Bedienungsgerät für die Handbetätigung von Hebezeugen

Die Erfindung betrifft ein Bedienungsgerät für die Handbetätigung von Hebezeugen, mit mindestens einem in einem Schaltergehäuse angeordneten federbelasteten Schaltelement je Bewegungsrichtung des Hebezeugs, wobei jedes Schaltelement eine Druckbetätigungsmechanik, einen ersten elektrischen Mikrotaster und mindestens ein weiteres Steuer- bzw. Schaltelement, insbesondere einen weiteren elektrischen Mikrotaster, umfasst, sowie die Druckbetätigungsmechanik dem Mikrotaster und dem weiteren Steuer- bzw. Schaltelement vorgeschaltet ist und diese hierüber sukzessiv betätigbar sind.

Steuersignale für Hebezeuge werden in der Praxis oft mit speziell entwickelten Tastern erzeugt, deren Herstellung mit einem hohen Teile-, Material- und Montageaufwand verbunden ist. Da das Kraft/Weg-Verhalten der Taster so beschaffen sein muss, dass das Bedienungspersonal die beabsichtigte Position des Daumens für die Tasterbetätigung auch mit Arbeitshandschuhen einfach finden und mühelos beibehalten kann, sind einerseits Schaltwege von mindestens ca. 5mm notwendig und andererseits deutlich unterscheidbare Raststellungen für den Schnell- und Langsambetrieb erforderlich.

Aus der DE 44 12 557 C2 ist ein solches Sonderbauteil zur Umwandlung des Betätigungsweges in ein elektrisches Signal bekannt. Zwar haben sich diese bekannten Schalter in der Praxis durchaus bewährt, jedoch ist deren Herstellung und Montage mit hohen Kosten verbunden.

Des weiteren ist aus dem Patent US-A-5 938 589 ein Schaltergehäuse eines Endoskopes bekannt, in dem federbelastete Schaltelemente angeordnet sind, die über jeweils eine Druckbetätigungsmechanik einen ersten elektrischen Mikrotaster und einen zweiten elektrischen Mikrotaster sukzessiv betätigen können. Die Druckbetätigungsmechanik besteht aus einem federbelasteten Außenstößel und einem in dem Außenstößel federbelastet gelagerten Innenstößel. Der erste Mikrotaster ist über den Innenstößel betätigbar und der zweite Mikrotaster über den Außenstößel. Hierbei ist der zweite Mikrotaster mit seinem Schaltstößel exzentrisch zu dem Innenstößel und seitlich versetzt zu dem ersten Mikrotaster angeordnet.

Aufgrund der genannten Forderungen nach deutlichen und großen Schaltwegen war es bislang nicht möglich, die an sich bekannten kostengünstigen Standardtaster zu verwenden, da diese nur sehr kleine Schaltwege und geringe Schaltkräfte aufweisen.

