DE102013209271B3 - Machine tool, handpiece and drive motor unit with wireless signal connection - Google Patents
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Abstract
Vorgestellt wird eine Werkzeugmaschine mit einer einen Antriebsmotor aufweisenden Antriebsmotoreinheit, einer biegsamen Welle und einem Handstück, wobei das Handstück eine Werkzeugaufnahme aufweist, die im Handstück beweglich gelagert ist und die über die biegsame Welle vom Antriebsmotor antreibbar ist, und wobei das Handstück einen zur manuellen Betätigung durch einen Bediener eingerichteten Bedienerwunschgeber aufweist und die Antriebsmotoreinheit dazu eingerichtet ist, den Antriebsmotor in Abhängigkeit von der Betätigung des Bedienerwunschgebers zu steuern, Die Werkzeugmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass sie zur Einrichtung einer kabellosen Signalverbindung zwischen dem Handstück und der Antriebsmotoreinheit eingerichtete Funkmittel aufweist, die dazu eingerichtet sind, auf eine manuelle Betätigung des Bedienerwunschgebers zu reagieren, wobei die Antriebsmotoreinheit dazu eingerichtet ist, den Antriebsmotor in Abhängigkeit von der Reaktion der Funkmittel zu steuern.Disclosed is a machine tool having a drive motor having a drive motor unit, a flexible shaft and a handpiece, the handpiece having a tool holder which is movably mounted in the handpiece and which is drivable via the flexible shaft from the drive motor, and wherein the handpiece for manual operation The machine tool is characterized in that it has for establishing a wireless signal connection between the handpiece and the drive motor unit equipped radio, the are adapted to respond to a manual operation of the operator request generator, wherein the drive motor unit is adapted to control the drive motor in response to the reaction of the radio.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Handstück nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 und eine Antriebsmotoreinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.The present invention relates to a machine tool according to the preamble of
Eine solche Werkzeugmaschine weist eine einen Antriebsmotor aufweisende Antriebsmotoreinheit, eine biegsame Welle und ein Handstück auf, wobei das Handstück eine Werkzeugaufnahme aufweist, die im Handstück beweglich gelagert ist und die über die biegsame Welle vom Antriebsmotor antreibbar ist. Das Handstück weist einen zur manuellen Betätigung durch einen Bediener eingerichteten Bedienerwunschgeber auf, und die Antriebsmotoreinheit ist dazu eingerichtet, den Antriebsmotor in Abhängigkeit von der Betätigung des Bedienerwunschgebers zu steuern.Such a machine tool has a drive motor unit having a drive motor unit, a flexible shaft and a handpiece, wherein the handpiece has a tool holder, which is movably mounted in the handpiece and which can be driven by the drive motor via the flexible shaft. The handpiece has an operator request timer set up for manual operation by an operator, and the drive motor unit is configured to control the drive motor in response to the operation of the user command generator.
Ein solches Handstück weist eine Werkzeugaufnahme auf, die im Handstück beweglich gelagert und dazu eingerichtet ist, über eine biegsame Welle von einer Antriebsmotoreinheit angetrieben zu werden. Darüber hinaus weist das Handstück einen zur manuellen Betätigung durch einen Bediener eingerichteten Bedienerwunschgeber auf.Such a handpiece has a tool holder, which is movably mounted in the handpiece and adapted to be driven via a flexible shaft by a drive motor unit. In addition, the handpiece has an operator request timer set up for manual operation by an operator.
Die Antriebsmotoreinheit weist einen Antriebsmotor auf und ist dazu eingerichtet, eine in einem Handstück beweglich gelagerte Werkzeugaufnahme mit einer biegsamen Welle anzutreiben.The drive motor unit has a drive motor and is adapted to drive a tool holder movably mounted in a handpiece with a flexible shaft.
Eine derartige Werkzeugmaschine, ein derartiges Handstück und eine derartige Antriebsmotoreinheit sind per se bekannt. Solche Werkzeugmaschinen werden in vielen Bereichen der Technik verwendet, wobei das Handstück zum Beispiel als Schleifwerkzeug oder als Schneidewerkzeug dient.Such a machine tool, such a handpiece and such a drive motor unit are known per se. Such machine tools are used in many fields of technology, for example, the handpiece serves as a grinding tool or as a cutting tool.
