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Betätigungsvorrichtung für Maschinen,
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Anlagen oder Geräte
Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf eine
Betätigungsvorrichtung für Maschinen, Anlagen oder Geräte, die über Steuersignale
aktivierbare Arbeitsorgane (Motoren, Magnetventile, Relais, usw.) aufweisen, mit
einem Bedienpult, das mehrere elektrische Schalter aufweist, die Steuersignale für
die Arbeitsorgane erzeugen.
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Derartige Betätigungsvorrichtungen sind allgemein bekannt.
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Hierbei ist jedem Arbeitsorgan ein eigener Schalter zugeordet bzw.
mit diesem verbunden. Bei komplexeren Anlagen
führt dies zu sehr
großen Bedienpulten mit einer enorm großen Anzahl von Schaltern. Darunter leidet
die Übersichtlichkeit, so daß es in der Praxis oft zu Fehlbedienungen kommt. Auch
ist die Anlernzeit für den Bediener beträchtlich lang.
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Bei rechnergeführten Betätigungsvorrichtungen ist es bekannt, für
bestimmte Arbeitsvorgänge, d. h. zur Ansteuerung ausgewählter Arbeitsorgane bestimmte
Befehle auf einer Schreibmaschinentastatur einzugeben. Hier muß der Bediener einen
größeren "Befehlsvorrat" auswendig lernen. Auch ist für ungeübte Personen das Betätigen
einer Schreibmaschinentastatur öfter mit Fehlern verbunden.
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Weiterhin ist bei rechnergesteuerten Anlagen bekannt, einen sog. "Touch
- Screen" zu verwenden oder eine Maus-Steuerung. Im ersten Falle werden auf einem
Bildschirm verschiedene Arbeitsfunktionen angeboten, die der Benutzer dadurch auslösen
kann, daß er beispielsweise mit einem sog. "Lichtgriffel" bestimmte Stellen des
Bildschirmes berührt. Bei der sog. "Maus-Steuerung" werden ebenfalls auf dem Bildschirm
verschiedene Arbeitsfunktionen angeboten, die durch einen sog. " Cursor", d. h.
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einen auf dem Bildschirm über einen x-y-Schalter verschiebbaren Lichtpunkt
angefahren werden können. Ist der Cursor zu der gewünschten Stelle gefahren, kann
der dort angebotene Arbeitsablauf durch Drücken einer zusätzlichen Aktivierungstaste
ausgelöst werden. Diese Aktivierungstaste kann somit mit beliebig vielen Arbeitsfunktionen
belegt werden. Beide genannten Steuerungsarten mit Touch-Screen oder Maus setzen
jedoch diffizilere Kenntnisse der Computerbedienung voraus, erfordern damit höher
qualifiziertes Bedienpersonal, das intensiv geschult sein muß. Auch dauert zumindest
bei der Maus-Steuerung das An-
fahren eines bestimmten Punktes auf
dem Bildschirm eine gewisse Zeit, was dann den Arbeitsablauf der gesteuerten Maschine
stark verzögert, wenn kurz aufeinanderfolgend unterschiedliche Arbeitsfunktionen
aktiviert oder beendet werden sollen. Soll beispielsweise ein Roboterarm mit z.
B. sieben Freiheitsgraden über eine derartige Steuerung von Hand bedient werden,
so kann in der Praxis mit einer oben beschriebenen Steuerung immer nur eine Bewegung
längs eines der Freiheitsgrade durchgeführt werden, bevor eine andere Bewegung eingeleitet
wird.