Des Weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 32 399 A1 ein Zweistufenschalter bekannt, der im Wesentlichen aus einer Druckbetätigungsmechanik besteht, die sukzessiv auf zwei Mikrotaster wirkt. Die Druckbetätigungsmechanik hat die Aufgabe, die üblicher Weise von einer Bedienperson mit seinem Daumen aufgebrachte Schaltkraft in eine Axialbewegung umzusetzen, über die dann die Betätigung der Mikrotaster erfolgt. Hierfür ist die Druckbetätigungsmechanik als axial bewegbarer Außenstößel ausgebildet, der über eine Feder entgegen der Schaltkraft vorgespannt ist. In dem Außenstößel sind parallel und nebeneinander zwei Innenstößel zur Betätigung der Mikrotaster angeordnet. Diese Innenstößel sind in dem Außenstößel axial verschiebbar und parallel zur Bewegungsrichtung des Außenstößels gelagert sowie gegenüber dem Außenstößel federnd vorgespannt. Die Länge der Innenstößel ist so gewählt, dass bei Betätigung des Außenstößels in einem ersten Schaltschritt der erste der beiden Mikrotaster betätigt wird. Bei weiterer Betätigung des Außenstößels wird der erste Mikrotaster durch den ersten Innenstößel gedrückt gehalten, der erste Innenstößel wandert weiter in den Außenstößel hinein und der zweite Innenstößel betätigt anschließend den weiteren Mikrotaster. Mit diesen Zweistufenschaltern können somit beispielsweise polumschaltbare Antriebsmotoren mit ihrer langsamen oder schnellen Geschwindigkeit in Betrieb gesetzt werden. Zusätzlich sind Rastelemente an dem Außenstößel vorgesehen, um bei Betätigung des Außenstößels definierte Druckpunkte zu liefern, die mit der Betätigung der Mikrotaster übereinstimmen. Außerdem ist die Druckbetätigungsmechanik mit einer flexiblen Schutzkappe nach außen vor Witterungseinflüssen geschützt. Als bevorzugtes Einsatzgebiet für einen derartigen Zweistufenschalter werden per Funk oder per Kabel betriebene Handsteuergeräte für Krane, Baumaschinen oder ähnliche industrielle Maschinen angegeben.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bedienungsgerät für die Handbetätigung von Hebezeugen zu schaffen, das bei einfachem und kostengünstigem Aufbau die sicherheitsrelevanten Anforderungen nach einem deutlichen Schaltweg und ausreichend hohen Schaltkräften gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, die Druckbetätigungsmechanik aus einem gegenüber dem elektrischen Mikrotaster und dem weiteren Steuer- bzw. Schaltelement federbelasteten Außenstößel und einem in dem Außenstößel federbelastet gelagerten Innenstößel besteht sowie der erste Mikrotaster von dem Innenstößel betätigbar ist und das weitere Steuer- bzw. Schaltelement von dem Außenstößel betätigbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 16 angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schaltelemente mit einer Trennung von elektrischem Schalten und mechanischem Betätigen ist es möglich, für das eigentliche elektrische Schalten handelsübliche elektrische Schalter, wie beispielsweise auf eine Platine auflötbare Mikrotaster, zu verwenden. Die an sich unerwünschten kurzen Schaltwege und geringen Schaltkräfte dieser kostengünstigen Standardbauteile werden durch die vorgeschaltete Druckbetätigungsmechanik kompensiert. Die Kinematik der Druckbetätigungsmechanik lässt sich einfach und kostengünstig so ausgestalten, dass alle sicherheitsrelevanten Schaltkriterien erfüllbar sind. Vorteilhafter Weise ist auch das mindestens eine weitere Steuer- bzw. Schaltelement ein Mikrotaster. Auch dieses zusätzliche, für das Umschalten auf Schnellbetrieb notwendige Schaltelement lässt sich somit kostengünstig mit einem elektrischen Standardschalter verwirklichen.

Um beispielsweise neben dem Umschalten zwischen den Bewegungsrichtungen Heben und Senken auch zwischen den Geschwindigkeiten langsam und schnell wechseln zu können, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass von der Druckbetätigungsmechanik sukzessiv als erstes der erste Mikrotaster und anschließend das mindestens eine weitere Steuer- bzw. Schaltelement betätigbar sind.

Konstruktiv besonders vorteilhaft und eine kompakte Bauweise begünstigend ist, dass der Innenstößel konzentrisch in dem Außenstößel gelagert ist sowie der erste Mikrotaster mit seinem Schaltstößel konzentrisch zu dem Innenstößel angeordnet ist. Dies wird auch durch Merkmal unterstützt, dass der mindestens eine weitere Mikrotaster mit seinem Schaltstößel exzentrisch zu dem Innenstößel und seitlich versetzt zu dem ersten Mikrotaster angeordnet ist.

Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Bedienungsgerätes wird dadurch erreicht, dass in einem Schaltergehäuse mit mindestens ein Paar Schaltelemente für unterschiedliche Bewegungsrichtungen des Hebezeugs angeordnet sind, den Druckbetätigungsmechaniken der Schaltelemente jeweils ein erster Mikrotaster und ein gemeinsames weiteres Steuer- bzw. Schaltelement, insbesondere ein weiterer Mikrotaster, zugeordnet sind. Hierbei ist bevorzugt das gemeinsame weitere Steuer- bzw. Schaltelement zwischen den beiden ersten Mikrotastern angeordnet ist. Durch diese Kombination ist es möglich, die Anzahl der zu montierenden Einzelbauteile weiter zu verringern und somit die gesamten Herstellungs- und Montagekosten weiter zu senken.

Gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Druckbetätigungsmechanik eine Anlagefläche zum Betätigen des ersten Mikrotasters aufweist und das mindestens ein Federelement zwischen der Druckbetätigungsmechanik und dem ersten Mikrotaster angeordnet ist, wodurch die Druckbetätigungsmechanik in die vom ersten Mikrotaster, insbesondere dessen Schaltstößel, fortweisende Richtung vorgespannt ist. Über die Dimensionierung und die Federkraft dieses Federelements lassen sich auf einfache und kostengünstige Art und Weise sowohl der Schaltweg als auch die Schaltkraft einstellen.

Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass am Außenstößel eine Anlagefläche zum Betätigen des mindestens einen weiteren Steuer- bzw. Schaltelementes ausgebildet ist.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das mindestens eine weitere Steuer- bzw. Schaltelement ein mit einem Magneten zusammenwirkender Hall-Sensor zur stufenlosen Steuerung der Bewegung des Hebezeuges in der zweiten Schaltstufe ist.

Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Druckbetätigungsmechaniken gegenüber dem Schaltergehäuse mit einer flexiblen Schutzkappe abdichtbar sind, um das Eindringen von Schmutz und/oder Feuchtigkeit in das Schaltergehäuse zu verhindern.

Dadurch, dass die Druckbetätigungsmechaniken gegenüber dem Schaltergehäuse in den einzelnen Schaltstellungen verrastbar sind, wird vorteilhafter Weise erreicht, dass dem Bediener beim Schalten der Schaltkontakte über die Betätigungskraft eine taktile Rückmeldung vermittelt wird. Mit Annäherung an den Schaltpunkt steigt die Bedienungskraft zunächst an und fällt nach Erreichen des Schaltpunktes ab.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Außenstößel mit einer umlaufenden und federnden Rastnase versehen, die in den einzelnen Schaltstellungen des Bedienungsgerätes mit Rastnuten im Eingriff steht. Hierbei sind die Rastnuten in der Innenwand einer Buchse als umlaufende Ringnut angeordnet und die Buchse zur Führung des Außenstößels ist im Schaltergehäuse befestigt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bedienungsgerätes für die Handbetätigung von Hebezeugen nur beispielhaft schematisch in einem ausschnittsweisen Längsschnitt dargestellt ist.

Es zeigen:

Figur 1

ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bedienungsgerätes für die Handbetätigung von Hebezeugen und

Figur 2

ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bedienungsgerätes für die Handbetätigung von Hebezeugen.

Das in der Figur 1 ausschnittsweise dargestellte Ausführungsbeispiel eines Bedienungsgerätes für die Handbetätigung von Hebezeugen besteht im Wesentlichen aus einem Schaltergehäuse 1 und zwei in dem Schaltergehäuse 1 angeordneten Schaltelementen 2. Diese beiden Schaltelemente 2 dienen dazu, die beiden möglichen unterschiedlichen Bewegungsrichtungen des Hebezeugs, nämlich Heben und Senken, zu aktivieren.

Aus Sicherheitsgründen müssen die Schaltelemente 2 eines Bedienungsgerätes für die Handbetätigung von Hebezeugen so ausgebildet sein, dass ein betätigtes Schaltelement 2 sofort wieder in die ausgeschaltete Grundstellung überführt wird, sobald kein Druck mehr auf das Schaltelement 2 ausgeübt wird. Zu diesem Zweck ist jedes Schaltelement 2 über ein Federelement 3 in Richtung der ausgeschalteten Grundstellung vorgespannt.

Wie aus der Abbildung weiterhin ersichtlich, besteht jedes der beiden Schaltelemente 2 aus einem elektrischen ersten Mikrotaster 4 sowie einer vorgeschalteten Druckbetätigungsmechanik 5, über die der erste Mikrotaster 4 betätigbar ist. Der handelsübliche erste Mikrotaster 4 ist direkt auf eine Platine auflötbar. Durch die Verwendung dieser an sich bekannten Standardbauteile kann die aus der Praxis bekannte Verwendung teurer und aufwendig zu fertigender Sonderbauteile vermieden werden. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem Mikrotaster ein miniaturisiertes Schaltelement zum Schalten von Signalströmen mit gefederten elektrischen Kontakten verstanden, das durch Tastbestätigung mit kurzem Hubweg geschaltet wird. Mikrotaster sind idealer Weise auf elektrischen Leiterkarten automatisch bestückbar und beanspruchen geringen Einbauraum.

