WO2010102856A2 - Control unit for controlling a machine used in automation engineering - Google Patents

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WO2010102856A2
WO2010102856A2 PCT/EP2010/051076 EP2010051076W WO2010102856A2 WO 2010102856 A2 WO2010102856 A2 WO 2010102856A2 EP 2010051076 W EP2010051076 W EP 2010051076W WO 2010102856 A2 WO2010102856 A2 WO 2010102856A2
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keyboard
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finger
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Jens-Andre Bunk
Sven Moniac
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/96062—Touch switches with tactile or haptic feedback

Definitions

  • the invention relates to an operating device for operating a machine from automation technology.
  • connection lines between the keyboard and the electronics of the control device made of copper tracks or optionally with gold-plated tracks.
  • the advantage here is increased by the special selection of the material of the connecting lines robustness against harmful gases and humidity.
  • the disadvantage is the resulting higher costs.
  • noxious gases, dirt particles and moisture can also penetrate into the interior of the operating device via the buttons themselves and damage the electronics there, which can lead to a failure of the operating device.
  • touch-sensitive displays are also known which can be used in contact with e.g. a finger with the display perform an operation.
  • a disadvantage of using a touch-sensitive display is that an operator when pressing the button no haptic feedback, e.g. in the form of a tactile mechanical feedback given over the finger that he has pressed the key.
  • the operator during the operation of the machine does not necessarily always visually look at the operating device, but e.g.
  • an operating device for operating a machine from automation technology having an approach-sensitive disk from which the position of a finger of an operator and / or a control pin, upon approach of the finger and / or the control pen to the write, detectable is arranged, wherein in front of the disc, a keyboard having mechanical keys which generate a haptic feedback to the operator upon actuation of the keys, wherein the operating device is designed such that at a Actuation of a key on the keyboard, as a result of the approach of the finger or the stylus to the disc on actuation of the button, the position of the finger or the stylus of the disc is detectable and based on the detected position of the finger or the stylus the actuated button can be determined.
  • the keyboard is connected via a magnetic connection, a snap connection, a detachable adhesive connection, a positive connection and / or a Velcro connection with a component of the operating device.
  • the component is the disc, since then the operating device can be structurally simple.
  • the disc is transparent at least in an area of the disc and behind the area a display is arranged. As a result, a simple structural design of the operating device is made possible.
  • the disc has a recess and behind the recess, a display is arranged.
  • a simple structural design of the operating device is made possible.
  • the keyboard is designed as a membrane keyboard.
  • a membrane keyboard represents a customary in automation technology training a keyboard.
  • the keys mechanically generate an acoustic feedback to the operator when the keys are actuated, since in addition to the haptic feedback the operator then also receives an acoustic feedback, e.g. in the form of a crackling noise, gets when pressing the button, which allows a particularly good recognition of an actuation of a button.
  • FIG. 1 shows an exploded view of an operating device according to the invention
  • FIG. 3 shows a rear view of the operating device according to the invention.
  • FIG. 1 the elements of an operating device according to the invention, which are essential for understanding the invention, are schematized in the form of an exploded view.
  • the operating device 9 according to the invention has, as a central element, an approach-sensitive disk 3 from which an approach of a finger of an operator and / or a user dienworkss to the disc and the position of the finger and / or the operating pin when approaching the disc 3 is detected.
  • Proximity sensitive discs are well known in the art and detect the approach of a finger and / or stylus and their position relative to the disc by a change in one of them caused by the finger or stylus at the position of the finger or stylus Disc generated electric field (capacitive detection).
  • An approach-sensitive disk has the advantage of allowing operation of a device without dirt being able to enter the device through the keys of a keyboard.
  • a disadvantage of using a proximity sensitive disc is that it gives the operator no hap- tic feedback when pressing a button.
  • a haptile feedback e.g. in the form of a tactile feedback (e.g., in the form of a mechanical impulse) over the finger when a key is pressed. The operator can then safely recognize by a haptic perception that he has pressed the corresponding button and has triggered the corresponding functionality behind the keyboard.
  • the haptic feedback can be in the form of a tactile feedback, for example in the form of a mechanical impulse, which is perceived via the surface sensitivity of the skin.
  • the mechanical impulse can be generated, for example, in the last part of the pressing process by a sudden change in the force which is necessary to push the button further into a stop position.
  • a keyboard 4 is arranged, which is present in the form of a membrane keyboard in the context of the embodiment.
  • the keyboard 4 has several mechanical keys, which are shown in FIG 1 by squares. For the sake of clarity, only one key 5 is provided with a reference numeral in FIG.
  • the keyboard 4 is arranged directly in front of the disk 3.
  • the keys of the keyboard 4 are designed in the form of mechanical keys which, for example, generate a haptic feedback in the form of tactile feedback by generating a mechanical impulse, as described above.
  • a short mechanical shock generated as a tactile feedback to the finger When pressing a key of the keyboard 4 while the finger while pressing the button something to the disc 3 has to be moved so that the finger at the position of the corresponding button approaches the disc 3. This approach of the finger to the disc 3 is detected by the disk 3 arranged behind the keyboard 4, including the position of the approach.
  • the thus detected position of the finger of the operator is supplied via a ribbon cable 10 to an evaluation device 7, which determines the actuated key based on the detected position of the finger.
