、回転ノブの操作要素本体に対するそれ以外の運動、例えば、押す、引く、揺動させるなど検知する必要はない。それにより回転ノブは、例えば回転ノブと操作要素本体との間に塵埃が入るのを可能な限り防ぐために、操作要素本体に対して容易にシールすることができる。さらに、そのような回転センサは堅牢な構造を有することができる。
さらに、第1のセンサ領域と把持領域とが軸方向で互いに離間して形成されており、第1のセンサ領域が回転ノブの外側面に全面的に形成されていると好都合である。ここでの利点は、第1のセンサ領域を入力命令の確認に利用できることであり、機械オペレータの手を軸方向に動かすことによって確認命令をトリガできる。
さらに、回転ノブの外側面に第2のセンサ領域が形成されており、ここに少なくとも1つの第2のセンサ素子が配置されていて、第1のセンサ領域と第2のセンサ領域は軸方向で互いに離間して回転ノブに配置されている。ここでの利点は、第2のセンサ領域に第2のセンサ素子を採用することによって、機械オペレータの手の別の運動若しくは位置を検知でき、それにより回転ノブを用いた命令入力の可能性をさらに高めることができる点である。
さらに、第1のセンサ領域が把持領域よりも操作要素本体の近くに配置されているようにすることができる。ここでの利点は、機械オペレータの手を操作要素本体に向かって押すことによって確認命令を実行できることである。
第2のセンサ領域が第1のセンサ領域よりも操作要素本体の近くに配置されているようにした態様も有利である。
変形例によれば、回転ノブの外側面が段部を有しており、特に段部の端面に第1のセンサ領域又は第2のセンサ領域が配置されていることが可能である。ここでの利点は、段部が機械オペレータの手に対するストッパとして働くことができ、それによって機械オペレータにその手が現在どの位置にあるかフィードバックできることである。
さらに、第1のセンサ領域又は第2のセンサ領域が段部の端面から段部の外周領域に延びていると好都合であり得る。ここでの利点は、それにより機械オペレータが段部の外周領域を摘まみ、それによって別個の命令を実行する場合も、センサによって検知できることである。
さらに、段部の外周領域に、少なくとも1つの第3のセンサ素子を有する第3のセンサ領域が形成されているようにされてよい。ここでの利点は、機械オペレータの手が外周領域に接触することを第3のセンサ素子によって独立した入力命令として検知でき、それによって機械オペレータに追加的な命令の可能性が与えられることである。
さらに、回転ノブの把持領域にはセンサ素子が配置されていないようにすることができる。ここでの利点は、把持領域が回転ノブを摘まんで回転させるために働くことができる点であり、機械オペレータの手がないことにより残りのセンサに手の位置を明確に割り当てることができ、追加のセンサは不要である。このことは構造を単純化すし、若しくは回転ノブのエラーしやすさを低減する。
特定の態様によれば、回転ノブは、その基本輪郭が回転対称形、特に円筒形であり、直径が20mm〜80mm、特に35mm〜60mm、好ましくは40mm〜50mmであることが可能である。ここでの利点は、そのように構成された回転ノブは機械オペレータによって扱いやすいことである。回転ノブを円筒形に形成することによってさらに達成できるのは、機械オペレータの手が回転ノブに沿って軸方向に良好に摺動でき、それにより個々の入力命令を適切に与えることができる点である。
有利な変形例に従い、1つ以上のセンサ素子が容量センサとして設計されているようにすることができる。ここでの利点は、そのように設計されたセンサは高い感度を持ち、したがって機械オペレータの手の位置を良好に認識できることである。
代替として、1つ以上のセンサ素子が導電率計測によって実現されるようにすることができる。これは、特に金属製の回転ノブにおいて廉価で堅牢な設計であり得る。
特に、センサ素子が圧力に敏感に設計されていて、機械オペレータの手の接触力の大きさを検知できれば有利であり得る。ここでの利点は、この計測により機械の制御装置に作用力に依存した命令を与えることができる点である。これは、例えば多段階の確認命令又は速度制御などであり得る。
さらに、操作要素本体にディスプレイと押しボタンが配置されているようにすることができる。ここでの利点は、ディスプレイによって実行された入力命令若しくは選択の可能性が機械オペレータに可視化され得ることである。押しボタンにより追加の入力命令が可能にされる。特にディスプレイはタッチディスプレイ又はマルチタッチディスプレイとして設計されているようにすることができる。この場合、押しボタンはタッチディスプレイ又はマルチタッチディスプレイに表示若しくは実現されているようにすることができる。
以下の記述で第1のセンサ領域の接触と言う場合は、同時に第2のセンサ領域と接触することなく第1のセンサ領域と接触することを意味する。第2のセンサ領域の接触と言う場合は、同時に第1のセンサ領域と接触することなく第2のセンサ領域と接触することを意味する。
さらに、操作要素を使用して電気的に制御される機械の制御装置に命令を入力するための方法が設けられている。操作要素は、好ましくは操作要素本体と、操作要素本体に回転軸を中心に回転可能に取り付けられた回転ノブとを有し、回転ノブは把持領域と少なくとも1つのセンサ領域を有する。この方法は以下の方法ステップを含む。すなわち、
機械オペレータの手で操作要素の回転ノブを把持領域又はセンサ領域の1つで摘まむステップと、
操作要素の回転ノブをその回転軸を中心に回転させることによって機械の制御装置における選択命令を入力するステップと、
機械オペレータの手を回転ノブに対して相対的に軸方向に動かすと、機械オペレータの手がセンサ領域の1つから他のセンサ領域へ、又は把持領域からセンサ領域の1つへ、又はセンサ領域の1つから把持領域へ摺動し、これがそれぞれ接触されるセンサ素子によって検知され、それによって確認命令を入力するステップと、を含む。
