WO2018094437A1 - Bedienelement für eine elektrisch gesteuerte maschine - Google Patents

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rotary wheel
lateral surface
operating element
machine
actuating
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Harald Fischer
Benjamin HACKL
Wolfgang MAHR
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Keba Ag
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    • H01H3/08—Turn knobs

Definitions

  • the invention relates to a control element for the input of a command in the control of an electrically controlled machine.
  • an operating unit for an injection molding machine has an operating element for triggering at least one movement of a drive unit of the injection molding machine, wherein the operating element can be moved from a basic position into a triggering area triggering the movement of the drive unit.
  • Triggering area has a plurality of intermediate positions between the basic position and a maximum position.
  • the speed of the triggered movement of the drive unit is dependent on the distance of the selected intermediate position of the operating element from the basic position.
  • the control unit known from AT 512 521 B1 has the disadvantage that a control element which executes commands by pressing, pulling, swiveling, etc. must have a corresponding mechanical coupling to a switch. Such a coupling is error prone and expensive. In addition, such coupling is difficult to realize, for example, in explosion-proof areas.
  • the object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide an improved operating element. In addition, it was the object of the invention to provide an improved method for inputting a command into the control of the electrically controlled machine.
  • an operating element for an electrically controlled machine with a control element body and a rotary wheel for inputting a command in a control of Machine
  • the rotary wheel is arranged rotatably about an axis of rotation on the control element body and is surrounded by a lateral surface which has a local normal to the rotation axis predetermined diameter mean value, on which lateral surface of the rotary wheel by a machine operator and rotatable
  • the shell surface of the rotary wheel has at least two actuation sections, each with different, haptically distinguishable surface structures, at least one of the actuation sections being assigned a sensor area of a sensor element, which sensor area is provided or designed to detect the presence and / or absence of a touch by a machine operator, and wherein at least one of the actuating sections are assigned different machine functions, in particular motion control commands, for inputting at least one command to the controller, and wherein the di e at least two actuating portions are arranged on the lateral surface of the rotary wheel such that
  • the different surface structuring of at least two functionally different operating sections on the rotary knob allows the machine operator in a simple manner a tactile or haptic feedback on which operating section detects his hand or at least one of his fingers each. This allows a machine operator to focus his attention primarily on the working area of the electric machine. In the limiting case, the machine operator can work completely visually away from the operating element due to the intuitively designed surface structuring of the rotary wheel. Due to the different surface structuring of at least two actuating sections, an inadvertent actuation of a wrong actuating section is significantly reduced. This increases the safety of the machine operator as well as the machine controlled by the machine operator. An increase in process reliability for the electrical machine, the tools and workpieces used is particularly favored here.
  • control element By means of the control element a plurality of different control commands can be performed, whereby the control element nevertheless has a relatively simple structural design. Furthermore, the surface structuring can significantly improve the grip of the hand of the machine operator on the rotary wheel.
  • the rotary wheel can be coupled to the control element body by means of a simple rotary sensor, for example an incremental encoder or an absolute value transmitter.
  • the rotation sensor on the control element body can be functionally coupled to the at least two actuating sections or the sensor elements of the sensor areas of the rotary wheel. The selection and / or input of parameters in the control of the machine via the rotary wheel, wherein the rotary sensor detects the rotation or rotation of the rotary wheel.
  • the at least two actuating sections of the rotary movement of the rotary wheel can be clearly assigned by a controller connected to the rotary sensor, in particular a control and / or evaluation device.
  • a controller connected to the rotary sensor, in particular a control and / or evaluation device.
  • a command in particular a motion control command
  • the rotary knob does not have a mechanical end stop in the direction of rotation.
  • the actuating sections having at least two different surface structures are arranged spaced apart from one another in the direction of the axis of rotation and are formed completely on the lateral surface in the circumferential direction of the respective sensor area.
  • the surface structuring are formed around the entire circumference, since they can be perceived thereby by the machine operator independently of a twist angle of the rotary wheel. It is also advantageous that a first sensor area can serve on a first operating section for confirmation of input commands, wherein, for example, the confirmation command can be triggered by axial displacement of the hand of the machine operator.
  • the axial spacing or arrangement of the actuating sections in the direction of the axis of rotation has the advantage that, by displacing one hand of the machine operator, a plurality of actuating sections can also be achieved with one hand. A sufficient spacing can already be given by a separation of the actuating sections in the circumferential direction. In this case, a groove or notch for separation may be sufficient.
  • At least two actuating portions of the rotary wheel are rotatably mounted on a common axis of rotation relative to the operating element body. This means that the actuating portions of the rotary wheel are rigidly coupled and thus in Circumferential direction of the rotary wheel can only be moved simultaneously.
  • the connection of the at least two actuating sections to the operating element is thereby structurally very simplified, since the connection point between the rotary wheel and control element body can be designed in the form of a simple rotary sensor, whereby the rotary wheel has a low susceptibility to errors.
  • Hollow axes which are each associated with an actuating portion, can be dispensed with.
  • the entry of at least one command into the controller is made possible by the detection of the position of a hand or the fingers of the machine operator at the respective operating section.
  • the rotary wheel in its basic contour is rotationally symmetrical, in particular cylindrical, and the local average diameter of the lateral surface between 20mm and 80mm, in particular between 35mm and 60mm, preferably between 40mm and 50mm.
  • the base contour of the rotary wheel thus corresponds to the outer shape of the rotary wheel, which the machine operator grips
  • a rotationally symmetrical, and in this case preferably cylindrical, design of the rotary wheel moreover can be used can be achieved that the operator's hand can slide well axially along the rotary wheel and thus the individual input commands can be well selected and / or confirmed.Of advantage here is that such a constructed rotary knob by the machine operator is easy to grab and operate.
  • At least one of the actuation sections has different local diameter mean values of the lateral surface along the rotation axis, in particular continuously and / or discontinuously increasing and / or decreasing.
  • the handling of a rotary wheel can be significantly improved, for example, by heels and / or by stepped and / or by running transitions.
  • the rotary wheel may have a different local average diameter at each point of its axis of rotation. It is advantageous that the position of the hand or finger on the lateral surface of a rotary wheel constructed in this way is relatively easy to detect by the machine operator. An incorrect operation and / or unintentional confirmation of a command and the control of the machine can be largely avoided.
  • WEI ters the machine operator by appropriate shaping of the rotary wheel by means of heels, but in particular curves, a particularly ergonomic and fatigue-free working allows. This improves the concentration of the operator and thus the quality.
  • the surface structuring of at least one of the operating sections can have round and / or elongated elevations, such as, for example, Webs, nubs, pyramids, and / or depressions, such as e.g. Grooves, grooves, dents, honeycombs, dimples, dimples, compared to the local average diameter of the lateral surface has.
  • the position of the hand or the fingers on the lateral surface, and thus the at least two actuating sections, can thus be perceived immediately by the machine operator.
  • the term surface structuring encompasses the nature of the surface, in particular the lateral surface, of the rotary wheel.
  • a “smooth" surface of one of the actuating sections can also be understood as a surface structuring.
  • the surface may be subject to mechanical and / or chemical processing, such as e.g. an etching process.
  • the different surface roughness can already be perceived as a different surface structuring by a machine operator. It is advantageous from a manufacturing point of view if an operating section therefore has a "smooth" surface, as it results from the production process.This "smooth" surface requires essentially no additional effort for the surface structuring and is due to the different
  • This also means closed longitudinally extending elevations and / or depressions in the circumferential direction. Likewise, hereby meant in the direction of the axis of rotation, or inclined at an angle to the axis of rotation, elevations and / or depressions.
  • the surface structuring of at least one of the actuating sections is formed uniformly over the lateral surface of the respective actuating section. This simplifies the assignment of a surface structuring to an individual operating field.
  • the surface structuring of at least one of the actuating sections is formed in at least one direction, preferably in the circumferential direction, symmetrically over the lateral surface of the respective actuating section.
  • the symmetrical design of the surface structuring offers advantages in terms of production engineering and can be realized relatively inexpensively.
  • the starting position of the rotary wheel when gripped by a machine operator is irrelevant if the rotary knob has no mechanical stop.
  • the surface structuring of at least one of the actuating portions is formed irregularly over the lateral surface of the respective actuating portion.
  • the surface structuring is formed irregularly over sections of the rotary wheel. This can be the case, for example, with brushed or shot blasted surfaces. Such methods often do not form sharply defined interfaces at the edge regions.
  • these surface structures can be realized relatively simply and thereby save costs.
  • the surface structuring of at least one of the actuation sections is a ratio of the deviation of the largest elevation and / or lowest depression of the lateral surface in the normal direction to the axis of rotation to the local diameter mean value of greater than 0.001, preferably 0.005, particularly preferably greater than 0.01. It has proved to be advantageous that the surface structuring, in particular in the form of elevations and / or depressions, scales with the basic contour or the local diameter mean value. It has been shown that a minimum deviation of the elevation and / or depression from the local diameter mean value is particularly favorable for a sufficient tactile and / or haptic perception of the machine operator.
  • the lateral surface of at least one of the actuating sections consists predominantly of metal.
  • a particularly robust design of the rotary wheel is favored.
  • the advantage here is that sensor elements can be used for a conductivity measurement in at least one of the operating sections. A high sensitivity and thus a good visibility of the position of the hand or fingers of the machine operator is facilitated.
  • the surface structuring of at least one of the actuating sections at least partially comprises a second material, preferably plastic.
  • a second material eg a higher surface temperature than the first material
  • surface structuring of one or more further materials can be applied relatively easily, for example spraying, adhesive or coating methods and the like are conceivable be increased against slipping of the hand or the fingers of the operator.
  • a second material and in particular a dielectric material, such as plastic, offers the advantage that one or more sensor elements associated with the actuating sections can be designed as capacitive sensors.
  • Such capacitive sensors can be designed, for example, as proximity sensors, displacement sensors, acceleration sensors or even pressure sensors.
  • the variety of possible commands to a controller of the machine is thus significantly increased.
  • at least one actuating section has a pressure-sensitive sensor element.
  • the parameter selection, confirmation of commands, and the like can be done by means of inventive control element on the at least two operating portions of the rotary wheel relative to the control of the machine.
  • a pressure-sensitive sensor element is provided for signaling a state of emergency, compared to the control of the machine.
  • a machine operator can trigger a "stop command” to the control of the machine by detecting a dangerous situation for eg the tool or the workpiece by exerting a force
  • An accidental actuation is triggered by the "normal operating mode" via the rotary movement of the rotary wheel and confirmation of the Commands by moving the finger over at least one field of action, efficiently avoided.
  • the sensor region of the pressure-sensitive sensor element can lie on the lateral surface in the circumferential direction.
  • the pressure-sensitive sensor element is arranged such that its sensor region is aligned substantially in the direction of the axis of rotation.
  • the introduction of force in the direction of the axis of rotation can in the limit even by a blow of the machine operator on the rotary knob.
  • the rotary knob on the control element body is slidably mounted in the direction of the axis of rotation and a switching or sensor element is formed, which provided in dependence of the displacement of the rotary wheel along its axis of rotation for signaling or triggering a quick stop or emergency stop command is.
  • the command input for an exception situation is advantageous for the command input for an exception situation to be decoupled from the at least two actuating sections on the lateral surface into the controller of the machine.
  • a displacement of the rotary wheel along its axis of rotation is very easy by the machine operator feasible.
  • the position of the force on the rotary knob is therefore for the displacement of secondary role. In the limiting case, this can even be done by a blow of the machine operator on the wheel so that a shift in the direction of the axis of rotation is initiated. It has been found that a shift of the rotary wheel by the operator is very well perceived.
  • the switching or sensor element which is provided for signaling a "quick stop” or "emergency stop command" to the control of the machine, can be installed in the control very simple and robust.
  • the rotary wheel is locked in position after the displacement along the axis of rotation.
  • the release of the rotary wheel can be done in this case only after an acknowledgment of the quick stop or emergency stop command.
  • a respective first, second and / or further operating section is assigned a machine function selected from the group of machining feed, spindle speed, backward feed, axial feed, radial feed, tool change.
  • the control element according to the invention has proved to be particularly advantageous for the control of production plants or machine tools.
  • the operation of eg CNC milling machines, CNC lathes, but also injection molding machines can be significantly facilitated by the control.
  • the most common functions or movement commands of the machine such as machining feed, spindle speed and traversing speed at idle (reverse feed), relatively easily operated by means provided for this operating sections on the rotary knob and be entered into the control of the machine.
  • other functions, such as axial delivery, radial feed or tool change can be entered by means of inventive control element in the control of the machine.
  • All arranged on the rotary sensor sensors may be formed as a single sensor elements, which are provided to detect the respective associated sensor area.
  • a sensor area it is also conceivable for a sensor area to have two or a plurality of sensor elements associated with it which detect the sensor area.
