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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Personenschutz beim Bedienen eines handgehaltenen Werkzeugs sowie ein handgehaltenes Werkzeug.
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Stand der Technik
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Handgehaltene Werkzeuge, die von Elektromotoren angetriebene, sich drehende Wellen aufweisen, können beispielsweise Schraubwerkzeuge wie (Akku-)Schrauber oder auch Bohrwerkzeuge wie ein Bohrhammer sein. Gegebenenfalls kann eine Drehrichtung der sich drehenden Welle von einem Benutzer eingestellt werden. Je nach Nennleistung können solche Geräte sehr große Kräfte und Momente erzeugen, die bei unsachgemäßer Handhabung oder unvorhergesehenem (auch fehlerhaftem) Betriebsverhalten auch die bedienende Person verletzen bzw. schädigen können. Diese Situation treten insbesondere auf, wenn das Werkstück nicht das erwartete Gegenmoment aufbringt, beispielsweise weil sich die Welle nicht in die geplante Drehrichtung, welche z.B. von dem Benutzer eingestellt wurde, dreht, oder weil die Verbindung zwischen Werkzeug und Werkstück verloren geht, kann dies zu einer Gefährdung der Sicherheit des Benutzers bis hin zu schweren Verletzungen des Benutzers führen. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn in dem handgehaltenen Werkzeug ein Fehler auftritt und die ausgeführte Drehrichtung nicht der eingestellten entspricht, wenn der Benutzer versehentlich die falsche Drehrichtung einstellt oder wenn ein Defekt an einem mit dem handgehaltenen Werkzeug bearbeiteten Werkstück vorliegt oder auftritt. Beispielsweise kann ein Kopf einer Schraube, welche mit dem handgehaltenen Werkzeuge festgeschraubt werden soll, abreißen oder ausleiern.
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Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit bereitzustellen, um einen Personenschutz beim Bedienen eines handgehaltenen Werkzeugs zu erhöhen und eine Verletzungsgefahr zu verringern.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Personenschutz beim Bedienen eines handgehaltenen Werkzeugs sowie ein handgehaltenes Werkzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung stellte eine besonders einfache und sichere Möglichkeit zur Verfügung, Schäden für den Benutzer eines handgehaltenen Werkzeugs mit drehender Welle zu reduzieren oder ganz zu vermeiden, indem die an der Welle auftretenden Rotationsbeschleunigungen überwacht und durch eine oder mehrere Sicherheitsmaßnahmen begrenzt werden.
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Wenn ein Benutzer ein handgehaltenes Werkzeug in Betrieb nehmen will und sich darauf einstellt, dass sich eine drehende Welle des handgehaltenen Werkzeugs in eine bestimmte Drehrichtung dreht, übt der Benutzer zumeist eine Kraft entgegen dieser Drehrichtung aus, um das handgehaltene Werkzeug kontrollieren zu können. Dreht sich die sich drehende Welle des handgehaltenen Werkzeugs jedoch in die entgegengesetzte Drehrichtung, auf die sich der Benutzer nicht einstellt, verliert der Benutzer gegebenenfalls die Kontrolle über das handgehaltene Werkzeug und wird möglicherweise verletzt. In diesem Fall und im Falle eines Verbindungsverlustes steigt eine Rotationbeschleunigung der sich drehenden Welle des handgehaltenen Werkzeugs schnell an. Diesen Umstand macht sich die Erfindung zu Nutze, um die Betriebssicherheit und den Personenschutz des handgehaltenen Werkzeugs zu erhöhen.
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Durch das erfindungsgemäße Erfassen der Rotationsbeschleunigung der sich drehenden Welle des handgehaltenen Werkzeugs und der Überwachung, ob die Rotationsbeschleunigung einen oberen Schwellwert erreicht, wird sozusagen überprüft, ob vom Werkstück ein ausreichendes Gegenmoment bereitgestellt wird. Ist dies nicht der Fall, erreicht die Rotationsbeschleunigung den Schwellwert und es wird eine Sicherheitsmaßnahme durchgeführt, um die Sicherheit des Benutzers zu gewährleisten. Da bei handgehaltenen Werkzeugen hohe Momente auftreten können, kann das handgehaltene Werkzeug auf den Benutzer hohe Kräfte ausüben. Durch die Erfindung wird ein unkontrollierter Betrieb des handgehaltenen Werkzeugs verhindert und es wird vermieden, dass der Benutzer durch diese hohen Kräfte verletzt wird.
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Somit wird der Personenschutz des Benutzers durch die Erfindung insbesondere dann gewährleistet, wenn die Drehrichtung der sich drehenden Welle des handgehaltenen Werkzeugs nicht einer gewünschten Drehrichtung entspricht. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Benutzer versehentlich die falsche Drehrichtung einstellt. Durch die Erfindung werden diese Gefahren vermieden und die Sicherheit des Benutzers erhöht.