In der Fleischverarbeitung werden zum Beispiel solche Werkzeugmaschinen verwendet, um sogenannte Rundmesser anzutreiben, bei denen es sich um kreisförmige, in einer Lagerung rotierende Klingen handelt, wobei die Lagerung einen Griffkörper aufweist. In diesem Fall ist das Handstück eine handhaltbare und handhabbare Fleischmaschine, wie sie in der Schlachttierverarbeitung eingesetzt wird.In meat processing, for example, such machine tools are used to drive so-called rotary blades, which are circular blades rotating in a bearing, the bearing having a handle body. In this case, the handpiece is a hand-held and manageable meat machine, as used in slaughter animal processing.
Bei der Arbeit mit der Werkzeugmaschine wird der Antriebsmotor vom Bediener über eine Betätigung des Bedienerwunschgebers, der ein Bestandteil des Handstücks ist, eingeschaltet und ausgeschaltet.When working with the machine tool, the drive motor is switched on and off by the operator via an operation of the operator input device, which is a component of the handpiece.
Aus der
Von diesem Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche.From this prior art, the present invention differs by the characterizing features of the independent claims.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass sie zur Einrichtung einer kabellosen Signalverbindung zwischen dem Handstück und der Antriebsmotoreinheit eingerichtete Funkmittel aufweist, die dazu eingerichtet sind, auf eine manuelle Betätigung des Bedienerwunschgebers zu reagieren und wobei die Antriebsmotoreinheit dazu eingerichtet ist, den Antriebsmotor in Abhängigkeit von der Reaktion der Funkmittel zu steuern.The machine tool according to the invention is characterized in that it has radio means set up for establishing a wireless signal connection between the handpiece and the drive motor unit, which are adapted to respond to a manual actuation of the user request generator and wherein the drive motor unit is adapted to the drive motor in dependence to control from the reaction of the radio.
Das erfindungsgemäße Handstück zeichnet sich dadurch aus, dass das Handstück zur Einrichtung einer kabellosen Signalverbindung zwischen dem Handstück und der Antriebsmotoreinheit eingerichtete Funkmittel aufweist, die dazu eingerichtet sind, auf eine manuelle Betätigung des Bedienerwunschgebers zu reagieren.The handpiece according to the invention is characterized in that the handpiece for establishing a wireless signal connection between the handpiece and the drive motor unit has established radio means, which are adapted to respond to a manual operation of the user request generator.
Die erfindungsgemäße Antriebsmotoreinheit zeichnet sich dadurch aus, dass die Werkzeugmaschine zur Einrichtung einer kabellosen Signalverbindung zwischen dem Handstück und der Antriebsmotoreinheit eingerichtete Funkmittel aufweist und dazu eingerichtet ist, den Antriebsmotor in Abhängigkeit von Signalen der Funkmittel zu steuern.The drive motor unit according to the invention is characterized in that the machine tool has radio means set up for establishing a wireless signal connection between the handpiece and the drive motor unit and is adapted to control the drive motor as a function of signals from the radio resources.
Die Erfindung erlaubt damit einen Verzicht auf eine kabelgebundene Signalübertragung zwischen Handstück und Antriebsmotoreinheit.The invention thus allows a waiver of a wired signal transmission between the handpiece and drive motor unit.
Dadurch wird der Aufbau der biegsamen Welle vereinfacht, da nicht nur das Kabel, sondern insbesondere auch Anschlüsse zum Verbinden des Kabels mit dem Handstück und/oder der Antriebsmotoreinheit entfallen können.As a result, the structure of the flexible shaft is simplified, since not only the cable, but in particular also connections for connecting the cable to the handpiece and / or the drive motor unit can be omitted.
Damit vereinfacht sich auch ein Wechsel von Handstücken und/oder der biegsamen Welle, da nur noch die mechanische, Kraft übertragende Kopplung sichergestellt werden muss, ohne dass dabei gleichzeitig auf eine sichere elektrische Kopplung geachtet werden muss. Darüber hinaus ergibt sich eine bessere Handhabbarkeit, da ein zusätzlicher, der Bewegung entgegen wirkender Widerstand, der durch ein Kabel bedingt ist, entfällt.This also simplifies a change of handpieces and / or the flexible shaft, since only the mechanical, force-transmitting coupling must be ensured without at the same time must be paid to a safe electrical coupling. In addition, there is better handling, since an additional, the movement counteracting resistance, which is caused by a cable eliminated.
