JP7216708B2 - 産業機械のために制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１及び１４に記載されているような、機械コンポーネント用の、特に制御されて移動可能な機械軸用の、制御される運動駆動装置を有する産業機械用の制御装置及び制御される運動駆動装置を有する産業機械用の電子制御装置を駆動する方法に関する。

従来技術として現在得られる機械用の制御装置は、操作者の側から運動－制御指令を手動で出力及び／又は入力するために少なくとも１つの回転ホィール又は回転操作要素を有している。この種の回転ホィールにおいては、典型的に、回転あたり通常５０又は１００の増分を有するインクリメンタルエンコーダが実装されている。この電気機械的に変換されるインクリメンタルエンコーダは、できる限り小さい係止モーメント又は制動モーメントを有しており、したがってこれは、操作者が一度押し始めた後には、物理的なオーバートラベルを有し、制御指令オーバートラベル時間が提供されることがあり得る。ロボット又は機械の軸は、回転ホィールの回転に対して比例して、又は回転によって提供される増分に比例して、移動する。制御のこの形式は、特に、長い走行距離又は移動区間を克服するために使用され、他方では、終端位置への正確な位置決めを可能にしようとするものである。

欠点は、長距離の、又は長く続く機械運動が実施される場合に、この種の回転ホィールは高い負荷を受けることである。特に操作者にとっては、回転ホィールを力を入れて押すほど、それだけ迅速かつ遠く、又は長く機械又は機械コンポーネントが移動することが、明らかである。たとえば機械軸の間の終端位置の間を走行することができるようにするために、それぞれ機械軸に応じて、回転ホィールに対して全力で２０又はそれ以上「押すこと」が必要である。最初に述べたように、回転ホィールの回転は、機械の運動に直接比例する。これに関連して、操作者が実施に対する回転操作の比率を選択して、前もって調節することができることも、知られている。この比率は、たとえば１：１とすることができ、回転ホィールの１つの増分が正確に単位機械運動に、したがって小さいステップ幅に相当する。それによって機械は、できる限り正確に移動させることができる。他の調節においては、比率はたとえば１：１０にすることができ、回転ホィールの１つの増分は、正確に１０の単位機械運動に、従って比較的大きいステップ幅に相当する。この調節において、操作者には、比較的迅速に広い操作距離又は走行区間を克服することが、可能である。増分あたり大きいステップ幅から小さいステップ幅へ切り替えるのを忘れた場合には、急速に衝突、又は機械部分、工具又は工作物の損傷をもたらすことがあり得る。さらにこれらの段階の間の切替えは、ほとんどのユーザーが望まない。オーバートラベルを調節するために、一部では大きな質量及び特に摩擦の少ない回転軸受を有する回転ボタンが使用される。かなり大きい質量と特殊な回転軸受とを有する回転ボタンは、製造が高価であって、制御コンソールにおいてより多くのスペースを必要とする。

特許文献１は、操作者に対する触覚的フィードバックを有する回転アクチュエータ操作部材を記述している。回転可能に軸承された操作機構を有するこの回転アクチュエータ操作部材は、ＩＴ領域内、娯楽エレクトロニクス領域内、無線遠隔制御領域内、ビデオ／オーディオ処理領域内、自動車領域内、あるいは機械の操作と制御の領域内で適用するために設けられている。この触覚的にフィードバックする回転アクチュエータ操作部材は、ベースユニット、回転可能に軸承された操作機構、圧電モータ、圧電モータ用の回転運動制御装置及び操作機構のための回転運動検出装置を有している。圧電モータは、小さい回転数で駆動される場合でも、高いトルクを発生させるのに適しており、かつそのために設けられている。それによって、操作機構が小さい速度で回転する場合でも、操作機構へ充分に高い触覚的なフィードバックを及ぼすことができる。ベースユニットと操作機構が、一方で圧電モータのステータに、そして他方ではロータに固定されていることに基づいて、小さいロストモーションもしくは高いあそびのなさを得ることができる。それによって強力な触覚的フィードバック及び様々な触覚的フィードバックにおける大きい帯域幅を発生させることができる。
特許文献２からは、電子的な操作システムが知られており、それは、自動車内のドライバーインフォメーションシステムの一部として設けられている。さらに、この操作システムは、たとえば産業用製造において、機械の制御に関連して、表示及び操作装置として利用することができる。この操作システムは、計算器ユニットを備えた電子制御ユニット、グラフィック表示を視覚化するのに適した表示ユニット及び操作ユニットを有しており、その操作ユニットによってそれぞれのシステムの機能性に関する手動の介入を行うことができる。システムのパラメータを変化させるために、表示ユニットの表示面を介してカーソルの形式の表示マークが移動され、それによって提供される機能が選択される。表示マークのカーソルを移動させることによって、所望の機能を適切に選択した後に、他の操作要素が操作されて、それによってパラメータを変化させることができる。この第２の操作要素は、たとえば、その前に第１の操作要素を介して選択されている機能と組み合わせてパラメータ値の変化を可能にする。この印刷物に記述されている措置は、運動駆動装置を有する機械の調節又は操作のために、条件づきでのみ、適している。記述される措置は、むしろ、自動車のドライバーインフォメーションシステム内で行われるような、比較的重要でない機能と組み合わせて適用するのに適している。運動駆動装置を有する産業機械の操作は、この既知の形態によっては、条件つきでしか満足できるものではない。

特許文献３は、マルチ機能操作装置を駆動する方法を記述しており、そのマルチ機能操作装置も同様に自動車と組み合わせて効果的に使用できる。このマルチ機能操作装置においては、メニュー及び／又は操作機能が表示ユニット上に示され、かつそのメニュー及び／又は機能がタッチ部材および少なくとも１つの回転操作要素を介して操作される。この回転操作要素の少なくとも１つは、その回転方向と回転位置及び／又は係止位置及び／又は操作ストッパに関して、自由にプログラミング可能である。この自由なプログラミングは、それぞれ読み出されるメニュー又は機能に対応づけられた、回転操作路内の触覚的なフィードバックが発生されるように、行われる。各操作機能には、触覚的データのセットが対応づけられており、それらは機能変化に動的に適合される。したがって直覚的な操作が可能であって、それによれば操作者に触覚的なフィードバックが与えられ、それらはそれぞれのメニュー又は機能に従って自動的に適合される。しかし、運動駆動装置を有する産業機械の操作は、示された装置によっては条件つきでのみ、実際的である。

米国特許出願公開第２００６／０２５５６８３（Ａ１）号明細書 欧州特許第１４０３６１９（Ｂ１）号明細書 欧州特許第１０７５９７９（Ｂ１）号明細書

本発明の課題は、従来技術の欠点を克服して、ユーザーが運動駆動装置を有する産業機械のできる限り実際的な操作を行うことができる、装置と方法を提供することである。

特に本発明の課題は、制御されて走行可能なコンポーネント又は能動的に変位可能な機械軸を有する機械の操作又はプログラミングの可能性を改良することにある。

この設定課題は、請求項に記載の装置と方法によって解決される。

それによれば、機械コンポーネントのための制御される運動駆動装置を有する産業機械用の制御装置が設けられ、その制御装置は少なくとも１つの人間・機械・インターフェース、特に制御技術的な入力及び出力手段を有している。少なくとも１つの操作要素が、たとえば制御されて変位可能な機械軸の形式の、少なくとも１つの機械コンポーネントの変位運動を手動で調節し、又は設定するために形成されている。人間・機械・インターフェースの少なくとも１つの操作要素は、回転軸を中心に回転可能に軸承された作動器を有する回転操作要素として形成されており、その作動器が操作者の操作力によって回転可能である。回転軸に対する作動器の回転運動は、電子的な評価及び制御装置によって評価されて、それに基づいてしかるべき制御指令が導き出される。好ましくは回転操作要素は、回転運動の両方向の導入が可能であるように、形成されており、それぞれの回転方向が電子的に検出可能である。