  • the evaluation device 7 has a memory in which the positions of the keys of the keyboard 4 are stored, so that they can be easily compared by a comparison of the detected positions of the disc 3 with the stored memory of their position of the keyboard 4 keys and In this way, the currently actuated key can be determined by the evaluation device 7.
  • the keyboard 4 is not fixed, ie permanently connected to the disk 3, but removable, in particular dere easily detachably connected to the disc 3.
  • the disc 3 on the write 3 arranged magnetic strip 11 which undergo a magnetic connection with arranged on the back of the keyboard 4 metallic strip. In the event of damage to the keyboard 4 or contamination of the keyboard 4, this can then be easily removed by the operator by simply pulling the control device and replaced by a new keyboard 4.
  • the keyboard 4 can of course also be connected to the pane 3 via a snap connection, detachable adhesive connection (eg double-sided adhesive tape), a positive connection or a Velcro connection. All these compounds are characterized by the fact that they are easily solvable and are also easy to restore, so that a removable from the operating device keyboard is realized.
  • the keys no longer have any electrical functionality, they do not necessarily have to have closeable electrical contacts, but instead only have to have a mechanism. have, which generates the haptic feedback and optionally also preferably when pressing the buttons an audible feedback, eg in the form of a crackling noise generated.
  • the actuation of the key need not necessarily be done directly with the finger, on which optionally a glove may still be striped, but the actuation of a key is also possible via a stylus 12 (see FIG. is made of a material whose approach can be detected by the proximity-sensitive disk 3.
  • the haptic feedback is then from the button on the stylus 12 to the fingers of the operator holding the stylus 12.
  • the proximity-sensitive pane 3 is advantageously transparent in a region 8, wherein the pane 3 can optionally also be made completely transparent.
  • a display 2 is arranged in the area 8 behind the disc 3.
  • visualized virtual keys can be realized by display 2, so that when approaching a finger and / or a stylus at a certain position in the sub-area 8 a to the respective thus actuated virtual button associated functionality can be triggered, the thus Realized virtual keys do not generate haptic feedback to the operator.
  • a division of the operation of the machine can take place in such a way that important safety-relevant functionalities are operated via the keys of the keyboard 4, while less important functionalities, such as the brightness setting of the display, are operated via the virtual keys realized in the area 8.
  • the disc 3 but also, for example, in the area 8 have a recess and the display 2 can be arranged behind the recess, wherein the realization of the necessary robustness to contamination between the display 2 and the disc 3 inevitably resulting gap, eg with a sealant (eg Silicone) can be sealed.
  • a sealant eg Silicone
  • the evaluation device 7 is connected via a ribbon cable 10 with the disc 3, wherein in the installed state of the display, by means of the ribbon cable 10, the evaluation device 7 is guided around the display 2 around.
  • FIG. 2 shows a front view of the display according to the invention, the same elements being provided with the same reference numerals as in FIG. 1.
  • FIG 4 an embodiment of a control pin 12 is shown, which is held by an operator for operating the keys in the hand, in which case the haptile feedback from the key on the stylus to the fingers of the hand holding the stylus takes place ,

Abstract

The invention relates to a control unit for controlling a machine used in automation engineering, the control unit (9) comprising a proximity-sensitive screen (3). A keyboard (4) is arranged in front of the screen (3) and has mechanical keys which produce, when struck, a haptic feedback to the user. The control unit is designed such that the position of the finger or a stylus (12) relative to the screen (3) can be detected and the detected position of the finger or stylus (12) can be used to determine which key (5) has been struck when a key (5) of the keyboard (4) is struck, due to the proximity of the finger or of the stylus (12) to the screen (3). The control unit (9) according to the invention withstands detrimental environmental influences and allows a user to realize that a key (5) of the control unit (9) has been struck without the need of actually looking at the control unit (9).

Description

Beschreibungdescription
Bedieneinrichtung zur Bedienung einer Maschine aus der AutomatisierungstechnikOperating device for operating a machine from automation technology
Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung zur Bedienung einer Maschine aus der Automatisierungstechnik.The invention relates to an operating device for operating a machine from automation technology.
Handelsüblich bekannte Bedieneinrichtung zur Bedienung von Maschinen aus der Automatisierungstechnik, wie z.B. Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen und/oder Roboter weisen üblicherweise zum Anschluss der Tastatur der Bedieneinrichtung an die Elektronik der Bedieneinrichtung Silberleitlackbahnen auf. Insbesondere weisen häufig Folientastaturen die oben an- gesprochenen Silberleitlackbahnen auf.Commercially known control device for operating machines from automation technology, such. Machine tools, production machines and / or robots usually have to connect the keyboard of the operating device to the electronics of the control device silver conductive paint paths. In particular, membrane keypads frequently have the above-mentioned silver conductive paint webs.
