DE19731345A1 - Vorrichtung zur drahtlosen Steuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drahtlosen Steuerung von ein- oder mehrachsigen proportional ar­ beitenden Maschinen der Förder- und Hebetechnik in Form eines Handsenders.

Aus dem Stand der Technik sind zur Steuerung von einer Zeigermaus im PC Hall-Sensoren bekannt, die auf eine Änderung eines Magnetfeldes reagieren. Durch Schräg­ stellen einer Bedieneinrichtung verändert sich ein in unmittelbarer Umgebung der Hall-Sensoren angeordnetes Magnetfeld, was zu entsprechenden Steuersignalen führt und wodurch die Zeigermaus proportional gesteuert wer­ den kann.

Ein Nachteil dieser Hall-Sensoren ist vor allem ihr hoher Preis. Weiterhin ist nachteilig, daß bei Einsatz von Steuerungsvorrichtungen, in die diese Sensoren eingebaut sind, der Betrieb der Maschine bei einem eventuellen Ausfall der Bedienperson nicht zuverlässig unterbunden wird.

Bei der drahtlosen Steuerung von Maschinen, insbeson­ dere von proportional arbeitenden Maschinen der För­ der- und Hebetechnik, ist es sehr zweckmäßig, daß bei einem Ausfall der Bedienperson eine sofortige Abschal­ tung der Maschine erfolgt, um Gefahren durch einen unkontrollierten Betrieb zu vermeiden. Dieses Abschal­ ten beim Ausfall der Bedienperson wird als "Totmann-Si­ cherung" bezeichnet.

Weiterhin ist es erwünscht, daß die jeweilige Maschine exakte proportionale Steuersignale erhält, um eine genaue und geradlinige Bewegung zu erhalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur drahtlosen Steuerung zu schaffen, welche eine sogenannte "Totmann-Sicherung" aufweist, und mit der gleichzeitig exakte proportiona­ le Steuersignale ausgesendet werden können, wobei ei­ ner Bedienperson eine einfache Möglichkeit gegeben werden soll, zu erkennen, in welcher Schaltstellung sich die Vorrichtung befindet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in An­ spruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen, in zwei Stufen schaltba­ ren Tasterbetätiger ist sichergestellt, daß eine mit der Vorrichtung drahtlos gesteuerte Maschine beim Aus­ fall der Bedienperson zuverlässig abschaltet. Die er­ ste Stufe dient dabei der Aktivierung des Tasterbetä­ tigers bzw. einer ersten Selektfunktion und die zweite Stufe dient der proportionalen Steuerung der zu steu­ ernden Maschine in wenigstens einer Achse.

Durch das in dem Tastergehäuse unter bzw. hinter dem Tasterbetätiger angeordnete Schnappschaltelement er­ gibt sich der Vorteil, daß die Bedienperson durch die taktile Rückmeldung des Schnappschaltelements genau erkennt, in welcher Schaltstellung sich der Tasterbe­ tätiger befindet.

Durch den elastischen Proportionalbetätiger, der unter bzw. hinter dem Schnappschaltelement angeordnet ist, sowie durch die unter bzw. hinter dem Proportionalbe­ tätiger angeordnete Platine, die mit Sensoren versehen ist, kann eine exakte proportionale Bewegung der zu steuernden Maschine erreicht werden.

In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Sensoren auf der Platine als Kraftsensoren mit Druckaufnehmern ausgebildet sind, die auf die Veränderung der Fläche und/oder des Druckes reagieren.

Von diesen Kraftsensoren können in einfacher und zu­ gleich zuverlässiger Art und Weise von dem Proportio­ nalbetätiger auf die Druckaufnehmer der Sensoren aus­ geübte Druckkräfte aufgenommen werden. Durch diese Druckkräfte ändert sich der elektrische Widerstand der Druckaufnehmer, was anschließend zu einer entsprechen­ den Signalverarbeitung ausgenutzt werden kann.

