-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Vibrationsdosimeter zur Ermittlung
der Vibrationsbelastung von Personen, die durch den Betrieb eines
Werkzeugs mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind, nach dem Anspruch
1.
-
Stand der Technik
-
In
der
DE 101 19 252
A1 wird ein Vibrationsdosimeter zur personengebundenen
Messung von Kennwerten der Schwingungsbelastung an der Hand, am
Arm oder am ganzen Körper beschrieben. Das Vibrationsdosimeter
umfasst neben einer Schwingungsdauer-Messeinrichtung zusätzliche Sensoren, über
die weitere physikalische Messgrößen erfasst werden
können, beispielsweise die Temperatur. Die gesamte Einrichtung
wird in der Hand der Bedienperson gehalten; die Bedienperson ist
somit gezwungen, mit der das Vibrationsdosimeter aufnehmenden Hand
auch das Werkzeug zu führen, was eine verhältnismäßig
unkomfortable Handhabung darstellt.
-
Des
Weiteren besteht das Problem, dass nur die Vibrationsbelastung im
laufenden Betrieb eines Werkzeuges ermittelt werden kann. Sobald
die Hand vom Werkzeug genommen wird, wird die Messung unterbrochen,
auch wenn die Bedienperson mit der anderen Hand am Werkzeug weiterarbeitet.
Gleiches gilt beim Abschalten und erneuten Einschalten des Werkzeuges
oder beim Wechsel von einem Werkzeug zum nächsten.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen
ein bediensicheres und bequem handhabbares Vibrationsdosimeter zu schaffen,
das mit hoher Zuverlässigkeit die Vibrationsgesamtbelastung
einer Person zu ermitteln in der Lage ist.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben
zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Das
erfindungsgemäße Vibrationsdosimeter zur Ermittlung
der Vibrationsbelastung von Personen, die durch den Betrieb eines
Werkzeugs mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind, umfasst eine
Messeinrichtung zur Ermittlung des Betriebszustandes (Werkzeug unter
Last, Werkzeug im Leerlauf und eventuell der Betriebsart), eine
Betriebsdauer-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung der effektiven
Betriebsdauer des Werkzeugs, eine Rechnereinrichtung zum Berechnen
eines aktuellen Belastungswerts aus der effektiven Betriebsdauer
und aus einem werkzeugspezifischen und gegebenenfalls auch betriebsartspezifischen
Vibrationskennwert, eine Auswerteeinrichtung zum Vergleichen des
aktuellen Belastungswerts mit einem zulässigen Belastungsgrenzwert
und eine Anzeige- und/oder Abschalteinrichtung, über die
der aktuelle Status angezeigt und/oder das Werkzeug bei Überschreitung
des Belastungsgrenzwerts abgeschaltet wird. Weiterhin ist erfindungsgemäß eine
Speichereinrichtung zum Abspeichern und Auslesen älterer
Belastungswerte vorgesehen. Mithilfe dieser Speichereinrichtung
ist es möglich, Belastungswerte aus verschiedenen Arbeitsphasen
abzuspeichern und bei Wiederaufnahme der Arbeiten an einem schwingungsgenerierenden
Werkzeug wieder zu berücksichtigen. Dies ermöglicht
eine kontinuierliche Fortsetzung bei der Ermittlung des Belastungswerts
unter Berücksichtigung vorangegangener Arbeiten am gleichen
oder an verschiedenen Werkzeugen. Im Unterschied zu Ausführungen
zum Stand der Technik gehen somit nach dem Abschalten oder dem Wechsel
eines Werkzeugs Belastungen, denen die Bedienperson ausgesetzt war,
nicht verloren, sondern werden weiterhin kumulativ berücksichtigt.
Das Abspeichern in den bzw. Auslesen aus dem Speicher stellt sicher,
dass die Gesamtvibrationsbelastung für die jeweilige Bedienperson
festgestellt werden kann.