Mit Blick auf Ausgestaltungen der Werkzeugmaschine ist bevorzugt, dass die Funkmittel einen in dem Handstück angeordneten Sender und einen in der Antriebsmotoreinheit angeordneten Empfänger aufweisen.With regard to configurations of the machine tool, it is preferred that the radio means comprise a transmitter arranged in the handpiece and a receiver arranged in the drive motor unit.
Bevorzugt ist auch, dass das Handstück der Werkzeugmaschine einen Energiewandler und einen Energiespeicher aufweist, aus dem der Sender mit elektrischer Energie versorgt wird. It is also preferred that the handpiece of the machine tool has an energy converter and an energy store, from which the transmitter is supplied with electrical energy.
Der Energiewandler stellt eine Nachlieferung von Energie für die das Einschalten des Antriebsmotors beeinflussende Signalfunktion des Handstücks sicher, die ganz einfach aus dem Antrieb des Handstücks abgezweigt werden kann.The energy converter ensures a subsequent supply of energy for the activation of the drive motor influencing signal function of the handpiece, which can be easily diverted from the drive of the handpiece.
Der Energiespeicher stellt sicher, dass auch bei noch nicht angetriebenem Handstück ausreichend Energie für die genannte Signalfunktion des Handstücks bereitsteht.The energy storage ensures that even when not hand-operated handpiece sufficient energy for the said signal function of the handpiece is ready.
Ferner ist bevorzugt, dass der Energiewandler einen mit der Werkzeugaufnahme drehfest verbundenen Generator elektrischer Energie aufweist. Dies erlaubt eine technisch einfache und effiziente Abzweigung mechanischer Energie aus dem Antrieb des Handstücks und eine einfache Umwandlung in elektrische Energie.Furthermore, it is preferable for the energy converter to have a generator of electrical energy connected in a rotationally fixed manner to the tool holder. This allows a technically simple and efficient diversion of mechanical energy from the drive of the handpiece and a simple conversion into electrical energy.
Bevorzugt ist auch, dass der Energiespeicher einen Kondensator und/oder einen Akkumulator in Form einer wiederaufladbaren Batterie aufweist. Beide Alternativen stellen einfache und preisgünstige Energiespeicher für den Zweck der Sicherstellung der genannten Signalfunktion dar.It is also preferred that the energy store has a capacitor and / or an accumulator in the form of a rechargeable battery. Both alternatives represent simple and inexpensive energy storage for the purpose of ensuring the aforementioned signal function.
Ferner ist bevorzugt, dass der Bedienerwunschgeber ein zur manuellen Betätigung eingerichtetes mechanisches Betätigungsmittel und ein mit dem mechanischen Betätigungsmittel gekoppeltes elektrisches Schaltelement aufweist. Durch diese Kopplung wird die elektrische Entsicherung des Antriebs an eine durch den Bediener erfolgende mechanische Betätigung geknüpft, was die Sicherheit erhöht.Furthermore, it is preferred that the operator request transmitter has a mechanical actuating means set up for manual actuation and an electrical switching element coupled to the mechanical actuating means. By this coupling, the electrical arming of the drive is linked to a mechanical actuation by the operator, which increases safety.
Bevorzugt ist auch, dass der in der Antriebsmotoreinheit angeordnete Empfänger dazu eingerichtet ist, ein Schaltelement zu steuern, das dazu eingerichtet ist, die elektrische Energieversorgung des Antriebsmotors zu steuern.It is also preferred that the receiver arranged in the drive motor unit is adapted to control a switching element which is adapted to control the electrical power supply of the drive motor.
Ferner ist bevorzugt, dass die Funkmittel einen in der Antriebsmotoreinheit angeordneten Sender und einen in dem Handstück angeordneten Empfangsschaltkreis aufweisen und dazu eingerichtet sind, den Bedienerwunsch durch ein Lastmodulationsverfahren in dem Sendesignal abzubilden. Damit ist der besondere Vorteil verbunden, dass das Handstück für die Signalfunktion keine Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie und zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie benötigt.Furthermore, it is preferred that the radio means have a transmitter arranged in the drive motor unit and a receiving circuit arranged in the handpiece and are set up to image the operator request in the transmission signal by a load modulation method. This has the particular advantage that the handpiece for the signal function requires no device for storing electrical energy and for converting mechanical energy into electrical energy.