本発明による方法の利点は、単一の回転ノブを用いて、回転ノブを回すことによって複数の選択命令を、若しくは機械オペレータの手を軸方向に動かすことによって確認命令を電気的に制御される機械の制御装置に入力できることである。こうすることによって機械オペレータによる直感的で、できるだけ簡単且つ迅速な機械の制御が可能にされる。さらに、操作エレメントは可能な限り単純に構成でき、それゆえ堅牢であり、故障しにくくなる。この操作要素によって機械を操作する際の時間の節約も、驚くほど大きい利点として明らかになった。機械の単純化された操作性により、機械オペレータによる不正確な命令も大部分回避できる。
さらに、下記の方法ステップが有利であり得る。
種々のメニュー項目の間でナビゲートするために操作要素の回転ノブを第1のセンサ領域のみで摘まみ、回転ノブを回すことによって種々のメニュー項目の間でナビゲートし、機械オペレータの手を第1のセンサ領域から第2のセンサ領域へ軸方向に動かすことによって機械の制御装置に確認命令が入力されて選択されたメニュー項目確認され、それによって開かれるようにする態様も有利である。機械オペレータの手を軸方向にずらず際に、一方では機械オペレータの手全体を指先で第2のセンサ領域に触れるまで動かすようにすることができる。代替的に、指先が第2のセンサ領域に触れるまで個々の指だけを伸ばし若しくは前方に動かすようにすることもできる。特に確認命令を実行するために手を動かす際に、第1のセンサ領域と第2のセンサ領域の両方に触れるようにすることができる。変形例によれば、種々のメニュー項目の間でナビゲートするために、操作要素の回転ノブを第2のセンサ領域で摘まみ、回転ノブを回すことによって種々のメニュー項目の間でナビゲートし、機械オペレータの手を第2のセンサ領域から第1のセンサ領域へ軸方向に動かすことによって、又は回転ノブを放すことによって確認命令が機械の制御装置に入力されて選択されたメニュー項目が確認され、それによって開かれる。
さらに、多数のパラメータの選択範囲において1つのパラメータを調整するために、操作要素の回転ノブを第1のセンサ領域で摘まみ、回転ノブを回すことによって種々のパラメータの間でナビゲートし、機械オペレータの手を第1のセンサ領域から第2のセンサ領域へ軸方向に動かすことによって機械の制御装置に確認命令が入力されて選択されたパラメータが確認され、それによって開かれて編集可能となること、及び続いて機械オペレータの手を再び第1のセンサ領域に案内して回転ノブを回すことによって調整すべきパラメータの個々の数字の間で選択することができ、機械オペレータの手を再び第1のセンサ領域から第2のセンサ領域へ軸方向に動かすことによって機械の制御装置に確認命令が入力されて、選択された数字が調整可能になること、及び続いて機械オペレータの手を再び第1のセンサ領域に案内して回転ノブを回すことによって選択された数値を選択でき、機械オペレータの手を再び第1のセンサ領域から第2のセンサ領域へ軸方向に動かすことによって、機械の制御装置に確認命令が入力されて、選択された数値が確認され、新しい数字が選択可能であると、好都合であり得る。
さらに、多数のパラメータの選択範囲において1つのパラメータを調整するために、操作要素の回転ノブを第1のセンサ領域で摘まみ、回転ノブを回すことによって種々のパラメータの間でナビゲートし、機械オペレータの手を第1のセンサ領域から第2のセンサ領域へ軸方向に動かすことによって機械の制御装置に確認命令が入力されて選択されたパラメータが確認され、それによって開かれて編集可能となり、及び機械オペレータの手を同時に第2のセンサ領域に保持したまま回転ノブを回動することによって全パラメータ値がそのすべての数字を考慮に入れて調整され、及び回転ノブを放すことによって、又は機械オペレータの手を第2のセンサ領域から第1のセンサ領域へ軸方向に動かすことによって調整されたパラメータ値が確認されるようにすることができる。
さらに、電気的に制御される機械の駆動ユニットの移動運動を選択するために、操作要素の回転ノブを第1のセンサ領域で摘まみ、回転ノブを回すことによって種々の運動位置の間でナビゲートし、機械オペレータの手を第1のセンサ領域から第2のセンサ領域へ軸方向に動かすことによって機械の制御装置に確認命令が入力されて移動運動が開始され、任意選択により移動運動中に回転ノブを回して別の運動位置を選択することにより移動速度を変更できるようにされている。
特別の態様によれば、電気的に制御される機械の駆動ユニットの移動運動を選択するために、操作要素の回転ノブを第2のセンサ領域で摘まみ、回転ノブを回すことによって種々の運動位置の間でナビゲートし、運動位置を選択した直後に機械の制御装置に確認命令が入力されて移動運動が開始され、任意選択により移動運動中に回転ノブを回して別の運動位置を選択することにより移動速度を変更できるようにすることが可能である。
有利な変形例によれば、電気的に制御される機械(2)の駆動ユニットの移動速度を選択するために、操作要素の回転ノブを第1のセンサ領域で摘まみ、操作要素の回転ノブを回すことによって種々の速度を連続的又は増分的に調整することができ、機械オペレータの手を第1のセンサ領域から第2のセンサ領域へ軸方向に動かすことによって機械の制御装置に確認命令が入力されて移動運動が開始され、任意選択により移動運動中に回転ノブを回して移動速度を変更できるようにすることができる。
特に、電気的に制御される機械の駆動ユニットの移動運動を選択するために、操作要素の回転ノブを第2のセンサ領域で摘まみ、回転ノブを回すことによって種々の運動速度を連続的又は増分的に調整でき、移動速度を選択した直後に機械の制御装置に確認命令が入力されて移動運動が開始され、任意選択により移動運動中に回転ノブを回すことによって移動速度を連続的又は増分的に変更できると有利であり得る。
さらに、第2のセンサ領域から手を離すことによって、又は回転ノブを放すことによって、移動運動が停止されるようにすることができる。
さらに、移動運動が停止した後、移動速度又は移動運動のための調整値は事前に選択されたままであり、機械オペレータの手を再び第2のセンサ領域に動かすと、駆動ユニットは移動運動又は移動速度に対して事前に調整された値で動くようにすることができる。
