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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs sowie ein Verfahren zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs.
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Der Betrieb handbetätigter Werkzeuge bringt oft Gefahren mit sich, die von Personen zunehmend unterschätzt werden. Beispielsweise verletzen sich Personen während des Betriebs einer handbetätigten, motorisierten Kettensäge oft schwer, da von den Personen oft angekommen wird, dass derartige Geräte selbst ausreichende Sicherheitsvorrichtungen aufweisen. Von motorisierten Kettensägen ist beispielsweise der so genannte Rückschlageffekt („kick back effect“) bekannt, welcher bei einem falschen Ansetzen der Kettensäge an das Werkstück die Kettensäge von diesem zurückschleudert. Um einen solchen Effekt zu verhindern, werden sogenannte Kettenbremsen eingesetzt, die eine schlagartige Bewegung der Kettensäge erkennen und daraufhin Motor und/oder Kettenbewegung stoppen. Nachteilig an Kettenbremsen ist jedoch, dass die jeweilige Arbeitsweise der Person entsprechend anzupassen ist.
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Ferner tragen viele Personen während des Betriebs handbetätigter Werkzeuge keine oder nur wenig Schutzbekleidung, wie beispielsweise Schnittschutzhosen, da dies als umständlich und insbesondere für kleinere Arbeiten als zu aufwändig empfunden wird. Insbesondere in den Sommermonaten wird derartige Schutzbekleidung als besonders warm empfunden. Hinzukommt, dass Schutzbekleidung, durch welche eine Verletzung verhindert wurde, in der Regel zerstört und kostenintensiv zu ersetzen ist.
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Aus der
EP 1 234 285 B1 ist ferner eine Tischsäge mit Schutzsystem bekannt, bei welcher ein Erkennungssystem in der Lage ist, einen Kontakt einer Person - beispielsweise mittels eines Fingers derselben - mit einem sich drehenden Sägeblatt kapazitiv zu erkennen. Bei Erkennung wird mittels eines Reaktionssystems unmittelbar das Sägeblatt von einer Schneideregion weggedreht, insbesondere in einen Bereich unterhalb der Tischsäge. Nachteilig bei einer derartigen Lösung ist, dass sowohl das Sägeblatt als auch eine zur schnellen Wegdrehung des Sägeblattes benötigte Patrone einer Auslösevorrichtung nach jeder Auslösung kostenintensiv zu ersetzen sind. Dies ist vor allem bei Fehlauslösungen, welche beispielsweise bei Schneiden eines nassen Holzes auftreten können, nachteilhaft.
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Die vor diesem technologischen Hintergrund bestehende Aufgabe kann somit darin gesehen werden, Verletzungen von Personen beim Betrieb handbetätigter Werkzeuge auf kostengünstige Art und Weise zuverlässig zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein System zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs, umfassend eine Indikatorvorrichtung, welche zum berührungslosen Senden und/oder Empfangen von Signalen eingerichtet und mit einem Kleidungsstück oder einem Körperteil einer das handbetätigte Werkzeug führenden Person verbunden ist, eine Detektionsvorrichtung, welche zum berührungslosen Senden und/oder Empfangen von Signalen eingerichtet und mit dem handbetätigten Werkzeug verbunden ist, und eine Schaltvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, Signale von der Detektionsvorrichtung zu empfangen und einen Betrieb des handbetätigten Werkzeugs zu unterbrechen, wobei die Indikatorvorrichtung und die Detektionsvorrichtung kommunikativ miteinander verbunden sind und bei Erkennung eines Unterschreitens einer definierten räumlichen Distanz zwischen der Indikatorvorrichtung und der Detektionsvorrichtung durch die Detektionsvorrichtung seitens der Detektionsvorrichtung ein Signal an die Schaltvorrichtung zur Unterbrechung des Betriebs des handbetätigten Werkzeugs übermittelt wird.
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Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine unmittelbare Unterbrechung des Betriebs des handbetätigten Werkzeugs zum einen eine Zerstörung von gegebenenfalls getragener Schutzbekleidung weitestgehend vermieden wird. Zum anderen sind keine Eingriffe am handbetätigten Werkzeug vorzunehmen, welche eine Anpassung der Arbeitsweise erfordern. Hinzukommt, dass das erfindungsgemäße System die Erhöhung der Sicherheit für verschiedenste handbetätigte Werkzeuge erlaubt, welche ein oder mehrere bewegliche Elemente aufweisen, da die Unterbrechung des Betriebs auf Basis eines Zusammenspiel von einer seitens der bedienenden Person getragenen Indikatorvorrichtung und einem am handbetätigten Werkzeug vorgesehenen Detektionsvorrichtung beruht.