  • the provision of a plurality of sensor elements for a sensor region can bring the advantage that a redundancy is made possible and therefore a failure of a sensor element can be compensated. This may be necessary in particular to increase the machine safety.
  • the sensor elements are designed to detect contact by the machine operator in certain areas or operating sections of the rotary wheel.
  • the sensor elements themselves can be designed, for example, as resistive sensors.
  • the sensor elements are designed in the form of optical sensors.
  • the sensor elements can be realized by any sensor elements which are suitable for detecting a touch of the rotary wheel by the hand or fingers of the machine operator.
  • the sensor elements are designed as capacitive sensors.
  • the sensor elements may be arranged on the surface of the rotary wheel, or cast into the rotary wheel or integrated by other measures, such as the provision of corresponding receiving areas.
  • a combination of sensor elements with surface structuring of the operating sections is conceivable.
  • Fig. 1 shows a layout of a manufacturing plant with a machine, a controller and a
  • FIG. 4 shows the operating element in a side view with one hand of a machine operator in the gripping area
  • FIG. 5 shows the operating element in a side view with the hand of the machine operator in the first operating section with a first sensor area
  • FIG. 6 shows the operating element in a side view with the hand of the machine operator in the first and second operating sections with a first and a second sensor area; the control in a side view with the hand of the operator onrecisab section of a paragraph; 8 shows the operating element with different surface structuring of the individual actuating sections in an oblique view (a); or in a sectional view in the longitudinal direction (b); 9 different examples (a) - (h) of basic contours of a rotary wheel;
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a production plant 1 with an electrically controlled machine 2, a controller 3 for the machine 2 and a control element 4 for inputting control commands to the controller 3 a machine operator 5.
  • the machine operator 5 operated with the hand 6, the control element 4.
  • the machine 2 may be, for example, a milling, turning or injection molding machine. Furthermore, it is also conceivable that the machine 2 is a robot or another machine in industrial use. In particular, it can be provided that the machine 2 is used to manufacture components.
  • the controller 3 may be formed by any conceivable type of controller. This can be, for example, an industrial computer, a programmable logic controller or another controller which is suitable for converting the commands entered via the operating element 4 into movement commands for the machine 2.
  • the operating element 4 is shown in a front view and in a side view.
  • the operating element 4 has a control element body 7, which is the central component of the operating element 4 forms and can be defined for example by a housing. Furthermore, it can be provided that a display display 8 is received in the control element body 7. The display 8 is used to display menu items, speed settings and other parameters or options that are necessary for the control of the machine 2. In a further embodiment, it can also be provided that the display 8 is not integrated in the operating element 4, but rather that the display 8 is arranged elsewhere in the production plant 1.
  • the operating element 4 is fixedly arranged on the production plant 1 and is coupled to the production plant 1 by means of a wired connection.
  • the operating element 4 is designed in the form of a remote control and communicates with the controller 3 via a wireless connection.
  • controller 3 is integrated in the operating element 4 and the control commands are given directly by the operating element 4 to the machine 2.
  • the push buttons 9 can be used to enter various commands by the machine operator 5 in the control element 4.
  • a rotary wheel 10 is disposed on the control element body 7, which is rotatable relative to the control element body 7 relative to a rotation axis 12.
  • the rotary knob 10 forms a central part of the control element 4.
  • the push button 9 can optionally be omitted from the control element body 7 and their function can also be realized in the rotary wheel 10.
  • the rotary wheel 10 can be rotatably mounted only about the rotation axis 12 on the control element body 7.
  • the rotary wheel 10 is opposite the operating element 7 by means of a rotation axis 25 mecha- nically connected and rotatably mounted.
  • connection point between the rotary knob 10 and control element body 7 may be formed in the form of a simple rotation sensor, whereby the rotary knob 10 has a low susceptibility to errors.
  • the connection point of the rotary wheel 10 can be designed as an "endless stop.” In this case, no mechanical end stop of the rotary wheel 10 is provided in the direction of rotation.
  • the rotary wheel 10 has a lateral surface 11 which surrounds the axis of rotation 12 and serves to enable the machine operator 5 to grasp the rotary wheel 10 and to rotate with respect to its axis of rotation 12.
  • the lateral surface 11 of the rotary wheel 10 is formed substantially rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation 12 and has a local mean diameter value 13.
  • the lateral surface 11 of the rotary wheel 10 can have at least two actuating sections 14, 15 with different surface structures 17. At least one of the actuating sections 14, 15 is assigned a sensor area 18, 19 of a sensor element 21, 22. Each of the actuating sections 14, 15 of the rotary wheel 10 may be assigned different machine functions for inputting at least one command into the controller 3.
  • the actuating portions 14, 15 are arranged on the lateral surface 11 of the rotary wheel 10 such that they can be detected by the machine operator 5 with one hand 6 or one or more fingers of the hand 6, as shown in FIGS. 4 to 7.
  • a first actuating section 14 is formed on the rotary wheel 10, the sensor area 18 of which encompasses the section of the lateral surface 11 of the rotary wheel 10 which is detected by a first sensor element 21. Furthermore, it can be provided that on the lateral surface 11 of the rotary wheel 10, a gripping portion 29 is formed, which is axially spaced from the actuating portion 14, and the first sensor region 18. In particular, it can be provided that no sensor element is arranged in the gripping region 29. As can further be seen from FIG. 3, it can be provided that the first actuating section 14 is arranged closer to the control element body 7 than the gripping region 29. In the exemplary illustrations, FIGS. 3 to 7, a rotary wheel 10 is shown which has a shoulder. Further embodiments of geometries for a rotary wheel 10 in Figure 8 are mutually supplementary to Figs. 3 to 7 and 9 in the same way for the subject invention.
  • the first operating section 14, as well as a corresponding sensor area 18, can be formed completely on the rotary wheel 10 and can have a sufficiently large axial extent in order to be able to grasp the hand 6 of the machine operator 5.
  • At least one second actuating portion 15 with a corresponding second sensor region 19 and this sensor region 19 detecting sensor element 22 is arranged on the rotary wheel 10.
  • the second sensor area 19 is fully occupied by the section of the lateral surface 11 of the rotary wheel 10 that is occupied by the second actuating section 15.
  • the at least two different surface structuring 17 having actuating portions 14, 15 are arranged in the direction of the rotation axis 12 spaced from each other.
  • a sufficient spacing can already be given by a separation of the actuating portions on the lateral surface 11 in the circumferential direction 24.
  • a groove or notch for separation may be sufficient.
  • the surface structuring 17 may be formed around the entire circumference of an actuating portion 14, 15, whereby they can be perceived by the machine operator 5 independently of a rotation angle of the rotary wheel 10.
  • FIGS. 4 to 7 show various possible positions of the hand 6 of the machine operator 5.
  • the operating element 4 as shown in FIG. 3, is used.
  • FIGS. 8 and 9 the operating element 4 is not shown in order to place a greater focus on the embodiments of the rotary wheel 10.
  • FIG. 4 shows a first possibility of how the rotary wheel 10 of the operating element 4 can be gripped.
  • the rotary wheel 10 can be gripped in the gripping area 29, it being possible to provide that no sensor element is formed in the gripping area 29. Because it can be provided that all other areas of the rotary wheel 10 can be equipped with actuating sections 14, 15, the hand 6 or finger of the machine operator 5 can also be unambiguously assigned to the gripping area 29 during a rotary movement on the rotary wheel 10.
  • gripping region 29 does not have a corresponding sensor region, the gripping region 29 can nevertheless serve as an independent actuating section 14, 15.
  • Rotational movement of the rotary wheel 10 by engaging the machine operator 5 on the gripping area 29 can therefore be assigned to one or more commands for the controller 3 of the machine 2.
  • the hand 6 of the machine operator 5 grips the rotary wheel 10 in the first operating section 14 or first sensor area 18. This can also trigger a separate command in the controller 3 of the machine 2.
  • the hand 6 or finger of the machine operator 5 grips the rotary wheel 10 in such a way that both the first actuating section 14 and the first sensor section 18 and the second actuating section 15 and 15, respectively
  • the second sensor area 19 is touched. This can also trigger a separate command. For the sake of brevity, this is referred to as gripping the rotary wheel 10 in the second sensor area 19.
  • the hand 6 or finger of the machine operator 5 from a position as shown in Fig. 5, in a position as shown in Fig. 6, slides forward.
  • This movement is preferably used as a confirmation command.
  • the operating element 4 according to the invention has proved to be particularly advantageous for the control of production plants 1.
  • the operation of eg CNC milling machines, CNC lathes, but also injection molding machines is significantly facilitated by the control element 4.
  • the most common functions or Movement commands of the machine 2 such as machining feed, spindle speed and traversing speeds between the processing steps are relatively easy operated by means of dedicated operating sections 14, 15 on the rotary 10 and are entered into the controller 3 of the machine 2.
  • Further frequently used functions of the machine 2, such as axial infeed, radial infeed or tool change can be selected and confirmed in the same way by means of rotary knob 10 or optionally made accessible to the machine operator 5 via one or more pushbuttons 9.
  • the movement is carried out only as long as the hand 6 is in one of the sensor areas 18, 19 and that when the rotary wheel 10 is released, the movement is stopped.
  • this is connected to the controller 3 of the electrical machine for evaluating the respective sensor signals of a sensor element.
  • the controller 3 converts the selected parameters, options, control commands by activating the respective actuators of the machine 2.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the rotary wheel 10, which is possibly independent of itself, wherein the same reference numerals or component designations are used again for the same parts as in the preceding FIGS. 1 to 6.
  • reference numerals or component designations are used again for the same parts as in the preceding FIGS. 1 to 6.
  • an additional sensor region 31 with a corresponding sensor element 32 is formed on an end face 30 of the rotary wheel 10.
  • Such an additional sensor area 31 can also be used for inputting control commands, in particular a stop command.
  • the additional sensor element 32 may in this case be in particular a pressure-sensitive sensor element.
  • FIG. 8a shows an oblique view of a rotary wheel 10, which has elevations 26 in the gripping area 29 in the form of nubs distributed regularly in the circumferential direction.
  • the gripping region 29 can be embodied here as a separate, additional operating section and / or sensor region.
  • a first actuating section 14 can be seen in FIG. 8a, which as a surface structuring 17 has recesses 27 in the form of grooves extending in the circumferential direction. The grooves have different depths in the direction of the axis of rotation.
  • the second operating section 15 of the rotary wheel 10 is arranged in the direction of the rotation axis 12 the control element body 7 next and formed in the form of a disc with rounded heel.
  • the surface structuring 17 of the second operating portion 15 are as oval or eye-shaped recesses 27 at the rounding of the paragraph, as well as a smooth surface of the parallel to the axis of rotation 12 extending lateral surface 11 of this actuating portion 15, is formed.
  • FIG. 9 shows some examples of different basic contours of the rotary wheel 10.
  • the basic contour essentially corresponds to the "envelope" of the lateral surface 11 along its axis of rotation 12.
  • the basic contour of the rotary wheel 10 is preferably rotationally symmetrical about the axis of rotation 12.
  • actuating sections 14, 15 can have different local diameter mean values 13 along the axis of rotation 12.
  • the actuating sections 14, 15 may in particular have continuous and / or discontinuously increasing and / or decreasing local diameter mean values 13.
  • the rotary wheel 10 may thus have one or more steps and / or steps and / or extending transitions (see FIG. 9a-h). This increases the maneuverability of the rotary wheel 10 by the machine operator 5. It may be advantageous if any steps and / or steps and / or the ends of a course limit the respective operating sections 14, 15 in the direction of the axis of rotation 12.
  • a base contour can be composed of a plurality of geometrically simple bodies, such as disks, cones, or ball segments, and predetermine the outer shape of the rotary wheel 10.
  • the rotary wheel 10 therefore does not necessarily have to be understood as “one-piece”, but can also be composed of a plurality of subsections, which may offer advantages in terms of manufacturing technology Operating element 7, be connected.
  • a third actuating section 16 or third sensor zone 20 is formed in the peripheral region of a shoulder, which is detected by a third sensor element 23.
  • touching the face of a heel and touching the peripheral area of that heel may each trigger a different command.
  • the hand 6 of the machine operator 5 is positioned as shown in FIGS. 5 or 6 and only one or more fingers are placed on the third operating section 16 or third sensor area 20 to trigger a specific command.
  • the surface structuring 17 of at least one of the actuating sections 14, 15, 16 can have round and / or elongated elevations 26, such as e.g. Webs, nubs, pyramids, scales and / or depressions 27, such as e.g. Grooves, grooves, dents, honeycombs, dimples, dimples against the local diameter mean value 13 of the lateral surface 11 has.