このような制御装置は、評価及び制御装置が、少なくとも第１の駆動モードと第２の駆動モードの間で自動的又は自動化されて区別するように、形成されており、第１の駆動モードにおいては、評価及び制御装置によって回転軸に対する作動器の回転運動が検出可能である限りにおいてのみ、駆動される機械コンポーネント又は機械軸の変位運動が実施されることを、特徴としている。第２の駆動モードにおいては、駆動される機械コンポーネント又は機械軸の変位運動は、作動器又はその回転軸の回転運動の終了直後に、駆動される機械コンポーネントの変位運動の中断なしで、定められた、又は時間的に制限されたオーバートラベル時間の間続行される。

第１と第２の駆動モードの間の自動的な区別又は自動的な切替えは、評価及び制御装置によって検出された、作動器に対して操作者がそれぞれ導入する回転運動の最初に存在する、角速度又は角加速度に従って行われる。特に、第１と第２の駆動モードの間の自動的な区別は、評価及び制御装置によって検出された角速度又は角速度に基づいて行われ、その角速度又は角加速度は作動器を回転操作する初期状態の間、又はその後に存在し、又は回転機構に対してそれぞれ導入された作動器の回転操作の開始後の評価時点で存在する。したがって作動器の初期の回転運動挙動が検出され、評価され、かつ第１又は第２の駆動モードの選択的な能動化のために利用される。

特に、評価及び制御装置は、第１と第２の駆動モードの間で－及びその逆に－自動的又は自動化して切り替えるために設けられており、又は第１又は第２の駆動モードを自動的又は自動化して能動化するように、形成されている。

記載される措置によって、運動駆動装置の、又はそれによって移動される機械コンポーネントの、改良された手動の操作又はコントロールが可能である。特にそれによって、操作者のために、走行可能な機械コンポーネントの、特にいわゆる機械軸の、迅速に変化する、又は直覚的な操作を可能にする、操作システマティクスが形成される。このような取扱い操作は、比較的快適かつ同時にエラーを回避して実施することができる。一義的な取扱い操作によって、又はそれに伴う運動制御指令の意識的な出力によって、制御される機械に対する損傷リスクを減少させ、対人安全性を向上させることができる。特に、意図されない、又は望まれない制御指令を回避し、又は妨げることができるので、手動で駆動される機械に由来する危険を減少させることができる。

この好ましい作用は、特に、それぞれの駆動モードの能動化又はそれぞれの駆動モードの間の切替えが自動的に行われ、したがってこのような機械が比較的エラーを回避して、快適かつ迅速に駆動できることによって、得られる。特に利用者の不注意によって、好ましくは第１の駆動モードにおいて行われる、機械コンポーネントの位置の微調整を行うべき過程で、誤って、大まかな位置決めのため、又は比較的大きな運動速度で比較的長距離の操作運動を実施するために設けられている、第２の駆動モードが存在することになることはない。したがって好ましいやり方で、微調整又は高速走行するための２つの駆動モードの間での手動の切替えが必要となることがない。したがって工作物又はその他の対象と衝突する危険及び機械コンポーネント、工作物又は工具の損傷の危険を減少させることができる。

さらに、作動器の充分に長い物理的なオーバートラベル時間を得るために、大きい質量とそれに伴ってできる限り高い慣性モーメントを有する回転ボタン又は作動器が必要とならないので、記載の回転操作要素は比較的好ましいコストで形成することができる。むしろ本発明によれば、駆動される機械コンポーネントのそれぞれの機械運動のためのバーチャル的なオーバートラベルが実装されており、かつ回転操作要素を省くことができ、その回転操作要素は摩耗が生じやすいか、又は構造又は機構に対する高い要請に基づいて比較的コストがかかり、さらに大きい組み込み空間要請を有するものである。したがって記載される制御装置は、できるだけコスト的に好ましく、かつコンパクトに具現化することができ、高い強靱性又は長寿命において改良された操作快適性も提供する。

実際的な措置によれば、作動器又はその回転軸の角速度又は角加速度が、作動器における回転運動の導入の開始時に、したがって作動器が最初に「回転を上げる」途中で、予め定められたしきい値、特に所定の動特性しきい値又は加速度しきい値に達し、又はそれを上回った場合に、評価及び制御装置によって第２の駆動モードへの切り替え又は第２の駆動モードの能動化を行うことができる。それによって制御技術的に確実に検出可能かつ一義的に評価可能な判断基準が選択され、その判断基準がそれぞれの駆動モードの自動化された切替え又は能動化のための基礎として利用される。それによってさらに、操作者によって望まれ、又は意図される種類の運動制御のできる限り一義的な、又はエラーのない区別を得ることができる。さらにそれによって、できる限り直覚的な操作コンセプトが形成され、それによってこのような取扱い操作が操作者にとって迅速になじみ、又は苦労なしに学習可能である。

評価及び制御装置は、駆動される機械コンポーネントの運動のオーバートラベル時間又はオーバートラベル挙動を、複数の予め定められたしきい値に従って定め、又は決定するように、整えることもでき、その様々なしきい値は、回転運動の開始時の、又は回転運動の導入の過程における、作動器又はその回転軸の様々な高さの角速度又は角加速度によって定義されている。それによって、機械コンポーネントの操作運動のオーバートラベル挙動又は「後作用」の動的な高さスケーリングが提供され、それによって操作快適性又は操作エルゴノミクスをさらに改良することができる。特にそれによって、作動器の比較的動的な回転操作を機械運動の比較的はっきりとしたオーバートラベル挙動に変換することができる。

好ましい措置によれば、評価及び制御装置は、付加的に接触又は把持認識手段によって、たとえば容量性のセンサによって、操作者が作動器から手を離したことが検出された場合に、第２の駆動モードを導入し、又はそれに切り替えるように、形成することもできる。それによって、付加的又は別の取扱い操作を必要とすることなしに、操作者によって意図される、第１又は第２の駆動モードに基づく駆動方法を特に一義的に区別することができる。作動器の比較的動的な加速後に作動器から単純に手を離すことは、回転操作要素の第２の駆動モードが望まれており、又は能動化すべきであることの、比較的間違いようのない印である。好ましくは容量性の認識手段の代わりに、抵抗性又は感圧的な原理で作動する検出手段も考えられる。

好ましい実施形態によれば、評価及び制御装置は、駆動される機械コンポーネントの運動のオーバートラベル時間又はオーバートラベル挙動を、駆動される機械コンポーネント又は機械軸のそのときの位置に従って、たとえば技術的又は機械的な終端位置に関して、又は衝突のない運動あそび空間に関して、異なるように定め、又は決定することもできる。制御装置によって駆動される機械軸のそれぞれの位置又は相対位置に関する情報も処理され、又は包含されることによって、好ましくない、又は唐突な制御運動を効率的に回避することができる。これが、駆動される機械の調和した、しかもできる限り迅速な運動シーケンスを支援する。それによって、場合によってはあり得る操作者の誤解又は不注意も、危機的な、又は負荷のかかりすぎる機械運動をもたらすことがない。

評価及び制御装置が次のように、すなわち作動器又はその回転軸の検出された角速度又は角加速度が、予め定められた評価期間内で予め定められたしきい値に２回以上達し、又はそれを上回った場合に、駆動される機械コンポーネントの運動のオーバートラベル時間及び／又は速度を少なくとも１回、又は複数回高めるように、形成されている場合も、効果的であり得る。特にそれによって、予め定められた評価期間内に作動器の２回以上の押しが行われた場合に、自動化されたやり方で、オーバートラベル挙動を適合させ、特に強化することができる。それによって比較的長い操作距離をさらに迅速に走行することができ、又はそれによって所望の終端位置をさらに簡単に、又は快適に達成することができる。ここでも操作者の側から付加的な調節行動又は特殊な切替え行動を行う必要はない。特にそれによって、自動化で、高い変位速度及び／又はオーバートラベル速度及び／又はより長いオーバートラベル時間を能動化し、又は調節することができる。

