EP2991925B1

EP2991925B1 - Steuerschalter für eine bedienung einer maschine, insbesondere eine drahtlose, tragbare und handbetätigbare fernbedienung für einen kran

Info

Publication number: EP2991925B1
Application number: EP14771886.0A
Authority: EP
Inventors: Giuliano Persico; Wolfgang Krebs; Stefan Elspass
Original assignee: Terex MHPS GmbH
Current assignee: Demag Cranes and Components GmbH
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2034-09-22
Also published as: US9776839B2; ES2627637T3; US20160236914A1; EP2991925A1; DE102013110681A1; WO2015044093A1; CN203877772U

Description

Die Erfindung betrifft einen Steuerschalter für eine Bedienung einer Maschine, insbesondere eine drahtlose, tragbare und handbetätigbare Fernbedienung für einen Kran, mit einer Erfassungsvorrichtung, über die ein Bediener erfassbar ist, und mit einer Sicherheitsschaltung, über die der Steuerschalter bei Erfassen eines Bedieners aktivierbar ist und bei Nicht-Erfassen eines Bedieners deaktivierbar ist.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 051 819 A1 offenbart einen Hängeschalter für einen Kran, dessen Bedienelemente über eine Sicherheitsschaltung aktivierbar und deaktivierbar sind. Die Sicherheitsschaltung umfasst ein RFID-Lesegerät, das in dem Hängeschalter angeordnet ist, und einen RFID-Transponder, der in Form eines Armbandes von einer zum Bedienen des Krans berechtigten Bedienperson getragen wird. Das RFID-Lesegerät hat eine Signalstärke mit einer geringen Reichweite im Bereich von etwa 20 cm bis 30 cm. Über die Sicherheitsschaltung wird erreicht, dass die Bedienelemente des Hängeschalter nur solange aktiviert werden und somit der Kran auch nur solange bedienbar bleibt, wie sich eine berechtigte Bedienperson in hinreichender Nähe zu dem Steuerschalter befindet, d.h. der RIFD-Transponder im Empfangsbereich des RFID-Lesegeräts ist. Sobald die Bedienperson beziehungsweise deren RFID-Transponder sich zu weit aus dem Empfangsbereich des RFID-Lesegerätes entfernt, erfolgt über die Sicherheitsschaltung eine Deaktivierung der Bedienelemente des Hängeschalters.
Außerdem ist auf der Internetseite (www.hbc-radiomatic.com) der HBC-radiomatic GmbH unter dem Produktnamen "radiomatic pilot" ein drahtloser Steuerschalter für einen Kran beschrieben, der einen Mikro-Joystick und einen Neigungssensor als Bedienelemente aufweist. Auf dem Mikro-Joystick ist ein sogenannter Totmanntaster angeordnet, der mit dem Daumen gedrückt werden muss, um mit dem Mikro-Joystick arbeiten zu können. Hierdurch soll ein unbeabsichtigtes Auslösen von Kranfunktionen verhindert werden. Der Neigungssensor in dem Steuerschalter wird durch einen von einem Zeigefinger gedrückten Freigabetaster auf der Unterseite des Steuerschalters aktiviert. Sobald der Freigabetaster losgelassen wird, wird der Neigungssensor deaktiviert. Über den Neigungssensor können Hub- oder Senkbewegungen sowie Fahrbewegungen einer Krankatze initiiert werden.