  • the position of the hand 6 or the fingers on the lateral surface 11, and thus the at least two operating sections 14, 15, 16, can thus be perceived immediately by the machine operator 5.
  • the advantage in this case is that the machine operator 5 already "feels" the position of his hand 6 or finger when the rotary wheel 10 is engaged, thereby enabling an unambiguous assignment of the surface structuring 17 to commands to the controller 3 of the machine 2.
  • FIG. 10a-k Some examples of possible surface structuring 17 are shown in FIG. 10a-k.
  • the term surface structuring 17 encompasses the nature of the surface, in particular lateral surface 11, of the rotary wheel 10.
  • a "smooth" surface of one of the actuating sections 14, 15, 16 can also be understood as a surface structuring
  • Surface structuring 17 can be perceived by a machine operator 5.
  • a combination of different elevations 26 and / or depressions 27 and / or surface roughness are likewise conceivable for the design of the surface structuring 17 of at least two actuating sections 14, 15, 16.
  • surface structurings 17 can be designed to run continuously in the circumferential direction 24 (compare FIGS. 10a and h).
  • the surface structures 17 may be formed to be inclined in the direction of the rotation axis 12 or at an angle to the rotation axis 12 (see in particular FIG. 10h).
  • the surface structuring 17, in particular elevations 26 and / or recesses 27, can be configured offset relative to one another in at least one direction (see, for example, FIGS. 10e, k).
  • Such a surface structuring 17 may be e.g. represent a fluted or studded surface.
  • the surface structuring 17 of at least one of the actuating sections 14, 15 can be formed uniformly over the lateral surface 11 of the respective actuating section 14, 15.
  • the uniform and / or symmetrical design of the surface structuring 17 can offer advantages in terms of manufacturing technology and can be realized cost-effectively.
  • the surface structuring 17 of at least one of the actuating sections 14, 15 is formed irregularly over the lateral surface 11 of the respective actuating section 14, 15.
  • stochastic processing methods such as sandblasting or shot blasting, or even machining methods with indefinite cutting edge such as grinding or brushing irregular surface structuring 17 can be relatively simple and thereby realized cost-saving. Such methods often do not form sharply defined interfaces at the edge regions.
  • the surface structuring 17 of at least one of the actuation sections 14, 15 is a ratio of the deviation of the largest elevation 26 and / or lowest recess 27 of the lateral surface 11 in the normal direction to the rotation axis 12 to the local mean diameter value 13 of greater than 0.001, preferably 0.005, more preferably greater than 0.01.
  • the local diameter mean values 13 corresponding to the position along the rotation axis 12 can be easily determined. For sufficiently good perceptibility of the machine operator 5, such minimum deviations of the elevations 26 and / or depressions 27 are particularly advantageous.
  • the height of the elevations 26 and the depth of the recesses 27 are formed so that they represent a suitable receptacle for the fingers of the machine operator 5 between the elevations 26 and in the recesses 27 (see, for example, Fig.8a).
  • the lateral surface 11 of at least one of the actuation sections 14, 15 consists predominantly of metal.
  • the high mechanical resistance and good machinability of metals are particularly advantageous here for a robust design of the rotary wheel 10.
  • the sensor elements 21, 22 assigned to the sensor regions 18, 19 can be designed, for example, as sensor elements for electrical conductivity measurement.
  • surface structuring 17 of at least one of the actuating sections 14, 15 at least partially comprises a second material, preferably plastic.
  • the introduction or introduction of a second material as Surface structuring 17 can increase the security against slippage of the hand 6 or the fingers of the machine operator 5.
  • a second material, and in particular a dielectric material such as plastic offers the advantage that one or more sensor elements 21, 19 assigned to the actuating sections 14, 15 or sensor areas 18, 19, 22 may be designed as capacitive sensors.
  • Such capacitive sensors can be designed, for example, as proximity sensors, displacement sensors, acceleration sensors or even pressure sensors. The variety of possible commands to a controller 3 of the machine 2 is thus significantly increased.
  • At least one actuating section 14, 15 has a pressure-sensitive sensor element.
  • a pressure-sensitive sensor element is provided for signaling a state of emergency, in relation to the controller 3 of the machine.
  • the machine operator 5 can initiate a "stop command" to the controller 3 of the machine 2 by exerting a force
  • An accidental triggering or actuation of this "stop command” is triggered by the above-mentioned "normal mode of operation ", via eg rotational movement of the rotary wheel 10 and / or displacement of the fingers of the machine operator 5.
  • the sensor area 18, 19 of a pressure-sensitive sensor element can preferably lie on the lateral surface 11 in the circumferential direction 24.
  • a pressure-sensitive sensor element 23, 32 is arranged such that its sensor region 20, 31 is aligned substantially in the direction of the axis of rotation 12.
  • a movement in the direction of the axis of rotation 12 connected to the force of rotation on the pressure-sensitive sensor element 23, 32 constitutes a large, and thus distinct, difference from the "normal operating mode".
  • the machine operator 5 can thus be unambiguous an exceptional situation from the "normal mode” under-Schleiden.
  • the introduction of force in the direction of the axis of rotation 12 can be carried out in the limiting case even by a blow of the machine operator 5 on the rotary wheel 10.
  • a pressure-sensitive sensor element is arranged as an additional, fourth sensor element 32 on the end face of the gripping region 29.
  • the rotary 10 may be slidably mounted on the control element body 7 in the direction of the axis of rotation 12 and a switching or sensor element 28 may be formed, which in response to the displacement of the rotary wheel 10 along its axis of rotation 12 for signaling or triggering a quick stop or emergency stop Command is provided.
  • the switching or sensor element 28 is indicated in FIGS. 3 to 7 and represents a particular embodiment.
  • the command input for an exceptional situation in the controller 3 of the machine 2 is decoupled from the at least two actuating sections 14, 15 on the lateral surface 11. Due to the compact design of the rotary wheel 10, which only a common axis of rotation 25, a displacement of the rotary wheel 10 along its axis of rotation 12 very easily by the machine operator 5 can be performed. The position of the force on the rotary knob 10 is therefore for the displacement of minor role. In the limiting case, this can even be done by a blow of the machine operator 5 on the rotary 10, so that a shift in the direction of the axis of rotation 12 is initiated.
  • the switching or sensor element 28, which is provided for signaling a "quick stop” or "emergency stop command” to the controller 3 of the machine 2, can be installed very simply and robustly in the operating element 4 or control element body 7. This represents a cost-effective and very safe construction. It can also be provided that the rotary wheel 10 is locked in position after the displacement along the axis of rotation 12. A rotational movement of the rotary wheel 10 or a command input by moving the hand 6 or the fingers of the machine operator 5 is blocked. In this case, the release of the rotary wheel 10 can only take place after an acknowledgment of the "quick stop” or "emergency stop command".
  • Reference designation manufacturing plant 31 additional / fourth sensor area machine 32 additional / fourth sensor element control

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement (4) für eine elektrisch gesteuerte Maschine (2), mit einem Bedienelementkörper (7) und einem Drehrad (10) zum Eingeben eines Befehls in eine Steuerung (3) der Maschine (2), wobei das Drehrad (10) um eine Rotationsachse (12) drehbar am Bedienelementkörper (7) angeordnet ist und von einer Mantelfläche (11) umgeben ist, welche einen in Normalrichtung auf die Rotationsachse (12) vorgegebenen lokalen Durchmessermittelwert (13) aufweist, an welcher Mantelfläche (11) das Drehrad (10) von einem Maschinenbediener (5) ergreif- und verdrehbar ist, wobei die Mantelfläche (11) des Drehrades (10) zumindest zwei Betätigungsabschnitte (14, 15) mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturierungen (17) aufweist, wobei zumindest einem der Betätigungsabschnitte (14, 15) ein Sensorbereich (18, 19) eines Sensorelements (21, 22) zugeordnet ist, und wobei zumindest einem der Betätigungsabschnitte (14, 15) unterschiedliche Maschinenfunktionen zur Eingabe von zumindest einem Befehl in die Steuerung (3) zugeordnet sind, und wobei die zumindest zwei Betätigungsabschnitte (14, 15) derart an der Mantelfläche (11) des Drehrads (10) angeordnet sind, dass sie vom Maschinenbediener (5) mit einer Hand (6) und/oder deren Finger erfassbar sind.

Description

Bedienelement für eine elektrisch gesteuerte Maschine
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für die Eingabe eines Befehls in die Steuerung einer elektrisch gesteuerten Maschine.
Aus der AT 512 521 Bl ist eine Bedieneinheit für eine Spritzgießmaschine bekannt. Die Bedieneinheit weist ein Bedienelement zum Auslösen zumindest einer Bewegung einer Antriebseinheit der Spritzgießmaschine auf, wobei das Bedienelement von einer Grundstellung in einen die Bewegung der Antriebseinheit auslösenden Auslösebereich bewegbar ist. Der
Auslösebereich weist eine Vielzahl von Zwischenstellungen zwischen der Grundstellung und einer Maximal Stellung auf. Die Geschwindigkeit der ausgelösten Bewegung der Antriebseinheit ist abhängig von der Entfernung der gewählten Zwischenstellung des Bedienelements von der Grundstellung. Durch das Bedienelement sind Bewegungen mehrerer Antriebseinheiten auslösbar, wobei durch Drücken, Ziehen, Schwenken usw. des Bedienelements ein Wechsel der durch das Bedienelement angesteuerten Antriebseinheiten erfolgt.
Die aus der AT 512 521 Bl bekannte Bedieneinheit weist den Nachteil auf, dass ein Bedienelement, welches Befehle durch Drücken, Ziehen, Schwenken usw. ausführt eine entspre- chende mechanische Kopplung zu einem Schalter aufweisen muss. Eine derartige Kopplung ist fehleranfällig und teuer. Darüber hinaus ist eine derartige Kopplung beispielsweise in explosionsgeschützten Bereichen schwierig zu realisieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu über- winden und ein verbessertes Bedienelement zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus war es die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Eingabe eines Befehls in die Steuerung der elektrisch gesteuerten Maschine zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Bedienelement gemäß den Ansprüchen gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Bedienelement für eine elektrisch gesteuerte Maschine, mit einem Bedienelementkörper und einem Drehrad zum Eingeben eines Befehls in eine Steuerung der Maschine, wobei das Drehrad um eine Rotationsachse drehbar am Bedienelementkörper angeordnet ist und von einer Mantelfläche umgeben ist, welche einen lokalen in Normalrichtung auf die Rotationsachse vorgegebenen Durchmessermittelwert aufweist, an welcher Mantelfläche das Drehrad von einem Maschinenbediener ergreif- und verdrehbar ist, wobei die Mantel- fläche des Drehrades zumindest zwei Betätigungsabschnitte mit jeweils unterschiedlichen, haptisch unterscheidbaren Oberflächenstrukturierungen aufweist, wobei zumindest einem der Betätigungsabschnitte ein Sensorbereich eines Sensorelements zugeordnet ist, welcher Sensorbereich zur Detektierung des Vorhandenseins und/oder Nicht- Vorhandenseins einer Berührung durch einen Maschinenbediener vorgesehen bzw. ausgebildet ist, und wobei zumindest einem der Betätigungsabschnitte unterschiedliche Maschinenfunktionen, insbesondere Bewegungssteuerbefehle, zur Eingabe von zumindest einem Befehl in die Steuerung zugeordnet sind, und wobei die zumindest zwei Betätigungsabschnitte derart an der Mantelfläche des Drehrads angeordnet sind, dass sie von einem Maschinenbediener mit einer Hand und/oder deren Finger erfassbar sind.