これに関連して、予め定められた評価期間が、作動器の静止状態の発生又は達成の前の作動器のあらたな回転操作によって定められており、又は操作者が作動器から手を離したときから、又はその解放後、２秒未満の、好ましくは１秒未満の作動器の新たな回転操作によって定められていると、効果的であり得る。それによって第１又は第２の駆動モードに基づく所望の制御挙動の間のできる限り一義的な境界を得ることができる。

接触又は把持認識手段によって、たとえば容量性のセンサによって、第２の駆動モードが存在する間に操作者が作動器を再び把持し、それに続いて回転操作を導入しなかったこと、又は操作者が作動器の回転操作を逆方向に導入したことが、検出された場合に、第２の駆動モードを終了させ、又は中断する、又は駆動される機械コンポーネントのオーバートラベル運動を必要に応じて停止させるための、好ましい措置が存在する。特にそれによって、操作者にとっては、制御技術的にオーバートラベルする機械運動の直覚的および迅速に具現化可能な中断が可能である。

それに対して代替的に、第２の駆動モードが存在する間に操作者が作動器の回転操作を逆方向に導入した場合に、第２の駆動モードが終了し、駆動される機械コンポーネントのそのときに実施されていた運動が即座に停止されることも、可能である。それによって特に、作動器に関して接触又は把持認識手段を設けることが、無条件に必要となることはない。

さらに、操作者の側から作動器がその回転軸の軸方向に軸力の最小値を供給され、又はその回転軸の軸方向に変位され、特に押し込まれた場合に、第２の駆動モードが終了して、駆動される機械コンポーネントのそのときに実施していた変位運動が即座に停止されることが、可能である。それによっても、直覚的に能動化可能なノンストップを得ることができ、又は記載の制御措置によってほぼオーバートラベルする、通常徐々に沈静化する機械運動の比較的唐突な停止が可能である。

音響的／視覚的な信号伝達装置が形成されており、それが操作者に、第２の駆動モードが存在する場合に、駆動される機械コンポーネントのオーバートラベル挙動を信号伝達し、特に駆動される機械コンポーネントのオーバートラベル時間が徐々に経過し、又は過ぎ去ることについて、及び／又は駆動される機械コンポーネントのオーバートラベル速度が徐々に低下することについて、音響的／視覚的なフィードバックを出力するために設けられていると、効果的であり得る。それによって操作にとっては、操作措置の明確性又は部分自動で能動化され、又は非能動化される制御シーケンスの追従性を向上させることができる。それによって特に、それぞれ存在する駆動モードに関する誤解は生じ得ない。これは特に、第２の駆動モードに基づいてバーチャル的なオーバートラベルが能動的であり、又は上述した運動制御指令の後作用が存在する場合のことである。

特に、音響的／視覚的な信号伝達装置が少なくとも１つのラウドスピーカー及び／又は少なくとも１つの表示手段を有し、その表示手段がたとえば数字、ビーム又は時計の針の形式で残り長さ表示及び／又は速度表示を有していると、効果的であり得る。

たとえば、音響的な信号を出力することによって、特にだんだんと弱くなるガタガタノイズ、走行ノイズ又は回転ノイズによって、操作者にとっては、その前に駆動された機械軸の制御技術的に自動で開始される、オーバートラベルする運動がまだ実施されていることが、一義的に認識可能である。その代わりに、又はそれと組み合わせて、これは、上述した視覚的に検出可能な信号伝達によって得ることもできる。この種のフィードバックノイズの減衰又は鳴り止み及び／又は光学的な信号手段又は表示手段を介しての最大値又はゼロ値の表示が、自動的にオーバートラベルする機械運動の自動的な停止又は終了の時点で付随して生じる。

さらに、作動器又はその回転軸は、制御されて変化する回転抵抗発生手段と機械的に相互作用することができ、又はそれと運動結合することができ、評価及び制御装置は、回転抵抗発生手段の回転抵抗を可変に調節するように形成されている。特にそれによって操作者に、触覚的に知覚可能なフィードバックを与えることができ、そのフィードバックによって、手動で駆動すべき運動駆動装置又は機械軸に関連して操作エルゴノミクス及び／又はエラー安全性をさらに向上させることができる。

本発明をさらによく理解するために、以下の図を用いて本発明を詳細に説明する。
図は、それぞれ著しく簡略化された図式的な表示である。

複数の機械、特に産業ロボットから形成される機械設備と使用される電子制御システムを示しており、その電子制御システムは複数の制御装置及び持ち運びできるハンド操作器具の形式の人間・機械・インターフェースを有している。 製造機械、特に射出成形機械であって、電子制御装置とそれに結合された、固定の操作パネルの形式の人間・機械・インターフェースを有している。 図２の製造機械の操作パネルを示している。 運動駆動装置の操作又は調節に用いられる、回転操作要素を有する産業機械用の制御装置を示している。 回転操作要素を介して駆動される機械コンポーネントの比較的繊細な動き又は位置決めに関連して可能な特性曲線を示している。 回転操作要素を介して駆動される機械コンポーネントの比較的長距離の、又は比較的長く続く変位運動に関連して可能な特性曲線を示している。

最初に記録しておくが、異なるように記載される実施形態において、同一の部分には同一の参照符号ないし同一の構成部分名称が設けられており、説明全体に含まれる開示は、同一の参照符号ないし同一の構成部分名称を有する同一の部分へ意味に従って移し替えることができる。また、説明内で選択される、たとえば上、下、側方などのような位置記載は、直接説明され、かつ示される図に関するものであって、この位置記載は位置が変化した場合には意味に従って新しい位置へ移し替えられる。

図１から３には、産業設備の自動化又は制御のために使用することができる、電子機械的又は電子的な制御システム１の実施例が示されている。この種の産業設備又はその制御システム１は、少なくとも１つの電子的な制御装置２、２’を有し、又は分配して配置された多数の制御装置２、２’を設けることもできる。このような設備は、少なくとも１つの機械３、又は、場合によっては互いに反応し合う多数の機械３又は機械コンポーネントを有している。少なくとも１つの電子的な制御装置２、２’は、好ましくはソフトウェア制御で形成され、かつ第一に、それぞれの産業機械３のそれぞれの制御機能を変換し、又は機械３のシーケンスを監視し、調節し、及び／又ははプログラミングできるようにするために、用いられる。

図１の形態に従って、この種の産業機械３は少なくとも１つの産業ロボット４によって形成されている。この種の産業ロボット４は、組み立て設備又は製造設備の構成要素とすることができる。それぞれの制御装置２、２’をデータ技術的にネットワーク化することによって、産業ロボット４が制御技術的に互いに反応することができる。複数の産業ロボット４の間のこの種のデータ技術的又は制御技術的なネットワークは、中央のマスターコンピュータ５を有することもできる。中央の、分散した、階層的な、又は他のように構築された制御アーキテクチャとネットワークに関して、多様な実施形態が考えられ、それらはそれぞれの要請に応じて選択することができる。

少なくとも１つの機械３内の少なくとも１つの制御装置２’には、少なくとも１つの人間・機械・インターフェース６（ＨＭＩ）が対応づけられており、又は対応づけ可能である。この人間・機械・インターフェース６によって、操作者７とそれぞれの機械３との間で制御的に重要な相互作用が可能である。

図１に示す実施例において、制御技術的な人間・機械・インターフェース６は、モバイルの、又は持ち運びできるハンド操作器具８によって形成されている。図２に示す実施例においては、人間・機械・インターフェース６は、固定の操作パネル９によって定められている。したがってそれぞれの人間・機械・インターフェース６は、操作者インターフェースと称することもできる。