Die Sensoren können in vorteilhafter Weise als induk­ tive, kapazitive, ölhydraulische, piezoelektrische oder widerstandsändernde Sensoren ausgebildet sein.

Durch Sensoren dieser Art ist eine sichere Druckkraft­ aufnahme oder Wegaufnahme und eine entsprechende Mög­ lichkeit der Weiterverarbeitung dieser Druckkräfte oder Wege gewährleistet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Tasterbetätiger mit ei­ nem Anschlag versehen ist, der als Wegbegrenzungsein­ richtung des Tasterbetätigers in der zweiten Schalt­ stufe an einem Anschlag des Tastergehäuses anliegt.

Dadurch wird ein fester Anschlag geschaffen, durch welchen der Tasterbetätiger in Verbindung mit dem Pro­ portionalbetätiger steht und welcher eine Relativbewe­ gung zwischen diesen Teilen verhindert.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen und in der Figurenbeschreibung beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur drahtlosen Steuerung;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur drahtlosen Steuerung in einer anderen Ausge­ staltung mit einem Proportionalbetätiger mit vier über dem Umfang verteilten Vorsprüngen; und

Fig. 3 eine Ansicht des Proportionalbetätigers nach Fig. 2 mit den vier über dem Umfang verteilten Vorsprüngen.

Wie in Fig. 1 ersichtlich besteht die dargestellte Vorrichtung zur drahtlosen Steuerung aus einem, nicht näher dargestellten Sendergehäuse 1, mit einem Deckel, in dem sich ein Tastergehäuse 2 befindet.

Zur Bedienung der in dem Tastergehäuse 2 befindlichen Tasterelemente ist ein Tasterbetätiger 3 in einer Aus­ sparung 1A des Sendergehäuses 1 angeordnet. Unter bzw. hinter dem Tasterbetätiger 3 befindet sich in dem Ta­ stergehäuse 2 ein Schnappschaltelement 4, unter wel­ chem wiederum eine Tasterplatine 5 angeordnet ist. Unter dem Tastergehäuse 2 ist ein elastischer Propor­ tionalbetätiger 6 aus Kunststoff bzw. Gummi angeordnet oder einem anderen elastischen Werkstoff. Unter dem Proportionalbetätiger 6 befindet sich eine mit Senso­ ren 8 bestückte Platine 9. Der Proportionalbetätiger 6 ist wenigstens auf seiner der Platine 9 zugewandten Seite elastisch nachgiebig. Zwischen dem Proportional­ betätiger 6 und der Platine 9 befindet sich ein von innen nach außen sich vergrößernder Spalt.

Für die Sensoren 8 können induktive, kapazitive, pie­ zoelektrische und insbesondere rezessive (widerstands­ ändernde) Grundprinzipien herangezogen werden.

Das Tastergehäuse 2 stellt für den Tasterbetätiger 3 einen festen Anschlag in Richtung des Proportionalbe­ tätigers 6 dar. Zu diesem Zweck ist der Tasterbetäti­ ger 3 an seinem äußeren Umfang mit einem Anschlag 11 versehen. Der Anschlag 11 am Tasterbetätiger 3 liegt an einem Absatz des Tastergehäuses 2 an, wenn der Ta­ sterbetätiger 3 ganz durchgedrückt ist, und stellt somit eine Wegbegrenzung dar.

Durch den festen Anschlag werden in Schräglagen Rela­ tivbewegungen zwischen den einzelnen Bauteilen vermie­ den, und der Bedienperson wird ein entsprechendes Ge­ fühl für die von ihr auszuführende Steuerung vermit­ telt.

Im nicht gedrückten bzw. unbetätigten Zustand liegt der Anschlag 11 des Tasterbetätigers 3 an einem Gehäu­ sering 10 an. Dieser Gehäusering 10 verhindert ein versehentliches Herausziehen des Tasterbetätigers 3. Der Gehäusering 10 ist fest mit dem Tastergehäuse 2 verbunden.