Die unterschiedliche Oberflächenstrukturierung von zumindest zwei funktional unterschiedlichen Betätigungsabschnitten am Drehrad erlaubt dem Maschinenbediener auf einfache Weise eine taktile bzw. haptische Rückmeldung darüber, welchen Betätigungsabschnitt seine Hand bzw. zumindest einer seiner Finger jeweils erfasst. Somit wird ermöglicht, dass ein Maschi- nenbediener seine Aufmerksamkeit primär auf den Arbeitsbereich der elektrischen Maschine richten kann. Im Grenzfall kann der Maschinenbediener durch die intuitiv gestalteten Oberflächenstrukturierungen des Drehrads völlig sichtabgewandt vom Bedienelement arbeiten. Durch die unterschiedlichen Oberflächenstrukturierungen zumindest zweier Betätigungsabschnitte wird eine versehentliche Betätigung eines falschen Betätigungsabschnittes signifikant redu- ziert. Dies erhöht die Sicherheit des Maschinenbedieners, sowie der vom Maschinenbediener gesteuerten Maschine. Eine Erhöhung der Prozesssicherheit für die elektrische Maschine, der eingesetzten Werkzeuge und Werkstücke wird hierbei besonders begünstigt. Von Vorteil an der erfindungsgemäßen Ausbildung des Bedienelementes ist außerdem, dass mittels dem Bedienelement eine Vielzahl von verschiedenen Steuerbefehlen durchgeführt werden kann, wo- bei das Bedienelement dennoch einen relativ einfachen konstruktiven Aufbau aufweist. Weiters kann durch die Oberflächenstrukturierungen der Halt der Hand des Maschinenbedieners auf dem Drehrad signifikant verbessert werden. Darüber hinaus kann das Drehrad mittels einem einfachen Drehsensor, beispielsweise einem Inkrementalgeber oder einem Absolutwertgeber, am Bedienelementkörper angekoppelt sein. Der Drehsensor am Bedienelementkörper kann mit den zumindest zwei Betätigungsabschnitten bzw. den Sensorelementen der Sensorbereiche des Drehrades funktional gekoppelt sein. Die Auswahl und/oder Eingabe von Parametern in die Steuerung der Maschine erfolgt über das Drehrad, wobei der Drehsensor die Dreh- bzw. Rotationsbewegung des Drehrades erfasst. Je nach Position der Hand bzw. Finger des Maschinenbedieners können die zumindest zwei Betätigungsabschnitte der Drehbewegung des Drehrades von einer mit dem Drehsensor verbundenen Steuerung, insbesondere einer Steuer- und/oder Auswertevorrichtung, eindeutig zu- geordnet werden. Somit ist eine sehr einfache, komfortable und rasche Eingabe eines Befehls, insbesondere eines Bewegungssteuerbefehls, in die Steuerung der Maschine möglich. Es ist besonders vorteilhaft wenn das Drehrad keinen mechanischen Endanschlag in Rotationsrichtung aufweist. Weiters kann es zweckmäßig sein, wenn die zumindest zwei unterschiedliche Oberflächen- strukturierungen aufweisenden Betätigungsabschnitte in Richtung der Rotationsachse voneinander beabstandet angeordnet sind und vollumfänglich in Umfangsrichtung des jeweiligen Sensorbereichs an der Mantelfläche ausgebildet sind. Es ist besonders vorteilhaft wenn die Oberflächenstrukturierung um den gesamten Umfang ausgebildet sind, da sie dadurch unab- hängig von einem Verdrehwinkel des Drehrades vom Maschinenbediener wahrgenommen werden können. Von Vorteil ist außerdem, dass ein erster Sensorbereich an einem ersten Betätigungsabschnitt zur Bestätigung von Eingabebefehlen dienen kann, wobei z.B. durch axiales Verschieben der Hand des Maschinenbedieners der Bestätigungsbefehl ausgelöst werden kann. Die axiale Beabstandung bzw. Anordnung der Betätigungsabschnitte in Richtung der Rotationsachse hat den Vorteil, dass mittels Verschieben einer Hand des Maschinenbedieners auch mehrere Betätigungsabschnitte mit einer Hand erreicht werden können. Eine ausreichende Beabstandung kann bereits durch eine Trennung der Betätigungsabschnitte in Umfangsrichtung gegeben sein. Hierbei kann eine Nut oder Kerbe zur Trennung ausreichend sein.
Ferner kann vorgesehen sein, die zumindest zwei Betätigungsabschnitte des Drehrades über eine gemeinsame Drehachse gegenüber dem Bedienelementkörper verdrehbar gelagert sind. Das heißt, dass die Betätigungsabschnitte des Drehrades starr gekoppelt sind und somit in Umfangsrichtung des Drehrades ausschließlich gleichzeitig bewegt werden können. Die Verbindung der zumindest zwei Betätigungsabschnitte zum Bedienelements wird dadurch konstruktiv sehr vereinfacht, da die Anbindungsstelle zwischen Drehrad und Bedienelementkörper in Form eines einfachen Drehsensors ausgebildet sein kann, wodurch das Drehrad eine ge- ringe Fehleranfälligkeit aufweist. Auf einen komplizierten Aufbau mittels z.B. mehrerer
Hohlachsen, welche jeweils einem Betätigungsabschnitt zugeordnet sind, kann hierdurch verzichtet werden. Die Eingabe von zumindest einem Befehl in die Steuerung wird durch die Erkennung der Position einer Hand bzw. der Finger des Maschinenbedieners am jeweiligen Betätigungsabschnitt ermöglicht.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Drehrad in dessen Grundkontur rotationssymmetrisch, insbesondere zylindrisch, ausgebildet ist und der lokale Durchmessermittelwert der Mantelfläche zwischen 20mm und 80mm, insbesondere zwischen 35mm und 60mm, bevorzugt zwischen 40mm und 50mm aufweist. Unter Grundkontur ist hierbei die„Einhüllende" der Mantelfläche des Drehrades entlang seiner Rotationsachse zu verstehen. Die Grundkontur des Drehrades entspricht also der äußeren Gestalt des Drehrades, das der Maschinenbediener ergreift. Durch eine rotationssymmetrische, und hierbei bevorzugt zylinderförmige, Ausbildung des Drehrades kann darüber hinaus erreicht werden, dass die Hand des Maschinenbedieners gut axial entlang dem Drehrad gleiten kann und somit die einzelnen Eingabebefehle gut selektiert und/oder bestätigt werden können. Von Vorteil ist hierbei, dass ein derartig aufgebautes Drehrad vom Maschinenbediener einfach zu ergreifen und zu bedienen ist.
Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass zumindest einer der Betätigungsabschnitte entlang der Rotationsachse unterschiedliche, insbesondere kontinuierlich und/oder diskontinuierlich zu- und/oder abnehmende lokale Durchmessermittelwerte der Mantelfläche aufweist. Die Handhabung eines Drehrades kann z.B. durch Absätze und/oder durch gestufte und/oder durch verlaufende Übergänge entscheidend verbessert werden. Das Drehrad kann an jedem Punkt seiner Rotationsachse einen unterschiedlichen lokalen Durchmessermittelwert aufweisen. Hierbei ist von Vorteil, dass die Position der Hand bzw. Finger an der Mantelfläche eines derartig aufgebauten Drehrades vom Maschinenbediener relativ einfach zu erfassen ist. Eine Fehlbedienung und/oder unbeabsichtigte Bestätigung eines Befehls and die Steuerung der Maschine kann weitestgehend vermieden werden. Wei- ters wird dem Maschinenbediener durch adäquate Formgebung des Drehrades mittels Absätzen, insbesondere jedoch Rundungen, ein besonders ergonomisches und ermüdungsfreies Arbeiten ermöglicht. Dies verbessert die Konzentration des Maschinenbedieners und somit auch die Qualität.
Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass die Oberflächenstrukturierung zumindest eines der Betätigungsabschnitte runde und/oder längsgestreckte Erhebungen, wie z.B. Stege, Noppen, Pyramiden, und/oder Vertiefungen, wie z.B. Rillen, Nuten, Dellen, Waben, Dimples, Grübchen, gegenüber dem lokalen Durchmessermittelwert der Mantelfläche aufweist. Die Po- sition der Hand bzw. der Finger an der Mantelfläche, und somit den zumindest zwei Betätigungsabschnitten, kann somit sofort vom Maschinenbediener wahrgenommen werden. Von Vorteil ist hierbei, dass der Maschinenbediener bereits beim Angreifen des Drehrades die Relativposition seiner Hand bzw. Finger am Drehrad„erfühlt". Im Kontext dieser Erfindung um- fasst der Begriff Oberflächenstrukturierung die Beschaffenheit der Oberfläche, insbesondere der Mantelfläche, des Drehrades.
Vordergründig ist mit Oberflächenstrukturierung daher gemeint, dass der Fachmann für eine geeignete Gestaltung der Oberfläche der Betätigungsabschnitte Oberflächenmerkmale wie Erhebungen bzw. Vertiefungen vorgeben kann. Es soll hierbei jedoch explizit darauf hingewie- sen werden, dass im Kontext der Erfindung auch eine„glatte" Oberfläche eines der Betätigungsabschnitte als Oberflächenstrukturierung verstanden werden kann. Mit„glatt" kann hierbei eine Oberfläche verstanden werden, welche z.B. im Zuge des Herstellungsprozess des Drehrads eine Spritzguß-, Guß-, Walz-, Fräs-, Dreh- oder Profilieroberfläche aufweist. Es ist auch denkbar, dass die Oberfläche im Nachgang einer mechanischen und/oder chemischen Bearbeitung, wie z.B. einem Ätzprozess, unterzogen wird. Die unterschiedlichen Oberflä- chenrauheiten können bereits als unterschiedliche Oberflächenstrukturierungen von einem Maschinenbediener wahrgenommen werden. Von Vorteil ist es aus fertigungstechnischer Sicht, wenn ein Betätigungsabschnitt daher eine„glatte" Oberfläche aufweist, wie sie aus dem Herstellungsprozess resultiert. Diese„glatte" Oberfläche erfordert im Wesentlichen keinen Zusatzaufwand für die Oberflächenstrukturierung und ist aufgrund der unterschiedlichen
Oberflächenstrukturierung der anderen Betätigungsabschnitte dennoch für den Maschinenbe- diener ausreichend gut taktil und/oder haptisch unterscheidbar. Eine Kombination von verschiedenen Erhebungen und/oder Vertiefungen und/oder Oberflächenrauheiten für die Gestaltung eines Betätigungsabschnittes ist ebenso denkbar. Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die längsgestreckten Erhebungen und/oder Vertiefungen ein Verhältnis einer größeren Ausdehnung zu einer kürzeren Ausdehnung der Erhebungen, respektive der Vertiefungen, an der Mantelfläche von größer als 1,5, bevorzugt größer 5, aufweisen. Es ist von Vorteil die Oberflächenstrukturierung in ausreichender Größe vorzusehen um eine Unterscheidbarkeit der Erhebungen und/oder Vertiefungen voneinander zu ge- währleisten. Dies ist besonders hilfreich, wenn z.B. längsgestreckte Dellen oder Stege als
Oberflächenstrukturierung ausgebildet sind. Hierbei sind auch in Umfangsrichtung geschlossene längsgestreckte Erhebungen und/oder Vertiefungen gemeint. Ebenso sind hiermit in Richtung der Rotationsachse, oder in einem Winkel zur Rotationsachse geneigte, Erhebungen und/oder Vertiefungen gemeint.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenstrukturierung zumindest eines der Betätigungsabschnitte gleichmäßig über die Mantelfläche des jeweiligen Betätigungsabschnitts ausgebildet ist. Dies vereinfacht die Zuordnung einer Oberflächenstrukturierung zu einem individuellen Betätigungsfeld.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenstrukturierung zumindest eines der Betätigungsabschnitte in zumindest eine Richtung, bevorzugt in Umfangsrichtung, symmetrisch über die Mantelfläche des jeweiligen Betätigungsabschnitts ausgebildet ist. Die symmetrische Gestaltung der Oberflächenstrukturierung bietet fertigungstechnische Vorteile und kann rela- tiv kostengünstig realisiert werden. Weiters ist die Ausgangsstellung des Drehrades beim Ergreifen durch einen Maschinenbediener unerheblich, wenn das Drehrad keinen mechanischen Anschlag aufweist. Es ist darüber hinaus für einen Maschinenbediener kein„Umlernen" von einem Drehrad eines Bedienelements einer Maschine auf ein anderes Drehrad bzw. Bedienelement einer anderen Maschine erforderlich.
Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass die Oberflächenstrukturierung zumindest eines der Betätigungsabschnitte unregelmäßig über die Mantelfläche des jeweiligen Betätigungsabschnitts ausgebildet ist. Für gewisse Anwendungen kann es vorteilhaft sein, wenn die Oberflächenstrukturierung unregelmäßig über Abschnitte des Drehrades ausgebildet ist. Dies kann z.B. bei gebürsteten oder kugelgestrahlten Oberflächen der Fall sein. Solche Verfahren bilden oftmals an den Randbereichen keine scharf definierten Grenzflächen aus. Diese Oberflächenstrukturen können jedoch relativ einfach und dadurch kostensparend ver- wirklicht werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Oberflächen- strukturierung zumindest eines der Betätigungsabschnitte ein Verhältnis der Abweichung der größten Erhebung und/oder niedrigsten Vertiefung der Mantelfläche in Normalrichtung zur Rotationsachse zum lokalen Durchmessermittelwert von größer als 0,001, bevorzugt 0,005, besonders bevorzugt größer als 0,01 aufweist. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Oberflächenstrukturierung, vor allem in Form von Erhebungen und/oder Vertiefungen, mit der Grundkontur bzw. dem lokalen Durchmessermittelwert skalieren. Es hat sich gezeigt, dass eine Mindestabweichung der Erhebung und/oder Vertiefung vom lokalen Durchmessermittel- wert für eine ausreichende taktile und/oder haptische Wahrnehmung des Maschinenbedieners besonders günstig ist.