種概念に基づくハンド操作器具８又は操作パネル９は、たとえば接触を感知するスクリーン１１、入力キー１２、スイッチのような、少なくとも１つの入力装置１０、又はその他の電気的又は電気機械的な入力手段を有している。さらに、視覚的及び／又は音響的に検出可能な出力手段を有することができる。種概念に基づくハンド操作器具８又は操作パネル９において、上述した接触を感知するスクリーン１１及び、特にシステム上重要なデータ又は状態を表示するための発光部材又は信号ランプを設けることができる。それぞれの入力装置又はそれぞれの出力装置の機能範囲と実施形態は、それぞれの適用に、特に制御すべき機械３又は設備の技術的複雑性に著しく依存する。重要なことは、操作者７が入力装置１０及び適切な出力装置を用いて、特に上述した接触を感知するスクリーン１１を用いて、必要とされる制御技術的なシーケンスを管理し、又は監視し、調節し、及び／又はプログラミングできることである。

人間・機械・インターフェース６内で、とくにハンド操作器具８内又は操作パネル９内で形成される制御装置２と機械３に対応づけられた制御装置２’は、ケーブル接続された、及び／又ははワイヤレスで形成される通信インターフェースを介してデータ技術的又は制御技術的に相互作用する。

それ自体知られているように、それぞれの機械３を自動化するために、制御可能な、特に能動化及び非能動化可能な運動駆動装置１３が設けられており、それらはそれぞれの制御装置２’と導線接続されている。しばしばこの種の運動駆動装置１３は、その駆動速度及び／又は駆動出力又は駆動力に関しても、必要に応じて調節可能又は可変である。この種の運動駆動装置１３は、図２又は図４に示すように、モータ１４によって、油圧シリンダによって、比例磁気弁１５によって、又は機械コンポーネントを能動化し、又は制御可能に移動させるための、その他の部材によって、形成することができる。このような運動駆動装置１３は、アクターと考えることもでき、そのアクターによって機械コンポーネントの変位運動を発生させ、又は導入することができる。この種の運動駆動装置１３とそれぞれの機械コンポーネントは、機械軸と称することもできる。制御可能な機械コンポーネント又は機械軸は、たとえば産業ロボット４のリンクアーム、送りユニット、工作機械の加工アグリゲート、製造機械の操作駆動装置などと考えることができる。この種の機械制御装置２’には、一般的に知られており、かつ図４に例示されるように、典型的に多数のセンサ、終端スイッチ及び／又はエンコーダを接続することができる。それによってそれぞれの機械の運動シーケンス又は機能シーケンスを全自動で、又は少なくとも部分自動で実施することができ、又は自動的に監視することができる。

それぞれの運動駆動装置１３又は機械コンポーネントを手動で調節し、又はプログラミングするために、それぞれの人間・機械・インターフェース６に、機械コンポーネント又は機械軸の少なくとも１つの変位運動を手動で調節し、又は設定するために、少なくとも１つの操作要素１６が設けられている。操作者７による変位運動のこの手動の調節又は設定は、好ましくは、駆動すべき、又は選択的に駆動可能な運動駆動装置１３の速度変化及び／又は出力変化の可能性を有している。さらに操作要素、とくに接触部材又は切替え部材を形成することができ、それらは、選択された、又は駆動可能な運動駆動装置１３を能動化し、かつ非能動化するために設けられている。

人間・機械・インターフェース６に設けられた操作要素１６の少なくとも１つは、エンドレス又はストッパレスに回転可能な作動器１８を有する回転操作要素１７として形成されている。エンドレスに回転可能というのは、回転操作要素１７又はその作動器１８が、作動器１８の回転運動可能性に関して機械的な終端ストッパ又は永続的な限界が存在しないように、形成されていることである。これは、典型的なポテンショメータ又は調節可能なオーム抵抗に対する差異であって、それにおいては通常約２７０°の回転範囲又は調節範囲が与えられている。請求項に記載の回転操作要素１７は、むしろ、いわゆるオーバーライドポテンショメータと比較可能であり、又は回転操作要素１７は、エンドレスに回転運動可能なインクリメンタルエンコーダとして形成することができる。、回転操作要素１７がたとえばディスク形状又はホィール形状のその作動器１８のエンドレスの回転可能性、又はそれに伴うセンサパルス又はインクリメントの制限されない出力を可能にすると、効果的である。

ハンド操作器具８（図１）に、又は操作パネル９（図３）に設けられた回転操作要素１７は、場合によっては実装されている、必要に応じて能動化可能な駆動モードにおいて、運動駆動装置１３の少なくとも１つのための純粋な切替え機能のみを有することもできる。回転操作要素１７の切替え機能は、係止－切替え機能として、及び／又は触知－切替え機能として具現化することができる。

選択的に、作動器１８は少なくとも１つのマーキング１９を有することができ、そのマーキングによって操作者７に作動器１８のそれぞれの回転位置を表示することができる。しかし、好ましくはエンドレスに回転可能又はストッパなしで回転可能な作動器１８におけるこの種のマーキング１９は、必ずしも設ける必要はない。

回転操作要素１７は、電子的な評価及び制御装置２０と接続されており、又はこの種の評価及び制御装置２０は回転操作要素１７の構成要素とすることができる。特に回転操作要素１７の信号又は操作状態が、評価及び制御装置２０によって検出可能及び評価可能である。

評価及び制御装置２０は、自立したユニット又は別体のユニットとして形成することができるが、制御装置２、２’によって具現化することもできる。とくに制御装置２、２’は、評価及び制御装置２０の少なくとも部分課題を引き受けることができる。これは特に、評価及び制御装置２０の機能性が主としてソフトウェア技術的又はプログラム技術的に実現可能であり、したがって簡単なやり方で制御装置２、２’の機能範囲を表すことができるからである。したがって評価及び制御装置２０を具現化するために、組合せ論的な協働も可能である。しかし、評価及び制御装置２０は、－上述したように－回転操作要素１７の内蔵の構成要素とすることもできる。

回転操作要素は、作動器１８に対して操作者７がそれぞれ行った回転操作を求めるために、少なくとも１つのセンサ技術的な検出手段２１を有している。特に、センサ技術的な検出手段２１を介して作動器１８の少なくとも回転角、したがって角度変化と回転方向を検出することが、可能である。センサ技術的な検出手段２１として適しているのは、好ましくはインクリメンタルエンコーダ又は絶対値エンコーダであって、それが評価及び制御装置２０と導線接続されており、そのようにしてその後の処理又は評価のためのセンサ信号又は値を提供する。特に、評価及び制御装置２０を介して、作動器１８に対して操作者７が行った操作挙動を求めることができる。操作挙動は、回転方向、回転角、回転速度、操作推移又は回転推移、角加速度などのような、パラメータを有している。それに基づいて、操作者７が作動器１８において、又はその回転軸２２に対して実施した回転運動が電子的な評価及び制御装置２０によって評価され、それに基づいて、駆動される機械３又は機械コンポのための制御指令が導き出される。

作動器１８又はその回転軸２２は、制御されて変化する回転抵抗発生手段２３と機械的に相互作用し、移動結合される。評価及び制御装置２０は、回転抵抗発生手段２３と導線接続されており、かつ回転抵抗発生手段２３の回転抵抗を制御して可変に調節するために形成されている。回転抵抗発生手段２３は、電子流体力学的又は磁気流体力学的な液体を有することができ、その粘性は、電場又は電磁場の形式の電気エネルギの作用によって調節可能である。それによって操作者７は、作動器１８の操作に関連して、制御技術的に簡単かつ確実なやり方で変形例豊富かつ状況に合わせて適合可能な触覚的フィードバックを得ることができる。この種のフィードバックは、係止段及び／又は制御されて変化する操作抵抗又は回転抵抗を有することができる。

