DE102015211584A1

DE102015211584A1 - Diagnostic device for a hand tool

Info

Publication number: DE102015211584A1
Application number: DE102015211584.4A
Authority: DE
Inventors: Helge Sprenger; Hagen Philipp Keinath
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-12-29
Also published as: AT517395A3; AT517395B1; AT517395A2

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Diagnosevorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine (12), insbesondere Bohr- und/oder Meißelhammer, mit zumindest einem Beschleunigungssensor (14), welcher dazu vorgesehen ist, während zumindest einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine (12) zumindest eine innerhalb der Handwerkzeugmaschine (12) auftretende Vibration zu erfassen. Es wird vorgeschlagen, dass die Diagnosevorrichtung (10) eine Auswerteeinheit (16) umfasst, welche dazu vorgesehen ist, anhand von zumindest einem durch den zumindest einen Beschleunigungssensor (14) erfassten Vibrationswert auf zumindest einen Verschleißzustand der Handwerkzeugmaschine (12) zu schließen.The invention relates to a diagnostic device for a hand-held power tool (12), in particular a drill and / or chipping hammer, with at least one acceleration sensor (14), which is provided during at least one operating state of the hand tool (12) at least one within the hand tool ( 12) to detect occurring vibration. It is proposed that the diagnostic device (10) comprises an evaluation unit (16) which is provided to close at least one state of wear of the handheld power tool (12) based on at least one vibration value detected by the at least one acceleration sensor (14).

Description

Stand der TechnikState of the art

Es sind Diagnosevorrichtungen für eine Handwerkzeugmaschine bekannt, welche einen Beschleunigungssensor aufweisen, der dazu vorgesehen ist, während eines Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine eine innerhalb der Handwerkzeugmaschine auftretende Vibration zu erfassen.Diagnostic devices for a handheld power tool are known, which have an acceleration sensor which is provided to detect a vibration occurring within the handheld power tool during an operating state of the handheld power tool.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einer Diagnosevorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere für einen Bohr- und/oder Meißelhammer, mit zumindest einem Beschleunigungssensor, welcher dazu vorgesehen ist, während zumindest einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine zumindest eine innerhalb der Handwerkzeugmaschine auftretende Vibration zu erfassen.The invention is based on a diagnostic device for a handheld power tool, in particular for a rotary and / or chisel hammer, with at least one acceleration sensor which is provided to detect at least one vibration occurring within the handheld power tool during at least one operating state of the handheld power tool.

Es wird vorgeschlagen, dass die Diagnosevorrichtung eine Auswerteeinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, anhand von zumindest einem durch den zumindest einen Beschleunigungssensor erfassten Vibrationswert auf zumindest einen Verschleißzustand der Handwerkzeugmaschine zu schließen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einem „Beschleunigungssensor“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Sensorelement verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, zumindest eine lineare Beschleunigung entlang zumindest einer Achse und/oder eine Drehbewegung um zumindest eine Achse zu erfassen und/oder messen. Insbesondere erfasst und/oder misst der Beschleunigungssensor eine lineare Beschleunigung entlang zumindest einer Achse und/oder eine Drehbewegung um zumindest eine Achse indem er eine auf zumindest eine Testmasse wirkende Trägheitskraft bestimmt und/oder erfasst. Insbesondere kann der Beschleunigungssensor mehrachsig, insbesondere zumindest dreiachsig, ausgebildet sein. Alternativ kann die Diagnosevorrichtung eine Mehrzahl von verschieden zueinander orientierten Beschleunigungssensoren aufweisen. Unter einer „Vibration“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine hörbare und/oder fühlbare periodische, insbesondere niederamplitudige mechanische Schwingung eines Stoffes und/oder Körpers, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 5 Hz und 50000 Hz, verstanden werden. Darunter, dass der Beschleunigungssensor dazu vorgesehen ist, „zumindest eine innerhalb einer Handwerkzeugmaschine auftretende Vibration zu erfassen“ soll insbesondere verstanden werden, dass der Beschleunigungssensor insbesondere während eines Leerlaufbetriebs und/oder während eines Arbeitsbetriebs der Handwerkzeugmaschine dazu vorgesehen ist, durch die Handwerkzeugmaschine selbst, insbesondere durch Antriebseinheiten und/oder Abtriebseinheiten und/oder Kraftübertragungseinheiten und/oder Führungseinheiten der Handwerkzeugmaschine, erzeugte Vibrationen zu erfassen und/oder in einen analogen und/oder digitalen Messwert umzuformen.It is proposed that the diagnostic device has an evaluation unit which is provided to close at least one state of wear of the handheld power tool on the basis of at least one vibration value detected by the at least one acceleration sensor. By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state. In this context, an "acceleration sensor" is to be understood as meaning, in particular, a sensor element which is provided to detect and / or measure at least one linear acceleration along at least one axis and / or one rotational movement about at least one axis. In particular, the acceleration sensor detects and / or measures a linear acceleration along at least one axis and / or a rotational movement about at least one axis by determining and / or detecting an inertial force acting on at least one test mass. In particular, the acceleration sensor may be multiaxial, in particular at least three-axis. Alternatively, the diagnostic device may include a plurality of different acceleration sensors oriented to each other. In this context, a "vibration" is to be understood in particular as meaning an audible and / or perceptible periodic, in particular low-amplitude, mechanical oscillation of a substance and / or body, in particular with a frequency between 5 Hz and 50,000 Hz. By the fact that the acceleration sensor is provided to "at least detect a vibration occurring within a hand tool machine" should be understood in particular that the acceleration sensor is provided in particular during an idling operation and / or during a working operation of the power tool to do so by the hand tool itself to detect vibrations generated by drive units and / or output units and / or power transmission units and / or guide units of the handheld power tool and / or to convert them into an analog and / or digital measured value.