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Anderenfalls könnte es bei zwei oder mehr überlagerten Bewegungen
dazu kommen, daß die eine Bewegung nicht rechtzeitig beendet werden kann, da der
Cursor nicht schnell genug auf die hierfür vorbestimmte Stelle des Bildschirmes
gebracht wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Betätigungsvorrichtung der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie einfach und übersichtlich
zu bedienen ist, möglichst wenige aber nicht zu wenige Schalter aufweist und Fehlbedienungen
weitestgehend vermeidet.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches
1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Grundprinzip besteht darin, daß
Mehrfunktionsschalter jeweils paarweise neben vorbestimmten Bereichen eines Bildschirmes
angeordnet sind. Die Zuweisung der jeweiligen Funktion zu dem entsprechenden Schalter
erfolgt über einen programmierbaren, steuerbaren Speicher, der einerseits die Schalter
über eine Schaltmatrix mit bestimmten Arbeitsorganen verbindet und gleichzeitig
die momentane Funktionszuweisung auf dem Bildschirm unmittelbar neben dem jeweiligen
Schalter anzeigt. Für die Anderungen der Funktionsbelegung
ist ein
eigenes Schalterpaar vorgesehen, das den Speicher ansteuert und dort neue Arbeitsfunktionen
und im Ergebnis eine neue Verschaltung der Schaltmatrix auslöst. Es handelt sich
hierbei um sog. "Blättertasten", mit denen -analog zum Blättern in einem Buch -
neue "Seiten" des Speichers abgerufen werden können.
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Die Betätigungsvorrichtung nach der Erfindung ist allgemein für Maschinen,
Anlagen oder Geräte einsetzbar. Spezielle Anwendungen liegen in der Bedienerführung
an Maschinen für den Montagebereich, in beliebigen Anwendungen für Werkzeugmaschinen
und Sondermaschinen bzw. Transportanlagen. Die wesentlichen Vorteile der Erfindung
liegen in der Einsparung von umfangreichen Bedienpulten, in der schnelleren Einlernung
von Bedienern und ganz allgemein der Verbesserung des Mensch-Maschine-Dialoges.
Da mehrere Schalter vorgesehen sind, können auch mehrere Arbeitsfunktionen simultan
gesteuert werden, ohne daß eine zu große und damit nicht mehr übersichtliche Anzahl
von Schaltern vorhanden ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 ein
Blockschaltbild der Betätigungsvorrichtung nach der Erfindung; Fig. 2 eine Übersicht
von Bildschirmanzeigen (Menü-Hierarchie); Fig. 3 eine Ansicht des Bildschirmes mit
nebengeordneten Schaltern bei Einstellung des Grundmenüs; Fig. 4 eine Darstellung
ähnlich Fig. 3 bei Auswahl eines der Hauptmenüs; und
Fig. 5 eine
Darstellung ähnlich Fig. 3 und 4 bei Auswahl eines weiteren Hauptmenüs.
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Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche
oder einander entsprechende Teile.
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Zunächst sei auf Fig. 1 Bezug genommen. Die dort dargestellte Betätigungsvorrichtung
enthält einen Bildschirm 1, zu dessen beiden Seiten je eine vertikale Reihe 2 bzw.
3 von Schaltern S1 bis S5 bzw. S1' bis S5' angeordnet ist.
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Der Bildschirm 1 ist in mehrere streifenförmige Bereiche B1 bis B5,
B1' bis B5', B6 bis B11 unterteilt. Jeder dieser streifenförmigen Bereiche (mit
Ausnahme des Bereiches B6) ist nun einem Schalterpaar zugeordnet. Beispielsweise
ist der streifenförmige Bereich B1, B7, B1' dem Schalterpaar S1, S1' zugeordnet.
Mit anderen Worten liegen die Schalter eines Schalterpaares (z. B. S1, S1') unmittelbar
angrenzend an die Bereiche B1 bzw. B1' des Bildschirmes 1.
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Gleiches gilt in entsprechender Weise für die übrigen Schalter. Die
Schalter S1 bis S4 und S1' bis S4' sind nun Funktionsschalter, die mit unterschiedlichen
Funktionen "belegt" werden können. Die Schalter S5 und S5' dagegen haben Sonderfunktionen
als sog. "Blättertasten".
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Die Schalter S1 bis S4 und S1' bis S4' sind nun über Kabel 4 bzw.
5 mit Leitungen L1 bis L4 bzw. L1' bis L4' mit Eingängen einer Schaltmatrix 6 verbunden.