Des Weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 21 349 A1 eine Totmannschaltung für eine Kreissäge bekannt. Die Kreissäge weist einen mittels eines Vorschubantriebes verfahrbaren Besäumtisch auf. Der Vorschubantrieb ist über einen Drehgriff steuerbar. Um zu unterbinden, dass der Vorschubantrieb ungewollt beziehungsweise unbeaufsichtigt läuft, ist die Totmannschaltung in Form eines kapazitiven, induktiven, mechanischen und/oder elektrischen Sensors im Bereich des Drehgriffs vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, dass bei einer Berührung des Drehgriffs durch eine Bedienperson die Anwesenheit der Bedienperson detektiert wird, was eine Freigabe des Vorschubantriebs durch die Totmannschaltung auslöst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuerschalter für eine Bedienung eines Krans, insbesondere eine drahtlose, tragbare und handbetätigbare Fernbedienung, bereit zu stellen, der eine verbesserte Sicherheitsschaltung zur Aktivierung und Deaktivierung des Steuerschalters umfasst.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuerschalter für eine Bedienung eines Krans, insbesondere eine drahtlose, tragbare und handbetätigbare Fernbedienung, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen 2 bis 11 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Erfindungsgemäß wird bei einem Steuerschalter für eine Bedienung eines Krans, insbesondere eine drahtlose, tragbare und handbetätigbare Fernbedienung, mit einer Erfassungsvorrichtung, über die ein Bediener erfassbar ist, und mit einem einen Greifbereich für einen Bediener aufweisenden Gehäuse und mit einer Sicherheitsschaltung, über die der Steuerschalter bei Erfassen eines Bedieners aktivierbar ist und bei Nicht-Erfassen eines Bedieners deaktivierbar ist, eine Verbesserung dadurch erreicht, dass die Erfassungsvorrichtung mindestens einen Sensor umfasst, der in einem Nahfeld eine den Steuerschalter im Greifbereich haltende Hand des Bedieners erkennt, und die Erfassungsvorrichtung mindestens einen weiteren Sensor umfasst, der eine Benutzung des Steuerschalters erkennt. Hierdurch kann in ergonomisch vorteilhafter Weise auf die Verwendung sogenannter Totmanntaster verzichtet werden. Die mindestens zwei Sensoren zusammen mit der Sicherheitsschaltung übernehmen die Totmannfunktion und erkennen kontinuierlich die Anwesenheit der Bedienerhand im Greifbereich des Gehäuses des Steuerschalters beziehungsweise eine Benutzung des Steuerschalters. In ergonomischer Sicht führt dies zu einer Verbesserung, da der Bediener nicht aktiv einen Totmanntaster betätigen muss. Zudem werden ungewollte Unterbrechungen bei der Bedienung vermieden, da die Aktivierung des Steuerschalters nicht von dem permanenten Niederhalten eines Totmanntasters, sondern lediglich davon abhängt, dass eine Bedienperson den Steuerschalter in der Hand hält. Auch ändert sich die Bedienung des Steuerschalters oder wird diese eingeschränkt gegenüber bekannten Modellen nicht, da die Sensoren von dem Bediener nicht wahrgenommen werden. Ferner sind diese Sensoren robust, so dass eine Eignung für die Bedienung eines Krans gegeben ist. Die Verwendung von zwei Sensoren erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass nur eine Bedienerhand beziehungsweise ein die Steuerung benutzender Bediener die Aktivierung hervorruft.
Eine Handerkennung könnte im Sinne der Erfindung auch indirekt im Zusammenhang mit einer Funklösung und einen an der Hand oder dem Körper befindlichen und zu erkennenden Transponder erfolgen.
Des Weiteren ist vorteilhafter vorgesehen, dass der mindestens eine Sensor und der weitere Sensor mit einer Logikschaltung verbunden sind, die ein Aktivierungssignal an die Sicherheitsschaltung sendet, wenn der Nahfeld-Sensor und der weitere Sensor jeweils einen Bediener erfassen beziehungsweise eine Benutzung des Steuerschalters erkennen. Hierdurch wird die Sicherheit in Bezug auf die Erkennung und die Funktion der Sensoren erhöht
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass sich das Nahfeld ausgehend von dem Greifbereich maximal 3 mm, vorzugsweise maximal 2 mm, ausdehnt. Hierdurch wird zuverlässig gewährleistet, dass eine unbeabsichtigte Betätigung des Steuerschalters nicht stattfinden kann. Auch wird durch diesen kleinen Nahbereich die gewünschte Totmannfunktion erreicht.
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass der mindestens eine erste Sensor im Inneren eines Gehäuses des Steuerschalters derart angeordnet ist, dass eine den Steuerschalter haltende Hand des Bedieners von dem Sensor erkennbar ist. Hierdurch ist eine zuverlässige Erkennung der Bedienerhand möglich. Auch sind die Sensoren somit im Gehäuse integriert und werden von dem Benutzer nicht wahrgenommen und behindern diesen nicht bei der Bedienung des Steuerschalters.
Zur Erhöhung der Erkennungssicherheit und der Vermeidung einer Fehlerkennung durch Hinlegen des Steuerschalters auf einen Gegenstand ist vorgesehen, dass im Inneren des Gehäuses mindestens ein weiterer Sensor angeordnet ist, der als Nahfeld-Sensor, Beschleunigungssensor, als optischer Sensor oder als Neigungssensor ausgebildet ist. Eine Aktivierung des Steuerschalters erfolgt dann nur wenn neben der Erkennung durch den kapazitiven Sensor auch eine Erkennung durch den anderen Sensor vorliegt.
In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der zweite Sensor als NahfeldSensor ausgebildet ist und der erste Sensor und der zweite Sensor mit Abstand zueinander im Gehäuse angeordnet sind. Die Beabstandung erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass nur eine Bedienerhand die Aktivierung hervorruft.