-
Außerdem
können über eine Schnittstelle die gespeicherter
Daten z. B. kumulative Vibrationsbelastung, Vibrationsbelastung
als Funktion der Zeit, verwendete Geräte und ihre Betriebsart über
die Zeit mit Hilfe eines Computers (PC, PDA oder ähnliches) ausgelesen
und dokumentiert werden. Alternativ oder zusätzlich zu
dem Belastungswert kann auch die zulässige Arbeitszeit
an dem Werkzeug als Funktion eines werkzeugspezifischen und eventuell
auch betriebsartspezifischen Vibrationskennwerts berechnet werden.
Die Auswerteeinrichtung vergleicht dann die effektive Betriebsdauer
mit der zulässigen Arbeitszeit, die sich als Funktion eines
zulässigen Vibrationskennwertes berechnen lässt.
Die Anzeigeeinrichtung stellt das Vergleichsergebnis dar.
-
In
die Ermittlung des aktuellen Belastungswerts kann auch eine Gewichtung
der jeweiligen, vom Werkzeug erzeugten Schwingungen einfließen, und
zwar über den werkzeugspezifischen Vibrationskennwert,
der für das jeweilige Werkzeug vorgegeben ist, und ggf.
zum Beispiel über die Messwerte, die über die
Messeinrichtung gemessen werden, sofern beispielsweise Beschleunigungen
von der Ermittlungseinrichtung erfasst werden. Grundsätzlich ist
es aber ausreichend, allein die Zeitdauer des laufenden Werkzeugbetriebs
festzustellen, wobei ggf. noch eine Unterscheidung zwischen Leerlauf
und Betriebsdrehzahl bzw. Betrieb unter Last der Betriebszustände
(Werkzeug unter Last, Werkzeug im Leerlauf und eventuell der Betriebsart)
getroffen wird. Alternativ oder zusätzlich zur Ermittlung
der Beschleunigungswerte kommt eine Ermittlung der Drehzahl des
Werkzeugs oder der Stromaufnahme in Betracht.
-
Bei
Berücksichtigung der gewichteten Belastungswerte kann unterschiedlichen
Schwingungskategorien, die von unterschiedlichen Werkzeugen generiert
werden, Rechnung getragen werden. Dies führt dazu, dass
stärkere Schwingungen auch stärker gewichtet werden,
wodurch die zulässige Gesamtbelastung, die durch den zulässigen
Belastungsgrenzwert gekennzeichnet ist, auch entsprechend schneller
erreicht wird.
-
Gemäß zweckmäßiger
Weiterbildung ist die Speichereinrichtung als physisch separates
Bauteil ausgeführt, das drahtlos mit mindestens einem weiteren
Bauteil des Vibrationsdosimeters kommuniziert. So kann es zweckmäßig
sein, eine separate Baueinheit mit der Speichereinrichtung sowie
weiteren Einrichtungen vorzusehen, beispielsweise einer Anzeigeeinrichtung
zum Anzeigen des aktuellen Status der Vibrationsbelastung. Die Aktivierungseinrichtung
befindet sich am Werkzeug und die Speichereinrichtung besitzt einen
Identifikationscode, um das Werkzeug zu sperren und zu entsperren,
wodurch automatisch sichergestellt ist, dass auch das Vibrationsdosimeter
personenbezogen aktiviert und die Messung der Schwingungsbelastung
begonnen wird. Der persönliche elektronische Schlüssel
liegt beispielsweise als Chipkarte, als RFID (radio frequency identification)
oder ähnliches vor. Mit dem Entsperren des Werkzeugs wird
zweckmäßigerweise auch der abgespeicherte Belastungswert
ausgelesen und als Initialbelastungswert zu dem neu zu ermittelnden
Belastungswert hinzuaddiert. Mit dem erneuten Abschalten des Werkzeugs
wird anschließend der aktuelle Belastungswert wieder in
den Speicher geschrieben.
-
Zur
Erhöhung der Sicherheit kann eine Abschalteinrichtung vorgesehen
sein, die als Baueinheit des Vibrationsdosimeters ausgeführt
ist und über die das Werkzeug bei Überschreitung
des zulässigen Belastungsgrenzwerts abgeschaltet wird.
Diese Abschalteinrichtung bildet insbesondere mit der Messeinrichtung
und der Betriebsdauer-Ermittlungseinrichtung eine gemeinsame Baueinheit
und befindet sich unmittelbar an dem Werkzeug.