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Mantelfläche zumindest eines der Betätigungsabschnitte überwiegend aus Metall besteht. Hierdurch wird eine besonders robuste Bau- weise des Drehrades begünstigt. Von Vorteil ist hierbei, dass Sensorelemente für eine Leitfähigkeitsmessung in zumindest einem der Betätigungsabschnitte eingesetzt werden können. Eine hohe Empfindlichkeit und somit eine gute Erkennbarkeit der Position der Hand bzw. Finger des Maschinenbedieners wird dadurch erleichtert. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenstrukturierung zumindest eines der Betätigungsabschnitte zumindest teilweise ein zweites Material, vorzugsweise Kunststoff, aufweist. Für eine optimierte Unterscheidbarkeit zweier unterschiedlicher Oberflächenstrukturierungen hat sich gezeigt, dass nicht nur geometrische Merkmale, sondern auch das„Angreifgefühl" eine Rolle spielen können. Es kann daher vorteilhaft sein, wenn ein zweites Material, welche z.B. eine höhere, gefühlte Oberflächentemperatur als das erste Material aufweist. Zudem können Oberflächenstrukturierungen aus einem oder mehreren weiteren Materialien relativ einfach aufgebracht werden. Hier sind z.B. Sprüh-, Klebe- oder Belackungsverfahren und dergleichen denkbar. Des Weiteren kann durch die Wahl eines weiteren Materials die Sicherheit gegen Verrutschen der Hand bzw. der Finger des Maschinenbedieners erhöht werden. Dies bietet deutliche sicherheitstechnische Vorteile. Im Falle, dass das Drehrad aus Metall gefertigt ist, bietet ein zweites Material, und hierbei insbesondere ein dielektrisches Material, wie z.B. Kunststoff, den Vorteil, dass ein oder mehrere den Betätigungsabschnitten zugeordnete Sen- sorelemente als kapazitive Sensoren ausgeführt sein können. Solche kapazitiven Sensoren können z.B. als Näherungssensoren, Wegsensoren, Beschleunigungssensoren oder auch Drucksensoren ausgebildet sein. Die Vielfalt der möglichen Befehle an eine Steuerung der Maschine wird damit deutlich erhöht. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Betätigungsabschnitt ein drucksensitives Sensorelement aufweist. Die Parameterauswahl, Bestätigung von Befehlen, und dergleichen kann mittels erfindungsgemäßem Bedienelement über die zumindest zwei Betätigungsabschnitte des Drehrades gegenüber der Steuerung der Maschine erfolgen. Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, dass für die Signalisierung eines Ausnahmezustan- des, gegenüber der Steuerung der Maschine ein drucksensitives Sensorelement vorgesehen ist. Ein Maschinenbediener kann bei Erkennen einer Gefahrensituation für z.B. das Werkzeug o- der das Werkstück durch Ausübung einer Kraft einen„Stop-Befehl" an die Steuerung der Maschine auslösen. Eine versehentliche Betätigung wird durch die„Normalbetriebsweise" über die Drehbewegung des Drehrades und Bestätigung der Befehle mittels Verschiebung der Fin- ger über zumindest ein Betätigungsfeld, effizient vermieden. Der Sensorbereich des drucksensitiven Sensorelements kann dabei an der Mantelfläche in Umfangsrichtung liegen.
Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass das drucksensitive Sensorelement derart angeordnet ist, dass dessen Sensorbereich im Wesentlichen in Richtung der Rotationsachse ausgerichtet ist. Hierbei ist von Vorteil, dass für die„Normalbetriebsweise" des Drehrades im Wesentlichen nur Rotationsbewegungen des Drehrades um seine Rotationsachse, sowie Verschiebungen der Hand bzw. Finger eines Maschinenbedieners an der Mantelfläche des Drehrades erforderlich sind. Eine, mit einer Krafteinwirkung verbundene, Bewegung in Richtung der Rotationsachse auf das drucksensitive Sensorelement stellt einen großen, und somit deutlichen, Unterschied zur„Normalbetriebsweise" dar und kann somit eindeutig vom Maschinenbediener einer Ausnahmesituation zugeordnet werden. Die Krafteinleitung in Richtung der Rotationsachse kann im Grenzfall sogar durch einen Schlag des Maschinenbedieners auf das Drehrad erfolgen. Eine kurze Reaktionszeit des Maschinen- bedieners wird dadurch ermöglicht, was eine Erhöhung der Sicherheit im Betrieb mit sich bringt. Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass das Drehrad am Bedienelementkörper in Richtung der Rotationsachse verschiebbar gelagert ist und ein Schalt- oder Sensorelement ausgebildet ist, welches in Abhängigkeit der Verschiebung des Drehrades entlang seiner Rotationsachse zur Signalisierung oder Auslösung eines Schnellstop- oder Notstop-Befehls vorgesehen ist. In dieser Weiterbildung ist es vorteilhaft, dass die Befehlseingabe für eine Ausnah- mesituation in die Steuerung der Maschine entkoppelt wird von den zumindest zwei Betätigungsabschnitten an der Mantelfläche. Durch die kompakte Bauweise des Drehrades, welches nur eine gemeinsame Drehachse für die zumindest zwei Betätigungsabschnitte aufweist, ist eine Verschiebung des Drehrades entlang seiner Rotationsachse sehr einfach vom Maschinenbediener durchführbar. Die Position der Krafteinleitung am Drehrad ist daher für die Ver- Schiebung von untergeordneter Rolle. Im Grenzfall kann diese sogar durch einen Schlag des Maschinenbedieners auf das Drehrad erfolgen, damit eine Verschiebung in Richtung der Rotationsachse eingeleitet wird. Es hat sich herausgestellt, dass eine Verschiebung des Drehrades vom Maschinenbediener sehr gut wahrgenommen wird. Das Schalt- oder Sensorelement, welches zur Signalisierung eines„Schnellstop-„oder„Notstop-Befehls" an die Steuerung der Maschine vorgesehen ist, kann im Bedienelement sehr einfach und robust verbaut werden.
Dies stellt eine kostengünstige und sehr sichere Bauweise dar. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Drehrad nach der Verschiebung entlang der Rotationsachse in seiner Position arretiert wird. Das Lösen des Drehrades kann in diesem Fall erst nach einer Quittierung des Schnellstop- oder Notstopf-Befehls erfolgen.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass einem ersten, zweiten und/oder weiteren Betätigungsabschnitt jeweils eine Maschinenfunktion ausgewählt aus der Gruppe Bearbeitungsvorschub, Spindeldrehzahl, Leergang- Vorschub, axiale Zustellung, radiale Zustellung, Werkzeugwechsel zugeordnet sind. Das erfindungsgemäße Bedienelement hat sich besonders vor- teilhaft für die Steuerung von Fertigungsanlagen bzw. Werkzeugmaschinen erwiesen. Insbesondere die Bedienung von z.B. CNC -Fräsmaschinen, CNC -Drehmaschinen, aber auch Spritzgussmaschinen kann durch das Bedienelement signifikant erleichtert werden. Im Falle von CNC -Fräsmaschinen können die häufigsten Funktionen bzw. Bewegungsbefehle der Maschine, wie z.B. Bearbeitungsvorschub, Spindel drehzahl und Verfahrgeschwindigkeit im Leerlauf (Leergang Vorschub), relativ einfach mittels dafür vorgesehener Betätigungsabschnitte am Drehrad bedient werden und in die Steuerung der Maschine eingegeben werden. Auch weitere Funktionen, wie etwa axiale Zustellung, radiale Zustellung oder Werkzeugwechsel können mittels erfindungsgemäßem Bedienelement in die Steuerung der Maschine eingegeben werden.
Sämtliche am Drehrad angeordnete Sensoren können als einzelne Sensorelemente ausgebildet sein, welche dazu vorgesehen sind, um den jeweilig zugehörigen Sensorbereich zu erfassen.
Es ist jedoch auch denkbar, dass einem Sensorbereich zwei oder eine Vielzahl von Sensorelementen zugeordnet sind, welche den Sensorbereich erfassen. Das Vorsehen von mehreren Sensorelementen für einen Sensorbereich kann den Vorteil mit sich bringen, dass eine Redundanz ermöglicht wird und daher ein Ausfall eines Sensorelementes kompensiert werden kann. Dies kann insbesondere zur Erhöhung der Maschinensicherheit notwendig sein.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sensorelemente dazu ausgebildet sind, um Berührungen durch den Maschinenbediener in bestimmten Bereichen bzw. Betätigungsabschnitten des Drehrades zu erfassen.
Die Sensorelemente an sich können beispielsweise als resistive Senoren ausgebildet sein.
Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Sensorelemente in Form von optischen Sensoren ausgebildet sind.
Generell können die Sensorelemente durch jegliche Sensorelemente realisiert werden, welche dazu geeignet sind eine Berührung des Drehrades durch die Hand bzw. Finger des Maschi- nenbedieners zu erfassen. Besonders bevorzugt sind die Sensorelemente hierbei als kapazitive Sensoren ausgebildet.
Die Sensorelemente können an der Oberfläche des Drehrades angeordnet sein, oder in das Drehrad eingegossen oder durch sonstige Maßnahmen, wie dem Vorsehen von entsprechenden Aufnahmebereichen integriert sein. Insbesondere ist eine Kombination von Sensorelementen mit Oberflächenstrukturierungen der Betätigungsabschnitte denkbar.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 ein Layout einer Fertigungsanlage mit einer Maschine, einer Steuerung und einem
Bedienelement;
Fig. 2 das Bedienelement in einer Vorderansicht;
Fig. 3 das Bedienelement in einer Seitenansicht;
Fig. 4 das Bedienelement in einer Seitenansicht mit einer Hand eines Maschinenbedie- ners im Greifbereich;
Fig. 5 das Bedienelement in einer Seitenansicht mit der Hand des Maschinenbedieners im ersten Betätigungsabschnitt mit einem ersten Sensorbereich;
Fig. 6 das Bedienelement in einer Seitenansicht mit der Hand des Maschinenbedieners im ersten und zweiten Betätigungsabschnitt mit einem ersten und zweiten Sensorbereich; das Bedienelement in einer Seitenansicht mit der Hand des Maschinenbedieners am Umfangsab schnitt eines Absatzes; Fig. 8 das Bedienelement mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturierungen der einzelnen Betätigungsabschnitte in einer Schrägansicht (a); bzw. in einer Schnittansicht in Längsrichtung (b); Fig. 9 verschiedene Beispiele (a) - (h) von Grundkonturen eines Drehrades;
Fig. 10 verschiedene Beispiele (a) - (k) von unterschiedlichen Oberflächenstrukturierun- gen.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer- den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fertigungsanlage 1 mit einer elektrisch ge- steuerten Maschine 2, einer Steuerung 3 für die Maschine 2 und einem Bedienelement 4 zur Eingabe von Steuerbefehlen in die Steuerung 3 einen Maschinenbediener 5. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Maschinenbediener 5 mit dessen Hand 6 das Bedienelement 4 bedient.
Die Maschine 2 kann beispielsweise eine Fräs-, Dreh- oder Spritzgießmaschine sein. Weiters ist es auch denkbar, dass die Maschine 2 ein Roboter oder eine sonstige Maschine im industriellen Einsatz ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Maschine 2 zum Fertigen von Bauteilen dient.
Die Steuerung 3 kann durch jede mögliche erdenkliche Art von Steuerung gebildet sein. Dies kann beispielsweise ein Industrierechner, eine speicherprogrammierbare Steuerung oder eine sonstige Steuerung sein, welche dazu geeignet ist, die über das Bedienelement 4 eingegebenen Befehle in Bewegungsbefehle für die Maschine 2 umzuwandeln.
In den Fig. 2 und 3 ist das Bedienelement 4 in einer Vorderansicht bzw. in einer Seitenansicht dargestellt.
Wie aus diesen beiden Figuren ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass das Bedienelement 4 einen Bedienelementkörper 7 aufweist, welcher den zentralen Bauteil des Bedienelementes 4 bildet und beispielsweise durch ein Gehäuse definiert sein kann. Weiters kann vorgesehen sein, dass im Bedienelementkörper 7 ein Anzeigedisplay 8 aufgenommen ist. Das Anzeigedisplay 8 dient zum Anzeigen von Menüpunkten, Geschwindigkeitsstellungen und sonstigen Parametern oder Optionen, welche für die Steuerung der Maschine 2 notwendig sind. In einer weiteren Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass das Anzeigedisplay 8 nicht im Bedienelement 4 integriert ist, sondern dass das Anzeigedisplay 8 an anderer Stelle in der Fertigungsanlage 1 angeordnet ist.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Bedienelement 4 ortsfest an der Fertigungsan- läge 1 angeordnet ist und mittels einer kabelgebundenen Verbindung mit der Fertigungsanlage 1 gekoppelt ist.