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Beispielsweise ist die Anwendung für handgeführte motorbetriebene Werkzeuge wie Handkreissägen oder Winkelschleifer ebenso möglich wie die Anwendung für stationäre motorbetriebene Werkzeuge wie Tischkreissäge oder Schleifmaschine. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht eine flexible Anpassung der definierten räumlichen Distanz zwischen der Indikatorvorrichtung und der Detektionsvorrichtung, welche bei einer motorbetriebenen Kettensäge als handbetätigtes Werkzeug beispielsweise höher zu wählen ist als bei einer Stichsäge.
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Unter handbetätigten Werkzeugen im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere Werkzeuge verstanden, welche manuell mittels einer oder beiden Händen bedient werden. Dabei wird entweder ein Werkzeug selbst mittels Händen bedient, wie beispielsweise bei einer Stichsäge, oder aber ein Werkstück mittels Händen in Relation zum Werkzeug bewegt, wie beispielsweise bei einer Tisch(kreis)säge.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Indikatorvorrichtung ein RFID-Transponder und die Detektionsvorrichtung ein RFID-Lesegerät. Dies ist vorteilhaft, da ein RFID-Transponder ohne aktive Stromversorgung auskommt und somit optimal zum Verbinden mit oder Integrieren in ein Kleidungsstück geeignet ist. Sobald der RFID-Transponder in das vom RFID-Lesegerät ausgesendete Feld eintritt, erfolgt eine Signalisierung, durch welche die Distanz zwischen Indikatorvorrichtung und Detektionsvorrichtung seitens der Detektionsvorrichtung bestimmt werden kann. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann jedoch auch eine aktive Stromversorgung für die Indikatorvorrichtung vorgesehen sein. Die ist beispielsweise denkbar, falls bei der Verwendung von RFID Störsignale auftreten, welche sich durch eine aktive Übertragungstechnik zum berührungslosen Senden und/oder Empfangen von Signalen ausräumen lassen.
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Da die Detektionsvorrichtung mit dem handbetätigten Werkzeug verbunden ist, kann ferner eine Stromversorgung der Detektionsvorrichtung unter Nutzung einer bereits vorhandenen Stromquelle des handbetätigten Werkzeugs erfolgen. Alternativ und/oder zusätzlich kann eine separate Stromquelle zur Versorgung der Detektionsvorrichtung vorgesehen sein. Alternativ kann ferner vorgesehen sein, das eine aktive Funktechnik zum Einsatz kommt, beispielsweise ZigBee® oder WLAN, wozu entsprechend den vorstehenden Ausführungen eine zusätzliche Stromversorgung für Indikatorvorrichtung vorgesehen. Ein seitens der Detektorvorrichtung von der Indikatorvorrichtung empfangenes Signals wird entsprechend hinsichtlich Received Single Strength Indicator (RSSI), Time of Arrival (ToA) und/oder der Sendefrequenz analysiert, um eine räumlichen Distanz zu bestimmen und darauf basierend das Unterschreitens einer definierten Distanz zu erkennen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schaltvorrichtung dazu eingerichtet, einen Zündkontakt oder eine Energieversorgung des handbetätigten Werkzeugs zu unterbrechen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass sowohl Zündkontakt und Energieversorgung unterbrochen werden. Vorteilhafterweise wird jede Unterbrechung durch die Schaltvorrichtung in Reaktion auf das Erkennen des Unterschreitens einer definierten räumlichen Distanz protokolliert, beispielsweise seitens der Detektorvorrichtung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das System ferner eine Einschaltvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, nach Unterbrechung des Betriebs des handbetätigten Werkzeugs das handbetätigte Werkzeug wieder in einen betriebsbereiten Zustand zu versetzen, in welchem das handbetätigte Werkzeug erneut startbar ist. So kann auf einfache Art und Weise nach Verhinderung einer Verletzung der das handbetätigte Werkzeug bedienenden Person der Betrieb wieder aufgenommen werden, ohne dass ein kostenintensiver Austausch von Komponenten vorzunehmen ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einschaltvorrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Signalen eingerichtet und mittels einer Applikation oder mittels einer Identifizierungskarte betätigbar ist. Dies hat den Vorteil, dass der Einschaltvorrichtung nur auf Basis der Identifizierungskarte oder der Applikation ein Signal übermittelt werden kann, wodurch eine versehentliche erneute Inbetriebnahme des handbetätigten Werkzeugs vermieden werde kann. Des Weiteren ist durch eine derartige Lösung ein genereller Schutz vor eine unbefugten Inbetriebnahme des handbetätigten Werkzeugs gegeben. Die Bereitschaft des handbetätigten Werkzeugs zur erneuten Inbetriebnahme kann beispielsweise mittels eines Indikators, insbesondere in Form einer LED oder dergleichen, angezeigt