Gerade im Bereich der Bedienung von Maschinen aus der Automatisierungstechnik, die häufig in einem sehr verschmutzten Umfeld arbeiten, werden hohen Anforderungen an die Robustheit gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen, wie z.B. Schadgasen, Schmutzpartikeln und erhöhten Feuchtigkeitseinwirkungen, insbesondere Luftfeuchtigkeitseinwirkungen, gestellt. Diese negativen Umwelteinflüsse führen bei handelsüblichen Bedieneinrichtungen häufig dazu, dass Kontaktprobleme zwischen der Tastatur und der sonstigen Elektronik der Bedieneinrichtung auftreten. Deshalb werden die Silberleitlackbahnen, die zur Verbindung der Tastatur mit der sonstigen Elektronik der Bedieneinrichtung dienen, häufig im Kontaktbereich mit einem Überzug aus Carbon versehen, was jedoch aufwendig ist.Especially in the field of operation of machines from automation technology, which often work in a very polluted environment, high demands are made on the robustness against harmful environmental influences, such as. Schadgasen, dirt particles and increased humidity, especially humidity effects, provided. These negative environmental influences often lead to commercial operating devices that contact problems between the keyboard and the other electronics of the operating device occur. Therefore, the Silberleitlackbahnen, which serve to connect the keyboard with the other electronics of the operating device, often provided in the contact area with a coating of carbon, but this is expensive.
Es ist dabei bekannt, z.B. die Verbindungsleitungen zwischen Tastatur und der Elektronik der Bedieneinrichtung aus Kupferbahnen oder gegebenenfalls mit vergoldeten Bahnen auszuführen. Vorteil ist hierbei die durch die spezielle Auswahl des Materials der Verbindungsleitungen erhöhte Robustheit gegenüber Schadgasen und Luftfeuchte. Nachteilig wirken sich aber die hierdurch entstehenden höheren Kosten aus. Weiterhin können auch über die Tasten selbst Schadgase, Schmutzpartikel und Feuchtigkeit in das Innere der Bedieneinrichtung eindringen und dort die Elektronik schädigen, was zu einem Ausfall der Bedieneinrichtung führen kann.It is known, for example, to carry out the connection lines between the keyboard and the electronics of the control device made of copper tracks or optionally with gold-plated tracks. The advantage here is increased by the special selection of the material of the connecting lines robustness against harmful gases and humidity. However, the disadvantage is the resulting higher costs. Furthermore, noxious gases, dirt particles and moisture can also penetrate into the interior of the operating device via the buttons themselves and damage the electronics there, which can lead to a failure of the operating device.
Weiterhin sind auch sogenannte berührungsempfindliche Displays bekannt, die bei einem Kontakt z.B. eines Fingers mit dem Display eine Bedienhandlung ausführen. Nachteilig bei einem Einsatz eines berührungsempfindliche Displays ist aber, dass ein Bediener beim Betätigen der Taste keine haptische Rückmeldung, z.B. in Form einer taktilen mechanischen Rückmeldung, über den Finger gegeben wird, dass er die Taste betätigt hat. Insbesondere aber bei der Bedienung von Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen und/oder Robotern, bei der der Bediener bei der Bedienung der Maschine nicht unbedingt immer visuell auf die Bedieneinrichtung schaut, sondern z.B. beim Bedienen gleichzeitig ein zu bearbeitendes Werkstück beobachtet, ist es unbedingt erforderlich, dass dem Bediener eine solche haptile Rückmeldung gegeben wird, so dass er si- eher ist, dass die der von ihm gedrückten Taste zugeordnete Bedienfunktionalität auch ausgelöst wurde.Furthermore, so-called touch-sensitive displays are also known which can be used in contact with e.g. a finger with the display perform an operation. A disadvantage of using a touch-sensitive display, however, is that an operator when pressing the button no haptic feedback, e.g. in the form of a tactile mechanical feedback given over the finger that he has pressed the key. In particular, however, in the operation of machine tools, production machines and / or robots, in which the operator during the operation of the machine does not necessarily always visually look at the operating device, but e.g. When operating simultaneously observes a workpiece to be machined, it is essential that the operator such a haptic feedback is given, so it is rather si- that the associated to him pressed button operating functionality was also triggered.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bedieneinrichtung zu schaffen, die robust gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen ist und einem Bediener, ohne das er auf die Bedieneinrichtung schauen muss, dass Erkennen einer Betätigung einer Taste der Bedieneinrichtung, ermöglicht.It is an object of the invention to provide an operating device which is robust against harmful environmental influences and allows an operator, without having to look at the operating device, to detect an actuation of a button of the operating device.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bedieneinrichtung zur Bedienung einer Maschine aus der Automatisierungstechnik, wobei die Bedieneinrichtung eine annäherungsempfindliche Scheibe aufweist von der die Position eines Fingers eines Bedieners und/oder eines Bedienstifts, bei Annäherung des Fingers und/oder des Bedienstifts an die Schreibe, detektierbar ist, wobei vor der Scheibe eine Tastatur angeordnet ist, die mechanische Tasten aufweist, welche bei Betätigung der Tasten eine haptische Rückmeldung an den Bediener erzeugen, wobei die Bedieneinrichtung derart ausgebildet ist, dass bei einem Betätigen einer Taste der Tastatur, infolge der Annäherung des Fingers oder des Bedienstifts an die Scheibe beim Betätigen der Taste, die Position des Fingers oder des Bedienstifts von der Scheibe detektierbar ist und anhand der detektierten Position des Fingers oder des Bedienstifts die betätigte Taste ermittelbar ist.This object is achieved by an operating device for operating a machine from automation technology, the operating device having an approach-sensitive disk from which the position of a finger of an operator and / or a control pin, upon approach of the finger and / or the control pen to the write, detectable is arranged, wherein in front of the disc, a keyboard having mechanical keys which generate a haptic feedback to the operator upon actuation of the keys, wherein the operating device is designed such that at a Actuation of a key on the keyboard, as a result of the approach of the finger or the stylus to the disc on actuation of the button, the position of the finger or the stylus of the disc is detectable and based on the detected position of the finger or the stylus the actuated button can be determined.