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antriebstechnik 9/2017

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SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Intuitiv, sicher und schnell Für Handeinsteller gibt es in vielen Anwendungsbereichen keine Alternative Touchscreens liegen bei der Bedienung von Geräten und Maschinen im Trend – für viele Anwendungen wie bspw. in der Medizintechnik ist die feinfühligere haptische Eingabe mittels Drehknopf jedoch besser geeignet. Im Sortiment eines Münchener Anbieters findet sich für jede Anwendung eine Lösung. Kundenspezifische Anpassungen ermöglichen zudem die Berücksichtigung von speziellen Anforderungen. B edienkonzepte hochwertiger Produkte müssen die speziellen Bedürfnisse der Anwender berücksichtigen. So finden sich z. B. an einer Profikamera zahlreiche Bedientaster und Einstellräder, die der Fotograf (ähnlich einem Musiker) in Sekundenbruchteilen finden und betätigen kann – im Notfall auch ohne hinzusehen. Müsste er einen Touchscreen navigieren, wäre diese intuitive Art der Bedienung jedoch nicht möglich. Das Beispiel zeigt: Für sensible und schnelle Einstellaufgaben sind Handeinsteller nach wie vor das Mittel der Wahl. Matthias Herrmann ist Marketingmanager der Megatron Elektronik GmbH & Co. KG in Putzbrunn Höhere Betriebssicherheit durch Präzision und Schnelligkeit „Die Einsparung separater Bedienelemente durch einen universellen Touchscreen reduziert zwar die Gerätekosten, für eine Kaufentscheidung ist dieser Faktor jedoch oft nicht wesentlich“, so Georg Ackermann, Produktmanager bei Megatron. „In vielen Anwendungsbereichen ist es von größe rer Relevanz, dass sich ein Drehknopf effizienter bedienen lässt und der Nutzer deshalb weniger schnell ermüdet.“ Auch in Sachen Präzision ist das Handrad dem Touchscreen überlegen – wichtig ist das z. B. bei einer exakten Positioniertätigkeit an einer Bearbeitungsmaschine. Hier wird zudem die Dynamik der Bewegung vom groben schnellen Verfahren bis zur exakten Zielanfahrt durch die Drehbewegung intuitiv nachgebildet. „Ein weiterer Vorteil liegt im schnellen und einfachen Zugriff“, so Ackermann. „Ein Handrad ist nicht in einem Untermenü versteckt und kann somit in kritischen Situationen schnell aktiviert werden.“ Aufgedruckte Skalen und Symbole auf der Montagefläche sorgen außerdem für eine intuitive Bedienung – auf einen Blick ist ersichtlich, in welche Richtung der Anwender drehen muss und wie viel Reserve bis zum Maximalwert gegebenenfalls noch vorhanden ist. Beim Einsatz in einem Operationssaal tragen diese Faktoren entscheidend zur Sicherheit bei: Hier haben die Bediener weder die Ruhe noch die Zeit, sich durch verschachtelte Untermenüs zu navigieren. Umfassendes Sortiment und mechanisches Know-how Das Münchener Unternehmen bietet im Bereich der Handeinsteller (engl. Panel Encoder) eines der breitesten Produktportfolios, sodass sich für die vielfältigen Anforderungen der verschiedenen Einsatzbereiche jeweils eine Lösung finden lässt. Im Sortiment finden sich z. B. kontaktlose Technologien, die bei neuen Gerätekonstruktionen immer häufiger die traditionellen Potentiometer 70 antriebstechnik 9/2017