少なくとも一部ソフトウェア技術的に変換された評価及び制御装置２０は、回転操作要素１７又は制御装置２、２’の少なくとも第１と第２の駆動モードＢ１、Ｂ２を提供し、又は自動的に区別して、選択的に能動化するために設けられている。第１の駆動モードＢ１における回転操作要素１７の挙動の例が、図５に図式的に示されており、第２の駆動モードＢ２における回転操作要素１７の挙動の例が図６に図式的に示されている。

図５は、作動器１８のノーマルな、又は標準的な回転における可能な運動－時間推移を示している。特にこのダイアグラムにおいて、作動器１８の３つの可能な回転運動推移がそれによってもたらされる機械運動に関連して示されている。作動器１８における回転運動は、駆動される機械コンポーネントの比例的な制御指令又は走行運動に変換されている。特に駆動される機械コンポーネントの操作運動又は走行運動は、作動器も操作され、又は操作者によって能動的に回転される間のみ、行われる。作動器１８に対する回転操作が終了し、それに伴って作動器１８の回転運動が直接停止する際にすぐに、駆動される機械コンポーネントの変位運動もできる限り同時に、又は無視できる遅延をもって停止され、その遅延はたとえば物理的な慣性又は制御技術的な計算時間によってもたらされ得る。それによって操作者は、機械コンポーネントの運動速度とそれぞれ移動する移動区間をコントロールすることができる。この駆動モードＢ１は、特に駆動される機械コンポーネントの繊細な移動のために実際的であり、及び／又は目標位置又は希望位置に達するまでに比較的短い操作距離のみが移動される場合に、特に効果的である。

比例制御駆動と称することもできる、この第１の駆動モードＢ１において、作動器１８の回転運動と駆動される機械コンポーネントの操作運動との間に様々な運動スケーリング又は変換比を設けることもできる。すなわちたとえば、図５の一番下の特性曲線においては、作動器１８の回転運動とそれからもたらされる器械運動の間の比は１：１であり、中央の特性曲線におけるこの比は１：２であって、図示される一番上の特性曲線の場合には１：３である。この選択的に実装されるスケーリング又は変換比は、操作者によって選択可能かつ予め調節可能であり、又は必要に応じて切り替え可能である。場合によって設けられる調節領域は、１：１と１：１０又はそれ以上との間の値領域内にあることができ、作動器１８の回転ともたらされる機械コンポーネントの運動との間のこの比は、それぞれの適用又は機械に著しく依存することができ、特にそれぞれ移動すべき操作距離、達成可能な操作速度及び／又はそれぞれの操作駆動装置によって共に調節することができる。

したがって、第１の駆動モードＢ１においては、作動器１８から手を離した後に作動器１８のオーバートラベルは生じない。特に回転操作要素１７又はその回転軸２５の係止モーメント又は制動モーメントは、それに応じて高くなることがあり得る。これは、実際的なやり方において、回転抵抗発生手段２３－図４－を介して調節し、又は定め、又は一緒に定めることができる。しかしまた、標準的に存在する、又は回転操作要素１７の機械的構造によってもたらされる、回転軸２２に対する係止モーメント又は制動モーメントが高く、それによって作動器１８に対する回転運動が比較的低速で、標準的又は繊細である場合に、作動器のオーバートラベルは生じず、又は生じ得ないことも、可能である。これに関連して、駆動される機械コンポーネントの繊細な位置決めの際に適用されるような、作動器１８における「ノーマル」又は標準的な回転において操作者が、典型的に操作者の手又は指によって作動器１８の回転の停止又は終了を行うことも、一般的である。

特に第１の駆動モードＢ１において、作動器１８は操作者によって通常能動的に減速され、又は能動的に静止状態へ移行され、それによって第１の駆動モードＢ１における比例制御挙動に基づいて、図５の特性曲線推移から読み取ることができるように、駆動される機械コンポーネントの運動も同時に、又はほぼ同時に減速され、又は静止状態へ移行される。

第１の駆動モードＢ１は、実質的に、少なくとも始めに、又は初期に操作者によって作動器１８の比較的低速の回転又は「回転増大」が行われ、又は図６の特性曲線－第２の駆動モードＢ２に関する－に比較して、比較的小さい初期の角加速度α’_Nが作動器１８に生じ、又はその回転軸２２に存在することを、特徴としており、かつそれが評価及び制御装置２０によって認識可能である。評価及び制御装置２０はこれを、たとえば、センサとしての検出手段２１－図４－によって発生される、単位時間あたりいくつかの増分又はセンサパルスを用いて求めることができる。角加速度α’_Nは、作動器１８又はその回転軸２２の角速度ωの時間的な変化によって定められるので、α’_N＝Δω／Δｔが成立する。

その代わりに、又はそれと組み合わせて、作動器１８又はその回転軸２２の予め定められた初期の時点で存在する角速度ωは、駆動モードＢ１又はＢ２を能動化するための判断基準として利用することもでき、又は２つの駆動モードＢ１とＢ２の間－又はその逆－の切替えのための判断基準として機能することができる。特に、作動器１８の、回転運動の導入の初期状態において存在する角速度ωを、第１又は第２の駆動モードＢ１、Ｂ２を能動化するための判断基準として利用することができる。初期状態は、評価時点２４－図５及び６－によって定め、又は限定することができる。評価時点２４は、たとえば作動器１８又はその回転軸２２の回転運動の開始後約０．５ｓまでとすることができ、又は他の実際的な時点に定めることができる。特に第２の駆動モードＢ１への切替えは、作動器１８の回転速度又は角速度ωの予め定められたしきい値が評価時点２４で、又は予め定められた評価相の間に予め定められた値が、達成され、又はそれを上回った場合に、行うことができる。したがってそのような角速度しきい値又は角加速度しきい値は、図５と６を並べて見て読み取ることができるように、作動器１８の回転運動の動特性値と考えることができる。

評価及び制御装置２０によって、作動器１８の回転運動の導入の開始時に、又は初期状態において、作動器１８又はその回転軸２２の角加速度α’_N又は角速度ωが、予め定められたしきい値又はそれに応じた動特性値に達し、又はそれを上回ったことが、検出された場合に、好ましくは自動的に第２の駆動モードＢ２へ切り替えられるか、又は、第２の駆動モードＢ２を能動化し、又は第２の駆動モードＢ２において回転操作要素１７を駆動する、判断基準が存在する。作動器１８における回転運動の導入の初期状態は、たとえば、作動器１８の回転運動の開始から１秒まで、好ましくは０．５秒までの期間によって定めることができる。

したがって、少なくとも２つの駆動モードＢ１、Ｂ２に関する自動的なスイッチオンプロセス又は切替えプロセスのための好ましい評価判断基準は、センサ技術的に検出された、作動器１８の少なくとも１つの初期の角速度値又は角加速度値を、作動器１８の角速度又は角加速度の少なくとも１つの予め定められたしきい値又は限界値と比較することによって、定めることができる。特にそれによって、評価及び制御装置２０の側から、作動器１８が操作パルスの後に再び停止される場合に、操作者が機械運動のオーバートラベル挙動を望むか（第２の駆動モード）、又は機械運動のこの種のオーバートラベル挙動が意図されず、又は望まれないか（第１の駆動モードＢ１）を、自動的に認識可能又は定めることができる。

評価及び制御装置２０は、好ましい展開によれば、付加的に接触又は把持認識手段２５（図４）によって、たとえば容量性センサ２６（図４）によって、操作者が作動器１８から手を離したことが検出された場合に、第２の駆動モードＢ２を導入し、又はそれに切り替えるように、形成することもできる。図４の表示によれば、接触又は把持認識手段２５又は容量性のセンサ２６を作動器１８に直接対応づけて、電子的な評価及び制御装置２０と導線接続することができる。しかしまた、しかるべき検出手段を人間・機械・インターフェース６の固定の画成面に対応づけ、又は感圧式又は抵抗原理に基づく検出手段を使用することも、可能である。操作者が操作手段１８から手を離す時点の例が、図６に円印で示されている。