In einer besonderen bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein zweiter Nahfeld-Sensor und ein dritter Nahfeld-Sensor im Inneren des Gehäuses des Steuerschalters derart angeordnet sind, dass eine den Steuerschalter haltende Hand des Bedieners von dem zweiten Sensor oder dem dritten Sensor zusätzlich zu dem ersten Sensor erkennbar ist. Somit kann der Steuerschalter auch auf einem Gegenstand aufgelegt werden, ohne dass eine Aktivierung erfolgt.
In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der mindestens eine erste Nahfeld-Sensor ein kapazitiver Sensor oder ein Funk-Sensor ist.
In konstruktiv vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die ersten, zweiten und dritten Sensoren als kapazitive Sensoren ausgebildet sind, jeweils eine erste, zweite und dritte Elektrode umfassen, die erste Elektrode, die zweite Elektrode und die dritte Elektrode mit Abstand, vorzugsweise orthogonal in verschiedenen räumlichen Ebenen, zueinander im Gehäuse angeordnet sind. Die Beabstandung und gegebenenfalls die räumliche Anordnung der Elektroden erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass nur eine Bedienerhand die Aktivierung hervorruft.
Im Zusammenhang mit einem quaderförmigen Gehäuse des Steuerschalters ist vorteilhaft, dass die erste Elektrode im Bereich einer Unterseite des Gehäuses, die zweite Elektrode im Bereich einer linken Längsseite des Gehäuses und die dritte Elektrode im Bereich einer rechten Längsseite des Gehäuses angeordnet ist. Damit sowohl eine rechts- wie eine linkshändige Bedienung ermöglicht.
Zur Ansteuerung der Sicherheitsschaltung ist vorgesehen, dass der Nahfeld-Sensor und der weitere Sensor mit einer Logikschaltung verbunden sind, die ein Aktivierungssignal an die Sicherheitsschaltung sendet, wenn der Nahfeld-Sensor und der weitere Sensor jeweils einen Bediener erfassen.
Alternativ ist zur Ansteuerung der Sicherheitsschaltung vorgesehen, dass der erste, zweite und dritte Sensor mit einer Logikschaltung verbunden sind, die ein Aktivierungssignal an die Sicherheitsschaltung sendet, wenn der erste Sensor und einer der zweiten und dritten Sensoren jeweils einen Bediener erfassen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung an Hand eines in einer Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Steuerschalter,
Figur 2 eine Schnittansicht des Steuerschalters gemäß Figur 1,
Figur 3 ein schematisches Schaltbild einer Logikschaltung in einer Sicherheitsschaltung des Steuerschalters nach Figur 1 mit drei Sensoren und
Figur 4 ein schematisches Schaltbild einer Logikschaltung in einer Sicherheitsschaltung des Steuerschalters nach Figur 1 mit zwei Sensoren.

Die Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen drahtlosen Steuerschalter 1, der als funkbetriebener und tragbarer Handsteuerschalter ausgebildet ist. Der Steuerschalter 1 besteht in üblicher Weise aus einem im Wesentlichen quaderförmigen Gehäuse 2 mit abgerundeten Ecken, auf dessen Oberseite 2a mehrere Bedienelemente 3 und eine Anzeige 4 angeordnet sind. Die Form und Abmessungen des Steuerschalters 1 sind so dimensioniert, dass dieser gut an einem Greifbereich 2f von einer Hand 13 eines Bedieners (siehe Figur 2) umgriffen werden kann und die Bedienelemente 3 mit dem Daumen gut erreichbar und betätigbar sind. Die Bedienelemente 3 sind als ein- oder mehrstufige Taster oder Mini-Joystick ausgebildet und tragen in üblicher Weise Symbole, die jeweils einer Bedienfunktion für einen Kran entspricht. Im Zusammenhang mit einem Steuerschalter 1 für einen Hallenlaufkran zeigen die Symbole die Funktionen Heben, Senken, Katzfahrt rechts, Katzfahrt links, Kranfahrt vorwärts, Kranfahrt rückwärts sowie frei belegbare Sonderfunktionen wie beispielsweise Bedienung einer Hupe. Über die Mini-Joysticks werden beispielsweise die Fahrbewegungen von Kran und Katze gesteuert. Mittels der Anzeige 4 kann beispielsweise der Ladezustand einer Batterie oder Betriebszustände des Steuerschalters 1 angezeigt werden. Durch Betätigung eines der Bedienelemente 3 des Steuerschalters 1 werden für die jeweilige Bedienfunktion entsprechende Steuersignale erzeugt und drahtlos an den Kran gesendet und so der jeweilige Steuervorgang ausgelöst. In dem Gehäuse 2 ist ausreichend Raum um nicht dargestellte Bauteile wie eine aufladbare Batterie 5, mechanische und elektrische Teile der Bedienelemente 3 und eine Steuerschaltung 6 zum Generieren, Verarbeiten, Senden und Empfangen von Steuersignalen aufzunehmen. Die Batterie 5 und die Steuerschaltung 6 sind in der Figur 2 schematisch dargestellt.