In einer alternativen Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass das Bedienelement 4 in Form einer Fernbedienung ausgebildet ist und über eine drahtlose Verbindung mit der Steuerung 3 kommuniziert.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Steuerung 3 im Bedienelement 4 integriert ist und die Steuerbefehle direkt vom Bedienelement 4 an die Maschine 2 gegeben werden. Wie aus Fig. 2 weiters ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass am Bedienelement 4 eine oder mehrere Drucktasten 9 angeordnet sind. Die Drucktasten 9 können dazu dienen, um diverse Befehle durch den Maschinenbediener 5 in das Bedienelement 4 einzugeben.
Erfindungsgemäß ist am Bedienelementkörper 7 ein Drehrad 10 angeordnet, welches bezüg- lieh einer Rotationsachse 12 relativ zum Bedienelementkörper 7 verdrehbar ist. Das Drehrad 10 bildet einen zentralen Bestandteil des Bedienelementes 4. Die Drucktaste 9 kann optional vom Bedienelementkörper 7 weggelassen werden und deren Funktion ebenfalls im Drehrad 10 realisiert werden. Entgegen der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen ist vorgesehen, dass das Drehrad 10 nur um die Rotationsachse 12 drehbar am Bedienelementkörper 7 gelagert sein kann. Das Drehrad 10 ist gegenüber dem Bedienelement 7 mittels einer Drehachse 25 mecha- nisch verbunden und verdrehbar gelagert. Durch die in weiterer Folge noch näher beschriebene Ausführung des Drehrades 10 ist es nicht zwingend erforderlich, dass dieses relativ zum Bedienelementkörper 7 axial verschiebbar bzw. verschwenkbar ist. Dadurch dass das Drehrad 10 nur drehbar am Bedienelementkörper 7 aufgenommen ist, kann die Anbindungsstelle zwischen Drehrad 10 und Bedienelementkörper 7 in Form eines einfachen Drehsensors ausgebildet sein, wodurch das Drehrad 10 eine geringe Fehleranfälligkeit aufweist. Die Anbindungsstelle des Drehrads 10 kann als„Endlosanschlag" ausgeführt sein. In diesem Fall ist kein mechanischer Endanschlag des Drehrads 10 in Rotationsrichtung vor- gesehen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Drehrad 10 eine Mantelfläche 11 aufweist, welches die Rotationsachse 12 umgibt und dazu dient, dass der Maschinenbediener 5 das Drehrad 10 greifen kann und bezüglich seiner Rotationsachse 12 verdrehen kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Mantelfläche 11 des Drehrades 10 im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der Rotationsachse 12 ausgebildet ist und einen lokalen Durchmessermittelwert 13 aufweist.
Die Mantelfläche 11 des Drehrads 10 kann zumindest zwei Betätigungsabschnitte 14, 15 mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturierungen 17 aufweisen. Zumindest einem der Betätigungsabschnitte 14, 15 ist ein Sensorbereich 18, 19 eines Sensorelements 21, 22 zugeordnet. Jedem der Betätigungsabschnitte 14, 15 des Drehrads 10 können unterschiedliche Maschinenfunktionen zur Eingabe von zumindest einem Befehl in die Steuerung 3 zugeordnet sein. Die Betätigungsabschnitte 14, 15 sind an der Mantelfläche 11 des Drehrads 10 derart angeordnet, dass sie vom Maschinenbediener 5 mit einer Hand 6 bzw. einem oder mehreren Fingern der Hand 6 erfassbar sind, wie in den Fig. 4 bis 7 dargestellt.
Weiters kann vorgesehen sein, dass am Drehrad 10 ein erster Betätigungsabschnitt 14 ausgebildet ist, dessen Sensorbereich 18 den Abschnitt der Mantelfläche 11 des Drehrads 10 um- fasst der von einem ersten Sensorelement 21 erfasst ist. Weiters kann vorgesehen sein, dass an der Mantelfläche 11 des Drehrades 10 ein Greifbereich 29 ausgebildet ist, welcher axial zum Betätigungsabschnitt 14, bzw. dem ersten Sensorbereich 18 beabstandet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im Greifbereich 29 kein Sensorelement angeordnet ist. Wie aus Fig. 3 weiters ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass der erste Betätigungsabschnitt 14 näher am Bedienelementkörper 7 angeordnet ist als der Greifbereich 29. In den exemplarischen Darstellungen Fig. 3 bis 7 ist jeweils ein Drehrad 10 gezeigt, das einen Absatz aufweist. Weitere Ausführungsformen von Geometrien für ein Drehrad 10 in Fig.8 gelten einander ergänzend mit Fig. 3 bis 7 und 9 in gleicher Weise für die gegenständliche Erfindung.
Der erste Betätigungsabschnitt 14, sowie ein korrespondierender Sensorbereich 18, kann am Drehrad 10 vollumfänglich ausgebildet sein und eine ausreichend große Axialerstreckung auf- weisen, um die Hand 6 des Maschinenbedieners 5 erfassen zu können.
Weiters kann vorgesehen sein, dass am Drehrad 10 zumindest ein zweiter Betätigungsabschnitt 15 mit einem korrespondierenden zweiten Sensorbereich 19 und diesen Sensorbereich 19 erfassenden Sensorelement 22 angeordnet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der zweite Sensorbereich 19 vollumfänglich den Abschnitt der Mantelfläche 11 des Drehrads 10 der von dem zweiten Betätigungsabschnitt 15 eingenommen wird.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die zumindest zwei unterschiedliche Oberflächenstrukturie- rungen 17 aufweisenden Betätigungsabschnitte 14, 15 in Richtung der Rotationsachse 12 von- einander beabstandet angeordnet sind. Eine ausreichende Beabstandung kann bereits durch eine Trennung der Betätigungsabschnitte an der Mantelfläche 11 in Umfangsrichtung 24 gegeben sein. Hierbei kann eine Nut oder Kerbe zur Trennung ausreichend sein. Die Oberflä- chenstrukturierung 17 kann um den gesamten Umfang eines Betätigungsabschnittes 14, 15 ausgebildet sein, wodurch sie unabhängig von einem Verdrehwinkel des Drehrads 10 vom Maschinenbediener 5 wahrgenommen werden können.
In den Fig. 4 bis 7 sind verschiedene mögliche Stellungen der Hand 6 des Maschinenbedieners 5 dargestellt. In den Fig. 4 bis 7 ist dabei das Bedienelement 4, wie es in Fig. 3 dargestellt wurde, verwendet. In den Fig. 8 und 9 ist das Bedienelement 4 nicht dargestellt um einen größeren Fokus auf die Ausführungsformen des Drehrads 10 zu legen. In Fig. 4 ist eine erste Möglichkeit dargestellt, wie das Drehrad 10 des Bedienelementes 4 gegriffen werden kann. Entsprechend der Darstellung in Fig. 4 kann das Drehrad 10 im Greifbereich 29 gegriffen werden, wobei vorgesehen sein kann, dass im Greifbereich 29 kein Sensorelement ausgebildet ist. Dadurch dass vorgesehen sein kann, dass sämtliche andere Bereiche des Drehrades 10 mit Betätigungsabschnitten 14, 15 ausgestattet sein können, kann bei einer Drehbewegung am Drehrad 10 die Hand 6 bzw. Finger des Maschinenbedieners 5 auch dem Greifbereich 29 eindeutig zugeordnet werden.
Im Falle das der Greifbereich 29 keinen korrespondierenden Sensorbereich aufweist, kann dennoch der Greifbereich 29 als eigenständiger Betätigungsabschnitt 14, 15 dienen. Eine
Drehbewegung des Drehrads 10 durch Angreifen des Maschinenbedieners 5 am Greifbereich 29 kann demnach einem oder mehreren Befehlen für die Steuerung 3 der Maschine 2 zugeordnet sein. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann auch vorgesehen sein, dass die Hand 6 des Maschinenbedieners 5 das Drehrad 10 im ersten Betätigungsabschnitt 14 bzw. ersten Sensorbereich 18 greift. Dies kann ebenfalls einen eigenen Befehl in der Steuerung 3 der Maschine 2 auslösen.
Weiters kann vorgesehen sein, dass, wie in Fig. 6 dargestellt, die Hand 6 bzw. Finger des Ma- schinenbedieners 5 das Drehrad 10 derart greift, dass sowohl der erste Betätigungsabschnitt 14 bzw. der erste Sensorbereich 18 als auch der zweite Betätigungsabschnitt 15 bzw. der zweite Sensorbereich 19 berührt werden. Dies kann ebenfalls einen eigenen Befehl auslösen. Der Kürze halber wird dabei von einem Greifen des Drehrades 10 im zweiten Sensorbereich 19 gesprochen.
Beispielsweise ist es möglich, dass die Hand 6 bzw. Finger des Maschinenbedieners 5 von einer Stellung wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, in eine Stellung wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, nach vorne gleitet. Diese Bewegung wird vorzugsweise als Bestätigungsbefehl verwendet. Das erfindungsgemäße Bedienelement 4 hat sich besonders vorteilhaft für die Steuerung von Fertigungsanlagen 1 erwiesen. Insbesondere die Bedienung von z.B. CNC -Fräsmaschinen, CNC -Drehmaschinen, aber auch Spritzgussmaschinen wird durch das Bedienelement 4 signifikant erleichtert. Im Falle von CNC -Fräsmaschinen können die häufigsten Funktionen bzw. Bewegungsbefehle der Maschine 2, wie z.B. Bearbeitungsvorschub, Spindeldrehzahl und Verfahrgeschwindigkeiten zwischen den Bearbeitungsschritten, relativ einfach mittels dafür vorgesehener Betätigungsabschnitte 14, 15 am Drehrad 10 bedient werden und in die Steuerung 3 der Maschine 2 eingegeben werden. Weitere häufig verwendete Funktionen der Ma- schine 2, wie etwa axiale Zustellung, radiale Zustellung oder Werkzeugwechsel, können in gleicher Weise mittels Drehrad 10 ausgewählt und bestätigt oder auch optional über eine oder mehrere Drucktasten 9 dem Maschinenbediener 5 zugänglich gemacht werden.
Wie aus Fig. 4 bis 6 ersichtlich und für die jeweiligen Figuren erklärt, kann vorgesehen sein, dass durch die jeweilige Haltung der Hand 6 bzw. der Finger des Maschinenbedieners 5 unterschiedliche Befehle an die Steuerung 3 der Maschine 2 gegeben werden können. Insbesondere können Bewegungen der Maschine 2 oder eines Werkzeugs der Maschine 2 in eine Richtung ausgewählt und deren Verfahr-/Bewegungsgeschwindigkeiten vom Maschinenbediener 5 per Drehrad 10 eingestellt werden. Beispielsweise kann eine Vorwärtsbewegung der Maschine 2 oder eines Werkzeugs der Maschine 2 in zwei verschiedenen vorgegebenen Verfahrgeschwindigkeiten bzw. eine Rückwärtsbewegung in zwei verschiedenen vorgegebenen Verfahrgeschwindigkeiten und auch ein Verfahrstopp im Anzeigedisplay 8 selektierbar sein. In einem ersten Modus kann vorgesehen sein, dass das Drehrad 10 im ersten Betätigungsabschnitt 14 bzw. Sensorbereich 18 gemäß der Darstellung in Fig. 5 gegriffen wird, wobei ein Selektions- feld über ein Feld im Anzeigedisplay 8 für einen Verfahrstop gezogen wird. Anschließend kann durch Drehung des Drehrades 10 die gewünschte Verfahroption ausgewählt werden und wieder durch Nachvorschieben der Hand 6 der Bestätigungsbefehl gegeben werden. Dadurch kann die gewünschte und vorausgewählte Verfahrbewegung eingeleitet werden. Während dem Ausführen der Verfahrbewegung ist es denkbar, dass eine weitere gewünschte Verfahrbewegung im Anzeigedisplay 8 selektiert wird und wieder durch Bestätigung durch Vorschieben der Hand 6 ausgewählt wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verfahrbewegung nur solange durchgeführt wird, solange sich die Hand 6 in einem der Sensorbereiche 18, 19 befindet und dass bei Loslassen des Drehrades 10 die Verfahrbewegung gestoppt wird. Im Kontext der gegenständlichen Erfindung ist zur Auswertung der jeweiligen Sensorsignale eines Sensorelementes dieses mit der Steuerung 3 der elektrischen Maschine verbunden. Die Steuerung 3 setzt die ausgewählten Parameter, Optionen, Steuerbefehle durch Aktivierung der jeweiligen Aktoren der Maschine 2 um.