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Durch die Erfindung kann der Personenschutz des Benutzers weiterhin insbesondere bei einem Defekt des handgehaltenen Werkzeugs oder des Werkstücks, welches mit dem handgehaltenen Werkzeug bearbeitet wird, erhöht werden. Ein derartiger Defekt des handgehaltenen Werkzeugs kann insbesondere dazu führen, dass das handgehaltene Werkzeug aufgrund eines Defekts in die falsche Drehrichtung dreht. Dies kann beispielweise der Fall sein, wenn ein Steuergerät des handgehaltenen Werkzeugs einen Defekt aufweist und das handgehaltene Werkzeug nicht mehr korrekt ansteuert bzw. wenn beispielsweise ein Kopf einer Schraube, die mittels des handgehaltenen Werkzeugs festgeschraubt werden soll, abreißt usw. Dabei ist die Sicherheit des Benutzers gefährdet, da er nicht auf die schnell ansteigende Drehzahl der sich drehenden Welle vorbereitet ist. Durch das Überwachung, ob die Rotationsbeschleunigung der sich drehenden Welle den Schwellwert erreicht, wird somit ebenfalls überprüft, ob ein derartiger Defekt des handgehaltenen Werkzeugs oder des Werkstücks vorliegt.
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Des Weiteren wird durch die Erfindung erkannt, wenn während des Betriebs des handgehaltenen Werkzeugs versehentlich die Drehrichtung der sich drehenden Welle des handgehaltenen Werkzeugs gewechselt wird. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Benutzer versehentlich einen entsprechenden Schalter zum Einstellen der Drehrichtung betätigt. Durch das Erfassen der Rotationsbeschleunigung und eine zweckmäßige Wahl des Schwellwerts wird erkannt, ob ein Wechsel der Drehrichtung der sich drehenden Welle des handgehaltenen Werkzeugs vorliegt. In diesem Fall wird ebenfalls die entsprechende Sicherheitsmaßnahme durchgeführt.
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In vielen handgehaltenen Werkzeugen kann gegebenenfalls auch ein Gang, ein Übersetzungsverhältnis oder eine Leistung des handgehaltenen Werkzeugs eingestellt werden. Auch bei derartigen Einstellungen kann die Sicherheit des Benutzers gefährdet sein, wenn das handgehaltene Werkzeug falsch eingestellt ist. Auch hier wird durch die Erfindung der Personenschutz des Benutzers erhöht.
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Die Erfindung kann kostengünstig und ohne großen Aufwand in ein handgehaltenes Werkzeug integriert werden. Die Erfindung kann dabei auf einfache Weise über eine Software realisiert werden. Diese Software kann einfach in eine ohnehin in dem handgehaltenen Werkzeug vorhandene Recheneinheit integriert werden. Die Erfindung bedarf dabei keiner Mechanik und keiner verschleißanfälligen Bauteile. Insbesondere wird für die Erfassung der Rotationsbeschleunigung ein Beschleunigungssensor genutzt. Derartige Beschleunigungssensoren sind kostengünstig in der Anschaffung und haben nur einen geringen Platzbedarf. Ein derartiger Beschleunigungssensor kann somit problemlos auch in den begrenzten Platzverhältnissen eines handgehaltenen Werkzeugs integriert werden.
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Als Sicherheitsmaßnahme wird das handgehaltene Werkzeug bevorzugt ausgeschaltet. Dies kann insbesondere instantan geschehen, indem sofort mit Erreichen des Schwellwerts eine Energieversorgung des handgehaltenen Werkzeugs unterbrochen wird. Andererseits kann die Energieversorgung des handgehaltenen Werkzeugs auch kontinuierlich verringert werden, bis das handgehaltene Werkzeug letztendlich ausgeschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt eine Warnmeldung, beispielsweise in Form eines akustischen Warngeräuschs oder einer Warnleuchte, als Sicherheitsmaßnahme ausgegeben. Auch ein Vibrieren des handgehaltenen Werkzeugs als Warnmeldung ist denkbar. Alternativ wird bevorzugt die Drehzahl der sich drehenden Welle des handgehaltenen Werkzeugs als Sicherheitsmaßnahme begrenzt. Diese Grenze der Drehzahl ist dabei insbesondere ein Drehzahlwert, bei dem keine Gefährdung für den Benutzer des handgehaltenen Werkzeugs besteht.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird aus der erfassten Rotationsbeschleunigung eine Drehrichtung der sich drehenden Welle bestimmt. In vielen handgehaltenen Werkzeugen kann durch den Benutzer eine gewünschte Drehrichtung der sich drehenden Welle eingestellt werden, beispielsweise mittels eines Schalters, insbesondere mittels eines Kippschalters. Vorteilhafterweise wird daher überprüft, ob die bestimmte Drehrichtung mit dieser gewünschten Drehrichtung übereinstimmt. Somit wird die Sicherheit des Benutzers erhöht, falls der Benutzer versehentlich oder das handgehaltene Werkzeug durch einen Fehler die falsche Drehrichtung eingestellt hat. Beispielsweise kann bei handgehaltenen Werkzeugen, bei welchen über eine Benutzerschnittstelle insbesondere in Form einer Software die Drehrichtung eingestellt wird, durch Softwarefehler die falsche Drehrichtung eingestellt werden. Durch die Erfindung kann dies erkannt werden und frühzeitig die entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines handgehaltenen Werkzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen handgehaltenen Werkzeugs, das dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 1 ist ein handgehaltenes Werkzeug in Form eines Akkuschraubers schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet.