Unter einer „Auswerteeinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektronische Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, zumindest einen durch den Beschleunigungssensor erfassten Vibrationswert, insbesondere in Form eines analogen und/oder digitalen Messwerts, aufzunehmen und insbesondere mittels Filterung und/oder Frequenzanalyse aufzubereiten und/oder zu verarbeiten und/oder auszuwerten. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, von dem Beschleunigungssensor erfasste Vibrationswerte auf für einen Verschleiß der Handwerkzeugmaschine, beispielsweise ein vergrößertes Lagerspiel, charakteristische Merkmale, beispielsweise auf ein charakteristisches Frequenzspektrum und/oder auf eine charakteristische Amplitude, zu prüfen. Insbesondere umfasst die Auswerteeinheit eine Prozessoreinheit und insbesondere zusätzlich zur Prozessoreinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Betriebsprogramm, das dazu vorgesehen ist, von der Prozessoreinheit ausgeführt zu werden. In this context, an "evaluation unit" is to be understood as meaning in particular an electronic unit which is provided to receive at least one vibration value detected by the acceleration sensor, in particular in the form of an analog and / or digital measured value, and in particular to process it by means of filtering and / or frequency analysis and / or to process and / or evaluate. In particular, the evaluation unit is provided to check vibration values detected by the acceleration sensor for features that are characteristic of wear of the handheld power tool, for example an increased bearing clearance, for example, to a characteristic frequency spectrum and / or to a characteristic amplitude. In particular, the evaluation unit comprises a processor unit and in particular in addition to the processor unit a memory unit with an operating program stored therein, which is intended to be executed by the processor unit.

Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine gattungsgemäße Diagnosevorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Verschleißerkennung bei Handwerkzeugmaschinen bereitgestellt werden. Insbesondere kann durch die Verwendung von Beschleunigungssensoren die Verschleißerkennung mittels einer vorteilhaft einfachen und/oder kostengünstigen Sensorik erfolgen. By such a configuration, a generic diagnostic device with improved properties in terms of wear detection in hand tool machines can be provided. In particular, by the use of acceleration sensors wear detection can be carried out by means of an advantageously simple and / or cost-effective sensor.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Diagnosevorrichtung eine Speichereinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, den zumindest einen erfassten Vibrationswert und/oder zumindest einen Referenzvibrationswert zu speichern. Unter einer „Speichereinheit" soll insbesondere eine elektronische Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, Daten, insbesondere in digitaler Form, vorzugsweise nicht flüchtig, abzuspeichern. Insbesondere kann die Auswerteeinheit lesend und/oder schreibend auf die Speichereinheit zugreifen. Insbesondere kann während eines Betriebs der Diagnosevorrichtung eine Mehrzahl von zu verschiedenen Zeitpunkten erfassten Vibrationswerten in der Speichereinheit abgelegt werden. Unter einem „Referenzvibrationswert“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein insbesondere experimentell und/oder simulativ ermittelter für einen spezifischen Verschleißzustand einer Handwerkzeugmaschine charakteristischer Vibrationswert verstanden werden. Insbesondere kann in der Speichereinheit eine Mehrzahl von für verschiedene Verschleißzustände charakteristischen Referenzvibrationswerten gespeichert sein. Insbesondere können die Referenzvibrationswerte vor einer Erstinbetriebnahme der Diagnosevorrichtung und/oder der Handwerkzeugmaschine in die Speichereinheit geschrieben werden. Hierdurch kann eine vorteilhafte Datenbasis zur Ermittlung eines Verschleißzustands einer Handwerkzeugmaschine erzeugt und/oder bereitgestellt werden.It is further proposed that the diagnostic device comprises a memory unit which is provided to store the at least one detected vibration value and / or at least one reference vibration value. A "storage unit" is to be understood in particular as meaning an electronic unit which is intended to store data, in particular in digital form, preferably non-volatile. <br/><br/> In particular, the evaluation unit can read and / or write access the memory unit A plurality of vibration values recorded at different points in time are stored in the memory unit in the diagnostic unit be understood in particular experimentally and / or simulatively determined for a specific state of wear of a hand tool power vibration value. In particular, a plurality of reference vibration values characteristic of different wear conditions may be stored in the memory unit. In particular, the reference vibration values can be written into the memory unit before the first startup of the diagnostic device and / or the handheld power tool. In this way, an advantageous database for determining a state of wear of a hand tool can be generated and / or provided.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, zumindest durch eine Analyse einer zeitlichen Veränderung von Vibrationswerten auf den Verschleißzustand zu schließen. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, eine Mehrzahl von zu verschiedenen Zeitpunkten erfassten Vibrationswerten zumindest temporär und/oder dauerhaft zu speichern und jeweils zumindest zwei aufeinanderfolgend erfasste und gespeicherte Vibrationswerte miteinander zu vergleichen. Hierdurch kann vorteilhaft eine zeitliche Entwicklung und/oder ein zeitlicher Verlauf eines Verschleißzustands der Handwerkzeugmaschine ermittelt werden. Ferner kann vorteilhaft auf eine Restlebensdauer der Handwerkzeugmaschine geschlossen werden.Furthermore, it is proposed that the evaluation unit is provided to close the state of wear, at least by an analysis of a temporal change of vibration values. In particular, the evaluation unit is provided to store a plurality of vibration values detected at different times at least temporarily and / or permanently and to compare at least two successively recorded and stored vibration values with each other. As a result, advantageously a temporal development and / or a chronological course of a state of wear of the handheld power tool can be determined. Furthermore, it can be concluded advantageous to a remaining service life of the power tool.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, zumindest durch einen Vergleich des zumindest einen erfassten Vibrationswerts mit zumindest einem gespeicherten Referenzvibrationswert auf den Verschleißzustand zu schließen. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, erfasste Vibrationswerte mit insbesondere dauerhaft gespeicherten Referenzvibrationswerten zu vergleichen. Hierdurch kann vorteilhaft einfach auf einen aktuellen Verschleißzustand der Handwerkzeugmaschine geschlossen werden. Ferner kann vorteilhaft auf eine Restlebensdauer der Handwerkzeugmaschine geschlossen werden.In a preferred embodiment of the invention it is proposed that the evaluation unit is provided to close the wear state, at least by comparing the at least one detected vibration value with at least one stored reference vibration value. In particular, the evaluation unit is provided for comparing detected vibration values with, in particular, permanently stored reference vibration values. As a result, it is advantageously possible to simply infer a current state of wear of the handheld power tool. Furthermore, it can be concluded advantageous to a remaining service life of the power tool.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Diagnosevorrichtung eine Ausgabeeinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, zumindest eine Verschleißzustandsinformation auszugeben. Unter einer „Ausgabeeinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, zumindest eine Information über einen aktuellen Verschleißzustand einer Handwerkzeugmaschine in optischer und/oder akustischer und/oder haptischer Form unmittelbar an einen Bediener einer Handwerkzeugmaschine auszugeben und/oder zumindest eine Information über einen aktuellen Verschleißzustand der Handwerkzeugmaschine insbesondere drahtlos, beispielsweise mittels Bluetooth oder RFID, an ein Empfangsgerät, beispielsweise ein Smartphone, zu senden. Hierdurch können einem Bediener einer Handwerkzeugmaschine vorteilhaft einfach Informationen über einen Verschleißzustand der Handwerkzeugmaschine zur Verfügung gestellt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Diagnosevorrichtung zumindest einen Stromsensor umfasst, welcher dazu vorgesehen ist, einen Motorstrom der Handwerkzeugmaschine zu erfassen. Hierdurch kann vorteilhaft eine durch Verschleiß der Handwerkzeugmaschine hervorgerufene Änderung eines Motorstroms erkannt werden.It is also proposed that the diagnostic device has an output unit which is provided to output at least one state of wear information. In this context, an "output unit" should be understood as meaning, in particular, a unit which is intended to output at least information about a current state of wear of a handheld power tool in optical and / or acoustic and / or haptic form directly to an operator of a handheld power tool and / or at least one piece of information about a current state of wear of the power tool, in particular wirelessly, for example by means of Bluetooth or RFID, to a receiving device, such as a smartphone to send. As a result, an operator of a handheld power tool can advantageously be provided with information about a state of wear of the handheld power tool. In a further preferred embodiment of the invention it is proposed that the diagnostic device comprises at least one current sensor, which is provided to detect a motor current of the power tool. As a result, a change in a motor current caused by wear of the power tool can advantageously be detected.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, Messwerte des Beschleunigungssensors und des Stromsensors auszuwerten, um auf den Verschleißzustand zu schließen. Hierdurch kann eine Verlässlichkeit bei einer Ermittlung des Verschleißzustands der Handwerkzeugmaschine vorteilhaft gesteigert werden. Furthermore, it is proposed that the evaluation unit is provided to evaluate measured values of the acceleration sensor and of the current sensor in order to conclude the state of wear. As a result, a reliability in determining the state of wear of the power tool can be advantageously increased.