-
Die
Vibrationsbelastung kann beispielsweise als Tages-Schwingungsbelastung
in Form eines frequenzbewerteten, energieäquivalenten 8-h-Schwingungsgesamtwertes
A(8) (nach Richtlinie 2002/44/EG) oder als Punktwert (z. B. nach
DIN V 45694) dargestellt werden. Um die Überschreitung von
Grenzwerten zu überprüfen, können die
Belastungswerte akkumuliert oder aber auch von einem Art Anwenderkonto
abgezogen werden.
-
Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und
den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines von einer Bedienperson zu handhabenden
Werkzeugs, mit einem zweiteiligen Vibrationsdosimeter, das zur Ermittlung
der Vibrationsbelastung der Bedienperson dient und eine werkzeugseitige
Baueinheit sowie eine hiervon separat ausgebildete, bedienerseitige
Baueinheit umfasst, die eine Speichereinrichtung zum Abspeichern
und Auslesen älterer Belastungswerte beinhaltet,
-
2 eine
schematische Darstellung des zweiteiligen Vibrationsdosimeters.
-
Die
Bedienperson 1 hält ein handgeführtes, elektrisch
angetriebenes Werkzeug 2, das im Ausführungsbeispiel
als Schlagbohrer oder Bohrhammer ausgeführt ist. Zur Ermittlung
der Vibrationsbelastung ist ein Vibrationsdosimeter 3 vorgesehen,
das zweiteilig ausgebildet ist und eine erste Baueinheit 4 am Werkzeug 2 sowie
eine hiervon separat ausgeführte, zweite Baueinheit 5 umfasst,
die von der Bedienperson 1 mitgeführt wird. Die
Baueinheit 4 und 5 des Vibrationsdosimeters können über
eine drahtlose Schnittstelle in Verbindung treten, wobei die Verbindung
nicht kontinuierlich bestehen muss, und können Informationen
austauschen, beispielsweise über eine Bluetooth-, WLan-,
Infrarot-, Ultraschall- oder Funk-Schnittstelle. Die drahtlose Kommunikation
ist im Ausführungsbeispiel mit den Funkwellen 6 zwischen
den Baueinheiten 4 und 5 gekennzeichnet. Die Kommunikation
kann in beide Richtungen erfolgen, also sowohl von dem werkzeugseitigen
Bauteil 4 zum separaten Bauteil 5 als auch in
Gegenrichtung.
-
Die
Baueinheit 4 beinhaltet eine Messeinrichtung 13,
die die Betriebszustände des Werkzeuges (Betriebsart, Betrieb,
Leerlauf) erfasst, eine Betriebsdauer-Ermittlungseinrichtung 15,
die zur Ermittlung der effektiven Betriebsdauer des Werkzeuges dient,
aus der dann mit Hilfe eines werkzeugspezifischen und eventuell
auch eines betriebsartspezifischen Vibrationskennwertes in der Recheneinheit 8, ebenfalls
in Baueinheit 4, der aktuelle Belastungswert berechnet
wird. Die Auswerteeinrichtung 9 in der Baueinheit 4 vergleicht
den aktuellen kumulativen Belastungswert mit Grenzwerten und die
Anzeigeeinrichtung 10 in der Baueinheit 4 zeigt
den aktuellen Status an. Ggf. werden auch weitere Maßnahmen eingeleitet.
-
Alternativ
oder zusätzlich zu dem Belastungswert kann auch die zulässige
Arbeitszeit an dem Werkzeug als Funktion eines werkzeugspezifischen
und eventuell auch eines betriebsartspezifischen Vibrationskennwerts
berechnet werden. Die Auswerteeinrichtung 9 vergleicht
dann die effektive Betriebsdauer mit der zulässigen Arbeitszeit,
die sich als Funktion eines zulässigen Vibrationskennwertes berechnen
lässt. Die Anzeigeeinrichtung 10 stellt das Vergleichsergebnis
dar.