移動運動が停止した後、移動速度又は移動運動のための調整値はゼロに設定されなければならず、新たな移動運動は移動速度又は移動速度を事前に確定することによって開始されなければならないようにすることができる態様も有利である。
変形例によれば、押しボタンを2回押すことによってディスプレイにメインメニューが表示されて、別の命令のためにアクセスできることが可能である。
さらに、押しボタンを1回押すことによってディスプレイに所定のサブメニュー、特に電気的に制御される機械の駆動ユニットの移動運動を選択するためのメニューが表示されて、別の命令のためにアクセスできると好都合であり得る。この方策により頻繁に使用されるメニューを命令に割り当てることができるので、機械におけるメニューガイダンスを高速化することができる。
さらに、押しボタンを長く押すことによって、複数のエラーメッセージに同時に応答できるようにすることができる。これは特に複数のエラーが発生し、機械オペレータが各エラーメッセージに個々に応答したくない場合に有利である。これにより時間の節約を達成できる。
さらに、サブメニュー種々の階層レベルの間でナビゲートするために、操作要素の回転ノブを把持領域で摘まみ、回転ノブを回すことによって種々のサブメニューレベルの間でナビゲートできるようにされてよい。この方策により機械オペレータはサブメニューから出て、若しくは再びサブメニューに入ってナビゲートできる。
回転ノブに配置されたすべてのセンサは、それぞれ割り当てられたセンサ領域を検知するために設けられた個々のセンサ素子として構成できる。
しかしながら、1つのセンサ領域に当該センサ領域を検知する2つ以上のセンサ素子が割り当てられることも考えられる。1つのセンサ領域に対して複数のセンサ素子を設けることは、冗長性を可能にし、それによってセンサ素子の故障を補償できるという利点をもたらすことができる。これは特に機械の安全性を高めるために必要となり得る。
特に、センサ素子は、回転ノブの特定の領域で機械オペレータによる接触を検知するように構成されることができる。
センサ素子自体は、例えば抵抗センサとして構成することができる。
別の可能性は、センサ素子は光学センサの形態で構成計されていることである。
概してセンサ素子は、機械オペレータの手による回転ノブの接触を検知するのに適した任意のセンサ素子によって実現することができる。
センサ素子は、回転ノブの表面に配置でき、又は回転ノブ内に埋設でき、又は相応の受容領域を設けるなど他の方策によって統合することができる。
第1の実施形態において、回転ノブは金属材料から形成されるようにすることができる。
別の実施形態では、回転ノブがプラスチックから形成されるようにすることができる。
さらに、回転ノブが種々の材料からなる複合部品として形成されるようにすることもできる。
本発明をよりよく理解するために、以下の図に基づいて詳細に説明する。
図は、それぞれ著しく簡略された模式的表現で示されている。
機械、制御装置及び操作要素を有する製造設備のレイアウトを示す。 操作要素を正面図で示す。 操作要素を側面図で示す。 機械オペレータの手が把持領域にある操作要素を側面図で示す。 機械オペレータの手が第1のセンサ領域にある操作要素を側面図で示す。 機械オペレータの手が第1のセンサ領域と第2のセンサ領域にある操作要素を側面図で示す。 機械オペレータの手が段部の外周セクションにある操作要素を側面図で示す。 操作要素を表示要素内にホームスクリーンを図示した正面図で示す。 操作要素を表示要素内にパラメータ調整画面を図示した正面図で示す。 操作要素を表示要素内にパラメータ調整画面と選択されたパラメータ値を図示した正面図で示す。 操作要素を表示要素内に移動運動画面を図示した正面図で示す。 表示要素を表示要素内に移動速度画面を図示した正面図で示す。 表示要素を表示要素内に移動速度画面と調整された移動速度値を図示した正面図で示す。 表示要素を表示要素内にサブメニュー選択画面を図示した正面図で示す。
最初に確認しておくと、記載された種々の実施形態において同じ部材には同じ参照符号若しくは同じ部材名称を付す。この場合、説明全体に含まれている開示内容は同じ参照符号若しくは同じ部材名称を有する同じ部材に準用され得る。説明において選択された位置を表す言葉、例えば上、下、横なども直接説明及び表示された図を基準としており、位置が変化した場合には新しい位置に準用されるものとする。
図1は、電気的に制御される機械2、機械2のための制御装置3、及び機械オペレータ5によって制御命令を制御装置3に入力するための操作要素4を有する製造設備1の概略図を示している。特に機械オペレータ5はその手6で操作要素4を操作するようにされている。
機械2は、例えば射出成形機であってよい。さらに、機械2がロボット又は産業用の他の機械であることも考えられる。特に、機械2は部品を製造するために用いることが想定されてよい。
制御装置3は、およそ考えられる種類の制御装置によって構成できる。これは例えば産業用コンピュータ、プログラム可能論理制御装置、又は操作要素4を介して入力された命令を機械2に対する運動命令に変換するのに適したその他の制御装置であることができる。
図2及び図3において操作要素4は正面図及び側面図で示されている。
これら2つの図から分かるように、操作要素4は操作要素本体7を有するようにされてよく、これは操作要素4の主要な部材をなし、例えばハウジングによって画定することができる。さらに、操作要素本体7内にディスプレイ8が受容されているようにすることができる。ディスプレイ8は、メニュー項目、速度調整及び機械2の制御に必要なその他のパラメータ又はオプションを表示するために用いられる。別の実施形態では、ディスプレイ8が操作要素4に統合されておらず、ディスプレイ8が製造設備1内の他の場所に配置されているようにすることもできる。
さらに、操作要素4は製造設備1に定置され、有線接続によって製造設備1と連結されていてもよい。
代替実施形態で、操作要素4は遠隔操作の形態で構成され、無線接続を介して制御装置3と通信するようにされてもよい。
さらに、制御装置3が操作要素4に統合されており、制御命令が操作要素4によって機械2に直接与えられるようにすることができる。