Zusätzlich ist eine in der Figur 2 angedeutete Sicherheitsschaltung 7 vorgesehen, um ein unbeabsichtigtes Bedienen des Steuerschalters 1 zu vermeiden. Über die Sicherheitsschaltung 7 ist der Steuerschalter 1 zwischen einem Sicherheitszustand und einen Betriebszustand je nach Bedarf hin und her schaltbar. In dem Sicherheitszustand sind die Bedienelemente 3 - unter Ausnahme des Stopp-Tasters - deaktiviert. Somit kann es beispielsweise nicht durch auf den Steuerschalter 1 abgesetzte oder abgelegte Gegenstände oder beim Herunterfallen des Steuerschalters 1 nicht zu einer ungewollten Betätigung des Krans kommen.
Die Figur 2 zeigt eine Schnittansicht des Steuerschalters gemäß Figur 1. Im vorliegenden Fall besteht das Gehäuse 2 aus einem oberen Teil und einem unteren Teil, so dass die Figur 2 das schalenförmige Unterteil mit einer Unterseite 2b, einer linken Längsseite 2c und einer rechten Längsseite 2d zeigt. Im Inneren 2e des Gehäuses 2 sind schematisch neben der Batterie 6 am unteren Ende des Gehäuses 2, die Steuerschaltung 6 und die Sicherheitsschaltung 7 am oberen Ende des Gehäuses 2 dargestellt. Die Sicherheitsschaltung 7 ist in einen Logikteil 7a und einen Überwachungsteil 7b unterteilt. Der Überwachungsteil 7b überprüft zyklisch die korrekte Funktion der Sensoren 8, 9, 10. Diese Überwachungsfunktion kann auch in der Steuerschaltung 6 implementiert werden. Auch sind ein erster Sensor 8, zweiter Sensor 9 und ein dritter Sensor 10 im Inneren 2e des Gehäuses 2 angeordnet. Jeder der Sensoren 8, 9 und 10 ist als Nahfeld-Sensor mit einem Nahfeldbereich von maximal 3 mm, vorzugsweise maximal 2 mm, ausgebildet. Dieser Nahfeldbereich befindet sich im Greifbereich 2f des Steuerschalters 2. Mittels eines derartigen Nahfeldsensors kann eine Hand 13 eines Bedieners erkannt werden, wenn diese sich im Nahfeldbereich befindet. Nahfeld-Sensoren können Sensoren mit kapazitiven Elektroden oder Funkantennen sein.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Sensoren 8, 9 und 10 als berührungsempfindliche kapazitive Sensoren ausgebildet, die jeweils eine flache plattenförmige und rechteckförmige Elektrode 8a, 9a und 10a aufweisen, die in Längsrichtung L des Gehäuses 2 gesehen in der Mitte angeordnet sind und somit im Greifbereich 2f einer den Steuerschalter 1 umgreifenden Hand 13 eines Bedieners. Die Elektroden 8a, 9a und 10a sind platten- oder stabförmig. Der erste Elektrode 8a ist mit ihrer Längserstreckung in Längsrichtung L des Gehäuses 2 ausgerichtet und an der Unterseite 2b des Gehäuses 2 angeordnet und liegt somit der Mittelhand eines den Steuerschalter 1 umgreifenden Hand eines Bedieners gegenüber. Üblicherweise liegt bei der Bedienung des Steuerschalters 1, dieser mit seiner Unterseite 2b im Handteller des Bedieners. Für den Fall, dass der Steuerschalter 1 in der Hand eines Rechtshänders liegt, liegt der Handballen seiner Hand von außen auf der rechten Längsseite 2d des Steuerschalters 1 an. Innen an der rechten Längsseite 2d ist die zweite Elektrode 9b angeordnet und mit ihrer Längserstreckung in Längsrichtung L des Gehäuses 2 ausgerichtet. Die zweite Elektrode 9b liegt somit dem Handballen gegenüber. Die dritte Elektrode 10a ist gegenüberliegend zu der zweiten Elektrode 9b innen an der linken Längsseite 2c des Gehäuses 2 angeordnet und ebenfalls mit ihrer Längserstreckung in Längsrichtung L des Gehäuses 2 ausgerichtet. Bei einer geschlossenen Hand liegen die Finger nur leicht oder nicht von außen an der linken Längsseite 2c an, so dass die nicht dem dritten Sensor 10 gegenüber liegen. Der dritte Sensor 10 kommt somit zum Einsatz, wenn der Steuerschalter 1 von einem Linkshänder gehalten wird, da dann der Handballen an der linken Längsseite 2c anliegt.