Zwischen dem Sendergehäuse 1 und dem Tasterbetätiger 3 befindet sich eine Membrandichtung 12, die in einer Aussparung 3A des Tasterbetätigers 3 fixiert ist. Die Membrandichtung 12 erstreckt sich axial soweit in Richtung der Platine 9, daß sie wenigstens einen Teil der Höhe des Proportionalbetätigers 6 umfaßt. Die Mem­ brandichtung 12 ist derart in die Öffnung 3A des Ta­ sterbetätigers 3 und dem Sendergehäuse 1 eingepreßt, daß eine axiale Beweglichkeit des Tasterbetätigers 3 möglich ist.

Da die Vorrichtung zur Benutzung im Freien geeignet und vorgesehen ist, dient die Membrandichtung 12 dazu, die Vorrichtung vor Wasser- oder Schmutzeintritt zu schützen.

Soll nun von einer Bedienperson ein Bedienvorgang aus­ geführt werden, so muß zunächst der Tasterbetätiger 3 solange gedrückt werden, bis er oder ein mit ihm ver­ bundenes wegverlängerndes Element 3B nach einer Line­ arbewegung das Schnappschaltelement 4 auf der Taster­ platine 5 kontaktiert.

Diese Position des Tasterbetätigers 3 stellt die erste Schaltstufe dar und wird der Bedienperson durch die Ausbildung des Schnappschaltelementes taktil zurückge­ meldet. Es ist nun ein Stromfluß vorhanden, wodurch die Steuerung einer Maschine ermöglicht ist. Der Ta­ sterbetätiger 3 muß demnach stets nach unten gedrückt werden, bevor eine weitere Steuerung erfolgen kann, und kehrt beim loslassen sofort wieder in seine Aus­ gangsstellung zurück.

Diese als "Totmann-Sicherung" bezeichnete Sicherung ist für den Fall, daß eine Bedienperson ausfällt, vor allem bei Kränen oder ähnlichen Gerätschaften mit schweren Schwebelasten vorteilhaft, da bei derartigen Maschinen der Ausfall einer Bedienperson eine große Gefahrensituation darstellen kann.

Die erste Schaltstufe hat somit eine Einschalt-/Aus­ schaltfunktion und ist zudem mit einer Vorauswahl- bzw. Selektfunktion belegbar, wenn beispielsweise nur eine Bewegung in einer bestimmten Ebene erwünscht ist.

Der Tasterbetätiger 3 wird nun in der zweiten Stufe in eine beliebige Richtung gekippt, wodurch die der Pla­ tine 9 zugewandte elastische Seite des Proportionalbe­ tätigers 6 die Sensoren 8 berührt. Die Sensoren 8 auf der Platine 9 sind in dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel als Kraftsensoren mit Druckaufnehmern ausgebil­ det und reagieren auf Flächendruck, indem sich ihr elektrischer Widerstand ändert. Durch nicht näher dar­ gestellte Einrichtungen wird diese Widerstandsänderung in bekannter Weise in eine Bit-Auflösung umgewandelt und über ein Funksignal weitergeleitet.

Wird nun z. B. ein Druck in Schrägrichtung auf den Ta­ sterbetätiger 3 ausgeübt, so werden bestimmte Druck­ aufnehmer entlastet und andere entsprechend belastet, während die Druckaufnehmer bei einer Ruhestellung des Tasterbetätigers 3 entlastet sind und somit kein Si­ gnal weitergegeben wird.

Je nach Steuerungsaufgabe ist es selbstverständlich möglich, die der Platine 9 zugewandte elastische Seite des Proportionalbetätigers 6 in einer anderen Form auszubilden und somit die verschiedensten Kennlinien zu erreichen.

