Trends Elektromechanische Bedienelemente
»Die schöne alte Folientastatur hat noch lange nicht ausgedient«
Elektromechanische Bedienelemente sind auch im Zeitalter von Touchpanels, Sprachsteuerung und Augmented Reality aus Anwendungen innerhalb und außerhalb der Industrie nicht wegzudenken. Doch welche Trends zeigen sich derzeit bei Schaltern, Tastern, Joysticks & Co.?
Niko Maucher, Product Manager bei Rafi, und Frank Fleischer, dort Head of Technology & Innovation, geben Auskunft.
Markt&Technik: Welche technischen Trends, Markttrends und Anwendungstrends zeigen sich derzeit bei industrietauglichen elektromechanischen Bedienelementen wie Schaltern, Tastern, Joysticks, Folientastaturen und Silikonschaltmatten?
Niko Maucher: Kein Trend, eher breit gestreute Realität: Smarte Bedienelemente ermöglichen die Kommunikation mit Steuerungen, ohne dass intelligente Zusatzmodule entwickelt werden müssen. So bietet beispielsweise die »E-BOX IO-LINK« eine leicht integrierbare Bedieneinheit mit bis zu sechs Einbaustellen, die sich mit geringem Montage- und Parametrieraufwand integrieren lassen. Die vorkonfigurierten Bedienboxen decken die gängigsten Anwendungen ab. Weitere Varianten sind je nach Marktanforderungen ohne größeren Aufwand realisierbar.
Kurze Realisierungszeiten im Anlagenbau sind ein wichtiger Wettbewerbsfaktor, der sich durch Modularisierung optimieren lässt. Bedienelemente, Signallösungen und Zugangsregulierung in fast beliebiger Kombination, ohne große Lagerhaltung fertiger Kombinationen, bietet die »RAFI E-BOX MODULAR«. Mit einer bis sechs Einbaustellen lassen sich sofort viele individuelle Bedienlösungen umsetzen.
Welche Rolle spielen Robustheit und Kompaktheit sowohl bei Schaltern und Tastern als auch bei Maschinenbediengeräten?
Niko Maucher: Die neue Generation von Maschinenbedienern wünscht keine klobigen Bediengeräte mehr. Robustheit wird von der »Handy-Generation« nicht mehr zwangsläufig mit groß und schwer assoziiert. Bediengeräte, speziell Handbediengeräte, sollen leicht und kompakt sein. Dass sie entsprechend ihrem Einsatz robust, schlagfest und gedichtet sein müssen, wird vorausgesetzt. Den Unterschied machen heutzutage ansprechendes Design, Qualitätsanmutung und Ergonomie.
Bauraum ist heutzutage auch in vielen Industrieanwendungen knapp. Taster und die zugehörige Beleuchtung müssen sich in engem Raster anordnen lassen; Miniaturisierung ist hier gefragt. Die Tasterbaureihen »RACON 8/12« und »MICON 5« wurden daher durch die Version »MICON 5 SAFETY« ergänzt. Auf kleinem Footprint bekommen Anwender ein zweikanaliges Kontaktsystem mit potentialgetrenntem Öffner und Schließer. So lassen sich ehemals als Zweitasterlösung umgesetzte Produkte mittels eines Tasters verwirklichen, und das bei guter Haptik für Bediener.
Robustheit ist in der Industrie natürlich wichtig. Ein Beispiel dafür sind autonom fahrende Geräte. Sie werden von geschultem Personal in Betrieb gesetzt, aber einmal losgelassen, muss jede Person sie auch wieder stoppen können. Wir sehen deshalb fahrerlose Transportsysteme, die an mehreren Seiten jeweils einen robusten Not-Halt in prominenter Position aufweisen. Egal ob in einer Halle oder auf dem Feld, jede Anwendungsumgebung hat ihre speziellen Herausforderungen. Dabei gibt es grundlegende Bedienfunktionen, die fast immer gegeben sein müssen: Not-Halt, Signalleuchten, Starttaster und eine Zugangsberechtigung etwa durch Schlüsselschalter. Wir haben uns schon länger diesem Thema gewidmet und bieten dazu einbaufertige Bedienelemente der Baureihe »RAMO« mit M12-Schraubanschluss. Eine Integration mehrerer »RAMO« als Bedienfeld oder auch als Einzelbedienelement an exponierten Stellen ist für Maschinenbauer dadurch problemlos möglich.