Die rechteckigen Elektroden 8a, 9a und 10a sind aus einem leitfähigem Material, vorzugsweise Kupfer beziehungsweise einer Kupferlegierung, hergestellt. Die für die Elektroden 8a, 9a und 10a erforderliche Kapazität hängt unter anderem von der Größe und der Position der Elektroden 8a, 9a und 10a im Gehäuse 2, dem Material des Gehäuses 2 und der Elektroden 8a, 9a und 10a ab. Anstatt der platten- oder stabförmigen Gestalt der Elektroden 8a, 9a und 10a ist es auch denkbar, diese von innen auf das Gehäuse aufzudampfen. Die Elektroden 8a, 9a und 10a der Sensoren 8, 9 und 10 sind hierbei so ausgelegt und innerhalb des Gehäuses 2 des Steuerschalters 1 angeordnet, dass eine Berührung an einer Außenseite des Gehäuses 2 an des Steuerschalters 1 von den Sensoren 8, 9 und 10 ohne einen direkten Kontakt zu deren Elektroden 8a, 9a und 10a zu einer detektierbaren Kapazitätsänderung und somit auch zur Detektion einer anliegenden Hand führt. Hierbei ist es unerheblich, ob die Hand direkt Kontakt mit dem Gehäuse hat oder der Bediener einen Handschuh trägt. Um bei einer Handerkennung ein entsprechendes Ausgangssignal ausgeben zu können, arbeiten die Sensoren 8, 9 und 10 mit einer Erkennungsschaltung 8b, 9b und 10b (siehe Figur 3) zusammen, die jeweils im Wesentlichen aus einem integrierten Schaltkreis besteht, der ausgehend von einem Ruhewert, d.h. Kapazität des Gehäuses 2 ohne anliegende Hand 13 bei vorbestimmten Kapazitätsänderung schaltet und somit ein Ausgangssignal liefert. Üblicherweise erfolgt die Einstellung der Sensibilität der Sensoren über Kondensatoren und Widerstände, die Bestand der Erkennungsschaltung 8b, 9b und 10b sind. Der Ruhewert kann sich in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen ändern. Da eine vorbestimmte Kapazitätsänderung zu einem Ausgangssignal im Sinne einer Handerkennung führt, erfolgt eine entsprechende Anpassung der zugehörigen absoluten Werte.
Die Sensoren 8, 9 und 10 wirken mit der Sicherheitsschaltung 7 zusammen, um nach Art einer Totmannschaltung den Steuerschalter 1 zu aktivieren und deaktivieren. Hierfür sind die Erkennungsschaltungen 8b, 9b und 10b über erste, zweite und dritte Signalleitungen 8c, 9c und 10 mit der Sicherheitsschaltung 7 verbunden. In der Figur 2 sind die Erkennungsschaltungen 8b, 9b und 10b nicht dargestellt. Diese können auch gemeinsam auf einer Platine mit der Sicherheitsschaltung 7 angeordnet sein, so dass die ersten, zweiten und dritten Signalleitungen 8c, 9c und 10c dann Leiterbahnen sind. Über die Sicherheitsschaltung 7 beziehungsweise die Sensoren 8, 9 und 10 wird erkannt, ob der Steuerschalter 1, insbesondere deren Unterseite 2b und einer der Längsseiten 2c und 2d mit einem Gegenstand, der üblicherweise die Hand 13 eines Bedieners ist, in Kontakt steht. Wird die Hand eines Bedieners erkannt, wird von der Sicherheitsschaltung 7 der Steuerschalter 1 aktiviert. Der Steuerschalter 1 bleibt nur so lange aktiviert, wie eine derart anliegende Hand detektiert wird. Die Sicherheitsschaltung 7 fragt hierzu kontinuierlich den Zustand der Sensoren 8, 9 und 10 ab. Entsprechend deaktiviert die Sicherheitsschaltung 2 den Steuerschalter 1, wenn keine Hand eines Bedieners mehr erkannt wird. Diese Deaktivierung geht üblicherweise mit einem Sperren der Bedienungselemente 3 einher, so dass alle Kranfunktionen zum Stillstand mit Ausnahme des Stopp-Tasters kommen.