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Vor­ richtung zur drahtlosen Steuerung. Wie aus Fig. 2 er­ sichtlich, ist in dieser Ausgestaltung ebenfalls das Sendegehäuse 1 mittels der Membrandichtung 12 mit dem Tasterbetätiger 3 verbunden. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung wird der Tasterbe­ tätiger 3 in Fig. 2 in einer Totmann-Führung 15 ge­ führt. Die Totmann-Führung 15 ist fest verbunden mit einem Totmann-Gehäuse 16, welches dem Tastergehäuse 2 in Fig. 1 entspricht. Das in Fig. 1 dargestellte weg­ verlängernde Element 3B, das Schnappschaltelement 4 und die Tasterplatine 5 werden in Fig. 2 durch einen Totmann-Taster 14 als Baueinheit ersetzt. In diesem Totmann-Taster 14 ist das wegverlängernde Element 3B das Schnappschaltelement 4 und die Tasterplatine 5 enthalten. Durch die Totmann-Führung 15 wird eine ex­ aktere Führung und ein exakteres Schaltgefühl für die Bedienungsperson ermöglicht.

Die Befestigung der Membrandichtung 12 an dem Sender­ gehäuse 1 erfolgt durch einen Membranring 18. Dieser Membranring 18 wird durch eine Kontermutter 17 nach unten gezogen. Dadurch wird die Membrandichtung 12 zwischen den Membranring 18 und dem Sendergehäuse 1 eingeklemmt. Auf diese Weise wird eine Dichtheit, ins­ besondere Wasserdichtheit und Feuchtigkeitsdichtheit in hohem Maße erzielt.

Der Proportionalbetätiger 6 ist auf seiner der Platine 9 zugewandten Seite mit 4 über den Umfang verteilten Vorsprüngen 6a, deren Größen bzw. Durchmesser in Rich­ tung der Platine 9 abnehmen bzw. sich verjüngen, ver­ sehen. Die Vorsprünge 6a sind in diesem Ausführungs­ beispiel oval ausgebildet. Die ovale Form der Vor­ sprünge ist deutlich in Fig. 3 ersichtlich. Der Vor­ teil dieser ovalen Vorsprünge 6a gegenüber den in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt darin, das eine präzisere Steuerung möglich ist. Die Vergrößerung der Auflagefläche ist proportional zum Weg. Das durch den Druck auf den Tasterbetätiger 3 verdrängte Materi­ al kann auf beiden Seiten sowohl nach innen als auch nach außen ausweichen. Die Vorsprünge 6a können auch zylinder- oder kegelförmig ausgebildet sein.

Wie aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich ist der Propor­ tionalbetätiger 6 im Zentrum mit einem Kreuz 19 verse­ hen. Das Kreuz 19 befindet sich über einer Lagerstelle 20, durch die der Proportionalbetätiger 6 in der Pla­ tine 9 gelagert ist.

Fig. 3 zeigt, daß die Rippen des Kreuzes 19 jeweils im Winkel von 45° zu den durch das Zentrum gehenden Ach­ sen der Vorsprüngen 6a liegen. Auf diese Weise wird eine präzisere Ausrichtung beim Auslenken in Richtung auf die Vorsprünge 6a erreicht. Dazwischen liegende Lager bzw. Bewegungsrichtungen bedürfen aufgrund der Rippen des Kreuzes 19 einem höheren Druck. Ein weite­ rer Vorteil des Kreuzes 19 besteht darin, daß durch senkrechten Druck von oben auf den Tasterbetätiger 3 eine Versteifung des Anschlages erreicht wird, so daß nicht gleichzeitig alle vier Vorsprünge 6a gestaucht bzw. vorgespannt werden können.

Der Vorteil der dargestellten Vorrichtung nach Fig. 2 ist, daß sie verdrehsicher ist, bzw. daß sie immer die gleiche Zuordnung der Vorsprünge 6a zu der Platine 9 hat, und zwar auch bei Verdrehen des Betätigers 3. Dadurch wird die Fläche der Sensoren 8 immer optimal ausgenützt.

Wie bereits in Fig. 1 dargestellt und beschrieben, wird ein versehentliches Herausziehen des Tasterbetä­ tigers 3 durch den Anschlag 11 der am unteren Ende des Tasterbetätigers 3 angebracht ist verhindert.