In der Fig. 7 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Drehrades 10 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren 1 bis 6 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegange- nen Figuren 1 bis 6 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Weiters kann wie in Fig. 7 dargestellt, auch vorgesehen sein, dass an einer Stirnseite 30 des Drehrades 10 ein zusätzlicher Sensorbereich 31 mit einem korrespondierenden Sensorelement 32 ausgebildet ist. Ein derartiger zusätzlicher Sensorbereich 31 kann ebenfalls zum Eingeben von Steuerbefehlen, insbesondere eines Stop-Befehls, dienen. Das zusätzliche Sensorelement 32 kann hierbei insbesondere ein drucksensitives Sensorelement sein.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass am Drehrad 10 weitere Betätigungsabschnitte bzw. korrespondierende Sensorbereiche ausgebildet sind.
Wie in Fig. 8 ersichtlich kann die Mantelfläche 11 des Drehrades 10 in zumindest zwei Betätigungsabschnitte 14, 15 mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturierung 17 unterteilt sein. In Fig. 8a ist eine Schrägansicht eines Drehrads 10 dargestellt, welche im Greifbereich 29 Erhebungen 26 in Form von regelmäßig in Umfangsrichtung verteilten Noppen aufweist. Der Greifbereich 29 kann hierbei als eigener, zusätzlicher Betätigungsabschnitt und/oder Sensorbereich ausgeführt sein. Weiters ist in Fig. 8a ein erster Betätigungsabschnitt 14 ersichtlich, welcher als Oberflächenstrukturierung 17 Vertiefungen 27 in Form von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten aufweist. Die Nuten weisen in Richtung der Rotationsachse unterschiedliche Tiefen auf. Der zweite Betätigungsabschnitt 15 des Drehrads 10 ist in Richtung der Rota- tionsachse 12 dem Bedienelementkörper 7 am nächsten angeordnet und in Form einer Scheibe mit verrundetem Absatz ausgebildet. Die Oberflächenstrukturierungen 17 des zweiten Betätigungsabschnittes 15 sind als ovale bzw. augenförmige Vertiefungen 27 an der Verrundung des Absatzes, sowie einer glatten Oberfläche der parallel zu Rotationsachse 12 verlaufenden Mantelfläche 11 dieses Betätigungsabschnittes 15, ausgebildet.
Anhand des Beispiels in Fig. 8 soll die Vielzahl an Gestaltungsmöglichkeiten verdeutlicht werden. Weiters ist in Fig. 8b deutlich ersichtlich, dass der lokale Durchmessermittelwert 13 von der Grundkontur des Drehrades, bzw. einzelner Betätigungsabschnitte, abhängt.
Fig. 9 stellt einige Beispiele unterschiedlicher Grundkonturen des Drehrads 10 dar. Die Grundkontur entspricht hierbei im Wesentlichen der„Einhüllenden" der Mantelfläche 11 ent- lang seiner Rotationsachse 12. Die Grundkontur des Drehrades 10 ist bevorzugt rotationssymmetrisch um die Rotationsachse 12 ausgebildet.
Es ist aus Fig. 8 und 9 besonders gut ersichtlich, dass zumindest einer der Betätigungsabschnitte 14, 15 entlang der Rotationsachse 12 unterschiedliche lokale Durchmessermittelwerte 13 aufweisen kann. Die Betätigungsabschnitte 14, 15 können insbesondere kontinuierliche und/oder diskontinuierlich zu- und/oder abnehmende lokale Durchmessermittelwerte 13 aufweisen. Das Drehrad 10 kann somit einen oder mehrere Absätze und/oder Stufen und/oder verlaufende Übergänge aufweisen (vergleiche Fig. 9 a-h). Dies erhöht die Handhabbarkeit des Drehrads 10 durch den Maschinenbediener 5. Es kann vorteilhaft sein, wenn etwaige Absätze und/oder Stufen und/oder die Enden eines Verlaufs die jeweiligen Betätigungsabschnitte 14, 15 in Richtung der Rotationsachse 12 begrenzen. Wie in Fig. 8 und 9 schematisch abgebildet, kann eine Grundkontur aus mehreren geometrisch einfachen Körpern, wie etwa Scheiben, Konen, oder Kugel Segmenten, zusammengesetzt sein und die äußere Form des Drehrads 10 vorgeben.
Das Drehrad 10 muss daher nicht zwingend als„einteilig" verstanden werden, sondern kann auch aus mehreren Teilabschnitten zusammengesetzt werden. Dies kann fertigungstechnische Vorteile bieten. In solch einem Fall sollen jedoch die Teilabschnitte über eine gemeinsame Drehachse 25 zu einem Drehrad 10, sowie mit dem Bedienelement 7, verbunden sein.
Es haben sich lokale Durchmessermittelwerte 13 der Mantelfläche 11 zwischen 20mm und 80mm, insbesondere zwischen 35mm und 60mm, bevorzugt zwischen 40mm und 50mm, als besonders gut vom Maschinenbediener 5 greifbar erwiesen. Weiters kann, wie in Fig. 7 dargestellt, die Hand 6 des Maschinenbedieners 5 das Drehrad 10 ebenfalls am Umfangsbereich eines Absatzes greifen. Wenn der zweite Sensorbereich 19 sich über die Stirnseite und den Umfangsbereich eines Absatzes erstreckt, führt dies dazu, dass der zweite Sensorbereich 19 aktiviert wird.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 7 ist es auch denkbar, dass im Umfangsbereich eines Absatzes ein dritter Betätigungsabschnitt 16 bzw. dritter Sensorbereich 20 ausgebildet ist, welcher von einem dritten Sensorelement 23 erfasst wird. Bei einer derartigen Ausführung kann das Berühren der Stirnseite eines Absatzes und das Berühren des Umfangsbereiches dieses Absatzes jeweils einen unterschiedlichen Befehl auslösen. Beispielsweise ist es auch denkbar, dass bei Verwendung eines dritten Sensorbereiches 20 die Hand 6 des Maschinenbedieners 5 entsprechend den Darstellungen in Fig. 5 oder 6 positioniert ist und nur ein oder mehrere Finger auf den dritten Betätigungsabschnitt 16 bzw. dritten Sensorbereich 20 gelegt werden, um einen bestimmten Befehl auszulösen.
Die genannten Ausführungsbeispiele der Figurenbeschreibungen 1 bis 7 sind analog auf die Ausführungsbeispiele unterschiedlicher Geometrien des Drehrades 10, wie in Fig. 8 und 9 dargestellt, anzuwenden.
Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass die Oberflächenstrukturierung 17 zumindest eines der Betätigungsabschnitte 14, 15, 16 runde und/oder längsgestreckte Erhebungen 26, wie z.B. Stege, Noppen, Pyramiden, Schuppen und/oder Vertiefungen 27, wie z.B. Rillen, Nuten, Dellen, Waben, Dimples, Grübchen gegenüber dem lokalen Durchmessermittelwert 13 der Mantelfläche 11 aufweist. Die Position der Hand 6 bzw. der Finger an der Mantelfläche 11, und somit den zumindest zwei Betätigungsabschnitten 14, 15, 16, kann somit sofort vom Maschinenbediener 5 wahrgenommen werden. Von Vorteil ist hierbei, dass der Maschinenbediener 5 bereits beim Angreifen des Drehrades 10 die Position seiner Hand 6 bzw. Finger„erfühlt". Dadurch wird eine eindeutige Zuordnung der Oberflächenstrukturierungen 17 zu Be- fehlen an die Steuerung 3 der Maschine 2 ermöglicht.
Einige Beispiele möglicher Oberflächenstrukturierungen 17 sind in Fig. lOa-k dargestellt. Im Kontext dieser Erfindung umfasst der Begriff Oberflächenstrukturierung 17 die Beschaffenheit der Oberfläche, insbesondere Mantelfläche 11, des Drehrades 10. Auch eine„glatte" Oberfläche eines der Betätigungsabschnitte 14, 15, 16 kann als Oberflächenstrukturierung verstanden werden. Unterschiedliche Oberflächenrauheiten können bereits als unterschiedli- che Oberflächenstrukturierungen 17 von einem Maschinenbediener 5 wahrgenommen werden. Es ist jedoch besonders bevorzugt wenn die Oberflächenstrukturierungen 17 der zumindest zwei Betätigungsabschnitte 14, 15, 16 deutlich voneinander unterscheidbar sind.
Eine Kombination von verschiedenen Erhebungen 26 und/oder Vertiefungen 27 und/oder Oberflächenrauheiten sind für die Gestaltung der Oberflächenstrukturierungen 17 von zumindest zwei Betätigungsabschnitten 14, 15, 16 ebenso denkbar.
Insbesondere kann vorgesehen sein, wenn längsgestreckte Erhebungen 26 und/oder Vertiefungen 27 ein Verhältnis einer größeren Ausdehnung zu einer kürzeren Ausdehnung der Erhe- bungen 26, respektive der Vertiefungen 27, an der Mantelfläche 11 von größer als 1,5, bevorzugt größer 5, aufweisen. Dies ist besonders gut aus den Beispielen in Fig. 10a und lOc-i ersichtlich. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenstrukturierung 17 zumindest eines der Betätigungsabschnitte 14, 15 in zumindest eine Richtung, bevorzugt in Umfangsrich- tung, symmetrisch über die Mantelfläche des jeweiligen Betätigungsabschnitts ausgebildet ist.
Insbesondere können Oberflächenstrukturierungen 17 durchgehend in Umfangsrichtung 24 verlaufend ausgebildet sein (vergleiche Fig.10a und h). Ebenso können die Oberflächenstrukturierungen 17 in Richtung der Rotationsachse 12 oder in einem Winkel zur Rotationsachse 12 geneigt ausgebildet sein (siehe insbesondere Fig.10h). Des Weiteren können die Oberflä- chenstrukturierungen 17, insbesondere Erhebungen 26 und/oder Vertiefungen 27 versetzt zueinander in zumindest eine Richtung ausgebildet sein (siehe bspw. Fig. 10e,k). Eine solche Oberflächenstrukturierung 17 kann z.B. eine geriffelte oder genoppte Oberfläche darstellen.
Es ist aus Fig. 8 und 10 darüber hinaus ersichtlich, dass die die Oberflächenstrukturierung 17 zumindest eines der Betätigungsabschnitte 14, 15 gleichmäßig über die Mantelfläche 11 des jeweiligen Betätigungsabschnitts 14, 15 ausgebildet sein kann. Die gleichmäßige und/oder symmetrische Gestaltung der Oberflächenstrukturierung 17 kann fertigungstechnisch Vorteile bieten und kostengünstig realisiert werden. Entsprechend einer Weiterbildung kann es vorgesehen sein, die Oberflächenstrukturierung 17 zumindest eines der Betätigungsabschnitte 14, 15 unregelmäßig über die Mantelfläche 11 des jeweiligen Betätigungsabschnitts 14, 15 ausgebildet ist. Insbesondere bei stochastischen Bear- beitungsverfahren wie z.B. Sandstrahlen oder Kugel strahlen, oder auch Bearbeitungsverfahren mit unbestimmter Schneide wie z.B. Schleifen oder Bürsten können unregelmäßige Ober- flächenstrukturierungen 17 relativ einfach und dadurch kostensparend verwirklicht werden. Solche Verfahren bilden oftmals an den Randbereichen keine scharf definierten Grenzflächen aus.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenstrukturierung 17 zumindest eines der Betätigungsabschnitte 14, 15 ein Verhältnis der Abweichung der größten Erhebung 26 und/oder niedrigsten Vertiefung 27 der Mantelfläche 11 in Normalrichtung zur Rotationsachse 12 zum lokalen Durchmessermittelwert 13 von größer als 0,001, bevorzugt 0,005, besonders bevorzugt größer als 0,01 aufweist. Wie in Fig. 8, 9 und 10 dargestellt können die lokalen Durchmessermittelwerte 13 entsprechend der Position entlang der Rotationsachse 12 einfach ermittelt werden. Für eine ausreichend gute Wahrnehmbarkeit des Maschinenbedieners 5 sind solche Mindestabweichungen der Erhebungen 26 und/oder Vertiefungen 27 besonders vorteilhaft. Es kann auch die Höhe der Erhebungen 26 bzw. die Tiefe der Vertiefungen 27 so ausgebildet sein, dass sie eine geeignete Aufnahme für die Finger des Maschinenbedieners 5 zwischen den Erhebungen 26 bzw. in den Vertiefungen 27 darstellen (vergleiche bspw. Fig.8a).