-
Nach
Abschluss der Arbeit am Werkzeug wird der kumulative Belastungswert
auf der in Baueinheit 5 beinhalteten Speichereinrichtung 11 abgespeichert.
-
In 2 sind
die einzelnen Komponenten der Baueinheiten 4 und 5 des
Vibrationsdosimeters 3 dargestellt. Die Baueinheit 5,
die von der Bedienperson mitgeführt wird, umfasst eine
Speichereinrichtung 11 zum Abspeichern bzw. Auslesen älterer
Belastungswerte aus vorangegangenen Arbeitsphasen und einen Identifikationscode,
der zum Sperren und Entsperren des jeweils zu betätigenden
Werkzeuges vorgesehen ist. Die im oder am Werkzeug oder im Netzkabel
angeordnete Baueinheit 4 umfasst eine Messeinrichtung 13,
beispielsweise eine Messeinheit zur Ermittlung der auftretenden
Beschleunigungen am Werkzeug, eine Betriebsdauerermittlungseinrichtung 15 zur
Ermittlung der effektiven Betriebsdauer, eine Rechnereinrichtung 8 zum
Berechnen eines aktuellen Belastungswerts aus der effektiven Betriebsdauer
und aus einem werkzeugspezifischen und eventuell eines betriebsartspezifischen
Vibrationskennwertes, eine Auswerteeinrichtung 9 zum Vergleichen
des aktuellen Belastungswert mit einem zulässigen, maximalen
Belastungsgrenzwert, eine Anzeigeeinrichtung 10 zum Anzeigen
des aktuellen Status der Vibrationsbelastung sowie vorteilhafterweise auch
eine Abschalteinrichtung 14, mit der das Werkzeug bei Überschreitung
des Belastungsgrenzwerts abgeschaltet werden kann. Die Baueinheiten 4 und 5 kommunizieren über
die Funkwellen 6 miteinander.
-
Das
Verfahren zum Betrieb des Vibrationsdosimeters erfolgt in der Weise,
dass mit der Inbetriebnahme des Werkzeugs über die Aktivierungseinrichtung 12 in
der Baueinheit 5 zunächst eine Kennung, insbesondere
ein persönlicher elektronischer Schlüssel übermittelt
wird und das Werkzeug freigeschaltet wird. Zugleich wird aus der
Speichereinrichtung 11 eine möglicherweise bestehende
Vibrationsvorbelastung in Form eines älteren Belastungswertes ausgelesen.
Mit dem Einschalten des Werkzeugs wird der ausgelesene Belastungswert
als Initialbelastungswert berücksichtig und zu den neu
zu ermittelnden Belastungswerten aus dem laufenden Betrieb des Werkzeuges
hinzuaddiert. Auf diese Weise kann immer eine Gesamtbelastung festgestellt
werden, auch nach Unterbrechen der Arbeiten am Werkzeug oder einem
Wechsel des Werkzeugs, wobei verschiedene Werkzeugtypen über
werkzeugspezifische Vibrationskennwerte berücksichtigt
werden können.
-
Die
werkzeugspezifischen Vibrationskennwerte finden Eingang in die Berechnung
des aktuellen Belastungswerts, der sich aus dem Vibrationskennwert
und der effektiven Betriebsdauer berechnet, welche über
die Betriebsdauerermittlungseinrichtung 4 festgestellt
und von dieser übertragen wird. In der Auswerteeinrichtung 9 der
Baueinheit 5 wird der aktuelle Belastungswert unter Berücksichtigung
des Initialbelastungswerts mit dem zulässigen Belastungsgrenzwert
verglichen, wobei im Falle eines Überschreitens des Belastungsgrenzwertes
weitere Konsequenzen gezogen werden, die in einem Anzeigen des aktuellen
Status in der Anzeigeeinrichtung 10 sowie ggf. in einem
Abschalten des Werkzeugs über die Abschalteinrichtung 14 in
der Baueinheit 4 bestehen.
-
Mit
dem Abschalten des Werkzeuges 2 wird der aktuelle Belastungswert
in der Speichereinrichtung 11 abgespeichert. Zugleich wird über
die Aktivierungseinrichtung 12 das Werkzeug gesperrt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-