Zudem wird ein Verfahren zu einer Diagnose eines Verschleißzustands einer Handwerkzeugmaschine mittels einer erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine mit zumindest einem Beschleunigungssensor, mittels dessen während eines Betriebs der Handwerkzeugmaschine zumindest eine innerhalb der Handwerkzeugmaschine auftretende Vibration erfasst wird vorgeschlagen, wobei anhand von zumindest einem durch den zumindest einen Beschleunigungssensor erfassten Vibrationswert auf zumindest ein Verschleißzustand der Handwerkzeugmaschine geschlossen wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auf einfache und/oder zuverlässige Weise auf einen Verschleißzustand einer Handwerkzeugmaschine geschlossen werden.In addition, a method is proposed for diagnosing a state of wear of a hand tool by means of a diagnostic device according to the invention for a hand tool with at least one acceleration sensor, by means of which at least one occurring within the hand tool machine vibration is detected during operation of the power tool, wherein on the basis of at least one by the at least one Acceleration sensor detected vibration value is closed at least one state of wear of the power tool. The inventive method can be concluded in a simple and / or reliable manner to a state of wear of a power tool.

Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Erfassung und/oder Auswertung des zumindest einen Vibrationswerts in einem stationären Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine erfolgt. Unter einem „stationären Betriebszustand“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Betriebszustand verstanden werden, welcher über einen Zeitraum von insbesondere zumindest 1 Sekunde, vorzugsweise von zumindest 2 Sekunden und besonders bevorzugt von zumindest 3 Sekunden bei zumindest weitgehend konstanten Betriebsparametern, beispielsweise konstanter Drehzahl und/oder konstanter Schlagzahl, beibehalten wird. Hierdurch kann eine vorteilhaft exakte und/oder fehlerfreie, insbesondere messfehlerfreie, Erfassung und/oder Auswertung von Vibrationswerten erfolgen.Furthermore, it is proposed that a detection and / or evaluation of the at least one vibration value takes place in a stationary operating state of the handheld power tool. In this context, a "stationary operating state" should be understood as meaning, in particular, an operating state which over a period of time of at least 1 second, preferably at least 2 seconds and particularly preferably at least 3 seconds with at least largely constant operating parameters, for example constant speed and / or constant rate, is maintained. In this way, an advantageously exact and / or error-free, in particular measuring error-free, detection and / or evaluation of vibration values can be carried out.

Des Weiteren wird eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere ein Bohrund/oder Meißelhammer, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung vorgeschlagen. Unter einer „Handwerkzeugmaschine“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Werkzeugmaschine verstanden werden, welche von einem Bediener transportmaschinenlos transportiert werden kann. Die Handwerkzeugmaschine weist insbesondere eine Masse auf, welche kleiner ist als 40 kg, bevorzugt kleiner ist als 10 kg und besonders bevorzugt kleiner ist als 5 kg. Besonders bevorzugt weist die Handwerkzeugmaschine eine Masse auf, welche einem Wert aus einem Wertebereich von 2 kg bis 13 kg entspricht. Vorzugsweise ist die Handwerkzeugmaschine als Bohr- und/oder Meißelhammer ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine eine andere einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung aufweist, wie beispielsweise eine Ausgestaltung als Schlagbohrmaschine, als Schrauber, als Bohrmaschine, als Gartenbearbeitungsmaschine, als Hobelmaschine, als Kreissägemaschine oder dergleichen. Die Diagnosevorrichtung kann insbesondere zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig in die Handwerkzeugmaschine integriert sein. Alternativ ist es jedoch ebenso denkbar, dass die Diagnosevorrichtung als eine an der Handwerkzeugmaschine montierbare Zusatzvorrichtung ausgebildet ist. Mittels der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung kann vorteilhaft ein Verschleißzustand der Handwerkzeugmaschine ermittelt werden. Furthermore, a hand tool, in particular a drill and / or chisel, with at least one inventive Diagnostic device proposed. A "hand tool" is to be understood in this context, in particular a machine tool, which can be transported by an operator transport machine. In particular, the handheld power tool has a mass which is smaller than 40 kg, preferably smaller than 10 kg and particularly preferably smaller than 5 kg. Particularly preferably, the hand tool has a mass which corresponds to a value from a value range of 2 kg to 13 kg. Preferably, the power tool is designed as a drill and / or chisel hammer. However, it is also conceivable that the hand tool machine has another embodiment that appears appropriate to a person skilled in the art, such as, for example, an impact drill, a screwdriver, a drill, a gardening machine, a planing machine, a circular saw or the like. The diagnostic device may in particular be at least partially and preferably completely integrated into the handheld power tool. Alternatively, however, it is also conceivable that the diagnostic device is designed as an attachable to the hand tool machine additional device. By means of the diagnostic device according to the invention can be advantageously determined a state of wear of the power tool.