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Mantelfläche 11 zumindest eines der Betäti- gungsab schnitte 14, 15 überwiegend aus Metall besteht. Die hohe mechanische Beständigkeit, sowie gute Bearbeitbarkeit von Metallen sind hier für eine robuste Ausführung des Drehrads 10 besonders vorteilhaft. Des Weiteren können die den Sensorbereichen 18, 19 zugeordneten Sensorelemente 21, 22 beispielsweise als Sensorelemente für elektrische Leitfähigkeitsmessung ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass Oberflächenstrukturierung 17 zumindest eines der Betätigungsabschnitte 14, 15 zumindest teilweise ein zweites Material, vorzugsweise Kunststoff, aufweist. Das Auf- oder Einbringen eines zweiten Materials als Oberflächenstrukturierungen 17 kann die Sicherheit gegen Verrutschen der Hand 6 bzw. der Finger des Maschinenbedieners 5 erhöhen. Im Falle, dass das Drehrad 10 überwiegend aus Metall gefertigt ist, bietet ein zweites Material, und hierbei insbesondere ein dielektrisches Material wie z.B. Kunststoff, den Vorteil, dass ein oder mehrere den Betätigungsabschnitten 14, 15 bzw. Sensorbereichen 18, 19 zugeordnete Sensorelemente 21, 22 als kapazitive Sensoren ausgeführt sein können. Solche kapazitiven Sensoren können z.B. als Näherungssensoren, Wegsensoren, Beschleunigungssensoren oder auch Drucksensoren ausgebildet sein. Die Vielfalt der möglichen Befehle an eine Steuerung 3 der Maschine 2 wird damit deutlich erhöht. Es ferner kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Betätigungsabschnitt 14, 15 ein drucksensitives Sensorelement aufweist. Wie aus der vorangegangen Beschreibung hervorgehend kann der Großteil der Parameterauswahl und Maschinenbefehle mittels Drehrad 10 vorgenommen werden. Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, dass für die Signalisierung eines Ausnahmezustandes, gegenüber der Steuerung 3 der Maschine ein drucksensitives Senso- relement vorgesehen ist. Im Falle einer Gefahren- oder Ausnahmesituation kann der Maschi- nenbediener 5 durch Ausübung einer Kraft einen„Stop-Befehl" an die Steuerung 3 der Maschine 2 auslösen. Eine versehentliche Auslösung oder Betätigung dieses„Stop-Befehls" wird durch die oben genannte„Normalbetriebsweise", via z.B. Drehbewegung des Drehrads 10 und/oder Verschiebung der Finger des Maschinenbedieners 5 effizient vermieden. Der Sen- sorbereich 18, 19 eines drucksensitiven Sensorelements kann dabei bevorzugt an der Mantelfläche 11 in Umfangsrichtung 24 liegen.
Es ist jedoch auch eine Ausprägung denkbar, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass ein drucksensitives Sensorelement 23, 32 derart angeordnet ist, dass dessen Sensorbereich 20, 31 im Wesentlichen in Richtung der Rotationsachse 12 ausgerichtet ist. In Ergänzung zur obig genannten Ausführungsform stellt hierbei eine, mit einer Krafteinwirkung verbundene, Bewegung in Richtung der Rotationsachse 12 auf das drucksensitive Sensorelement 23, 32 einen großen, und somit deutlichen, Unterschied zur„Normalbetriebsweise" dar. Der Maschinenbe- diener 5 kann somit eindeutig eine Ausnahmesituation von der„Normalbetriebsweise" unter- Schleiden. Die Krafteinleitung in Richtung der Rotationsachse 12 kann im Grenzfall sogar durch einen Schlag des Maschinenbedieners 5 auf das Drehrad 10 erfolgen. Eine kurze Reak- tionszeit des Maschinenbedieners 5 wird dadurch ermöglicht, was eine Erhöhung der Sicherheit im Betrieb mit sich bringt. Bevorzugt ist ein drucksensitives Sensorelement als z.B. zusätzliches, viertes Sensorelement 32 an der Stirnseite des Greifbereichs 29 angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform kann das Drehrad 10 am Bedienelementkörper 7 in Richtung der Rotationsachse 12 verschiebbar gelagert sein und ein Schalt- oder Sensorelement 28 ausgebildet sein, welches in Abhängigkeit der Verschiebung des Drehrades 10 entlang seiner Rotationsachse 12 zur Signalisierung oder Auslösung eines Schnellstop- oder Notstop-Befehls vorgesehen ist. Das Schalt- oder Sensorelement 28 ist in Fig 3 bis 7 angedeutet und stellt eine besondere Ausführungsform dar. In dieser Weiterbildung ist es vorteilhaft, dass die Befehlseingabe für eine Ausnahmesituation in die Steuerung 3 der Maschine 2 entkoppelt wird von den zumindest zwei Betätigungsabschnitten 14, 15 an der Mantelfläche 11. Durch die kompakte Bauweise des Drehrads 10, welches nur eine gemeinsame Drehachse 25, ist eine Verschiebung des Drehrads 10 entlang seiner Rotationsachse 12 sehr einfach vom Ma- schinenbediener 5 durchführbar. Die Position der Krafteinleitung am Drehrad 10 ist daher für die Verschiebung von untergeordneter Rolle. Im Grenzfall kann diese sogar durch einen Schlag des Maschinenbedieners 5 auf das Drehrad 10 erfolgen, damit eine Verschiebung in Richtung der Rotationsachse 12 eingeleitet wird. Das Schalt- oder Sensorelement 28, welches zur Signalisierung eines„Schnellstop-" oder„Notstop-Befehls" an die Steuerung 3 der Ma- schine 2 vorgesehen ist, kann im Bedienelement 4 bzw. Bedienelementkörper 7 sehr einfach und robust verbaut werden. Dies stellt eine kostengünstige und sehr sichere Bauweise dar. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Drehrad 10 nach der Verschiebung entlang der Rotationsachse 12in seiner Position arretiert wird. Eine Drehbewegung des Drehrads 10 oder auch eine Befehlseingabe durch Verschieben der Hand 6 bzw. der Finger des Maschinenbedieners 5 wird dadurch blockiert. Das Lösen des Drehrads 10 kann in diesem Fall erst nach einer Quittierung des„Schnellstop-" oder„Notstopf-Befehls" erfolgen.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten dersel- ben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispie- len können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8, 1, oder 5,5 bis 10.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung Fertigungsanlage 31 zusätzlicher/vierter Sensorbereich Maschine 32 zusätzlicher/vierter Sensorelement Steuerung
Bedienelement
Maschinenbediener
Hand
Bedienelementkörper
Anzeigedisplay
Drucktaste
Drehrad
Mantelfläche
Rotationsachse
lokaler Durchmessermittelwert
erster Betätigungsabschnitt
zweiter Betätigungsabschnitt
dritter Betätigungsabschnitt
Oberflächenstrukturierung
erster Sensorbereich
zweiter Sensorbereich
dritter Sensorbereich
erstes Sensorelement
zweites Sensorelement
drittes Sensorelement
Umfangsrichtung
Drehachse
Erhebung
Vertiefung
Schalt- oder Sensorelement
Greifbereich
Stirnseite

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Bedienelement (4) für eine elektrisch gesteuerte Maschine (2), mit einem Bedienelementkörper (7) und einem Drehrad (10) zum Eingeben eines Befehls in eine Steuerung (3) der Maschine (2), wobei das Drehrad (10) um eine Rotationsachse (12) drehbar am Bedienelementkörper (7) angeordnet ist und von einer Mantelfläche (11) umgeben ist, welche einen in Normalrichtung auf die Rotationsachse (12) vorgegebenen lokalen Durchmessermittelwert (13) aufweist, an welcher Mantelfläche (11) das Drehrad (10) von einem Maschinenbediener (5) ergreif- und verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mantelfläche (11) des Drehrades (10) zumindest zwei Betätigungsabschnitte (14, 15) mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturierungen (17) aufweist,
wobei zumindest einem der Betätigungsabschnitte (14, 15) ein Sensorbereich (18, 19) eines Sensorelements (21, 22) zugeordnet ist,
und wobei zumindest einem der Betätigungsabschnitte (14, 15) unterschiedliche Maschinen- funktionen zur Eingabe von zumindest einem Befehl in die Steuerung (3) zugeordnet sind, und wobei die zumindest zwei Betätigungsabschnitte (14, 15) derart an der Mantelfläche (11) des Drehrads (10) angeordnet sind, dass sie vom Maschinenbediener (5) mit einer Hand (6) und/oder deren Finger erfassbar sind.
2. Bedienelement (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei unterschiedlichen Oberflächenstrukturierungen (17) aufweisende Betätigungsabschnitte (14, 15) in Richtung der Rotationsachse (12) voneinander beabstandet angeordnet sind und vollumfänglich in Umfangsrichtung (24) des jeweiligen Sensorbereichs (18) an der Mantelfläche (11) ausgebildet sind.
3. Bedienelement (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Betätigungsabschnitte (14, 15) des Drehrades (10) über eine gemeinsame Drehachse (25) gegenüber dem Bedienelementkörper (7) verdrehbar gelagert sind.
4. Bedienelement (4) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehrad (10) in dessen Grundkontur rotationssymmetrisch, insbesondere zylindrisch, ausgebildet ist und der lokale Durchmessermittelwert (13) der Mantelfläche (11) zwischen 20mm und 80mm, insbesondere zwischen 35mm und 60mm, bevorzugt zwischen 40mm und 50mm aufweist.
5. Bedienelement (4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ei- ner der Betätigungsabschnitte (14, 15) entlang der Rotationsachse (12) unterschiedliche, insbesondere kontinuierlich und/oder diskontinuierlich zu- und/oder abnehmende lokale Durchmessermittelwert (13) der Mantelfläche (11) aufweist.
6. Bedienelement (4) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierung (17) zumindest eines der Betätigungsabschnitte (14, 15) runde und/oder längsgestreckte Erhebungen (26), wie z.B. Stege, Noppen, Pyramiden, und/o- der Vertiefungen (27), wie z.B. Rillen, Nuten, Dellen, Waben, Dimples, Grübchen, gegenüber dem lokalen Durchmessermittelwert (13) der Mantelfläche (11) aufweist.
7. Bedienelement (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die längsgestreckten Erhebungen (26) und/oder Vertiefungen (27) ein Verhältnis einer größeren Ausdehnung zu einer kürzeren Ausdehnung der Erhebungen (26), respektive der Vertiefungen (27), an der Mantelfläche (11) von größer als 1,5, bevorzugt größer 5, aufweisen.
8. Bedienelement (4) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierung (17) zumindest eines der Betätigungsabschnitte (14, 15) gleichmäßig über die Mantelfläche (11) des jeweiligen Betätigungsabschnitts (14, 15) ausgebildet ist.
9. Bedienelement (4) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierung (17) zumindest eines der Betätigungsabschnitte (14, 15) in zumindest eine Richtung, bevorzugt in Umfangsrichtung (24), symmetrisch über die Mantelfläche (11) des jeweiligen Betätigungsabschnitts (14, 15) ausgebildet ist.
10. Bedienelement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierung (17) zumindest eines der Betätigungsabschnitte (14, 15) unregelmäßig über die Mantelfläche (11) des jeweiligen Betätigungsabschnitts (14, 15) ausgebildet ist.
11. Bedienelement (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierung (17) zumindest eines der Betätigungsabschnitte (14, 15) ein Verhältnis der Abweichung der größten Erhebung (26) und/oder niedrigsten Vertiefung (27) der Mantelfläche (11) in Normalrichtung zur Rotationsachse (12) zum lokalen Durchmessermittelwert (13) von größer als 0,001, bevorzugt 0,005, besonders bevorzugt größer als 0,01 aufweist.
12. Bedienelement (4) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (11) zumindest eines der Betätigungsabschnitte (14, 15) überwiegend aus Metall besteht.
13. Bedienelement (4) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierung (17) zumindest eines der Betätigungsabschnitte (14, 15) zumindest teilweise ein zweites Material, vorzugsweise Kunststoff, aufweist.
14. Bedienelement (4) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Betätigungsabschnitt (14, 15) ein drucksensitives Sensorelement (21, 22) aufweist.
15. Bedienelement (4) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das drucksensitive Sensorelement (22,32) derart angeordnet ist, dass dessen Sensorbereich (19,31) im Wesentlichen in Richtung der Rotationsachse (12) ausgerichtet ist.
16. Bedienelement (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehrad (10) am Bedienelementkörper (7) in Richtung der Rotationsachse (12) verschiebbar gelagert ist und ein Schalt- oder Sensorelement (28) ausgebildet ist, welches in Abhängigkeit der Verschiebung des Drehrades (10) entlang seiner Rotationsachse (12) zur Signalisierung oder Auslösung eines Schnellstop- oder Notstop-Befehls vorgesehen ist.
17. Bedienelement (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem ersten, zweiten und/oder zusätzlichen Betätigungsabschnitt (14, 15, 16, 29) jeweils eine Maschinenfunktion ausgewählt aus der Gruppe Bearbeitungsvorschub, Spindeldrehzahl, Leergang- Vorschub, axiale Zustellung, radiale Zustellung, Werkzeugwechsel zugeordnet sind.
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