Durch diese räumliche Trennung des eigentlichen elektrischen Schaltens über den ersten Mikrotaster 4 vom mechanischen Schalten über die Druckbetätigungsmechanik 5 wird es möglich, Mikrotaster 4 zu verwenden, die nur kleine Schaltwege und geringe Schaltkräfte benötigen. Die für eine betriebssichere Handhabung vorgeschriebenen großen Schaltwege und gut spürbaren Schaltkräfte lassen sich bei dieser Ausgestaltungsform einfach und kostengünstig über die Kinematik der dem Mikrotaster 4 vorgeschalteten Druckbetätigungsmechanik 5 erzeugen.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel eines Bedienungsgerätes für die Handbetätigung von Hebezeugen ist weiterhin so ausgestaltet, dass den beiden Schaltelementen 2 zum Heben und Senken zusätzlich ein weiterer gemeinsamer Mikrotaster 6 zugeordnet ist, über den ein Schnelllauf des Hebezeugs für die jeweilige Bewegungsrichtung aktivierbar ist. Dieser gemeinsame Mikrotaster 6 wird von der jeweiligen Druckbetätigungsmechanik 5 für die gewünschte Bewegungsrichtung betätigt.

Es ist selbstverständlich auch möglich, jedem Schaltelement 2 einen eigenen weiteren Mikrotaster 6 zuzuordnen.

In jedem Fall ist die Druckbetätigungsmechanik 5 so ausgebildet, dass der weitere Mikrotaster 6 in zeitlicher Folge erst nach der Aktivierung eines der ersten Mikrotaster 4 aktivierbar ist, das heißt, das Hebezeug also erst in den langsamen Hebe- oder Senkbetrieb schaltbar ist, bevor durch Aktivierung des weiteren Mikrotasters 6 der Schnelllauf einschaltbar ist.

Zum Ausführen der sukzessiven Schaltfunktion, nämlich dem Betätigen des elektrischen ersten Mikrotasters 4 des Schaltelementes 2 einerseits und zum nachfolgenden Betätigen des weiteren Mikrotasters 6 andererseits, bestehen die Druckbetätigungsmechaniken 5 der Schaltelemente 2 jeweils aus einem über das Federelement 3 gegenüber dem zugehörigen elektrischen Schaltmittel 4 des Schaltelementes 2 vorgespannten Außenstößel 7 sowie einem in einer Bohrung 8 des Außenstößels 7 führend gelagerten Innenstößel 9, wobei sich der Innenstößel 9 über ein in der Bohrung 8 gelagertes Federelement 10 am Außenstößel 7 abstützt. Hierbei ist der Innenstößel 9 in dem Außenstößel 7 koaxial verschiebbar gelagert.

Um das Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Schmutz in das Schaltergehäuse 1 zu verhindern, sind die Druckbetätigungsmechaniken 5 gegenüber dem Schaltergehäuse 1 mit einer flexiblen Schutzkappe 11 nach außen abgedichtet.

Das Betätigen des voranstehend beschriebenen Bedienungsgerätes für die Handbetätigung von Hebezeugen geschieht wie folgt:

Beim Ausüben einer Druckkraft auf die ein Schaltelement 2 abdeckende Schutzkappe 11 wird der Druck auf den Außenstößel 7 der Druckbetätigungsmechanik 5 übertragen und der Außenstößel 7 gegen die Rückstellkraft des Federelements 3 in Richtung auf den zugehörigen elektrischen Mikrotaster 4, insbesondere dessen Schaltstößels 12, des Schaltelementes 2 bewegt. Der über das Federelement 10 in dem Außenstößel 7 gelagerte Innenstößel 9 wird bei dieser Bewegung unbelastet mitgenommen, bis der Innenstößel 9 mit einer Anlagefläche 9a gegen den ersten Mikrotaster 4 beziehungsweise dessen Schaltstößel 12 anläuft und dieses die elektrische Schaltung auslösend aktiviert. Der Innenstößel 9 ist hierbei koaxial zu dem Schaltstößel 12 des ersten Mikrotasters 4 gelagert.

Wird nun weiterer Druck auf den Außenstößel 7 der Druckbetätigungsmechanik 5 ausgeübt, bewirkt dieser Druck einerseits, dass über den am ersten Mikrotaster 4 anliegenden Innenstößel 9 das Federelement 10 komprimiert wird, um den ersten Mikrotaster 4 zu entlasten und andererseits, dass der Außenstößel 7 weiter gegen die Rückstellkraft des Federelements 3 in das Schaltergehäuse 1 eingedrückt wird, bis eine Anlagefläche 7a des Außenstößels 7 gegen den Schaltstößel 12 des weiteren Mikrotasters 6 anläuft und so den Schnelllauf aktiviert.