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Tastatur von der Bedieneinrichtung abnehmbar ist, da dann eine verschmutzte oder fehlerhafte Bedieneinrichtung leicht auswechselbar ist.It proves to be advantageous if the keyboard is removable from the operating device, since then a dirty or faulty operating device is easily replaceable.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Tastatur über eine Magnetverbindung, eine Schnappverbindung, eine lösbare Klebeverbindung, eine formschlüssige Verbindung und/oder eine Klettverbindung mit einer Komponente der Bedieneinrichtung verbunden ist. Durch die oben genannten Verbindungen kann auf einfache Art und Weise eine von der Bedieneinrichtung leicht abnehmbare und auswechselbare Tastatur realisiert werden .Furthermore, it proves to be advantageous if the keyboard is connected via a magnetic connection, a snap connection, a detachable adhesive connection, a positive connection and / or a Velcro connection with a component of the operating device. By the above connections can be easily realized by the operating device easily removable and replaceable keyboard.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Komponente die Scheibe ist, da dann die Bedieneinrichtung konstruktiv einfach ausgeführt werden kann.Furthermore, it proves to be advantageous if the component is the disc, since then the operating device can be structurally simple.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Scheibe zumindest in einem Bereich der Scheibe durchsichtig ist und hinter dem Bereich ein Display angeordnet ist. Hierdurch wird eine einfache konstruktive Ausführung der Bedieneinrichtung ermöglicht .Furthermore, it proves to be advantageous if the disc is transparent at least in an area of the disc and behind the area a display is arranged. As a result, a simple structural design of the operating device is made possible.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Scheibe eine Aussparung aufweist und hinter der Aussparung ein Display angeordnet ist. Hierdurch wird eine einfache konstruktive Ausführung der Bedieneinrichtung ermöglicht. Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Tastatur als Folientastatur ausgebildet ist. Eine Folientastatur stellt eine in der Automatisierungstechnik übliche Ausbildung einer Tastatur dar.Furthermore, it proves to be advantageous if the disc has a recess and behind the recess, a display is arranged. As a result, a simple structural design of the operating device is made possible. Furthermore, it proves to be advantageous if the keyboard is designed as a membrane keyboard. A membrane keyboard represents a customary in automation technology training a keyboard.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Tasten beim Betätigen der Tasten mechanisch eine akustische Rückmeldung an den Bediener erzeugen, da dann der Bediener zusätzlich zur haptischen Rückmeldung auch eine akustische Rückmel- düng, z.B. in Form eines Knackgeräusches, beim Betätigen der Taste bekommt, was ein besonders gutes Erkennen einer Betätigung einer Taste ermöglicht.Furthermore, it proves to be advantageous if the keys mechanically generate an acoustic feedback to the operator when the keys are actuated, since in addition to the haptic feedback the operator then also receives an acoustic feedback, e.g. in the form of a crackling noise, gets when pressing the button, which allows a particularly good recognition of an actuation of a button.
Eine Ausbildung der Maschine als Werkzeugmaschine, Produkti- onsmaschine und/oder als Roboter stellt eine übliche Ausbildung einer Maschine aus der Automatisierungstechnik dar. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, eine Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder einen Roboter mit der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung auszubilden.A design of the machine as a machine tool, production machine and / or as a robot represents a common embodiment of a machine from automation technology. It proves to be advantageous to form a machine tool, production machine and / or a robot with the operating device according to the invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen :An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail below. Showing:
FIG 1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung,1 shows an exploded view of an operating device according to the invention,
FIG 2 eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung,2 shows a front view of the operating device according to the invention,
FIG 3 eine Rückansicht der erfindungsgemäßen Bedieneinrich- tung und3 shows a rear view of the operating device according to the invention and
FIG 4 ein Bedienstift4 shows a stylus
In FIG 1 ist in Form einer Explosionsdarstellung schematisiert die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung dargestellt. Die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung 9 weist als zentrales Element eine annäherungsempfindliche Scheibe 3 auf, von der eine Annäherung eines Fingers eines Bedieners und/oder eines Be- dienstifts an die Scheibe und die Position des Fingers und/oder des Bedienstifts bei Annäherung an die Scheibe 3 de- tektiert wird. Annäherungsempfindliche Scheiben sind allgemein bekannter Stand der Technik und detektieren die Annähe- rung eines Fingers und/oder eines Bedienstifts und deren Position in Bezug auf die Scheibe durch eine durch den Finger oder den Bedienstift an der Position des Fingers oder des Bedienstifts verursachte Veränderung eines von der Scheibe erzeugten elektrischen Feldes (kapazitive Detektion) .In FIG. 1, the elements of an operating device according to the invention, which are essential for understanding the invention, are schematized in the form of an exploded view. The operating device 9 according to the invention has, as a central element, an approach-sensitive disk 3 from which an approach of a finger of an operator and / or a user dienstifts to the disc and the position of the finger and / or the operating pin when approaching the disc 3 is detected. Proximity sensitive discs are well known in the art and detect the approach of a finger and / or stylus and their position relative to the disc by a change in one of them caused by the finger or stylus at the position of the finger or stylus Disc generated electric field (capacitive detection).