Das Herausziehen der gesamten Vorrichtung zur drahtlo­ sen Steuerung wird durch den Membranring 18 verhin­ dert, welcher der Totmann-Führung 15 als Anschlag dient.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur drahtlosen Steuerung von ein- oder mehrachsigen proportional arbeitenden Maschinen der Förder- und Hebetechnik in Form eines Handsen­ ders mit einem Sendergehäuse, in dem wenigstens eine Schalteinrichtung mit

• a) einem im Inneren des Sendergehäuses (1) koa­ xial auf einen manuell bedienbaren Tasterbetä­ tiger (3) folgend angeordneten Schnappelement (4),
• b) einem elastischen Proportionalbetätiger (6), der koaxial zu dem Schnappschaltelement (4) auf dessen dem Tastenbetätiger (3) abgewandter Seite angeordnet ist,
• c) einer auf der dem Schnappelement (4) abgewand­ ten Seite des Proportionalbetätigers (6) ange­ ordneten, mit Sensoren (8) versehenen Platine (9),
• d) wobei der Proportionalbetätiger (6) auf seiner der Platine (9) zugewandten Seite elastisch nachgiebig ist, und wobei in Abhängigkeit von einer Betätigungsrichtung des Tasterbetätigers (3) eine Auflagenveränderung zwischen dem Pro­ portionalbetätiger (6) und der Platine (9) er­ folgt, und wobei der Tasterbetätiger (3) in Richtung der Sensoren (8) aus einer Ruhelage in eine erste Schaltstufe mit einer Ein-/Aus­ schaltfunktion oder einer ersten Selekt­ funktion und in eine zweite Schaltstufe zur Steuerung einer wenigstens einachsig propor­ tional arbeitenden Maschine schaltbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (8) auf der Platine (9) als Kraftsen­ soren (8) mit auf Flächendruck reagierenden Druck­ aufnehmern ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalbetätiger (6) auf seiner der Pla­ tine (9) zugewandten Seite mindestens zwei über den Umfang verteilte Vorsprünge (6a), die sich in Richtung der Platine (9) verjüngen, aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalbetätiger (6) auf seiner der Pla­ tine (9) zugewandten Seite vier über den Umfang verteilte Vorsprünge (6a), die sich in Richtung der Platine (9) verjüngen, aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (6a) oval, zylinder- oder kegelför­ mig ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalbetätiger (6) auf seiner zur Pla­ tine (9) gerichteten Seite im zentralen Bereich mit einem Kreuz (19) derart versehen ist, daß die Rippen des Kreuzes (19) und die durch den Mittel­ punkt des Kreuzes (19) gehenden Achsen der vier über dem Umfang verteilten Vorsprünge (6a) jeweils im Winkel von 45° liegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Proportionalbetätiger (6) und der Platine (9) ein von innen nach außen sich vergrö­ ßernder Spalt vorhanden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensoren (8) induktive, kapazitive, ölhydrau­ lische, piezoelektrische oder widerstandsändernde Sensoren vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tasterbetätiger (3) eine Wegbegrenzungsein­ richtung (11) zum Anliegen an einem Anschlag eines Tastergehäuses (2) in der zweiten Schaltstufe auf­ weist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegbegrenzungseinrichtung an dem Tasterbetäti­ ger (3) als ringförmiger Anschlag (11) ausgebildet ist, der in der zweiten Schaltstufe an einem Si­ cherungsring (10) des Tastergehäuses (2) anliegt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sendergehäuse (1) und dem Tasterbetä­ tiger (3) eine Membrandichtung (12) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sendergehäuses (1) und dem Tasterbe­ tätiger (3) ein sich über den Umfang des Tasterge­ häuses (2) und teilweise über den Umfang des Pro­ portionalbetätigers (6) sich erstreckende Membran­ dichtung (12) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrandichtung (12) durch einen Membranring (18) fixiert ist, der durch ein Anpreßglied (17) an die Membrandichtung (12) gepreßt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpressglied als Kontermutter (17) ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Tasterbetätiger (3) in einer Totmann-Führung (15) geführt wird.