Zur besseren Verdeutlichung des Aufbaus der Schaltelemente 2 ist das in der Abbildung linke, sich in der Schaltstellung befindliche Schaltelement 2 nicht exakt in der gedrückten Schaltstellung dargestellt. Eigentlich müsste in der Schaltstellung der Innenstößel 9 mit der Anlagefläche 9a am ersten Mikrotaster 4, insbesondere dessen Schaltstößel 12, anliegen.

Über die Federelemente 3 und 10 sind die Schaltelemente 2 so ausgebildet, dass die Betätigung der Mikrotaster 4, 6 sofort unterbrochen wird, sobald kein Druck mehr auf die Schaltelemente 2 ausgeübt wird.

Neben der dargestellten Möglichkeit ist es auch möglich, den weiteren Mikrotaster 6 durch einen mit einem Magneten zusammenwirkenden Hall-Sensor zur stufenlosen Geschwindigkeitsregelung des Hebezeugs in der zweiten Schaltstufe auszubilden.

Das voranstehend beschriebene Bedienungsgerät für die Handbetätigung von Hebezeugen zeichnet sich durch die Trennung des eigentlichen elektrischen Schaltens vom mechanischen Betätigen aus, wodurch es möglich ist, bei Beibehaltung aller sicherheitsrelevanten Schaltkriterien, wie beispielsweise Schaltweg und Schaltkraft, handelsübliche Standardbauteile zur Ausbildung der Schaltkontakte, insbesondere der elektrischen Mikrotaster 4, 6, zu verwenden.

In der Figur 2 ist ausschnittsweise ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bedienungsgerätes für die Handbetätigung von Hebezeugen dargestellt. Dieses Bedienungsgerät stimmt im Wesentlichen dem in Figur 1 gezeigten und vorbeschriebenen Bedienungsgerät überein. Es wurden daher auch die gleichen Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet.

Für die Bedienung geschalteter Antriebe eines Hebezeuges mittels eines Bedienungsgerätes ist es vorteilhaft, dem Bediener beim Schalten der Schaltkontakte 2 über die Betätigungskraft eine taktile Rückmeldung zu vermitteln. Dies ist dadurch erreichbar, dass mit Annäherung an den Schaltpunkt die Bedienungskraft zunächst ansteigt und nach Erreichen des Schaltpunktes abfällt. Hierfür ist der Außenstößel 7, der in einer im Schaltergehäuse 1 gehaltenen Buchse 14 geführt ist, mit einer konzentrisch zur Längsachse des Außenstößels 7 ausgerichteten Federzunge 7b ausgestattet. Diese Federzunge 7b weist an ihrem freien und nach unten in Druckrichtung gerichteten Ende eine nach außen weisende Rastnase 7c auf, die bei der Abwärtsbewegung beziehungsweise Druckbewegung des Außenstößels in eine oder mehrere hintereinander angeordnete Rastnuten 13 je nach Anzahl der Schaltstufen einschnappt. Die ringförmigen Rastnuten 13 sind entsprechend im Bereich der Innenwand der Buchse 14 angeordnet. In der eingeschnappten Stellung der Rastnase 7c in eine der drei in Betätigungsrichtung des Außenstößels 7 gesehen hintereinander und mit Abstand zueinander angeordneten Rastnuten 13 ist die Druckkraft reduziert, die der Bediener aufbringen muss, um die Schaltposition zu halten. Um diese Position beispielsweise Langsamlauf zu verlassen und die nächst tiefere Schaltstellung Schnelllauf zu erreichen, ist zunächst eine spürbar höhere Kraft aufzuwenden, um die Rastnase 7b aus der Rastnut 13 herauszubewegen.

Bezugszeichenliste

1

Schaltergehäuse

2

Schaltelement

3

Federelement

4

erster elektrischer Mikrotaster

5

Druckbetätigungsmechanik

6

zweiter elektrischer Mikrotaster

7

Außenstößel

7a

Anlagefläche

7b

Federzunge

7c

Rastnase

8

Bohrung

9

Innenstößel

9a

Anlagefläche

10

Federelement

11

Schutzkappe

12

Schaltstößel

13

Rastnut

14

Buchse