図2からさらに明らかなように、操作要素4には1つ以上の押しボタン9を配置することができる。押しボタン9は、機械オペレータ5が様々な命令を操作要素4に入力するために用いることができる。
本発明によれば、操作要素本体7に回転ノブ10が配置されており、これは操作要素本体7に対して相対的に回転軸11を中心に回転可能である。回転ノブ10は、操作要素4の主要な部材をなす。押しボタン9は任意選択により操作要素本体7から省略することができ、その機能は回転ノブ10内でも同様に実現することができる。
従来技術から公知の実施形態とは反対に、回転ノブ10は回転軸11のみを中心に回転可能に操作要素本体7に支持されるようされている。以下に詳細に説明する回転ノブ10の実施形態により、回転ノブ10は操作要素本体7に対して相対的に軸方向に移動可能又は揺動可能である必要はない。
回転ノブ10が回転可能にのみ操作要素本体7に受容されていることにより、回転ノブ10と操作要素本体7との間の接続点は、単純な回転センサの携帯で構成でき、それによって回転ノブ10は故障しにくくなる。
特に回転ノブ10は、回転軸11を包囲し、機械オペレータ5が回転ノブ10を摘まんで回転軸11を中心に回動させることができる外側面12を有するようにされてよい。特に回転ノブ10の外側面12は、回転軸11を中心に実質的に回転対称形に形成され、直径13を有するようにされてよい。
特別の態様では、回転ノブ10を実質的に円筒形に形成することができる。さらに、回転ノブ10の外側面12上に、機械オペレータ5の手6の回転ノブ10への保持を改善できる構造要素を形成することができる。特に外側面12上の構造要素は回転軸11に対して平行に延びるリブ又は溝の形で形成されて、機械オペレータ5がその手6を回転ノブ10において回転軸11に沿って軸方向に動かすことが可能になるようにすることができる。
さらに、回転ノブ10に機械オペレータ5の手に対するストッパとして働く段部14が形成され、それにより機械オペレータ5は自分の手6の位置を知るようにすることができる。特に段部14の端面15が機械オペレータ5の手6に対するストッパとして働くようにすることができる。さらに、段部14は機械オペレータ5が同様に摘まんで回転ノブ10を回転させるために使用できる外周領域16を有するようにされてよい。
さらに、回転ノブ10には、第1のセンサ素子18によって検知されている第1のセンサ領域17が形成されていてもよい。第1のセンサ領域17は、例えば回転ノブ10の外側面12に形成することができる。さらに、回転ノブ10の外側面12には、第1のセンサ領域17から軸方向に離間した把持領域19が形成されるようにすることができる。特に把持領域19にはセンサ素子が配置されていないようにすることができる。
図3からさらに分かるように、第1のセンサ領域17は把持領域19よりも操作要素本体7の近くに配置されている。特に第1のセンサ領域17は段部14の端面15に直接続けて配置されているようにすることができる。
第1のセンサ領域17は、回転ノブ10に全面的に形成され、機械オペレータ5の手6を検知できるように十分大きい軸方向延びを有することができる。
さらに、回転ノブ10には第2のセンサ素子21を備えた第2のセンサ領域20が配置されているようにすることができる。特に第2のセンサ領域20は段部14の端面15に全面的に形成されているようにすることができる。
別の実施形態では、第2のセンサ領域20が段部14の端面15から段部14の外周領域16内に延びるようにされてよい。
図4〜図7には、機械オペレータ5の手6の様々な可能な位置が示されている。
図4〜図6では、図3に示された操作要素4が使用されている。
図4には、操作要素4の回転ノブ10を摘まむことができる第1の可能性が示されている。図4の表現に従い、回転ノブ10は把持領域19で摘まむことができ、この場合に把持領域19にはセンサ素子が形成されていないようにすることができる。回転ノブ10の他のすべての領域はセンサ素子を装備できるようにすることによって、回転ノブ10で回転運動を行う際にオペレータ5の手6が把持領域19にも明確に割り当てられることができる。
図5から分かるように、機械オペレータ5の手6が回転ノブ10を第1のセンサ領域17で摘まむようにすることもできる。これも同様に機械2の制御装置3に固有の命令をトリガできる。
さらに、図6に示すように、機械オペレータ5の手6は、第1のセンサ領域17も、段部14の端面15に設けた第2のセンサ領域20も接触されるように回転ノブ10を摘まめるようにすることができる。これも同様に固有の命令をトリガができる。簡潔にするために、この場合は回転ノブ10を第2のセンサ領域20で摘まむと言う。
例えば、機械オペレータ5の手6が図5に示す位置から、図6に示す位置へ前方に摺動することが可能である。この運動は好ましくは確認命令として使用される。
さらに、図7に示すように、機械オペレータ5の手6は回転ノブ10を段部14の外周領域16でも摘まむことができる。第2のセンサ領域20が段部14の端面15と外周領域16にわたって延びる場合、これは第2のセンサ領域20が作動することにつながる。
図7には回転ノブ10の別の、場合によりそれ自体独立した実施形態が示されており、ここでも同じ部材には前出の図1〜図6と同じ参照符号若しくは部材名称を用いる。不必要な繰り返しを避けるために、前出の図1〜図6の詳細な説明を参照し若しくはこれに準拠する。
図7の実施形態によれば、段部14の外周領域16に第3のセンサ素子23によって検知される第3のセンサ領域22が形成されていることも考えられる。そのような実施形態では、段部14の端面15に接触することと、段部14の外周領域16に接触することは、それぞれ種々の命令をトリガできる。例えば第3のセンサ領域22を使用する際に機械オペレータ5の手6は図5又は図6の表現に従って位置決めされており、特定の命令をトリガするために第3のセンサ領域22には1本以上の指のみが置かれることも考えられる。
さらに、回転ノブ10の端面24に第4のセンサ素子26を備えた第4のセンサ領域26が形成されるようにすることもできる。このような第4のセンサ領域25も同様に制御命令を入力するために使用することができる。