werden. Eine rote aufleuchtende LED bedeutet beispielsweise, dass der Betrieb des handbetätigten Werkzeugs unterbrochen ist. Eine grün aufleuchtende LED kann hingegen bedeuten, dass das handbetätigte Werkzeug in Betrieb genommen werden kann bzw. startbar ist und/oder dass es sich in Betrieb befindet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einschaltvorrichtung dazu eingerichtet ist, ein erneutes Starten des handbetätigten Werkzeugs nur innerhalb einer definierten Zeitspanne zu ermöglichen. Nach Übermittelten eines Signals an die Einschaltvorrichtung, beispielsweise mittels Identifizierungskarte oder Applikation, kann ein Startvorgang nur innerhalb der nächsten 30 Sekunden erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass zum einen innerhalb dieses Zeitraums eine erneute Inbetriebnahme möglich wird, ohne dass der Betrieb des handbetätigten Werkzeugs wieder umgehend unterbrochen werden würde, selbst wenn die definierte räumliche Distanz unterschritten wird. Viele Personen starten Kettensägen beispielsweise vom Boden, wodurch eine in Bein- oder Fußnähe angebrachte Indikatorvorrichtung aufgrund der Nähe zur am handbetätigten Werkzeug angebrachten Detektionsvorrichtung zur ständigen Unterbrechung führen würde. Es wäre demnach nicht möglich, das handbetätigte Werkzeug zu starten, da die Detektionsvorrichtung andauernd „auslösen“ würde. Nach Ablauf der definierten Zeitspanne, greift die erfindungsgemäße Funktionsweise zur Unterbrechung des Betriebs des handbetätigten Werkzeugs erneut.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das System ferner eine Bremsvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten der definierten räumlichen Distanz zwischen der Indikatorvorrichtung und der Detektionsvorrichtung die Bewegung eines beweglichen Elements des handbetätigten Werkzeugs bis zu dessen Stillstand abzubremsen. Auf diese Weise wird das bewegliche Element, beispielsweise ein sich drehendes Sägeblatt, nicht nur durch die Unterbrechung des Betriebes, sondern durch zusätzliche Maßnahme schnellstmöglich zum Stillstand gebracht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das bewegliche Element metallisch und die Bremsvorrichtung umfasst einen Elektromagneten, wobei ein durch den Elektromagneten erzeugtes Magnetfeld die Bewegung des beweglichen Elements abbremst. Da bei handbetätigten Werkzeugen in der Regel die meisten beweglichen Elemente metallisch sind, kann so eine einfache und effiziente Lösung zum Abbremsen des beweglichen Elements geschaffen werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Indikatorvorrichtung mit einem Handschuh der das handbetätigte Werkzeug führenden Person verbunden ist. Da viele durch handbetätigte Werkzeuge hervorgerufene Verletzungen an Händen und/oder Fingern erfolgen, ist der Schutz dieser Körperregion von besonderem Interesse.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs, insbesondere mit einem erfindungsgemäßen System, umfassend die Schritte
- - Erkennen eines Unterschreitens einer definierten räumlichen Distanz zwischen einer Indikatorvorrichtung, welche zum berührungslosen Senden und/oder Empfangen von Signalen eingerichtet und mit einem Kleidungsstück oder einem Körperteil einer das handbetätigte Werkzeug führenden Person verbunden ist, und einer Detektionsvorrichtung, welche zum berührungslosen Senden und/oder Empfangen von Signalen eingerichtet mit dem handbetätigten Werkzeug verbunden ist,
- - Empfangen von Signalen seitens der Schaltvorrichtung, und
- - Unterbrechen des Betriebs des handbetätigten Werkzeugs durch die Schaltvorrichtung.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Systems zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs anhand einer motorbetriebenen Kettensäge;
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Systems zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs anhand einer motorbetriebenen Kreissäge;
- 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des Systems zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs anhand einer motorbetriebenen Tischsäge;
- 4 eine schematische Übersicht der Komponenten des erfindungsgemäßen Systems;
- 5 ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Systems nach 4; und
- 6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs.
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1 zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel ein System 1 zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs 2, welches vorliegend eine motorbetriebene Kettensäge darstellt.
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Das System 1 umfasst eine Indikatorvorrichtung 3, welche zum berührungslosen Senden und/oder Empfangen von Signalen eingerichtet und mit einem Kleidungsstück 4, vorliegend mit einem Handschuh, einer das handbetätigte Werkzeug führenden Person verbunden ist.