Annäherungsempfindliche Scheiben werden in vielen technischen Bereichen, beispielsweise zur Bedienung von Handys eingesetzt. Eine annäherungsempfindliche Scheibe weist den Vorteil auf, dass eine Bedienung eines Geräts ermöglicht wird, ohne dass Schmutz durch die Tasten einer Tastatur in das Gerät eindringen kann. Nachteilig bei Verwendung einer Annäherungsempfindliche Scheibe ist, dass diese dem Bediener keine hap- tische Rückmeldung beim Betätigen einer Taste gibt. Auf dem technischen Gebiet der Bedienung von Maschinen aus der Auto- matisierungstechnik, insbesondere bei der Bedienung von Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen und/oder Robotern, ist es sicherheitstechnisch notwendig, dass zur Realisierung einer sicheren Bedienung der Maschine dem Bediener eine haptile Rückmeldung, z.B. in Form einer taktilen Rückmeldung (z.B. in Form eines mechanischen Impulses) über den Finger beim Betätigen einer Taste gegeben wird. Der Bediener kann dann sicher durch eine haptische Wahrnehmung erkennen, dass er die entsprechende Taste betätigt hat und die entsprechende hinter der Tastatur steckende Funktionalität ausgelöst hat.Approach-sensitive lenses are used in many technical fields, for example for the operation of mobile phones. An approach-sensitive disk has the advantage of allowing operation of a device without dirt being able to enter the device through the keys of a keyboard. A disadvantage of using a proximity sensitive disc is that it gives the operator no hap- tic feedback when pressing a button. In the technical field of the operation of machines of the automation technology, in particular in the operation of machine tools, production machines and / or robots, it is necessary from a safety point of view that to realize a safe operation of the machine a haptile feedback, e.g. in the form of a tactile feedback (e.g., in the form of a mechanical impulse) over the finger when a key is pressed. The operator can then safely recognize by a haptic perception that he has pressed the corresponding button and has triggered the corresponding functionality behind the keyboard.
Die haptile Rückmeldung kann z.B. in Form einer taktilen Rückmeldung, z.B. in Form eines mechanischen Impulses, der über die Oberflächensensibilität der Haut wahrgenommen wird, vorliegen. Der mechanische Impuls kann z.B. im letzten Teil des Drückvorgangs durch eine plötzliche Änderung der Kraft, die notwendig ist um den Taster weiter in eine Anschlagstellung zu drücken, erzeugt werden. Zur Realisierung einer haptilen Rückmeldung wird erfindungsgemäß in Richtung des Bedieners vor die annäherungsempfindliche Scheibe 3 eine Tastatur 4 angeordnet, die im Rahmen des Ausführungsbeispiels in Form einer Folientastatur vorliegt. Die Tastatur 4 weist dabei mehrere mechanische Tasten auf, die in FIG 1 durch Quadrate dargestellt sind. Der Übersichtlichkeit halber ist in FIG 1 nur eine Taste 5 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Tastatur 4 ist dabei unmittelbar vor der Scheibe 3 angeordnet. Die Tasten der Tastatur 4 sind dabei in Form von mechanischen Tasten ausgebildet, die z.B. durch Erzeugung eines mechanischen Impulses, wie oben beschrieben, eine haptische Rückmeldung in Form einer taktilen Rückmeldung erzeugen. So wird im Rahmen des Ausführungsbeispiels im Augenblick des Schließens der elektrischen Kontakte des Tasters durch eine im Taster angeordnete Mechanik ein kurzer mechanischer Stoß als taktile Rückmeldung auf den Finger erzeugt. Beim Betätigen einer Taste der Tastatur 4 muss dabei der Finger beim Drücken auf die Taste etwas zur Scheibe 3 hin bewegt werden, so dass der Finger an der Position der entsprechenden Taste sich an die Scheibe 3 annähert. Diese Annäherung des Fingers an die Scheibe 3 wird von der hinter der Tastatur 4 angeordneten Scheibe 3 einschließlich der Position der Annäherung detektiert.The haptic feedback can be in the form of a tactile feedback, for example in the form of a mechanical impulse, which is perceived via the surface sensitivity of the skin. The mechanical impulse can be generated, for example, in the last part of the pressing process by a sudden change in the force which is necessary to push the button further into a stop position. To realize a haptic feedback according to the invention in the direction of the operator in front of the proximity sensitive disc 3, a keyboard 4 is arranged, which is present in the form of a membrane keyboard in the context of the embodiment. The keyboard 4 has several mechanical keys, which are shown in FIG 1 by squares. For the sake of clarity, only one key 5 is provided with a reference numeral in FIG. The keyboard 4 is arranged directly in front of the disk 3. The keys of the keyboard 4 are designed in the form of mechanical keys which, for example, generate a haptic feedback in the form of tactile feedback by generating a mechanical impulse, as described above. Thus, in the context of the embodiment, at the moment of closing the electrical contacts of the probe by a mechanism arranged in the button a short mechanical shock generated as a tactile feedback to the finger. When pressing a key of the keyboard 4 while the finger while pressing the button something to the disc 3 has to be moved so that the finger at the position of the corresponding button approaches the disc 3. This approach of the finger to the disc 3 is detected by the disk 3 arranged behind the keyboard 4, including the position of the approach.