Diese Schaltmatrix 6 wird von einem Speicher 7 gesteuert, der bestimmte, auswählbare
Verbindungen der Schaltmatrix 6 setzt. Die Schaltmatrix 6 kann nun beliebige Eingangsleitungen
L1 bis L4, L1' bis L4' zu einer Maschine, Anlage bzw. einem Gerät 10 durchschalten,
und zwar spezieller durch Verbinden jeder beliebigen Eingangsleitung mit jeweils
einer beliebigen Ausgangsleitung des Kabels 11. Verschiedene Leitungen des Kabels
11 sind jeweils mit einem Arbeitsorgan 12 bis 19 der Maschine 10 verbunden. Damit
kann durch entsprechendes
Setzen der Schaltmatrix 6 jeder der Schalter
S1 bis S4 bzw. S1' bis S4' mit einem bestimmten Arbeitsorgan der Arbeitsorgane 12
bis 19 direkt verbunden werden. Beispielsweise können die Schalter S1 und S1' nun
direkt mit dem Arbeitsorgan 12 verbunden werden, welches durch Betätigen der Schalter
dann in zwei verschiedene Betriebsstellungen gebracht werden kann. Die Arbeitsorgane
12 bis 19 können beispielsweise Servo-Motoren, Magnetventile, Relais, Heizgeräte,
Lampen usw. sein. Ist bei der soeben beschriebenen Verbindung zwischen den Schaltern
S1 und S1' und dem Arbeitsorgan 12 das Arbeitsorgan 12 beispielsweise ein Magnetventil,
so kann es durch Drücken des Schalters S1 geöffnet und durch Drücken des Schalters
S2 geschlossen werden.
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Selbstverständlich können die Arbeitsorgane noch eigene Steuerungen
etc. haben oder auch komplexere Regelkreise darstellen, die durch die Schalter S1
bis S4' beispielsweise ein- oder ausgeschaltet werden können.
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Weiterhin enthält die Maschine 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel
mehrere Sensoren 20 bis 26, die bestimmte Betriebszustände erfassen, beispielsweise
die Stellung eines Arbeitselementes, den Zustand (auf oder zu) eines Magnetventiles,
eine Temperatur etc. Diese Sensoren sind ebenfalls an das Kabel 11 angeschlossen
und werden durch die Schaltmatrix 6 - je nach Schaltzustand - mit dem Speicher 7
verbunden. Der Speicher 7 ist über eine Leitung BAS, die ein Videosignal für den
Bildschirm 1 führt, mit diesem verbunden. Weiterhin besitzt der Speicher 7 je eine
Eingabeeinheit 27, die beispielsweise eine Tastatur, eine Leseeinheit für Magnetspeicherplatten
etc. ist.
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Schließlich kann an den Speicher 7 auch noch eine Ausgabeeinheit 28
beispielsweise in Form eines Druckers angeschlossen sein.
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Die beiden Sonderschalter S5 und S5' sind im Ausführungs-
beispiel
der Fig. 1 über Leitungen L5 bzw. L5' direkt mit dem Speicher 7 verbunden. Durch
Betätigen dieser als "Blättertasten" bezeichneten Schalter können nun im Speicher
7 bestimmte vorprogrammierte "Seiten" aufgeblättert werden. Durch Drücken des Schalters
S5' kann - wie durch das Symbol in dem Bereich B5' angedeutet - in einer sequentiellen
Datei "vorwärts" geblättert werden, während durch Drücken des Schalters S5 (Symbol
des Bereiches B5) "rückwärts" geblättert werden kann. Je nach ausgewählter "Seite"
wird die Schaltmatrix 6 anders gesetzt,und gleichzeitig werden in den Bereichen
B1 bis B4 bzw. B1' bis B4' die dann den Schaltern zugeordneten Funktionen angezeigt.
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Weiterhin kann die jeweilige Grundfunktion in den Bereichen B7 bis
B10 angezeigt werden. Dies wird im Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 5 noch detaillierter
beschrieben.
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Der Bereich B11 in Höhe der "Blättertasten" ist für bestimmte Sonderanzeigen
frei, beispielsweise für Fehlermeldungen. Der oberste Bereich B6, dem kein Schalter
zugeordnet ist, ist für die Anzeige der jeweils gewählten "Seite" des Speichers
vorgesehen.