Die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.The diagnostic device according to the invention, the inventive method and / or the hand tool according to the invention should / should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the diagnostic device according to the invention, the method according to the invention and / or the handheld power tool according to the invention can have a different number from a number of individual elements, components and units mentioned herein for performing a function described herein. In addition, in the value ranges indicated in this disclosure, values lying within the stated limits are also to be disclosed as disclosed and used as desired.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigt:It shows:

1 eine Handwerkzeugmaschine mit einer Diagnosevorrichtung in einer schematischen Darstellung, 1 a hand tool with a diagnostic device in a schematic representation,

2 ein Ablaufdiagramm eines Diagnoseverfahrens mittels der Diagnosevorrichtung, 2 a flowchart of a diagnostic method by means of the diagnostic device,

3 einen Diagramm mit Vibrationsspektren einer neuwertigen Handwerkzeugmaschine und einer Handwerkzeugmaschine mit fortgeschrittenem Verschleiß in einem Schlagbetrieb und 3 a diagram with vibration spectra of a mint hand tool and a hand tool with advanced wear in a hitting operation and

4 einen Diagramm mit Vibrationsspektren einer neuwertigen Handwerkzeugmaschine und einer Handwerkzeugmaschine mit fortgeschrittenem Verschleiß in einem Leerlaufbetrieb. 4 a diagram with vibration spectra of a mint hand tool and a hand tool with advanced wear in an idling operation.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt eine Handwerkzeugmaschine 12 mit einer integrierten Diagnosevorrichtung 10. Die Handwerkzeugmaschine 12 ist als Bohrhammer ausgebildet. Es sind jedoch auch andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungen der Handwerkzeugmaschine 12, beispielsweise als Meißelhammer, als Schlagbohrmaschine oder als Abbruchhammer denkbar. Die Handwerkzeugmaschine 12 ist als eine Elektrohandwerkzeugmaschine ausgebildet. In einem Frontbereich der Handwerkzeugmaschine 12 ist eine Werkzeugaufnahme 24 angeordnet, welche zu einer Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs 26 vorgesehen ist. An einer dem Frontbereich abgewandten Seite der Handwerkzeugmaschine 12 ist ein Haupthandgriff 28 angeordnet, über welchen die Handwerkzeugmaschine 12 von einem Bediener führbar ist. An dem Haupthandgriff 28 ist ein von einem Bediener betätigbares Schaltelement 30 angeordnet, welches zu einer Betätigung einer Antriebseinheit 32 vorgesehen ist. Ein Gehäuse 34 der Handwerkzeugmaschine 12 umschließt die nicht naher dargestellte, von einem Elektromotor gebildete Antriebseinheit 32 und die Diagnosevorrichtung 10. Die Antriebseinheit 32 ist dazu vorgesehen ein Schlagwerk 36 der Handwerkzeugmaschine 12 anzutreiben. 1 shows a hand tool 12 with an integrated diagnostic device 10 , The hand tool machine 12 is designed as a hammer drill. However, there are also other embodiments of the handheld power tool which appear sensible to a person skilled in the art 12 , For example, as a chisel hammer, as a percussion drill or demolition hammer conceivable. The hand tool machine 12 is designed as an electric hand tool. In a front area of the power tool 12 is a tool holder 24 arranged, which to a receptacle of an insert tool 26 is provided. On a side facing away from the front side of the power tool 12 is a major handle 28 arranged over which the power tool 12 can be guided by an operator. At the main handle 28 is an operator-operable switching element 30 arranged, which is to actuate a drive unit 32 is provided. A housing 34 the hand tool machine 12 encloses the not shown closer, formed by an electric motor drive unit 32 and the diagnostic device 10 , The drive unit 32 is intended a percussion 36 the hand tool machine 12 drive.