Die solchermaßen detektierte Position des Fingers des Bedieners wird über ein Flachbandkabel 10 einer Auswerteeinrichtung 7 zugeführt, die anhand der detektierten Position des Fingers die betätigte Taste ermittelt. Dabei weist die Auswerteeinrichtung 7 einen Speicher auf, in dem die Positionen der Tasten der Tastatur 4 gespeichert sind, so dass diese leicht über einen Vergleich der von der Scheibe 3 detektierten Positionen mit der ihrem Speicher abgespeicherten Position der Tasten der Tastatur 4 verglichen werden können und solchermaßen die gerade betätigte Taste von der Auswerteein- richtung 7 ermittelt werden kann.The thus detected position of the finger of the operator is supplied via a ribbon cable 10 to an evaluation device 7, which determines the actuated key based on the detected position of the finger. In this case, the evaluation device 7 has a memory in which the positions of the keys of the keyboard 4 are stored, so that they can be easily compared by a comparison of the detected positions of the disc 3 with the stored memory of their position of the keyboard 4 keys and In this way, the currently actuated key can be determined by the evaluation device 7.
Vorzugsweise ist dabei die Tastatur 4 nicht fest, d.h. unlösbar mit der Scheibe 3 verbunden, sondern abnehmbar, insbeson- dere leicht abnehmbar mit der Scheibe 3 verbunden. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist dabei die Verbindung zwischen Tastatur 4 und der Scheibe 3 über eine Magnetverbindung miteinander wieder lösbar verbunden. Hierzu weist die Scheibe 3 auf der Schreibe 3 angeordnete Magnetstreifen 11 auf, die eine magnetische Verbindung mit an der Rückseite der Tastatur 4 angeordneten metallischen Streifen eingehen. Im Falle einer Beschädigung der Tastatur 4 oder einer Verschmutzung der Tastatur 4 kann diese dann einfach vom Bediener durch einfaches Ziehen von der Bedieneinrichtung abgenommen werden und durch eine neue Tastatur 4 ersetzt werden. Anstatt der Magnetverbindung oder zu zusätzlich zu Magnetverbindung kann selbstverständlich die Tastatur 4 auch über eine Schnappverbindung, lösbarer Klebeverbindung (z.B. doppelseitiges Klebeband), ei- ne formschlüssige Verbindung oder eine Klettverbindung mit der Scheibe 3 verbunden sein. Alle diese Verbindung zeichnen sich dadurch aus, dass sie leicht lösbar sind und auch leicht wieder herstellbar sind, so dass eine von der Bedieneinrichtung abnehmbare Tastatur realisiert wird.Preferably, the keyboard 4 is not fixed, ie permanently connected to the disk 3, but removable, in particular dere easily detachably connected to the disc 3. In the context of the embodiment, while the connection between the keyboard 4 and the disc 3 via a magnetic connection with each other again releasably connected. For this purpose, the disc 3 on the write 3 arranged magnetic strip 11 which undergo a magnetic connection with arranged on the back of the keyboard 4 metallic strip. In the event of damage to the keyboard 4 or contamination of the keyboard 4, this can then be easily removed by the operator by simply pulling the control device and replaced by a new keyboard 4. Instead of the magnetic connection or in addition to magnetic connection, the keyboard 4 can of course also be connected to the pane 3 via a snap connection, detachable adhesive connection (eg double-sided adhesive tape), a positive connection or a Velcro connection. All these compounds are characterized by the fact that they are easily solvable and are also easy to restore, so that a removable from the operating device keyboard is realized.
Selbstverständlich braucht dabei nicht, wie im Ausführungsbeispiel, die Tastatur 4 unbedingt mit der Scheibe 3 wieder leicht lösbar verbunden sein, sondern kann auch mit einer anderen Komponente der Bedieneinrichtung 9, wie z.B. einem Rah- men 6 der Bedieneinrichtung 9, leicht lösbar verbunden sein. Als Tastatur kann dabei z.B. eine der Bedieneinrichtungen von Maschinen der Automatisierungstechnik handelsübliche Tastatur, z.B. eine handelsübliche Folientastatur, eingesetzt werden, wobei die elektrischen Anschlüsse der Tastatur entfernt werden und nur die ohnehin vorhandene mechanische Funktionalität der Tasten zur Erzeugung einer haptilen Rückmeldung ausgenutzt werden. Die Tastatur verfügt dann über keine elektrische Funktionalität mehr, so dass das Eindringen von z.B. Feuchtigkeit, Schmutzpartikeln und Schadgasen in die Tastatur keine elektrischen Störungen mehr verursachen kann. Da die Tasten keine elektrische Funktionalität mehr haben, brauchen diese nicht unbedingt schließbare elektrischen Kontakte aufweisen, sondern müssen lediglich eine Mechanik auf- weisen, die die haptische Rückmeldung erzeugt und gegebenenfalls vorzugsweise beim Betätigen der Tasten zusätzlich eine akustische Rückmeldung, z.B. in Form eines Knackgeräuschs, erzeugt .Of course, it is not necessary, as in the exemplary embodiment, to connect the keyboard 4 to the pane 3 again in an easily releasable manner, but it can also be connected to another component of the operating device 9, such as a frame 6 of the operating device 9, in an easily releasable manner. As a keyboard, for example, one of the controls of machines automation technology commercial keyboard, such as a commercially available membrane keyboard, are used, the electrical connections of the keyboard are removed and only the already existing mechanical functionality of the keys are used to generate a haptic feedback. The keyboard then has no electrical functionality, so that the penetration of eg moisture, dirt particles and harmful gases in the keyboard can no longer cause electrical interference. Since the keys no longer have any electrical functionality, they do not necessarily have to have closeable electrical contacts, but instead only have to have a mechanism. have, which generates the haptic feedback and optionally also preferably when pressing the buttons an audible feedback, eg in the form of a crackling noise generated.