図６には、作動器１８の種々の運動推移とそれから導き出される、又はもたらされる、駆動される機械コンポーネントの運動推移の３つの特性曲線の例が示されている。この第２の駆動モードＢ２において、回転操作要素１７又はその作動器１８の操作形式が、「バンプ」として認識され、又は使用されう。「バンプ」の代わりに、同義語の「ショックを与える」の言い方も使用することができる。

図６の例としてのバンプ特性曲線Ａ１の基礎となるのが、作動器１８の初期の角加速度α’₁又は初期の角速度ω₁であって、それがオーバートラベル時間ＴＮＬ１の間、作動器１８の実際のオーバートラベルをもたらす。このオーバートラベル時間ＴＮＬ１は、主として、作動器１８に対してその前にもたらされた操作パルスによって、かつその回転軸２２に対して支配的な係止又は制動モーメントによって、定められる。操作者の側からのそれぞれの操作パルスは、しかるべき角速度ω₁と角加速度α’₁となる。機械運動は、バンプ特性曲線Ａ１に従って、操作者が作動器１８にもはや接触しないので、作動器１８がもたらされた操作パルスに基づいてオーバートラベルする間だけ、実施される。したがって作動器１８の回転運動が終了した場合に、機械運動の終了も生じる。

作動器１８のオーバートラベル挙動又は実際のオーバートラベル時間ＴＮＬ１は、場合によっては評価及び制御装置２０によって回転抵抗発生手段２３－図４－を用いて調節することができる。しかしまた、作動器１９のオーバートラベル挙動又は実際のオーバートラベル時間ＴＮＬ１が、回転操作要素１７の機械的特性によってのみ、特に作動器１８の質量慣性によって、又はその回転軸２２の摩擦係数によって、定められることも、可能である。操作者が作動器１８から手を離す時点が、バンプ特性曲線Ａ１上の円印によって示されている。作動器１８のオーバートラベルの終了時点及びそれと同時の駆動される機械コンポーネントの運動の停止が、時間軸上のクロス印で示されている。

バンプ特性曲線Ａ２の基礎となるのは、バンプ特性曲線Ａ２におけるよりも高い、作動器１８の初期の角加速度α’₂又は初期の角速度ω₂である。従って作動器１８の実際のオーバートラベル時間ＴＮＬ２は、オーバートラベル時間ＴＮＬ１よりも少なくともわずかに長くなることができる。しかし駆動される機械コンポーネントの変位運動は、バーチャルのオーバートラベル時間ＶＮＬ２の間中断なしで制御技術的に続行される。すなわち、作動器１８は例としてのクロス印を有する時点ですでに静止状態に移行しているが、機械運動はバンプ特性曲線２に従って制御技術的に能動的に続行される。言い換えると、駆動される機械コンポーネントは定められた、たとえば徐々に減衰する、運動プロフィールに従ってさらに移動するが、作動器１８とその回転軸２２はすでに静止状態へ移行している。バンプ特性曲線Ａ２に基づく挙動は、評価及び制御装置２０によって、作動器１８又はその回転軸２２の比較的高い初期の角加速度α’₂又は角速度ω₂に基づいて開始され、又は自動的に変換される。

バンプ特性曲線Ａ３においては、作動器１８の初期の角加速度α’₃又は初期の角速度ω₃が存在し、それらはそれぞれバンプ特性曲線Ａ１とＡ２におけるよりも高い。それによって作動器１８の実際のオーバートラベル時間ＴＮＬ３は、実際のオーバートラベル時間ＴＮＬ２よりも少なくともわずかに長くなる。しかし、作動器１８の初期の回転運動相に関する比較的高い加速度値又は動力学値に基づいて、バーチャルのオーバートラベル時間ＶＮＬ３及び／又はオーバートラベル速度は評価及び制御装置２０の側から、たとえばバーチャルのオーバートラベル時間ＶＮＬ２において存在し、又は適用されるよりもずっと長く、又は高く見積もることができる。特に作動器１８の比較的高い初期の角加速度α’₃又は角速度ω₃に基づいて評価及び制御装置２０によって、操作者が、作動器１８の実際のオーバートラベル時間ＴＮＬ３とバーチャルのオーバートラベル時間ＶＮＬ３とから得ることができる、できるだけ長いオーバートラベル時間を手に入れようとしていることを、導き出すことができる。記載の措置によって、効率的なやり方で、動的にスケーリング可能な、制御技術的に定められた、又は能動的に制御された、機械運動のオーバートラベル挙動を得ることができ、それが操作エルゴノミクスを改良し、さらに制御装置２、２’の経済性を向上させることができる。

図６に例示する表示とは異なり、作動器１８又はその回転軸２２は、物理的なオーバートラベルを持たず、又は操作者が作動器１８から手を離した後に、実際にオーバートラベル挙動を持たないことも、可能である。したがって図６内の期間ＴＮＬ１、ＴＮＬ２及びＴＮＬ３は、ゼロとすることもでき、又は全く存在しないこともあり得る。特に回転軸２２に、又は作動器１８に作用する係止モーメント又は制動モーメントを高くして、操作者が手を離した後に作動器１８が即座に、又は取り立てて言うほどの遅延なしで静止状態へ移行するようにすることができる。それにもかかわらず、駆動される機械コンポーネントのバーチャル的なオーバートラベル時間ＶＮＬ２、ＶＮＬ３の決定又は導入に関連して、上述した判断基準、特に上述した角速度値又は角加速度値を適用することができる。作動器１８又はその回転軸２２の比較的高い制動モーメント又は係止モーメントは、内在的に存在することができ、又は機械的に前もって定めることができ、又は制御可能な回転抵抗発生手段２３によって必要に合わせて発生させ、又は変化させることができる。

評価及び制御装置２０は次のように、すなわち接触又は把持検出手段２５（図４）によって、たとえば容量性のセンサ２６（図４）によって、第２の駆動モードＢ２が存在する間に操作者が作動器１８を再び把持し、かつそれに続いて操作者が回転操作を導入しないか、又は操作者が作動器１８の回転操舵を逆方向に導入したことが、検出された場合に、第２の駆動モードＢ２が終了し、かつ駆動される機械コンポーネントのそのときに実施していた変位運動が即座に停止されるように、形成することもできる。しかしまた、第２の駆動モードＢ２が存在する間に操作者が逆方向への作動器１８の回転操作を導入することによって、第２の駆動モードＢ２が終了し、かつ駆動される機械コンポーネントのそのときに実施していた変位運動が即座に停止されることも可能である。さらに、作動器１８が操作者の側からその回転軸２２の軸方向に軸力の最小値を供給され、又はその回転軸２２の軸方向に変位され、特に押し込まれた場合に、第２の駆動モードＢ２が終了し、かつ制御される機械コンポーネントのそのときに実施していた変位運動が即座に停止されることも、可能である。上述した措置によって、必要な場合に操作者によって導入可能な、特にバンプ特性曲線Ａ３に示すバーチャルのオーバートラベル時間ＶＮＬ３内で、制御技術的に能動化されたオーバートラベルする機械運動の中止時点２７が、図６に三角印を用いて示されている。

図６において同様に示されるように、評価及び制御装置２０は次のように、すなわち検出された作動器１８又はその回転軸２２の角速度ω₂、ω₃又は角加速度α’₂、α’₃が予め定められた評価期間ｔ₁内に少なくとも１つの予め定められたしきい値に２回以上達し、又はそれを上回った場合に、駆動される機械コンポーネントの変位運動のオーバートラベル時間ＶＮＬ２、ＶＮＬ３又はオーバートラベル挙動、たとえば速度推移、を少なくとも１回又は複数回高めるように、形成することもできる。予め定められた評価期間ｔ₁は、作動器１８の静止状態が発生する前にそれをあらたに操作することにより、又は操作者が作動器１８から手を離してから２秒よりも少ない、好ましくは１秒よりも少ない間に作動器１８を新たに回転操作することにより、定めることができる。