さらに回転ノブ10に別のセンサ領域が形成されているようにすることができる。
図8〜図13に基づいて、製造設備1の制御装置3に制御命令を入力するための方法について説明する。個々の方法ステップは、例えば図2及び図3に示す操作要素4を用いて2つのセンサ領域により実行可能である。その際に、特に図4〜図6に示すようなハンドグリップを使用できる。
図8ではディスプレイ8に主画面若しくはホームスクリーンが表示されている。主画面若しくはホームスクリーンは、例えば製造設備1又は制御エレメント4が初めて起動されたときに表示される。さらに任意のいかなる時点でも押しボタン9を2回押すことによってホームスクリーンが呼び出されることも考えられる。
主画面を表示するための命令が、機械オペレータ5の手6の回転ノブ10における特定の位置によって与えられることももちろん考えられる。このために、例えば第3のセンサ領域22及び/又は第4のセンサ領域25が相応の入力要素として働くことができる。
図8から分かるように、ブロックAからDに例として示されている複数のサブメニュー項目を主画面に呼び出すことができる。個々のサブメニュー項目は、例えば機械2のためのパラメータを入力するため、若しくは機械2内の個々の駆動ユニットを動かすため、又はその他の調整可能性のために用いることができる。
第1のモードでは、図8に示されているような主画面が表示され、サブメニューA〜Dのいずれも選択できないようにすることができる。図5に示すように、回転ノブ10を第1のセンサ領域17で摘まむことにより、選択フィールドを第1のサブメニューA上にドラッグできる。続いて回転ノブ10を回転させることにより、選択フィールドを所望のサブメニューA〜Dに移動させ、続いて図6の表現に従い手6をさらに前に進めて確認命令を実行することにより選択されたサブメニューが開かれる。
第2のモードでは、回転ノブ10が図6の表現に従って摘ままれて、第1のセンサ領域17と第2のセンサ領域20の両方が作動され、それによって同様にサブメニューAを選択できることも考えられる。ここでも回転ノブ10を回転させることによって個々のサブメニューA〜Dの間で選択できることが考えられる。続いて手6を図6に示す位置から離すことによって、選択されたサブメニューを開くことができる。これは、例えば手6を図6に示す位置から図5に示す位置に動かすことによって、又は手6を回転ノブ10から完全に離すことによって達成できる。
図9及び図10には、例えばパラメータ値を入力するために用いることができる第1のサブメニューの画面が示されている。
図9から分かるように、パラメータ値を調整するためのサブメニューA内に個々のパラメータ値を選択するための別のサブメニュー、例えばAa又はAbを設けるようにすることができる。図5の表現に従って回転ノブ10を第1のセンサ領域17で摘まむことによって、サブメニューAa上に選択フィールドをドラッグでき、上部画面領域にそれぞれ選択されたパラメータに対する現在のパラメータ値を表示できる。回転ノブ10を回転させることによって、選択フィールドを個々のパラメータの間で動かすことができる。特定のパラメータのパラメータ値を調整できるようにするために、それぞれ選択されたパラメータを確認命令によって、したがって手5を図5に示す位置に短く進めことによって選択できる。
この場合、図10の表現に従いパラメータ値の特定の数字を選択可能にすることができ、その際に回転ノブ10の回転によってパラメータ値の個々の数字の間で選択でき、手6の新たな確認命令によって特定の数字を調整可能にすることができる。この場合、回転ノブ10の回転によって数値を調整でき、続いて手6をさらに前に進めて別の確認命令によって確認することができる。続いてパラメータ値の別の数字を調整できる。
第2のモードでは、ホームメニューに記載された第2のモードと同様に、個々のパラメータ値又はパラメータの数字及びパラメータの数値を選択するために、図6の表現に従い回転ノブ10を直接第1のセンサ領域17と第2の領域20で摘まむことも考えられる。続いて手6を図6の表現に従う位置から図5の表現に従う位置に動かすか、若しくは回転ノブ10を放すと、確認命令をトリガできる。さらに、第2のモードにおいて、図6の表現に従い回転ノブ10が直接第1のセンサ領域17と第2のセンサ領域20で摘ままれた場合は、パラメータ値の個々の数値は調整可能ではなく、パラメータ値は全体として調整可能である。
図11には、特定の駆動ユニットに対して移動運動を調整するためのサブメニューが示されている。
図11から分かるように、例えば2種類の所定の走行速度での前進運動、若しくは2種類の所定の移動速度での後退運動、そしてまた移動停止を選択可能にすることができる。第1のモードでは、再び図5の表現に従い回転ノブ10が第1のセンサ領域17で把持され、選択フィールドがブロック移動停止上にドラッグされるようにすることができる。続いて回転ノブ10の回転によって所望の移動オプションを選択することができ、再び手6を前に進めることによって確認命令を与えることができる。そうすることによって事前に選択された所望の運動を開始することができる。
移動運動の実行中に別の所望の移動運動が選択され、再び手6を前に進めて確認することによって再び選択されることが考えられる。
特に、手6がセンサ領域のうちの1つにある間だけ移動運動が行われ、回転ノブ10を放すと移動運動が停止されるようにすることができる。
第2のモードでは、再び図6の表現に従い回転ノブ10を第1のセンサ領域17と第2のセンサ領域20で摘まみ、それによって機械停止が選択されるようにすることができる。続いて回転ノブを回転させることによってそれぞれの移動位置を選択でき、その際にそれぞれの移動位置を選択した直後に機械2の移動運動が開始され、別個の開始命令は不要である。