Da über die Sensoren 8, 9 und 10 nicht nur Berührungen einer Hand, sondern auch Berührungen durch jedes beliebige, sowohl elektrisch leitende als auch dielektrische Material detektiert werden können, muss ausgeschlossen werden, dass der Steuerschalter 1 bereits durch bloßes Aufliegen beispielsweise auf einer Werkbank aktiviert wird. Daher ist die erste Elektrode 8a gegenüber der zweiten oder dritten Elektrode 9a, 10a etwa um 90 Grad versetzt angeordnet, so dass diese nicht in einer gemeinsamen Ebene des Gehäuses 2 des Steuerschalters 1 liegen.
Die Figur 3 zeigt ein schematisches Schaltbild der Logikschaltung 7a innerhalb der Sicherheitsschaltung des Steuerschalters 1. Über diese Logikschaltung 7a werden die Sensoren 8, 9 und 10 mit Ihren Elektroden 8a, 9a und 10a und Erkennungsschaltungen 8b, 9b und 10b mit dem Ziel untereinander verbunden, dass für eine Aktivierung des Steuerschalters 1 mindestens zwei Sensoren 8, 9 und 10 in einen Erkennungszustand gelangen müssen. Hierbei sind erste, zweite und dritte Signalleitungen 8c, 9c und 10c der Sensoren 8, 9 und 10 ausgangsseitig an deren Erkennungsschaltungen 8b, 9b und 10b vorgesehen. Die Logikschaltung ist als zweikanaliges System ausgebildet, wobei die erste Elektrode 8a an der Unterseite 2b des Gehäuses 2 einem ersten Kanal zugeordnet ist und die zweite und dritte Elektrode 9a, 10a an den Längsseiten 2c, 2d des Gehäuses 2 einem zweiten Kanal zugeordnet ist. Die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Kanals sind über eine UND-Schaltung 11 verknüpft, so dass Handfläche und Handballen des Bedieners von den Sensoren 8, 9 und 10 für eine Aktivierung des Steuerschalters 1 erkannt werden müssen. In Bezug auf den Rechts- und Linkshand-Betrieb des Steuerschalters 1 sind die beiden gegenüberliegenden Sensoren 9 und 10 vorgesehen, von denen entsprechender Weise jeweils nur einer von dem Handballen des Bedieners erkannt wird, ist eine Verknüpfung über eine ODER-Schaltung 12 in dem zweiten Kanal vorgesehen. Dementsprechend aktiviert die Sicherheitsschaltung 7 den Steuerschalter 1 nur dann, wenn beide Kanäle der Sicherheitsschaltung 7 eine anliegende Hand detektieren. Die Ausgangssignale der ODER-Schaltung 12 und der Erkennungsschaltung 8b werden von der Überwachungsschaltung 7b überwacht. Die Logikschaltung 7a und/oder die Überwachungsschaltung 7b kann auch durch Mikrocomputertechnik verwirklicht werden. Um eine redundante, zweikanalige Sicherheitsschaltung 7 zu realisieren, sind dann vorzugsweise zwei Mikrokontroller erforderlich. Beide erhalten die Sensorinformationen und vergleichen die jeweiligen Ausgangssignale. Nur bei Übereinstimmung werden die Bedienelemente 3 freigeschaltet.
Die Figur 4 zeigt ein im Wesentlichen dem schematischen Schaltbild gemäß Figur 3 entsprechendes Schaltbild, so dass im Wesentlichen auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen werden kann. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass nur zwei Sensoren 8, 9 zum Einsatz kommen. Der erste Sensor 8 ist als kapazitiver Sensor und der zweite Sensor 9 als Neigungssensor ausgebildet. Auch hier kommt eine zweikanalige Signalverarbeitung zum Einsatz, wobei jedoch die ODER-Schaltung 12 entfallen kann, da der Neigungssensor unabhängig von der Bedienung des Steuerschalters 1 durch einen Rechts- oder Linkshänder arbeitet. Entsprechend werden die Ausgangssignale der beiden Erkennungsschaltung 8b und 9b von der Überwachungsschaltung 7b überwacht.