Bevorzugt ist auch, dass der Empfangsschaltkreis elektrisch an den Bedienerwunschgeber gekoppelt ist und so ausgestaltet ist, dass seine Impedanz von der Betätigung des Bedienerwunschgebers abhängt. Ein Einschalten der Antriebsmotoreinheit setzt damit ein manuelles Fassen des Handstücks und damit eine Kontrolle des Handstücks durch den Bediener voraus, was die Sicherheit im Umgang mit dem Handstück erhöht.It is also preferred that the receiving circuit is electrically coupled to the operator request generator and is designed so that its impedance depends on the operation of the user request generator. Turning on the drive motor unit thus requires a manual gripping of the handpiece and thus a control of the handpiece by the operator, which increases the safety in handling the handpiece.
Mit Blick auf Ausgestaltungen des Handstücks ist bevorzugt, dass die Funkmittel einen in dem Handstück angeordneten Sender aufweisen.With regard to embodiments of the handpiece, it is preferred that the radio means comprise a transmitter arranged in the handpiece.
Bevorzugt ist auch, dass die Funkmittel einen Empfangsschaltkreis aufweisen, der elektrisch an den Bedienerwunschgeber gekoppelt ist und der so ausgestaltet ist, dass seine Impedanz von der Betätigung des Bedienerwunschgebers abhängt.It is also preferred that the radio means have a receiving circuit which is electrically coupled to the operator request generator and which is designed such that its impedance depends on the operation of the user request generator.
Mit Blick auf Ausgestaltungen der Antriebsmotoreinheit ist bevorzugt, dass die Funkmittel einen in der Antriebsmotoreinheit angeordneten Empfänger aufweisen.With regard to embodiments of the drive motor unit, it is preferred that the radio means have a receiver arranged in the drive motor unit.
Bevorzugt ist auch, dass die Funkmittel einen Sender aufweisen und dazu eingerichtet sind, auf ein durch eine Lastmodulation im Sendesignal abgebildeten Bedienerwunsch zu reagieren.It is also preferred that the radio means have a transmitter and are adapted to respond to an operator request represented by a load modulation in the transmission signal.
Mit Blick auf die Sicherheit der Aufrechterhaltung der Funkverbindung ist bevorzugt, dass diese fail safe ausgeführt wird um im Falle des Ausbleibens oder einer Störung der Funksignale den Antriebsmotor zu stoppen. Dies wird bevorzugt dadurch verwirklicht, dass eine Antriebsmotor-Empfangselektronik dazu eingerichtet ist, den Antriebsmotor bei ausbleibendem oder gestörtem Funksignal zu stoppen.In view of the safety of maintaining the radio link is preferred that this fail safe is executed to stop the drive motor in the event of failure or interference of the radio signals. This is preferably realized in that a drive motor receiving electronics is adapted to stop the drive motor in the absence or disturbed radio signal.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show, in schematic form:
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Figuren gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente.Identical reference symbols in the various figures designate identical or at least functionally comparable elements.
Das erste Ausführungsbeispiel weist einen in das Handstück
Im Einzelnen zeigt die
Der Antriebsmotor
Der Elektromotor ist bevorzugt ein permanent erregter Synchronmotor. Ein solcher Elektromotor zeichnet sich dadurch aus, dass der Läufer keine stromdurchflossenen Wicklungen, sondern Permanentmagnete aufweist, die von einem durch Stromflüsse in Statorwicklungen erzeugten Drehfeld angetrieben werden. Die Bezeichnung als Synchronmotor weist darauf hin, dass sich der Läufer im Betrieb synchron mit dem Drehfeld des Stators dreht. Es treten keine Ohm'schen Verluste im Rotor auf, die diesen erwärmen würden. Als Folge ist auch eine Anströmung des Läufers mit kühler Umgebungsluft nicht erforderlich, so dass der Elektromotor in einem dichten Gehäuse untergebracht werden kann, was für manche Arbeitsumgebungen besonders vorteilhaft ist. So wird zum Beispiel die in der Fleischverarbeitung erforderliche Reinigung des Arbeitsgerätes durch die Dichtheit sehr erleichtert, weil sie den Einsatz von Reinigungsflüssigkeiten und Dampfstrahlern erlaubt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Handstück
Der Elektromotor wird in der dargestellten Ausgestaltung nur dann eingeschaltet, wenn ein elektrisches Hauptschalter-Schaltelement
Das elektrische Hauptschalter-Schaltelement
Das zweite elektrische Schaltelement
Das Handstück
Die biegsame Welle
Das Handstück
Der Bedienerwunschgeber
Das mechanische Betätigungsmittel
Die Handstück-Sendeelektronik
Die Antriebsmotoreinheit
Das Sendesignal
Das zweite elektrische Schaltelement
Da das zweite elektrische Schaltelement
Die Werkzeugmaschine
Diese Funkmittel sind dazu eingerichtet, auf eine manuelle Betätigung des Bedienerwunschgebers
In dem in
Die
In der in der
Der Bedienerwunschgeber
Der in der Antriebsmotoreinheit
Bei dem in der
Bei einem Lastmodulationsverfahren wird eine Spannung an einem Sendeschwingkreis in einer Verbindung aus einem Sendeschwingkreis und einem Empfangsschwingkreis durch Rückwirkung einer Änderung einer Spannung in einem Empfangsschwingkreis moduliert.In a load modulation method, a voltage is modulated on a transmitting oscillating circuit in a connection of a transmitting oscillating circuit and a receiving oscillating circuit by reacting a change of a voltage in a receiving resonant circuit.