Inwieweit ist bei Tastern heutzutage Programmierbarkeit gefragt?
Frank Fleischer: Ein branchenübergreifender Trend ist tatsächlich die stark wachsende Nachfrage nach programmierbaren Tastern: Sie zeigt sich in fast allen Bereichen wie der Medizintechnik, der Industrie und dem Fahrzeugbau. Der Kern dieser Entwicklung ist der Wunsch, dass Taster ihr Label bzw. Icon frei und kontextabhängig ändern können, um als multifunktionale Eingabeelemente zu dienen. Die technischen Ansätze hierfür sind vielfältig: Sie reichen von der Integration von OLED-Displays in einen einzelnen Taster bis hin zu komplett frei programmierbaren Keypads und Tastenfeldern.
Der entscheidende Erfolgsfaktor für die Akzeptanz bei Anwendern ist jedoch nicht die Display-Technologie allein. Vielmehr ist es die Sicherstellung einer guten Taktilität. Das haptische Feedback muss dem gewohnten und verlässlichen Klickgefühl eines klassischen Mikrotasters oder Schaltelements entsprechen. Erst diese Kombination aus dynamischer Anzeige und kompromisslos guter Haptik macht den digitalen Taster zu einer überlegenen Lösung, die Flexibilität und intuitive Bedienung vereint.
Welche Trends zeigen sich bei industriellen Joysticks?
Frank Fleischer: Bei Joysticks für industrielle Anwendungen, besonders in mobilen Arbeitsmaschinen, zeigt sich ein klarer Trend zu höherer Komplexität und Zuverlässigkeit. Die zunehmende Elektrifizierung von Fahrzeugen und die Dichte an Elektronikkomponenten stellen erhöhte Anforderungen an die Robustheit gegenüber Fremdmagnetfeldern. Klassische Hall-Sensorik stößt hier an ihre Grenzen, weshalb robustere Sensortechniken an Bedeutung gewinnen. Gleichzeitig steigt die Nachfrage nach multifunktionalen Griffen mit kundenspezifischer Ergonomie. Anwender erwarten eine nahtlose Integration zusätzlicher Bedienelemente wie Taster, Wippen oder Drehencoder direkt im Griff, um komplexe Maschinen effizient und intuitiv steuern zu können. Weitere wichtige Trends sind die Miniaturisierung für den Einbau in kompaktere Bedienpanels sowie die Erfüllung der funktionalen Sicherheit nach Normen wie ISO 13849, was eine redundante und ausfallsichere Auslegung der Systeme voraussetzt.
Welche Bedeutung haben Eingabesysteme auf Basis von Dehnungsmessstreifen (DMS)?
Frank Fleischer: Eine innovative Alternative zu klassischen mechanischen Schaltern ist die weglose Eingabe mittels Dehnungsmessstreifen (DMS). Solche Systeme ermöglichen eine kraftbasierte Bedienung ohne bewegliche Teile und bieten dadurch hohe Robustheit und lange Lebensdauer. Die eigentliche Herausforderung bei DMS-basierten Eingabesystemen liegt jedoch im Detail: das präzise Handling, die exakte Applizierung und die finale Kalibrierung der hochsensiblen DMS-Sensoren sind entscheidend für die spätere Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Eingabe. Schon kleine Abweichungen im Prozess können die Funktion stark beeinträchtigen. Rafi hat sich in diesem Bereich ein tiefes Know-how in der Entwicklung und Fertigung aufgebaut, das den gesamten Prozess von der Sensor-Entwicklung bis hin zu voll automatisierten Fertigungs- und Kalibrierungsprozessen umfasst und so eine konstant hohe Qualität sicherstellt.