Die vorliegende Erfindung ist an Hand eines funkbetriebenen Steuerschalters 1 beschrieben. Es ist grundsätzlich auch denkbar, die Erfindung bei einem infrarotbetriebenen Steuerschalter oder andere drahtlose Verfahren zur Datenübertragung einzusetzen. Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich, dass der Steuerschalter 1 als konventioneller Hängesteuerschalter ausgebildet ist und die Steuersignale über eine den Hängesteuerschalter mit dem Kran verbindende Steuerleitung gesendet werden. Unabhängig davon ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Bedienung von Maschinen allgemein, für den Fall, das Steuerschalter zum Einsatz kommen. Auch können die Sensoren 8, 9 und 10 als Beschleunigungssensor, als optischer Sensor oder als Neigungssensor ausgebildet sein. Diese Sensoren können an beliebigen Orten in oder an dem Gehäuse 2 des Steuerschalters 1 angeordnet werden. Sicherheitstechnisch bevorzugt wäre eine Kombination von verschiedenen Sensortechnologien, beispielsweise eines kapazitiven ersten Sensors 8 mit nur einem weiteren Neigungssensor, die zweikanalig über eine UND-Schaltung miteinander verbunden sind. Alternativ können die seitlichen Elektroden 9a und 10a durch Abschnitte von EMV-Dichtungen ersetzt werden, die im Wesentlichen aus einem elastischem Träger und einem elektrisch leitenden Drahtgewebe bestehen. Auch können die Elektroden 8a, 9a und 10a aufgedämpfte oder aufgeklebte Elektroden sein. Diese Abschnitte übernehmen dann jeweils die Funktion eines kapazitiven Sensors. Ferner ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Nahfeld-Sensor als kapazitiver Sensor mit einer Elektrode beschrieben. Der Nahfeld-Sensor kann auch als Funksensor mit einer Antenne ausgebildet sein, die dann im Gehäuse an Stelle der Elektrode angeordnet wird. Ein RF-Sensor beziehungsweise Funksensor besteht im Allgemeinen aus einer Antenne und einem RF-Modul, die beide im Gehäuse des Steuerschalters und üblicherweise benachbart angeordnet sind. Das RF-Modul hat einen Sender (Transmitter) mit dem elektrische Signale in elektromagnetische Wellen umgewandelt und über die Antenne gesendet werden. Es gibt auch RF-Module, die Senden und Empfangen können (Transceiver). Die Antennenabmessungen sind an die Frequenz der zu sendenden und empfangenden elektromagnetischen Wellen beziehungsweise an deren Wellenlänge abgestimmt. Im Bereich der Bedienerhand ist dann ein Transponder, insbesondere RIFD-Transponder angeordnet, der dann erkannt wird. Des Weiteren kann der Nahfeld-Sensor auch als IR-Sendediode und IR-Empfängerdiode ausgebildet sein, die dann im Gehäuse an Stelle der Elektroden oder Funksensoren angeordnet wird. In einer Ausgestaltung sind IR-Sendediode und IR-Empfängerdiode lichtschrankenmäßig gegenüberliegend angeordnet, so dass die IR-Lichtstrecke durch die Bedienerhand unterbrochen, um das benötigte Signal "Griff belegt" zu erzeugen. Alternativ können sogenannte Reflex-Lichtschranken verwendet werden: Dabei sind IR-Sender und IR-Empfänger nicht gegenüber, sondern nebeneinander angeordnet. Die Bedienerhand reflektiert bei Annäherung das IR-Licht, so dass in diesem Fall das Signal "Griff belegt" erzeugt wird, wenn der Empfänger das reflektierte IR-Licht empfängt. Auch können als Nahfeld-Sensoren Basiseinheiten der sogenannten Body-Com-Technologie der Firma Mikrochip Technology eingesetzt werden. Die Body-Com-Technologie verwendet eine bidirektionale Kommunikation zwischen einer Basiseinheit, die im Gehäuse des Schalters eingebaut wird, und einen mobilen Erkennungschip, der von dem Bediener am Körper oder in der Kleidung mitgeführt wird. Die zu übertragenden Signale werden kapazitiv von der Basiseinheit und dem Erkennungschip gesendet und empfangen, wobei der menschliche Körper als Kommunikationskanal dient. Diese Technologie erkennt implizit die Hand eines Bedieners, wenn der Kommunikationskanal aufgebaut wird. Im Sinne der Erfindung wird hierunter auch eine Handerkennung verstanden. Anstatt der Body-Com-Technologie kann auch ein RFID-Transponder von dem Bediener in der Nähe seines Daumens getragen werden.