Die Diagnosevorrichtung 10 umfasst einen Beschleunigungssensor 14. Der Beschleunigungssensor 14 ist dazu vorgesehen, während eines Betriebs der Handwerkzeugmaschine 12 innerhalb der Handwerkzeugmaschine 12 auftretende Vibrationen zu erfassen. Der Beschleunigungssensor 14 ist einachsig ausgebildet und erfasst Beschleunigungen in einer Schlagrichtung 38 des Schlagwerks 36. Alternativ ist auch eine Verwendung eines mehrachsigen Beschleunigungssensors und/oder mehrere verschieden zueinander orientierter Beschleunigungssensoren denkbar. Die Diagnosevorrichtung 10 weist zudem eine Auswerteeinheit 16 auf. Die Auswerteeinheit 16 ist dazu vorgesehen ist, anhand von durch den Beschleunigungssensor 14 erfassten Vibrationswerten auf einen Verschleißzustand der Handwerkzeugmaschine 12 zu schließen. The diagnostic device 10 includes an acceleration sensor 14 , The acceleration sensor 14 is intended during operation of the power tool 12 within the hand tool 12 to detect occurring vibrations. The acceleration sensor 14 is uniaxial and detects accelerations in one direction of impact 38 of the percussion mechanism 36 , Alternatively, it is also conceivable to use a multi-axis acceleration sensor and / or a plurality of acceleration sensors oriented differently from one another. The diagnostic device 10 also has an evaluation unit 16 on. The evaluation unit 16 is intended, based on by the accelerometer 14 detected Vibration values to a state of wear of the power tool 12 close.

Ferner weist die Diagnosevorrichtung 10 einen Stromsensor 22 auf. Der Stromsensor 22 ist dazu vorgesehen ist, einen Motorstrom der Handwerkzeugmaschine 12 zu erfassen. Hierzu misst der Stromsensor 22 einen der Antriebseinheit 32 während eines Betriebs der Handwerkzeugmaschine 12 zugeführten Strom. Die von dem Stromsensor 22 erfassten Messwerte werden ebenfalls der Auswerteeinheit 16 zugeführt. Die Auswerteeinheit 16 ist dazu vorgesehen, Messwerte des Beschleunigungssensors 14 und des Stromsensors 22 auszuwerten, um auf den Verschleißzustand zu schließen. Die kombinierte Auswertung der Messwerte des Beschleunigungssensors 14 und des Stromsensors 22 führt zu einer Steigerung der Auswertungsergebnisse der Auswerteeinheit 16. Die Diagnosevorrichtung 10 weist zudem eine Ausgabeeinheit 20 auf. Die Ausgabeeinheit 20 ist dazu vorgesehen, Verschleißzustandsinformationen auszugeben. Eine Ausgabe von Verschleißzustandsinformationen kann optisch, beispielsweise mittels einer Status- oder Service-Leuchte, oder akustisch, beispielsweise mittels eines Summers, unmittelbar an einen Bediener der Handwerkzeugmaschine 12 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist es ebenso denkbar, dass die Ausgabeeinheit 20 Verschleißinformationen vorzugsweise drahtlos, beispielsweise mittels Bluetooth oder RFID, an einen Empfänger, beispielsweise ein Smartphone, überträgt. Furthermore, the diagnostic device 10 a current sensor 22 on. The current sensor 22 is intended, a motor current of the power tool 12 capture. To do this, the current sensor measures 22 one of the drive unit 32 during operation of the power tool 12 supplied power. The from the current sensor 22 measured values are also the evaluation unit 16 fed. The evaluation unit 16 is intended to provide readings of the acceleration sensor 14 and the current sensor 22 evaluate to close the state of wear. The combined evaluation of the measured values of the acceleration sensor 14 and the current sensor 22 leads to an increase in the evaluation results of the evaluation unit 16 , The diagnostic device 10 also has an output unit 20 on. The output unit 20 is intended to output wear condition information. An output of wear condition information can be visual, for example by means of a status or service light, or acoustically, for example by means of a buzzer, directly to an operator of the power tool 12 respectively. Alternatively or additionally, it is also conceivable that the output unit 20 Wear information preferably wirelessly, for example by means of Bluetooth or RFID, to a receiver, such as a smartphone transmits.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Diagnose eines Verschleißzustands der Handwerkzeugmaschine 12 mittels der Diagnosevorrichtung 10. Der Beschleunigungssensor 14 erfasst während eines Betriebs der Handwerkzeugmaschine 12 kontinuierlich oder in regelmäßigen Zeitabständen Vibrationswerte innerhalb der Handwerkzeugmaschine 12. Um Auswertungsfehler zu vermeiden, erfolgt eine Auswertung der erfassten Vibrationswerte in einem stationären Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine 12. Befindet sich die Handwerkzeugmaschine 12 in einem stationären Betriebszustand, wird durch die Auswerteeinheit 16 aus den Vibrationswerten das Vibrationsspektrum 48, 50 (vgl. 3 und 4) berechnet und ausgewertet. Um einen Rechenaufwand zu reduzieren, kann anstatt des vollständigen Vibrationsspektrums 48, 50 lediglich ein Teil des Vibrationsspektrums 48, 50 berechnet werden, welche für die Auswertung relevante Frequenzen umfasst. Alternativ können die Vibrationswerte wie in 2 dargestellt mittels eines Bandpassfilters 40 gefiltert werden, wobei der Bandpassfilter 40 die zu betrachtenden Frequenzen extrahiert. Aus dem Ausgangssignal des Bandpassfilters 40 wird ein Effektivwert 42 bestimmt. Der Effektivwert 42 entspricht einer Vibrationsleistung bei einer bestimmten Frequenz. 2 shows a flowchart of the method for diagnosing a state of wear of the power tool 12 by means of the diagnostic device 10 , The acceleration sensor 14 detected during operation of the power tool 12 continuously or at regular intervals vibration values within the power tool 12 , In order to avoid evaluation errors, the detected vibration values are evaluated in a stationary operating state of the handheld power tool 12 , Is the hand tool machine located 12 in a stationary operating state, is determined by the evaluation 16 from the vibration values the vibration spectrum 48 . 50 (see. 3 and 4 ) calculated and evaluated. To reduce computational effort, instead of the full vibration spectrum 48 . 50 only part of the vibration spectrum 48 . 50 calculated, which includes relevant frequencies for the evaluation. Alternatively, the vibration values as in 2 represented by a bandpass filter 40 be filtered, with the bandpass filter 40 extracts the frequencies to be considered. From the output signal of the bandpass filter 40 becomes an RMS value 42 certainly. The RMS value 42 corresponds to a vibration power at a certain frequency.