Für welche Anwendungen bevorzugen die Kunden nach wie vor elektromechanische Bedienelemente anstelle von Touchscreen-Bedienpanels?
Niko Maucher: Unserer Erfahrung nach immer dann, wenn eine inkrementale Bedienung gefordert ist, wie das beispielsweise beim Verfahren von Maschinenachsen der Fall ist. Gleiches trifft zu, wenn Start und Stopp einer Funktion zeitlich sehr genau zu treffen sind, etwa beim Starterknopf für PKW mit Verbrenner und Anlasser - ihn werden wir vermutlich nie als kapazitiven Taster finden. Hier spielen Bedienhaptik, Motorgeräusch und Bedienertiming eine eng verzahnte Rolle. Außerdem bevorzugen Anwender in Umgebungen mit spürbaren Vibrationen oder Schwingungen ebenfalls haptische Elemente, weil diese klar differenzierbare Rückmeldung bieten. Wir können diesen (Rückwärts-)Trend sowohl bei On- als auch bei Off-Highway-Fahrzeugen sehen. Bediener wollen Basisfunktionen wieder ohne Umwege und mit haptischem Feedback bedienen können. Eine Suche in Untermenüs und am Ende ohne direkte Rückmeldung wird eher für untergeordnete Funktionen akzeptiert.
Außerdem hat die schöne alte Folientastatur noch lange nicht ausgedient. Sie ist immer noch die erste Wahl, wenn ein haptisches Bedienelement sehr nahe an einem Display platziert werden soll. Durch den flachen Aufbau lassen sich Bedienelemente nahe an die aktive Displayfläche setzen, was auch die funktionale Orientierung mit angezeigten Displayinhalten ermöglicht.
Elektromechanische Bedienelemente sind mit Bedienpanels kombinierbar, die mit Touchscreen und gegebenenfalls Multitouch ausgestattet sind. Welche Kombinationen werden von den Kunden für welche Anwendungen nachgefragt?
Frank Fleischer: Ein zentraler Trend ist die intelligente Kombination von Multitouch-Displays mit elektromechanischen Bedienelementen zu einer einzigen geschlossenen Einheit. Kunden fragen verstärkt nach Lösungen, welche die Vorteile beider Welten vereinen. Rafi bietet hierfür die technische Möglichkeit, elektromechanische Bedienelemente direkt auf der Glasoberfläche eines Touchscreens zu platzieren.
Diese hybriden Systeme bieten entscheidende Vorteile: Sie ermöglichen eine intuitive Blindbedienung kritischer Funktionen, stellen eine präzise Eingabe auch unter schwierigen Bedingungen sicher (etwa mit Handschuhen) und erhöhen so maßgeblich die Bediensicherheit und Effizienz. Typische Beispiele, die stark nachgefragt werden, sind Drehgeber, die direkt auf dem Display zur feinfühligen Maschinensteuerung platziert sind, oder einzelne Taster für essenzielle und sicherheitsrelevante Funktionen.
Der entscheidende Mehrwert entsteht durch die Verknüpfung mit dem Display: Die physischen Bedienelemente werden multifunktional, weil ihre Funktion kontextabhängig auf dem Bildschirm angezeigt und geändert werden kann. Dies ermöglicht es, die Gesamtzahl der Bedienelemente drastisch zu reduzieren, was zu aufgeräumteren und intuitiveren Bedienkonzepten führt. Völlig neue Möglichkeiten für das Maschinendesign und die User Experience (UX) ergeben sich durch die Kombination mit »SAFETY TOUCH«, einem Touch-System, das funktionale Sicherheit bis Performance Level d für die Eingabe und die sichere Anzeige von Inhalten gewährleistet. So lassen sich sicherheitsrelevante und nicht-sicherheitsrelevante Aktionen auf einem einzigen modernen Bedienpanel realisieren.
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