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Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau der Bildschirmanzeigen mit den
einzelnen "Seiten" des Speichers 7. Nach dem Einschalten der Betätigungsvorrichtung
erscheint auf dem Bildschirm 1 zunächst ein Einschaltbild 30. Wird sodann der Schalter
S5' gedrückt, so erscheint ein Bild mit dem "Grundmenü" entsprechend Fig. 3. Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit insgesamt zehn Schaltern kann das Grundmenü
(Bild 31) maximal acht nachgeordnete Hauptmenüs haben, wobei jedem Hauptmenü dann
ein Schalter der Schalter S1 bis S4 bzw. S1' bis S4' zugeordnet ist. Durch Drücken
der Taste S1 (Fig. 3) kann das Hauptmenü"Handsteuern'ausgewählt werden, durch die
Taste S1' das Hauptmenü 'Automatik'' Der Schalter S2 wählt das Hauptmenü "Testbetrieb"
aus, während der Schalter S2' das Hauptmenü "Diagnose" aufruft. Mit dem Schalter
S5' kann auch direkt auf die nächstfolgende Bildschirmanzeige umgeschaltet werden.
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Die nächste "Menüebene" enthält im Ausführungsbeispiel der Fig. 2
nun die Hauptmenüs 32, 33 bzw. 34 für Handsteuern, Automatik bzw. Diagnose. Jedes
dieser Hauptmenüs kann wiederum acht Untermenüs oder Funktionen haben, die den Schaltern
S1 bis S4 und S1' bis S4' zugewiesen sind. Jedes der Untermenüs, z. B. die Untermenüs
35 und 36, haben wiederum ein Bild mit maximal acht Funktionen.
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Fig. 4 zeigt das Hauptmenü "Handsteuern 1". Die dort angezeigten Funktionen
werden über die daneben angeordneten Schalter ausgelöst. Das "-G-" unter den Funktionen
zeigt die jeweilige Grundstellung an, die vor dem Start in der Betriebsart "Automatik"
ausgelöst werden muß. In welcher aktuellen Stellung sich die einzelnen Funktionen
befinden, gibt der in Fig. 4 dunkle Querbalken an. Ermittelt werden diese Stellungen
durch die Sensoren 20 bis 26 der Fig. 1. Mit dem Schalter S5 wird auf die davorliegende
Bildschirmanzeige, in diesem Falle das Grundmenü (Fig. 3),umgeschaltet. Mit dem
Schalter S5' werden nachfolgende Hauptmenüs bzw. "Handsteuern 2", "Handsteuern 3"
usw. aufgerufen. Im unteren Feld (Bereich B11) werden eventuell auftretende Fehler
angezeigt.
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Fig. 5 zeigt den Bildschirm 1 bei Auswahl des Hauptmenüs "Automatik",
d. h. den Zustand nach Drücken des Schalters S1' bei Fig. 3. Der schwarze Balken
zeigt wieder an, in welchem Automatik-Modus sich die Betätigungsvorrichtung befindet.
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Aus Obigem ist erkennbar, daß die Erfindung eine einfacher und damit
sicherer zu bedienende Alternative zu den eingangs beschriebenen Bildschirmsteuersystemen
darstellt.
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Sämtliche in den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung
dargestellten technischen Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger
Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste 1 Bildschirm 2 Schalterreihe 3 Schalterreihe 4
Sammelleitung 5 Sammelleitung 6 Schaltmatrix 7 Speicher 8 Leitung 9 Leitung 10 Gerät/Maschine/Anlage
11 Kabel 12 Arbeitsorgan 13 Arbeitsorgan 14 Arbeitsorgan 15 Arbeitsorgan 16 Arbeitsorgan
17 Arbeitsorgan 18 Arbeitsorgan 19 Arbeitsorgan 20 Sensor 21 Sensor 22 Sensor 23
Sensor 24 Sensor 25 Sensor 26 Sensor 27 Eingabeeinheit 28 Ausgabeeinheit 30 Einschaltbild
31 Grundmenü 32 Hauptmenü 33 Hauptmenü 34 Hauptmenü 35 Untermenü 36 Untermenü S1
- S5' Schalter L1 - L5' Leitung B1 - B11 Bereich BAS Video-Leitun