Zu einer Bestimmung eines Verschleißzustands der Handwerkzeugmaschine 12, wird vorzugsweise eine Mehrzahl von Vibrationswerten herangezogen, welche zu verschiedenen Zeitpunkten erfasst werden. Die Diagnosevorrichtung 10 weist eine Speichereinheit 18 auf, welche dazu vorgesehen ist, die erfassten Vibrationswerte zu speichern. Die Speichereinheit 18 ist ferner dazu vorgesehen Referenzvibrationswerte zu speichern. Die Referenzvibrationswerte beschreiben typische Vibrationswerte für Handwerkzeugmaschinen 12 in verschiedenen Verschleißzuständen, welche der Handwerkzeugmaschine 12 entsprechen. Die Referenzvibrationswerte werden vorzugsweise vor einer Erstinbetriebnahme der Handwerkzeugmaschine 12 in der Speichereinheit 18 abgelegt. For a determination of a state of wear of the handheld power tool 12 , Preferably, a plurality of vibration values are used, which are detected at different times. The diagnostic device 10 has a storage unit 18 which is intended to store the detected vibration values. The storage unit 18 is also intended to store reference vibration values. The reference vibration values describe typical vibration values for hand tool machines 12 in different states of wear, which of the power tool 12 correspond. The reference vibration values are preferably before initial startup of the handheld power tool 12 in the storage unit 18 stored.

Eine Ermittlung des jeweils aktuellen Verschleißzustands der Handwerkzeugmaschine 12 erfolgt anhand aller verfügbaren Daten. Dies kann durch einen direkten Vergleich 44 des jeweils aktuell erfassten Vibrationswerts mit zeitlich vorher erfassten Vibrationswerten und/oder mit Referenzvibrationswerten erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Analyse 46 einer zeitlichen Veränderung von Vibrationswerten erfolgen. Ferner fließen auch die Messwerte des Stromsensors 22 in die Auswertung ein. Da sich der Motorstrom der Handwerkzeugmaschine 12 in Abhängigkeit des Verschleißzustandes ändert, kann zur Verbesserung der Auswertungsergebnisse ein Vergleich des aktuell erfassten Motorstroms mit in der Speichereinheit 18 hinterlegten Referenzstromwerten erfolgen. Abschließend wird eine Verschleißzustandsinformation über die Ausgabeeinheit 20 ausgegeben.A determination of the respective current state of wear of the power tool 12 is based on all available data. This can be done through a direct comparison 44 of the respectively currently detected vibration value with temporally previously recorded vibration values and / or with reference vibration values. Alternatively or additionally, an analysis 46 a temporal change of vibration values. Furthermore, the measured values of the current sensor also flow 22 in the evaluation. Since the motor current of the power tool 12 changes in response to the state of wear, a comparison of the currently detected motor current with in the memory unit to improve the evaluation results 18 stored reference current values. Finally, a wear condition information about the output unit 20 output.