図12及び図13に、機械2の駆動装置の移動速度を選択するための別のサブメニューが示されている。この場合、図5の表現に従い回転ノブ10を第1のセンサ領域17で摘まむことによって速度矢印を有効化し、回転ノブ10の回転によって所定の移動速度が事前に選択されるようにすることができる。調整された移動速度はディスプレイ8に、例えば矢印で図示され、若しくは数値で表示される。続いて図13に従って調整された移動速度の調整値を確認すると、移動運動を開始することができる。移動運動の確認及び開始は、同様に手5を図5に示す位置にさらに進めることによってトリガできる。続いて任意選択により別の移動速度を選択でき、同様に確認することによって有効化する。
ここでも第2モードを設けることができ、図6の表現に従い回転ノブ10を第1のセンサ領域17と第2のセンサ領域20内で摘まみ、続いて回転ノブ10を回転させることによって直接駆動ユニットの移動を開始して、回転ノブ10の回転によって速度を変更できる。
図12及び図13による速度調整の2つのモードにおいても、回転ノブ10を放すと移動運動が直ちに停止されることが考えられる。
図14の表現によれば、個々のサブメニューレベルの間の選択又はジャンプは、図4に示すように回転ノブ10を把持領域19で摘まむことによって達成されることが考えられる。回転ノブ10を回すことによって、個々の階層レベルの間で選択することができる。手6を図5に示すように第1のセンサ領域17に進め、又は図6に示すように第2のセンサ領域20に進めることによって、それぞれ選択されたレベル階層の選択を達成できる。
以上の実施形態は可能な変形例を示すものであり、この箇所で言っておくと、本発明は特別に図示された本発明の実施態様に制限されておらず、むしろ個々の実施態様を互いに種々組み合わせることが可能であり、この変形可能性は本発明による技術的行為に関する教示に基づき当該技術分野に従事する当業者の能力の範囲内にある。
保護の範囲は請求項によって規定されている。しかしながら請求項を解釈するために詳細な説明と図面が援用される。図示及び説明された種々の実施例に基づく個別特徴又は特徴の組合せは、それ自体で独自の発明による解決をなすことができる。独自の発明による解決の根底にある課題は、詳細な説明から読み取ることができる。
本発明の説明において値の範囲に関するすべての指示は、当該範囲内のすべての任意の部分範囲を含むものと理解すべきである。例えば1〜10という指示には、下限1を起点として上限10に至るまでのすべての部分範囲が含まれていると理解すべきである。即ち、すべての部分範囲は、例えば1〜1.7又は3.2〜8.1又は5.5〜10のように、下限の1又はそれ以上から始まって上限の10又はそれ以下で終わる。
念のため最後に指摘しておくと、曲げ情報表示装置を備えた曲げ機の構造を理解しやすくするために、曲げ機若しくはその構成部分は一部縮尺通りではなく及び/又は拡大及び/又は縮小して表現された。
1 製造設備
2 機械
3 制御装置
4 操作要素
5 機械オペレータ
6 手
7 操作要素本体
8 ディスプレイ
9 押しボタン
10 回転ノブ
11 回転軸
12 外側面
13 直径
14 段部
15 段部の端面
16 段部の外周領域
17 第1のセンサ領域
18 第1のセンサ素子
19 把持領域
20 第2のセンサ領域
21 第2のセンサ素子
22 第3のセンサ領域
23 第3のセンサ素子
24 回転ノブの端面
25 第4のセンサ領域
26 第4のセンサ素子
特許文献1から知られている操作要素は、押す、引く、揺動させるなどによって命令を実行する操作要素が、スイッチとの相応の機械的連結を持たなければならないという欠点がある。そのような連結はエラーを起こしやすく、高価である。さらに、このような連結は例えば防爆領域では実現が困難である。
特許文献2は技術的システムが提供する機能を選択するためのマルチ回転ノブを開示している。このマルチ回転ノブは、複数の接触感知回転ノブ若しくは段状移行部によって分離された複数の区域を有する。個々の回転ノブ若しくは区域は、回転軸から異なる半径に同心的に形成されている。機能の選択は1つ以上の回転ノブの回転を介して行われ、その確認はマルチ回転ノブに半径方向及び/又は軸方向に力を加えることを必要とする。
特許文献3は、回転軸心の周りに環状に配置された機械的に変形可能な導電性センサ領域を有する回転ノブを開示している。これらのセンサ領域は変形可能な電気的絶縁区域の後に配置されている。機能を選択及び/又は確認するために、センサ素子の容量変化を引き起こす物理的な力が半径方向及び/又は軸方向に必要である。
オーストリア特許第512521(B1)号明細書 独国特許出願公開第19936257(A1)号明細書 米国特許出願公開第2014/267039(A1)号明細書

Claims (30)

  1. 操作要素本体(7)と、機械(2)の制御装置(3)に命令を入力するための回転ノブ(10)とを備えた、電気的に制御される機械(2)の操作要素(4)であって、
    前記回転ノブ(10)は前記操作要素本体(7)に回転軸を中心に回転可能に配置され、回転軸(11)は外側面(12)によって包囲され、前記回転ノブ(10)は前記外側面で機械オペレータ(5)によって摘ままれ、かつ回動可能である操作要素(4)において、
    前記回転ノブ(10)の前記外側面(12)には、少なくとも1つの第1のセンサ素子(18)によって検知されている第1のセンサ領域(17)が形成され、前記第1のセンサ素子(18)によって機械オペレータ(5)による前記第1のセンサ領域(17)の接触が検知可能であり、前記第1のセンサ領域(17)から離間した把持領域(19)が前記回転ノブ(10)の外側面(12)に形成されていることを特徴とする操作要素。
  2. 前記第1のセンサ領域(17)と前記把持領域(19)は軸方向で互いに離間して形成され、前記第1のセンサ領域(17)は前記回転ノブ(10)の外側面(12)に全面的に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の操作要素。
  3. 前記回転ノブ(10)の前記外側面(12)は第2のセンサ領域(20)を有し、該第2のセンサ領域(20)に少なくとも1つの第2のセンサ素子(21)が配置され、前記第1のセンサ領域(17)と前記第2のセンサ領域(20)は軸方向で互いに離間して前記回転ノブ(10)に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の操作要素。