Lastmodulationsverfahren sind per se und insbesondere durch RFID-Anwendungen (RFID = Radio Frequency Identification) bekannt. Dabei versorgt ein Sendeschwingkreis einen induktiv gekoppelten Empfangsschwingkreis mit Energie und liest über den Empfangsschwingkreis Daten aus. Für die Kontaktaufnahme erzeugt der Sendeschwingkreis ein hochfrequentes Magnetfeld, das in einer Induktivität eines Empfangsschwingkreises, der sich in der Nähe des Sendeschwingkreises befindet, eine Wechselspannung induziert. Für eine Signalübertragung vom Empfangsschwingkreis zum Sendeschwingkreis wird die sogenannte Lastmodulation verwendet, die eine hinreichende Nähe (Abstand kleiner 0,16·Wellenlänge) von Sendeschwingkreis und Empfangsschwingkreis voraussetzt. Bei hinreichender Nähe kommt es zur sogenannten transformatorischen Kopplung, bei der sich die Energieaufnahme einer Empfangsinduktivität durch eine Rückwirkung auf den Sendeschwingkreis in Spannungsänderungen am Sendeschwingkreis abbildet. Gesteuerte Modulationen der Last, also der Impedanz des Empfangsschwingkreises, rufen daher Spannungsänderungen im Sendeschwingkreis hervor, die für eine Datenübertragung auswertbar sind. Bei einigen Frequenzen aus ISM-Bändern (Industrial, Scientific and Medical Band) ergeben sich ausreichend große Wellenlängen, so dass sich bei den von biegsamen Wellen überbrückten Abständen eine transformatorische Kopplung erzielen lässt.Load modulation methods are known per se and in particular by RFID applications (RFID = Radio Frequency Identification). In this case, a transmitting oscillating circuit supplies an inductively coupled receiving resonant circuit with energy and reads out data via the receiving resonant circuit. For the contact, the transmitter oscillation circuit generates a high-frequency magnetic field, which induces an alternating voltage in an inductance of a receiving resonant circuit, which is located in the vicinity of the transmitter oscillation circuit. For a signal transmission from the receiving resonant circuit to the transmitting oscillating circuit, the so-called load modulation is used, which requires a sufficient proximity (distance of less than 0.16 wavelength) from the transmitter oscillating circuit and the resonant circuit. At sufficiently close it comes to the so-called transformer coupling, in which the energy absorption of a Empfangsinduktivität reflected by a retroactive effect on the Sendeschwingkreis in voltage changes to the transmitter oscillation circuit. Controlled modulations of the load, ie the impedance of the receiving resonant circuit, therefore cause voltage changes in the transmitting oscillating circuit, which can be evaluated for data transmission. At some frequencies from ISM bands (Industrial, Scientific and Medical Band), sufficiently long wavelengths result so that a transformer coupling can be achieved at the distances bridged by flexible waves.
Im Ausführungsbeispiel, das in der
Das Handstück
Das Handstück
Die Antriebsmotoreinheit
Der Sender
Da das zweite elektrische Schaltelement
Damit besitzt auch die in der
Diese Funkmittel sind dazu eingerichtet, auf eine manuelle Betätigung des Bedienerwunschgebers
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