Bezugszeichenliste

1: Steuerschalter
2: Gehäuse
2a: Oberseite
2b: Unterseite
2c: linke Längsseite
2d: rechte Längsseite
2e: Inneren
2f: Greifbereich
3: Bedienelement
4: Anzeige
5: Batterie
6: Steuerschaltung
7: Sicherheitsschaltung
7a: Logikschaltung
7b: Überwachungsteil
8: erster Sensor
8a: erste Sensor-Elektrode
8b: erste Erkennungsschaltung
8c: erste Signalleitung
9: zweiter Sensor
9a: zweite Sensor-Elektrode
9b: zweite Erkennungsschaltung
9c: zweite Signalleitung
10: dritter Sensor
10a: dritte Sensor-Elektrode
10c: dritte Signalleitung
10b: dritte Erkennungsschaltung
11: UND-Schaltung
12: ODER-Schaltung
13: Hand

Claims

Steuerschalter (1) für eine Bedienung einer Maschine, insbesondere eine drahtlose, tragbare und handbetätigbare Fernbedienung für einen Kran, mit einem einen Greifbereich (2f) für einen Bediener aufweisenden Gehäuse (2) und mit einer Erfassungsvorrichtung, über die ein Bediener erfassbar ist, und mit einer Sicherheitsschaltung (7), über die der Steuerschalter (1) bei Erfassen eines Bedieners aktivierbar ist und bei Nicht-Erfassen eines Bedieners deaktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung mindestens einen Sensor (8, 9, 10) umfasst, der in einem Nahfeld eine den Steuerschalter (1) im Greifbereich (2f) haltende Hand des Bedieners erkennt und die Erfassungsvorrichtung mindestens einen weiteren Sensor (9, 10) umfasst, der eine Benutzung des Steuerschalters (1) erkennt.
Steuerschalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (8, 9, 10) und der weitere Sensor (9, 10) mit einer Logikschaltung (7a) verbunden sind, die ein Aktivierungssignal an die Sicherheitsschaltung (7) sendet, wenn der Nahfeld-Sensor (8) und der weitere Sensor (9, 10) jeweils einen Bediener erfassen beziehungsweise eine Benutzung des Steuerschalters (1) erkennen.
Steuerschalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Nahfeld ausgehend von dem Greifbereich (2) maximal 3 mm, vorzugsweise maximal 2 mm, ausdehnt.
Steuerschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Sensor (8) im Inneren (2e) eines Gehäuses (2) des Steuerschalters (1) derart angeordnet ist, dass eine den Steuerschalter (1) haltende Hand des Bedieners von dem ersten Sensor (8) erkennbar ist.
Steuerschalter (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren (2e) des Gehäuses (2) mindestens ein zweiter Sensor (9, 10) angeordnet ist, der als Nahfeld-Sensor, Beschleunigungssensor, als optischer Sensor oder als Neigungssensor ausgebildet ist.
Steuerschalter (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (9, 10) als Nahfeld-Sensor ausgebildet ist und der erste Sensor (8) und der zweite Sensor (9) mit Abstand zueinander im Gehäuse (2) angeordnet sind.
Steuerschalter (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Sensor (9) und ein dritter Sensor (10) jeweils als Nahfeld-Sensoren ausgebildet sind und im Inneren (2e) des Gehäuses (2) des Steuerschalters (1) derart angeordnet sind, dass eine den Steuerschalter (1) haltende Hand des Bedieners von dem zweiten Sensor (9) oder dem dritten Sensor (10) zusätzlich zu dem ersten Sensor (8) erkennbar ist.
Steuerschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Nahfeld-Sensor (8) ein kapazitiver Sensor oder ein Funk-Sensor ist.
Steuerschalter (1) nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten und dritten Sensoren (8, 9, 10) als kapazitive Sensoren ausgebildet sind, jeweils eine erste, zweite und dritte Elektrode (8a, 9a, 10a) umfassen, die erste Elektrode (8a), die zweite Elektrode (9a) und die dritte Elektrode (10a) mit Abstand zueinander im Gehäuse (2) angeordnet sind.
Steuerschalter (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (8a) im Bereich einer Unterseite (2b) des Gehäuses (2), die zweite Elektrode (9a) im Bereich einer linken Längsseite (2c) des Gehäuses (2) und die dritte Elektrode (10a) im Bereich einer rechten Längsseite (2d) des Gehäuses (2) angeordnet ist.
Steuerschalter (1) nach einem der Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, zweite und dritte Sensor (8, 9, 10) mit einer Logikschaltung (7a) verbunden sind, die ein Aktivierungssignal an die Sicherheitsschaltung (7) sendet, wenn der erste Sensor (8) und einer der zweiten und dritten Sensoren (9, 10) jeweils einen Bediener erfassen.