SENSORIK UND MESSTECHNIK 01 Handeinsteller mit schematischer Darstellung der Funktionseinheiten Drehknopf Wellendichtring Befestigungsmutter + Zahnscheibe Frontplatte Rastrad Bedientafelabdichtung Rastkugel + Andruckfeder Schaltkalotte Pins für Leiterplattenkontaktierung 02 Handeinstellerbauformen für industrielle oder Outdooranwendungen Leiterplatte Applikation Blechstreifen für Lötmontage ablösen – denn deren elektromechanisches Sensorprinzip ist anfällig für Verschleiß und reagiert empfindlich auf Lösungsmitteldämpfe oder Staubpartikel. Neben optischen Messprinzipien werden zunehmend Handeinsteller mit Halleffekt verwendet, die eine komplette Kapselung des Sensors z. B. durch Vergießen ermöglichen. Somit lässt sich auch eine Verschmutzung oder Tauwasserbildung ausschließen, die bei optischen Systemen in rauen Betriebsumgebungen Probleme bereiten kann. Die Signale sind bei diesen Lösungen in der Regel bereits konditioniert und es stehen zahlreiche Schnittstellen zur Verfügung. Für die Integration des gewählten Handeinstellers in die jeweilige Applikation wird mechanisches Know-how benötigt; die Experten von Megatron stehen den Anwendern dabei beratend zur Seite. Ein Beispiel ist die Tastfunktion von Drehimpulsgebern, über die der Anwender die vorgegebene Einstellung quittieren oder in einem Einstellmenü navigieren kann. „Der Knopf darf dabei nicht zu groß sein, denn sonst ergibt sich bei einem außermittigen Tastendruck der sogenannte Schubladeneffekt“, führt Ackermann aus. Ähnlich einer Schraubzwinge verkantet sich dabei die Welle in der Gleitlagerführung. „Die Lösung liegt in einem kleineren Knopf. Alternativ muss das Design des Knopfes so ausgeführt sein, dass der Bediener beim Tastendruck automatisch die Mitte trifft.“ Zudem sind spezielle Gleitbeschichtungen der Welle sowie die Verlängerung des Gleitlagers möglich. Anwendungsspezi fische Anpassungen 03 Die Drehimpulsgeber sind konzipiert für die direkte Leiterplattenmontage in verschiedenen Orientierungen – mithilfe von Litzen und Board-In-Stecker Grundsätzlich sind bei allen Handeinstellern individuelle Anpassungen möglich. Anhand der schematischen Darstellung eines Drehgebers der MRS-Baureihe lassen sich die Optionen veranschaulichen. Im Schnittbild sieht man das Rast - rad mit einer Kontur von bspw. 16 Vertiefungen, das in eine gefederte Kugel einrastet. Über die Federkonstante lässt sich das Drehmoment variieren. Die Unterseite der Betätigungswelle endet auf einem Kalottenschaltkontakt. Somit kann durch Drücken auf den Bedienknopf ein Schaltimpuls zum Quittieren der Eingabe erzeugt werden. Hier ließe sich durch eine zusätzliche Feder die Tastkraft erhöhen. „Bei dem hier dargestellten Drehimpulsgeber wäre zudem eine frontseitige Abdichtung möglich“, so Ackermann. Dabei wird ein O-Ring zwischen der Oberseite des Gehäuses und der Montageplatte eingebaut. Er verhindert, dass Wasser durch die Bedientafel eindringen kann. Ein weiterer O-Ring befindet sich zwischen der Welle und der Innenseite des Gleitlagers. Hier ist auf eine sorgfältige Abstimmung der Tastfeder mit der Reibkraft des O-Ringes zu achten, damit z. B. bei tiefen Temperaturen der Taster auch zuverlässig wieder zurückfedert. Bei der individuellen Anpassung von Handeinstellern ist nicht zuletzt die Dimensionierung des Betätigungsdrehmoments entscheidend. „Ein Bauarbeiter mit Schutzhandschuhen hat andere Anforderungen als ein Chirurg“, erläutert Ackermann. Die Wahrnehmung des Drehmomentes ist durch die Knopfgröße bestimmt, die Werte sind ohne die Angabe der Drehgeschwindigkeit nicht vergleichbar. Weiterhin ist die Haptik insbesondere bei rastender Drehhemmung ein grundlegendes Kriterium für die qualitative Einschätzung des Gesamtgerätes durch den Anwender. „Welche Anpassungen wirklich sinnvoll sind, ist immer abhängig von der Applikation und den verwendeten Sensortypen“, fasst Ackermann zusammen. In manchen Fällen sind auch applikationsspezifische Tests in Dauerlaufprüfständen hilfreich, die Megatron auf Wunsch durchführt. Fotos: Aufmacher: Fotolia www.megatron.de antriebstechnik 9/2017 71

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