3 zeigt in einem Diagramm einen Vergleich zwischen einem Vibrationsspektrum 48 der Handwerkzeugmaschine 12 im Neuzustand und einem Vibrationsspektrum 50 der Handwerkzeugmaschine 12 in einem fortgeschrittenen Verschleißzustand. Die Vibrationsspektren 48, 50 wurden jeweils aus den vom Beschleunigungssensor 14 während eines stationären Schlagbohrbetriebs erfassten Vibrationswerten berechnet. In beiden Vibrationsspektren 48, 50 tritt die Schlagfrequenz 54 von ca. 50 Hz jeweils mit einer hohen Vibrationsamplitude 52 auf. In dem Vibrationsspektrum 50 der Handwerkzeugmaschine 12 im fortgeschrittenen Verschleißzustand treten zusätzlich die Oberschwingungen 56 der Schlagfrequenz mit gegenüber dem Vibrationsspektrum 48 der neuwertigen Handwerkzeugmaschine 12 hohen Vibrationsamplituden 52 auf. Ursächlich hierfür ist ein durch den Verschleiß bedingtes größeres Spiel einzelner Komponenten, beispielsweise von Lagern und/oder Getrieben, der Handwerkzeugmaschine 12. 3 shows in a diagram a comparison between a vibration spectrum 48 the hand tool machine 12 in new condition and a vibration spectrum 50 the hand tool machine 12 in an advanced state of wear. The vibration spectra 48 . 50 were each from the accelerometer 14 calculated vibration values recorded during a stationary percussion drilling operation. In both vibration spectra 48 . 50 occurs the beat frequency 54 of about 50 Hz each with a high vibration amplitude 52 on. In the vibration spectrum 50 the hand tool machine 12 in the advanced state of wear, the harmonics also occur 56 the beat frequency with respect to the vibration spectrum 48 the mint hand tool 12 high vibration amplitudes 52 on. The reason for this is caused by the wear larger game of individual components, such as bearings and / or gears, the power tool 12 ,

4 zeigt in einem Diagramm einen weiteren Vergleich zwischen einem Vibrationsspektrum 48 der Handwerkzeugmaschine 12 im Neuzustand und einem Vibrationsspektrum 50 der Handwerkzeugmaschine 12 in einem fortgeschrittenen Verschleißzustand. Die Vibrationsspektren 48, 50 wurden hier jeweils aus den vom Beschleunigungssensor 14 während eines stationären Leerlaufbetriebs erfassten Vibrationswerten berechnet. In beiden Vibrationsspektren 48, 50 tritt auch im Leerlauf die Schlagfrequenz von ca. 50 Hz auf. Die Vibrationsamplitude 52 im Vibrationsspektrum 48 der neuwertigen Handwerkzeugmaschine 12 ist dabei deutlich geringer als die Vibrationsamplitude 52 im Vibrationsspektrum 50 der Handwerkzeugmaschine 12 im fortgeschrittenen Verschleißzustand. 4 shows in a diagram a further comparison between a vibration spectrum 48 the hand tool machine 12 in new condition and a vibration spectrum 50 the hand tool machine 12 in an advanced state of wear. The vibration spectra 48 . 50 here were each from the accelerometer 14 calculated during steady idle operation. In both vibration spectra 48 . 50 occurs at idle the beat frequency of about 50 Hz. The vibration amplitude 52 in the vibration spectrum 48 the mint hand tool 12 is significantly lower than the vibration amplitude 52 in the vibration spectrum 50 the hand tool machine 12 in advanced state of wear.

Claims

Diagnostic device for a handheld power tool ( 12 ), in particular rotary and / or chisel hammer, with at least one acceleration sensor ( 14 ), which is intended, during at least one operating state of the power tool ( 12 ) at least one within the hand tool ( 12 ) to detect occurring vibration, characterized by an evaluation unit ( 16 ), which is provided on the basis of at least one by the at least one acceleration sensor ( 14 ) detected vibration value to at least one state of wear of the power tool ( 12 ) close.

Diagnostic device according to claim 1, characterized by a memory unit ( 18 ), which is intended to store the at least one detected vibration value and / or at least one reference vibration value.

Diagnostic device according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation unit ( 16 ) is intended, at least by an analysis of a temporal change of vibration values to close the state of wear.

Diagnostic device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit ( 16 ) is provided to close at least by comparing the at least one detected vibration value with at least one stored reference vibration value on the state of wear.

Diagnostic device according to one of the preceding claims, characterized by an output unit ( 20 ), which is intended to output at least one state of wear information.

Diagnostic device according to one of the preceding claims, characterized by at least one current sensor ( 22 ), which is provided to a motor current of the power tool ( 12 ) capture.

Diagnostic device according to claim 6, characterized in that the evaluation unit ( 16 ) is provided, measured values of the acceleration sensor ( 14 ) and the current sensor ( 22 ) to determine the state of wear.

Method for diagnosing a state of wear of a handheld power tool ( 12 ) by means of a diagnostic device ( 10 ) for a hand tool ( 12 ) with at least one acceleration sensor ( 14 ), by means of which during operation of the power tool ( 12 ) at least one within the hand tool ( 12 ) occurring vibration is detected according to one of the preceding claims, characterized in that on the basis of at least one by the at least one acceleration sensor ( 14 ) recorded vibration value to at least one state of wear of the power tool ( 12 ) is closed.

A method according to claim 8, characterized in that a detection and / or evaluation of the at least one vibration value in a stationary operating state of the portable power tool ( 12 ) he follows.

Hand tool, in particular drill and / or chisel, with at least one diagnostic device ( 10 ) according to one of claims 1 to 7.