  4. 前記第1のセンサ領域(17)は前記把持領域(19)よりも前記操作要素本体(7)に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の操作要素。
  5. 第2のセンサ領域(20)は前記第1のセンサ領域(17)よりも前記操作要素本体(7)に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項2又は4に記載の操作要素。
  6. 前記回転ノブ(10)の前記外側面(12)は段部(14)を有し、特に該段部(14)の端面(15)に前記第1のセンサ領域(17)又は第2のセンサ領域(20)が配置されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の操作要素。
  7. 前記第1のセンサ領域(17)又は前記第2のセンサ領域(20)は、前記段部(14)の端面(15)から前記段部(14)の外周領域(16)に延びていることを特徴とする請求項6に記載の操作要素。
  8. 前記段部(14)の外周領域(16)に少なくとも1つの第3のセンサ素子(23)を有する第3のセンサ領域(22)が形成されていることを特徴とする請求項6に記載の操作要素。
  9. 前記回転ノブ(10)の前記把持領域(19)にはセンサ素子が配置されていないことを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の操作要素。
  10. 前記回転ノブ(10)は基本輪郭が回転対称形、特に円筒形に形成され、直径(13)が20mm〜80mm、特に35mm〜60mm、好ましくは40〜50mmであることを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の操作要素。
  11. 1つ以上のセンサ素子(18、21、23)は容量センサとして設計されていることを特徴とする請求項1〜10の何れか一項に記載の操作要素。
  12. 1つ以上のセンサ素子(18、21、23)は導電率計測によって実現されることを特徴とする請求項1〜10の何れか一項に記載の操作要素。
  13. 1つ以上のセンサ素子(18、21、23)は圧力に敏感に設計され、機械オペレータ(5)の手(6)の作用力の大きさを検知できることを特徴とする請求項1〜12の何れか一項に記載の操作要素。
  14. 前記操作要素本体(7)にディスプレイ(8)と押しボタン(9)とが配置されていることを特徴とする、請求項1〜13の何れか一項に記載の操作要素。
  15. 操作要素本体(7)と、該操作要素本体(7)に回転軸(11)を中心に回転可能に配置された回転ノブとを有する操作要素(4)であって、前記回転ノブ(10)は把持領域(19)と少なくとも1つのセンサ領域(17、20、22)とを有する操作要素(4)の使用、特に請求項1〜14の何れか一項に記載の操作要素を使用して、電気的に制御される機械(2)の制御装置(3)に命令を入力するための方法であって、
    前記把持領域(19)又はセンサ領域(17、20、22)の1つにおいて機械オペレータ(5)の手(6)で前記操作要素(4)の前記回転ノブ(10)を摘まむステップと、
    前記操作要素(4)の回転ノブ(10)を回転軸(11)を中心に回転させることによって前記機械(2)の前記制御装置(3)に選択命令を入力するステップと、
    機械オペレータ(5)の手(6)を前記回転ノブ(10)に対して相対的に軸方向にずらして前記機械(2)の前記制御装置(3)に選択命令を入力するステップであって、機械オペレータ(5)の手(6)が前記センサ領域(17、20、22)の1つから他の前記センサ領域(17、20、22)へ、又は前記把持領域(19)から前記センサ領域(17、20、22)の1つへ、又は前記センサ領域(17、20、22)の1つから把前記持領域(19)へ摺動し、このような動作が関連するセンサ素子(18、21、23)によってそれぞれ検知されて確認命令が入力される、選択命令を入力する方法ステップと、を含む方法。
  16. 種々のメニュー項目の間でナビゲートするために前記操作要素(4)の前記回転ノブ(10)を第1のセンサ領域(17)で摘まみ、前記回転ノブ(10)を回すことによって種々のメニュー項目の間でナビゲートし、機械オペレータ(5)の手(6)を前記第1のセンサ領域(17)から第2のセンサ領域(20)へ軸方向に動かすことによって前記機械(2)の前記制御装置(3)に確認命令が入力されて選択されたメニュー項目が確認され、それによって開くことを特徴とする請求項15に記載の方法。
  17. 種々のメニュー項目の間でナビゲートするために前記操作要素(4)の前記回転ノブ(10)を第2のセンサ領域(20)で摘まみ、前記回転ノブ(10)を回すことによって種々のメニュー項目の間でナビゲートし、機械オペレータ(5)の手(6)を前記第2のセンサ領域(20)から第1のセンサ領域(17)へ軸方向に動かすことによって、又は前記回転ノブ(10)を放すことによって、前記機械(2)の制御装置(3)に確認命令が入力されて選択されたメニュー項目が確認され、それによって開くことを特徴とする請求項15に記載の方法。
  18. 多数のパラメータの選択範囲において1つのパラメータを調整するために、前記操作要素(4)の前記回転ノブ(10)を第1のセンサ領域(17)で摘まみ、前記回転ノブ(10)を回すことによって種々のパラメータの間でナビゲートし、機械オペレータ(5)の手(6)を前記第1のセンサ領域(17)から第2のセンサ領域(20)へ軸方向に動かすことによって前記機械(2)の前記制御装置(3)に確認命令が入力されて選択されたパラメータが確認され、それによって開いて編集可能となり、
    及び続いて機械オペレータ(5)の手(6)を再び前記第1のセンサ領域(17)に案内して、前記回転ノブ(10)を回すことによって調整すべきパラメータの個々の数字の間で選択することができ、機械オペレータ(5)の手(6)を再び前記第1のセンサ領域(17)から前記第2のセンサ領域(20)へ軸方向に動かすことによって前記機械(2)の前記制御装置(3)に確認命令が入力されて、選択された数字が調整可能になり、