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Der Akkuschrauber 100 weist dabei eine Energieversorgungsquelle, insbesondere in Form eines Akkus 10 auf. Mittels des Akkus 10 kann eine elektrische Maschine, insbesondere ein Elektromotor 20, mit Energie versorgt werden. Der Elektromotor 20 kann eine Welle 30 des Akkuschraubers 100 in Rotation versetzen. Am Ende der Welle 30 können unterschiedliche Aufsätze 40 montiert werden, um mit dem Akkuschrauber 100 unterschiedliche Typen von Schrauben zu befestigen.
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Der Akkuschrauber 100 weist weiterhin einen Kippschalter 50 auf. Mittels des Kippschalters 50 kann eine Drehrichtung 31 der Welle 30 eingestellt werden. Mittels eines Einschalters 60 kann der Akkuschrauber 100 ein- und ausgeschaltet werden.
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Der Akkuschrauber 100 weist weiterhin eine Recheneinheit, insbesondere in Form eines Steuergeräts 70 auf. Das Steuergerät 70 ist dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
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Stellt ein Benutzer mittels Kippschalters 50 eine Drehrichtung der Welle 30 ein, wird dies von dem Steuergerät 70 registriert, angedeutet durch Bezugszeichen 75. Im Folgenden soll das explizite Beispiel betrachtet werden, dass der Benutzer eine Drehrichtung 31 im Uhrzeigersinn der Welle 30 einstellt. Das Steuergerät 70 stellt die entsprechende Drehrichtung 31 im Uhrzeigersinn ein.
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Betätigt der Benutzer nun den Einschalter 60, wird dies ebenfalls von dem Steuergerät 70 registriert, angedeutet durch Bezugszeichen 76. Das Steuergerät steuert daraufhin den Elektromotor 20 an, angedeutet durch Bezugszeichen 72. Der Elektromotor 20 wird durch den Akku 10 mit Energie versorgt und versetzt die Welle 30 in eine Rotation mit Drehrichtung 31 im Uhrzeigersinn. Die sich drehende Welle 30 versetzt ebenfalls den Aufsatz 40 in Rotation.
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Ein Beschleunigungssensor 80 erfasst nun eine Rotationsbeschleunigung der sich drehenden Welle 30. Der Beschleunigungssensor 80 übermittelt die erfasste Rotationsbeschleunigung an das Steuergerät 70, angedeutet durch Bezugszeichen 78. Das Steuergerät 70 überwacht, ob die erfasste Rotationsbeschleunigung einen Schwellwert erreicht. Insbesondere überwacht das Steuergerät 70 dabei, ob die erfasste Rotationsbeschleunigung einen den Schwellwert überschreitet.
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Ist dies der Fall, besteht die Gefahr, dass der Benutzer die Kontrolle über den Akkuschrauber 100 verliert, was gegebenenfalls zu Verletzungen des Benutzers führen kann. Das Steuergerät 70 führt daher eine entsprechende Sicherheitsmaßnahme durch.
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Bevorzugt schaltet das Steuergerät 70 den Akkuschrauber als Sicherheitsmaßnahme aus. Dazu kann das Steuergerät 70 den Elektromotor 20 von dem Akku trennen, angedeutet durch das Bezugszeichen 71.
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Alternativ oder zusätzlich bestimmt das Steuergerät 70 aus der erfassten Rotationsbeschleunigung des Beschleunigungssensors 80 die Drehrichtung 31 der sich drehenden Welle 30. Das Steuergerät 70 überprüft, ob diese bestimmte Drehrichtung 31 mit der am Kippschalter 50 eingestellten Drehrichtung übereinstimmt. Ist dies nicht der Fall, liegt beispielsweise ein Defekt in dem Akkuschrauber 100 vor. In diesem speziellen Beispiel ist dann die bestimmte Drehrichtung 31 der sich drehenden Welle 30 gegen den Uhrzeigersinn, obwohl an dem Kippschalter die Drehrichtung 31 der sich drehenden Welle 30 im Uhrzeigersinn eingestellt wurde. In diesem führt das Steuergerät 70 ebenfalls die Sicherheitsmaßnahme durch und schaltet den Akkuschrauber 100 aus.