図４に示されるように、人間・機械・インターフェース６又は制御装置２、２’、特に回転操作要素１７又はその評価及び制御装置２０は、音響的／視覚的な信号伝達装置２８、２９を搭載することができ、又はそれと導線接続することができる。音響的／視覚的な信号伝達装置２８、２９は、第２の駆動モードＢ２が存在する場合に操作者に、駆動される機械コンポーネントの能動的なオーバートラベル相又はそれぞれのオーバートラベル挙動が存在することを信号伝達するために、用いられる。これは特に、バーチャル的なオーバートラベル時間ＶＮＬ２、ＶＮＬ３が存在し、又は制御技術的に能動化される場合に、効果的である。というのは、その場合には作動器１８は静止しており、それにもかかわらずその駆動される機械コンポーネントの典型的な減衰する、オーバートラベルする変位運動が存在するからである。

音響的／視覚的な信号伝達装置２８、２９は、駆動される機械コンポーネントの実際及び／又はバーチャルのＴＮＬ１、ＴＮＬ２、ＴＮＬ３、ＶＮＬ２、ＶＮＬ３が徐々に経過し、又は過ぎ去ることに関する、及び／又は徐々に減少するオーバートラベル速度についての音響的／視覚的なフィードバックを出力するために設けることができる。音響的な信号伝達装置２８は、そのために少なくとも１つのブザー又はラウドスピーカー３０を有することができる。視覚的な信号伝達装置２９は、そのために少なくとも１つのディスプレイ又は表示手段３１、たとえば数字、ビーム又は時計の針の形式の残り時間表示及び／又は速度表示を有することができる。

実施例は、可能な実施変形例を示しており、ここで指摘しておくが、本発明は具体的に示されたその実施変形例に限定されるものではなく、むしろ個々の実施変形例を互いに様々に組み合わせることも可能であって、これらの変形可能性は、具体的な発明による技術的に取り扱うための教示に基づいて、この分野で活動する当業者の裁量の範囲内にある。

保護領域は、請求項によって定められている。しかし明細書と図面は、請求項を解釈するために利用すべきである。図示されかつ説明された様々な実施例に由来する個別特徴又は特徴の組合せは、それ自体自立した進歩的解決を表すことができる。自立した進歩的解決の基礎となる課題は、明細書から読みとることができる。

具体的な説明内の値領域についてのすべての記載は、その任意の部分領域とすべての部分領域を共に含むものであって、たとえば記載１から１０は、下限の１と上限の１０から始まるすべての部分領域、すなわち下限の１またはそれ以上で始まり、上限の１０またはそれ以下で終了する、たとえば１から１．７、または３．２から８．１、又は５．５から１０のすべての部分領域、を一緒に含んでいるものとする。

最後に形式的に指摘しておくが、構造を理解しやすくするために、部材は一部縮尺どおりではなく、拡大及び／又は縮小して示されている。

１ 制御システム
２、２’ 制御装置
３ 機械
４ 産業用ロボット
５ マスターコンピュータ
６ 人間・機械・インターフェース
７ 操作者
８ ハンド操作器具
９ 操作パネル
１０ 入力装置
１１ 接触感応式スクリーン
１２ 入力キー
１３ 運動駆動装置
１４ モータ
１５ 磁気弁
１６ 操作要素
１７ 回転操作要素
１８ 作動器（操作機構）
１９ マーキング
２０ 評価及び制御装置
２１ センサ技術的な検出手段
２２ 回転軸
２３ 回転抵抗発生手段
２４ 評価時点
２５ 接触又は把持認識手段
２６ センサ（容量性）
２７ 中止時点
２８ 音響的信号伝達手段
２９ 視覚的信号伝達手段
３０ ラウドスピーカー
３１ 表示手段
α’_N 角加速度 ノーマル回転
α’_1,2,3 角加速度 バンプ
ω_N 角速度 ノーマル回転
ω₁，ω₂，ω₃ 角速度 バンプ
Ｂ１ 第１の駆動モード
Ｂ２ 第２の駆動モード
Ａ１ バンプ特性曲線１
Ａ２ バンプ特性曲線２
Ａ３ バンプ特性曲線３
ＴＮＬ１ 実際のオーバートラベル時間１
ＴＮＬ２ 実際のオーバートラベル時間２
ＴＮＬ３ 実際のオーバートラベル時間３
ＶＮＬ２ バーチャルのオーバートラベル時間２
ＶＮＬ３ バーチャルのオーバートラベル時間３
ｔ₁ 評価期間

Claims (18)