    及び続いて機械オペレータ(5)の手(6)を再び前記第1のセンサ領域(17)に案内して、前記回転ノブ(10)を回すことによって選択された数値を選択でき、再び機械オペレータ(5)の手(6)を前記第1のセンサ領域(17)から前記第2のセンサ領域(20)へ軸方向に動かすことによって、前記機械(2)の前記制御装置(3)に確認命令が入力されて、選択された数値が確認され、新しい数字が選択可能であることを特徴とする請求項15〜17の何れか一項に記載の方法。
  19. 多数のパラメータの選択範囲において1つのパラメータを調整するために、前記操作要素(4)の前記回転ノブ(10)を第1のセンサ領域(17)で摘まみ、前記回転ノブ(10)を回すことによって種々のパラメータの間でナビゲートし、機械オペレータ(5)の手(6)を前記第1のセンサ領域(17)から第2のセンサ領域(20)へ軸方向に動かすことによって前記機械(2)の前記制御装置(3)に確認命令が入力されて選択されたパラメータが確認され、それによって開いて編集可能となり、
    及び機械オペレータ(5)の手(6)を同時に前記第2のセンサ領域(20)に保持したまま前記回転ノブ(10)を回動することによって全パラメータ値がそのすべての数字を考慮に入れて調整され、及び前記回転ノブ(10)を放すことによって、又は機械オペレータ(5)の手(6)を前記第2のセンサ領域(20)から前記第1のセンサ領域(17)へ軸方向に動かすことによって調整されたパラメータ値が確認されることを特徴とする請求項15〜17の何れか一項に記載の方法。
  20. 電気的に制御される機械(2)の駆動ユニットの移動運動を選択するために、前記操作要素(4)の前記回転ノブ(10)を第1のセンサ領域(17)で摘まみ、前記回転ノブ(10)を回すことによって種々の運動位置の間でナビゲートし、機械オペレータ(5)の手(6)を前記第1のセンサ領域(17)から第2のセンサ領域(20)へ軸方向に動かすことによって前記機械(2)の前記制御装置(3)に確認命令が入力されて移動運動が開始され、任意選択により移動運動中に前記回転ノブ(10)を回して別の運動位置を選択することにより移動速度を変更できることを特徴とする請求項15〜19の何れか一項に記載の方法。
  21. 電気的に制御される機械(2)の駆動ユニットの移動運動を選択するために、前記操作要素(4)の前記回転ノブ(10)を第2のセンサ領域(20)で摘まみ、前記回転ノブ(10)を回すことによって種々の運動位置の間でナビゲートし、運動位置を選択した直後に前記機械(2)の前記制御装置(3)に確認命令が入力されて移動運動が開始され、任意選択により移動運動中に前記回転ノブ(10)を回して別の運動位置を選択することにより移動速度を変更できることを特徴とする請求項15〜19の何れか一項に記載の方法。
  22. 電気的に制御される機械(2)の駆動ユニットの移動速度を選択するために、前記操作要素(4)の前記回転ノブ(10)を第1のセンサ領域(17)で摘まみ、前記操作要素(4)の前記回転ノブ(10)を回すことによって種々の速度を連続的又は増分的に調整することができ、機械オペレータ(5)の手(6)を前記第1のセンサ領域(17)から第2のセンサ領域(20)へ軸方向に動かすことによって前記機械(2)の前記制御装置(3)に確認命令が入力されて移動運動が開始され、任意選択により移動運動中に前記回転ノブ(10)を回して移動速度を変更できることを特徴とする請求項15〜21の何れか一項に記載の方法。
  23. 電気的に制御される機械(2)の駆動ユニットの移動運動を選択するために、前記操作要素(4)の前記回転ノブ(10)を第2のセンサ領域(20)で摘まみ、前記回転ノブ(10)を回すことによって種々の運動速度を連続的又は増分的に調整でき、移動速度を選択した直後に前記機械(2)の前記制御装置(3)に確認命令が入力されて移動運動が開始され、任意選択により移動運動中に前記回転ノブ(10)を回すことによって移動速度を連続的又は増分的に変更できることを特徴とする請求項15〜21の何れか一項に記載の方法。
  24. 前記第2のセンサ領域(20)から手(6)を離すことによって、又は前記回転ノブ(10)を放すことによって移動運動が停止することを特徴とする請求項20〜23の何れか一項に記載の方法。
  25. 移動運動が停止した後、移動速度又は移動運動のための調整値は事前に選択されたままであり、機械オペレータ(5)の手(6)を再び前記第2のセンサ領域(20)に動かすと、駆動ユニットは移動運動又は移動速度に対して事前に調整された値で動くことを特徴とする請求項24に記載の方法。
  26. 移動運動が停止した後、移動速度又は移動運動のための調整値はゼロに設定されなければならず、新たな移動運動は移動速度又は移動速度を事前に確定することによって開始されなければならないことを特徴とする請求項24に記載の方法。
  27. 押しボタン(9)を2回押すことによってディスプレイ(8)にメインメニューが表示されて別の命令のためにアクセスできることを特徴とする請求項15〜26の何れか一項に記載の方法。
  28. 押しボタン(9)を1回押すことによってディスプレイ(8)に所定のサブメニュー、特に電気的に制御される機械(2)の駆動ユニットの移動運動を選択するためのメニューが表示されて別の命令のためにアクセスできることを特徴とする請求項15〜27の何れか一項に記載の方法。
  29. 押しボタン(9)を長く押すことによって複数のエラーメッセージに同時に応答できることを特徴とする請求項15〜28の何れか一項に記載の方法。
  30. サブメニューの種々の階層レベルの間でナビゲートするために、前記操作要素(4)の前記回転ノブ(10)を前記把持領域(19)で摘まみ、前記回転ノブ(10)を回すことによって種々のサブメニューレベルの間でナビゲートできることを特徴とする請求項15〜29の何れか一項に記載の方法。
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