Die Betätigung der Taste braucht dabei nicht unbedingt direkt mit dem Finger erfolgen, über den gegebenenfalls noch ein Handschuh gestreift sein kann, sondern die Betätigung einer Taste ist auch über einen Bedienstift 12 möglich (siehe FIG 4), der z.B. aus einem Material besteht, dessen Annäherung von der annäherungsempfindlichen Scheibe 3 detektiert werden kann. Die haptische Rückmeldung erfolgt dann von der Taste über den Bedienstift 12 an die Finger des Bedieners, die den Bedienstift 12 halten.The actuation of the key need not necessarily be done directly with the finger, on which optionally a glove may still be striped, but the actuation of a key is also possible via a stylus 12 (see FIG. is made of a material whose approach can be detected by the proximity-sensitive disk 3. The haptic feedback is then from the button on the stylus 12 to the fingers of the operator holding the stylus 12.
Weiterhin wird auch gegenüber elektromagnetischen Störungen eine erhöhte Robustheit bei der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung erreicht, da die komplette Elektronik im Gehäuseinneren der Bedieneinrichtung angeordnet ist.Furthermore, an increased robustness is achieved with respect to electromagnetic interference in the control device according to the invention, since the entire electronics inside the housing of the control device is arranged.
Die annäherungsempfindliche Scheibe 3 ist dabei im Rahmen des Ausführungsbeispiels in vorteilhafter Weise in einem Bereich 8 durchsichtig, wobei die Scheibe 3 gegebenenfalls auch vollständig durchsichtig ausgebildet sein kann. Im Bereich 8 hin- ter der Scheibe 3 ist ein Display 2 angeordnet. Im Bereich 8 können dann von Display 2 visualisierte virtuelle Tasten realisiert sein, so dass bei einer Annäherung eines Fingers und/oder eines Bedienstifts an einer bestimmten Position im Teilbereich 8 eine zu der jeweiligen solchermaßen betätigten virtuellen Taste zugehörige Funktionalität ausgelöst werden kann, wobei die solchermaßen realisierten virtuellen Tasten keine haptile Rückmeldung an den Bediener erzeugen. Es kann dabei z.B. eine Aufteilung der Bedienung der Maschine derart erfolgen, das wichtige sicherheitsrelevante Funktionalitäten über die Tasten der Tastatur 4 bedient werden, während weniger wichtige Funktionalitäten, wie z.B. die Helligkeitseinstellung des Displays, über die im Bereich 8 realisierten virtuellen Tasten bedient werden. Alternativ kann die Scheibe 3 aber auch z.B. im Bereich 8 eine Aussparung aufweisen und das Display 2 hinter der Aussparung angeordnet sein, wobei zur Realisierung der notwendigen Robustheit gegenüber Verschmutzung der zwischen Display 2 und der Scheibe 3 zwangsläufig entstehende Spalt, z.B. mit einer Dichtungsmasse (z.B. Silikon) abgedichtet sein kann.Within the scope of the exemplary embodiment, the proximity-sensitive pane 3 is advantageously transparent in a region 8, wherein the pane 3 can optionally also be made completely transparent. In the area 8 behind the disc 3, a display 2 is arranged. In the area 8 then visualized virtual keys can be realized by display 2, so that when approaching a finger and / or a stylus at a certain position in the sub-area 8 a to the respective thus actuated virtual button associated functionality can be triggered, the thus Realized virtual keys do not generate haptic feedback to the operator. In this case, for example, a division of the operation of the machine can take place in such a way that important safety-relevant functionalities are operated via the keys of the keyboard 4, while less important functionalities, such as the brightness setting of the display, are operated via the virtual keys realized in the area 8. Alternatively, the disc 3 but also, for example, in the area 8 have a recess and the display 2 can be arranged behind the recess, wherein the realization of the necessary robustness to contamination between the display 2 and the disc 3 inevitably resulting gap, eg with a sealant (eg Silicone) can be sealed.
Die Auswerteeinrichtung 7 ist über ein Flachbandkabel 10 mit der Scheibe 3 verbunden, wobei im eingebauten Zustand des Displays, mittels des Flachbandkabels 10, die Auswerteeinrichtung 7 um das Display 2 herum geführt ist.The evaluation device 7 is connected via a ribbon cable 10 with the disc 3, wherein in the installed state of the display, by means of the ribbon cable 10, the evaluation device 7 is guided around the display 2 around.