1. 機械コンポーネント用の制御される運動駆動装置（１３）を有する産業用機械（３）のための制御装置（２、２'）であって、
   少なくとも１つの機械コンポーネントの変位運動を手動で調節又は設定するための少なくとも１つの操作要素（１６）を備えた人間・機械・インターフェース（６）を有し、少なくとも１つの操作要素（１６）が、回転軸（２２）を中心に回転可能に軸承された作動器（１８）を有する回転操作要素（１７）として形成され、前記作動器（１８）が操作者の操作力によって回転可能であって、かつ前記作動器（１８）又はその回転軸（２２）の回転運動が、電子的な評価及び制御装置（２０）によって制御指令を導き出すために評価され、
   前記評価及び制御装置（２０）が、少なくとも第１の駆動モード（Ｂ１）と第２の駆動モード（Ｂ２）の間を自動的に区別するように形成され、前記第１の駆動モード（Ｂ１）において駆動される機械コンポーネントの変位運動は、前記評価及び制御装置（２０）によって、前記作動器（１８）又はその回転軸（２２）の回転運動が検出可能である間だけ実施される、制御装置において、
   前記第２の駆動モード（Ｂ２）においては、駆動される機械コンポーネントの変位運動は、前記作動器（１８）又はその回転軸（２２）の回転運動の終了直後に、駆動される機械コンポーネントの変位運動の中断なしで時間的に制限された続行動作時間（ＶＮＬ２、ＶＮＬ３）の間続行され、第１と第２の駆動モード（Ｂ１、Ｂ２）の間の自動的な区別が、前記評価及び制御装置（２０）によって検出された角速度（ω_N、ω₁、ω₂、ω₃）又は角加速度（α'_N、α’₁、α’₂、α’₃）に基づいて行われ、前記角速度（ω_N、ω₁、ω₂、ω₃）又は前記角加速度（α'_N、α’₁、α’₂、α’₃）が前記作動器（１８）の回転操作の初期段階の間若しくはその後に存在し、又は前記作動器（１８）に対して開始されたそれぞれの場合における前記作動器（１８）の回転操作の開始後の評価時点（２４）で存在し若しくは与えられ、かつ
   前記評価及び制御装置（２０）が、第１と第２の駆動モード（Ｂ１、Ｂ２）の一方を他方へ自動的に切り替えるように、又は第１又は第２の駆動モード（Ｂ１、Ｂ２）を自動的に能動化するように、形成されている、
   ことを特徴とする産業機械用の制御装置。
2. 前記作動器（１８）又はその回転軸（２２）の検出された角速度（ω_N、ω₁、ω₂、ω₃）又は角加速度（α'_N、α’₁、α’₂、α’₃）が、前記作動器（１８）に対する回転運動の導入の開始直後に予め定められたしきい値又はそれと等しい動力学値に達し、又はそれを上回った場合に、前記評価及び制御装置（２０）によって第２の駆動モード（Ｂ２）への切替え、又は第２の駆動モード（Ｂ２）の能動化が行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記評価及び制御装置（２０）が、駆動される機械コンポーネントの変位運動の前記続行動作時間（ＶＮＬ２、ＶＮＬ３）又は続行動作挙動を、複数の予め定められたしきい値に従って定めるように形成され、異なる前記しきい値が、前記作動器（１８）に対する回転運動の導入開始直後の前記作動器（１８）又はその回転軸（２２）の異なる大きさの角速度（ω₂、ω₃）又は角加速度（α’₂、α’₃）によって定められている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記評価及び制御装置（２０）が、付加的に接触又は把持検出手段（２５）を用いて、たとえば容量性のセンサ（２６）を用いて、操作者が前記作動器（１８）から手を離したことが検出された場合に、第２の駆動モード（Ｂ２）を導入し、又はそれに切り替えるように形成されている、ことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の制御装置。
5. 前記評価及び制御装置（２０）が、駆動される機械コンポーネントの実際の位置に従って、駆動される機械コンポーネントの変位運動の前記続行動作時間（ＶＮＬ２、ＶＮＬ３）又は続行動作挙動を異なるように定めるように形成されている、ことを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の制御装置。
6. 前記評価及び制御装置（２０）は、技術的若しくは機械的な終端位置に関して、又は衝突のない運動あそび空間に関して、前記続行動作時間（ＶＮＬ２、ＶＮＬ３）又は前記続行動作挙動を異なるように定めるように形成されている、ことを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
7. 前記評価及び制御装置（２０）は、前記作動器（１８）又はその回転軸（２２）の検出された角速度（ω₂、ω₃）又は角加速度（α’₂、α’₃）が、予め定められた評価期間（ｔ１）内に少なくとも１つの予め定められたしきい値に２回又はそれ以上達し、又はそれを上回った場合に、駆動される機械コンポーネントの変位運動の前記続行動作時間（ＶＮＬ２、ＶＮＬ３）又は続行動作挙動を、少なくとも１回又は複数回増大させるように形成されている、ことを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の制御装置。
8. 前記続行動作挙動は速度推移を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
9. 予め定められた評価期間（ｔ₁）が、前記作動器（１８）の静止状態が生じる前にそれをあらたに回転操作することによって、又は操作者が前記作動器（１８）から手を離してから２秒未満、好ましくは１秒未満内に、前記作動器（１８）をあらたに回転操作することによって定められている、ことを特徴とする請求項７又は８に記載の制御装置。
10. 接触又は把持認識手段（２５）によって、たとえば容量性のセンサ（２６）によって、第２の駆動モード（Ｂ２）が存在する間に操作者が前記作動器（１８）を再び把持し、それに続いて操作者が回転操作を導入せず、又は操作者が前記作動器（１８）の回転操作を逆方向に導入したことが、検出された場合に、第２の駆動モード（Ｂ２）が終了し、かつその時に実施されている、駆動される機械コンポーネントの変位運動が即座に停止される、ことを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載の制御装置。
11. 第２の駆動モード（Ｂ２）が存在する間に、操作者が前記作動器（１８）の回転操作を逆方向に導入した場合に、第２の駆動モード（Ｂ２）が終了し、かつその時に実施していた、駆動される機械コンポーネントの変位運動が即座に停止される、ことを特徴とする請求項１～１０の何れか一項に記載の制御装置。
12. 前記作動器（１８）は、その回転軸（２２）の軸方向に軸力の最小値で操作者によって操作され、又はその回転軸（２２）の軸方向に調節された場合に、第２の駆動モード（Ｂ２）が終了し、かつそのときに実施されている、駆動される機械コンポーネントの変位運動が即座に停止される、ことを特徴とする請求項１～１１の何れか一項に記載の制御装置。
13. 音響的／視覚的な信号伝達装置（２８、２９）が形成されており、前記信号伝達装置は第２の駆動モード（Ｂ２）が存在する場合に、操作者に駆動される機械コンポーネントの続行動作挙動を信号伝達する、ことを特徴とする請求項１～１２の何れか一項に記載の制御装置。
14. 前記音響的／視覚的な信号伝達装置（２８、２９）は、実際及び／又はバーチャルの続行動作時間（ＴＮＬ１、ＴＮＬ２、ＴＮＬ３、ＶＮＬ２、ＶＮＬ３）が徐々に経過し若しくは終了することについて、及び／又は駆動される機械コンポーネントの続行動作速度が徐々に低下することについて、音響的／視覚的なフィードバック情報を出力するために設けられている、ことを特徴とする請求項１３に記載の制御装置。
15. 前記音響的／視覚的な信号伝達装置（２８、２９）が少なくとも１つのラウドスピーカー（３０）及び／又は少なくとも１つの表示手段（３１）を有している、ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の制御装置。
16. 前記少なくとも１つの表示手段（３１）は、数字、ビーム又は時計の針の形態で残り時間表示部及び／又は速度表示部を有する、ことを特徴とする請求項１５に記載の制御装置。
17. 前記作動器（１８）又はその回転軸（２２）が、制御されて変化する回転抵抗発生手段（２３）と機械的に相互作用し、又は運動結合されており、前記評価及び制御装置（２０）が前記回転抵抗発生手段（２３）の回転抵抗を可変に調節するように形成されている、ことを特徴とする請求項１～１６の何れか一項に記載の制御装置。
18. 機械コンポーネント用の制御される運動駆動装置（１３）を有する産業機械（３）のための制御装置（２、２'）を駆動する方法であって、
    少なくとも１つの機械コンポーネントの変位運動を手動で調節又は設定するための少なくとも１つの操作要素（１６）を有する人間・機械・インターフェース（６）が設けられ、少なくとも１つの操作要素（１６）が、回転軸（２２）を中心に回転可能に軸承された作動器（１８）を有する回転操作要素（１７）として形成され、前記作動器（１８）が操作者の操作力によって回転可能であって、かつ前記作動器（１８）又はその回転軸（２２）の回転運動が、制御指令を導き出すために電子的な評価及び制御装置（２０）によって評価され、
    前記評価及び制御装置（２０）が、少なくとも第１の駆動モード（Ｂ１）と第２の駆動モード（Ｂ２）の間を自動的に区別するように形成され、前記第１の駆動モード（Ｂ１）において、駆動される機械コンポーネントの変位運動は、前記評価及び制御装置（２０）によって前記作動器（１８）又はその回転軸（２２）の回転運動が検出可能である間のみ実施される、産業機械のための制御装置を駆動する方法において、
    前記第２の駆動モード（Ｂ２）においては、駆動される機械コンポーネントの変位運動は、前記作動器（１８）又はその回転軸（２２）の回転運動の終了直後に、駆動される機械コンポーネントの変位運動の中断なしで、時間的に制限された続行動作時間（ＶＮＬ２、ＶＮＬ３）の間続行され、
    第１と第２の駆動モード（Ｂ１、Ｂ２）の間の自動的な区別は、前記評価及び制御装置（２０）によって検出された角速度（ω_N、ω₁、ω₂、ω₃）又は角加速度（α’_N、α'₁、α’₂、α’₃）に基づいて行われ、前記角速度（ω_N、ω₁、ω₂、ω₃）又は前記角加速度（α'_N、α’₁、α’₂、α’₃）が前記作動器（１８）の回転操作の初期段階の間若しくはその後に存在し、又は前記作動器（１８）に対して開始された個々の場合における前記作動器（１８）の回転操作の開始後の評価時点（２４）で存在するか若しくは与えられ、かつ
    前記評価及び制御装置（２０）が、第１と第２の駆動モード（Ｂ１、Ｂ２）の一方を他方へ自動的に切り替えるように、又は第１又は第２の駆動モード（Ｂ１、Ｂ２）を自動的に能動化するように、形成されている、ことを特徴とする産業機械のための制御装置を駆動する方法。

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