In FIG 2 ist eine Frontansicht auf das erfindungsgemäße Dis- play dargestellt, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in FIG 1.FIG. 2 shows a front view of the display according to the invention, the same elements being provided with the same reference numerals as in FIG. 1.
In FIG 3 ist eine Rückansicht der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung dargestellt, wobei das Display 2 der Übersicht- lichkeit halber nicht dargestellt ist. Gleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in FIG 1 und FIG 2. Ein Flachbandkabel 13 dient zum Anschluss der Auswerteelektronik 7 an gegebenenfalls vorhandene weitere elektronische Komponenten der Bedieneinrichtung 9.In FIG. 3, a rear view of the operating device according to the invention is shown, wherein the display 2 is not shown for the sake of clarity. The same elements are provided with the same reference numerals as in FIG. 1 and FIG. 2. A ribbon cable 13 is used to connect the evaluation electronics 7 to possibly existing further electronic components of the operating device 9.
In FIG 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Bedienstifts 12 dargestellt, der von einem Bediener zur Betätigung der Tasten in der Hand gehalten wird, wobei in diesem Fall die haptile Rückmeldung von der Taste über den Bedienstift an die Finger der Hand, die den Bedienstift halten, erfolgt. In FIG 4 an embodiment of a control pin 12 is shown, which is held by an operator for operating the keys in the hand, in which case the haptile feedback from the key on the stylus to the fingers of the hand holding the stylus takes place ,

Claims

Patentansprüche claims
1. Bedieneinrichtung zur Bedienung einer Maschine aus der Automatisierungstechnik, wobei die Bedieneinrichtung (9) eine annäherungsempfindliche Scheibe (3) aufweist von der die Position eines Fingers eines Bedieners und/oder eines Bedienstifts (12), bei Annäherung des Fingers und/oder des Bedienstifts an die Schreibe (3) , detektierbar ist, wobei vor der Scheibe (3) eine Tastatur (4) angeordnet ist, die mechanische Tasten aufweist, welche bei Betätigung der Tasten eine hapti- sche Rückmeldung an den Bediener erzeugen, wobei die Bedieneinrichtung derart ausgebildet ist, dass bei einem Betätigen einer Taste (5) der Tastatur (4), infolge der Annäherung des Fingers oder des Bedienstifts (12) an die Scheibe (3) beim Betätigen der Taste (5) , die Position des Fingers oder des Bedienstifts (12) von der Scheibe (3) detektierbar ist und anhand der detektierten Position des Fingers oder des Bedienstifts (12) die betätigte Taste (5) ermittelbar ist.1. Operating device for operating a machine from automation technology, wherein the operating device (9) has a proximity sensitive disc (3) of the position of a finger of an operator and / or a control pen (12), upon approach of the finger and / or the control pen to the write (3) is detectable, wherein in front of the disc (3) a keyboard (4) is arranged, which has mechanical keys which generate a haptic feedback to the operator upon actuation of the keys, wherein the operating device is formed in that upon actuation of a key (5) of the keyboard (4), as a result of the approach of the finger or the operating pin (12) to the disc (3) when the key (5) is actuated, the position of the finger or of the control pen ( 12) of the disc (3) is detectable and based on the detected position of the finger or the operating pin (12) the actuated button (5) can be determined.
2. Bedieneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastatur (4) von der Bedieneinrichtung (9) abnehmbar ist.2. Operating device according to claim 1, characterized in that the keyboard (4) of the operating device (9) is removable.
3. Bedieneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Tastatur (4) über eine Magnetverbindung (11), eine Schnappverbindung, eine lösbare Klebeverbindung, eine formschlüssige Verbindung und/oder eine Klettverbindung mit einer Komponente der Bedieneinrichtung (9) verbunden ist.3. Control device according to claim 2, characterized marked, that the keyboard (4) via a magnetic connection (11), a snap connection, a releasable adhesive connection, a positive connection and / or a Velcro connection with a component of the operating device (9) is connected ,
4. Bedieneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente die Scheibe (3) ist.4. Operating device according to claim 3, characterized in that the component is the disc (3).
5. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (3) zumindest in einem Bereich der Scheibe (3) durchsichtig ist und hinter dem Bereich ein Display (2) angeordnet ist. 5. Operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the disc (3) is transparent at least in a region of the disc (3) and behind the area a display (2) is arranged.
6. Bedieneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (3) eine Aussparung aufweist und hinter der Aussparung ein Display (2) angeordnet ist .6. Operating device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the disc (3) has a recess and behind the recess, a display (2) is arranged.
7. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastatur (4) als Folientastatur ausgebildet ist.7. Operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the keyboard (4) is designed as a membrane keyboard.
8. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasten beim Betätigen der Tasten mechanisch eine akustische Rückmeldung an den Bediener erzeugen.8. Operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the keys mechanically generate an acoustic feedback to the operator when pressing the keys.
9. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine als Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder als Roboter ausgebildet ist.9. Operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the machine is designed as a machine tool, production machine and / or robot.
10. Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder Roboter mit einer Bedieneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8. 10. Machine tool, production machine and / or robot with an operating device according to one of claims 1 to 8.
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