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Ferner umfasst das System 1 eine Detektionsvorrichtung 5, welche zum berührungslosen Senden und/oder Empfangen von Signalen eingerichtet und mit dem handbetätigten Werkzeug 2 verbunden ist. Die Detektionsvorrichtung 5 ist dabei an der Unterseite des handbetätigten Werkzeugs 2 angebracht.
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Das handbetätigte Werkzeug 2 weist ferner eine Schaltvorrichtung 6 auf, welche dazu eingerichtet ist, Signale von der Detektionsvorrichtung 5 zu empfangen und einen Betrieb des handbetätigten Werkzeugs 2 zu unterbrechen. Eine Signalübertragung zwischen Detektionsvorrichtung 5 und Schaltvorrichtung 6 kann dabei entweder drahtlos bzw. berührungslos oder aber drahtgebunden erfolgen. Entsprechend 1 ist die Schaltvorrichtung 6 im handbetätigten Werkzeugs 2 integriert. Insbesondere bei stationären handbetätigten Werkzeugen kann die Schaltvorrichtung 6 jedoch auch extern angeordnet sein, beispielsweise zwischen einer externen Energieversorgung und einem handbetätigten Werkzeug 2.
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Vorliegend sind die Indikatorvorrichtung 3 und die Detektionsvorrichtung 5 kommunikativ miteinander verbunden, was in 1 durch entsprechend angedeutete Funkwellen kenntlich gemacht ist. Bei Erkennung eines Unterschreitens einer definierten räumlichen Distanz D zwischen der Indikatorvorrichtung 3 und der Detektionsvorrichtung 5 durch die Detektionsvorrichtung 5 wird seitens der Detektionsvorrichtung 5 ein Signal an die Schaltvorrichtung 6 zur Unterbrechung des Betriebs des handbetätigten Werkzeugs 2 übermittelt.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Systems 1 zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs 2, wobei das handbetätigte Werkzeugs 2 als Kreissäge ausgebildet ist.
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Vorliegend ist die Schaltvorrichtung 6 zur Unterbrechung des Betriebs des handbetätigten Werkzeugs 2 lediglich drahtlos mit der Detektionsvorrichtung 5, insbesondere da die Detektionsvorrichtung 5 räumlich entfernt von der Schaltvorrichtung 6 angeordnet ist.
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Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Detektionsvorrichtung 5 mehrteilig aufgebaut ist und eine Steuervorrichtung 5a sowie eine Lesevorrichtung 5b umfasst wie nachfolgend zu 5 beschrieben wird.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Systems 1 zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs 2, welches als stationäre motorbetriebene Tischsäge ausgebildet ist.
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Der prinzipielle Aufbau des Systems 1 gemäß 3 gleich demjenigen der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele. Zusätzlich ist jedoch beidseitig des in der 3 mittig dargestellten beweglichen Elements 2a in Form eines Sägeblattes des als Tischsäge ausgebildeten handbetätigten Werkzeugs 2 eine Bremsvorrichtung 7 angeordnet.
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Bei Unterschreiten einer definierten räumlichen Distanz D zwischen der Indikatorvorrichtung 3 und der Detektionsvorrichtung 5 wird durch die Bremsvorrichtung 7 die Bewegung des beweglichen Elements 2a bis zu dessen Stillstand abgebremst. Dazu umfasst die Bremsvorrichtung 7 einen Elektromagneten, wobei ein durch den Elektromagneten erzeugtes Magnetfeld die Bewegung des beweglichen Elements 2a, welches vorliegend metallisch ist, abgebremst wird.
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4 zeigt eine schematische Übersicht der Komponenten des erfindungsgemäßen Systems 1. Dabei ist insbesondere erkennbar, dass die Detektionsvorrichtung 5 eine Steuervorrichtung 5a sowie eine Lesevorrichtung 5b umfasst, welche kommunikativ miteinander verbunden sind. Die Lesevorrichtung 5b ist dazu eingerichtet, Signale von der Indikatorvorrichtung 3 zu empfangen.
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Nachdem der Betrieb eines handbetätigten Werkzeugs 2 bei Unterschreiten einer definierten räumlichen Distanz D zwischen der Indikatorvorrichtung 3 und der Detektionsvorrichtung 5 durch die Schaltvorrichtung 6 unterbrochen wurde, ist das handbetätigte Werkzeug 2 wieder in einen betriebsbereiten Zustand zu versetzen, in welchem das handbetätigte Werkzeug 2 erneut startbar ist.
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Hierzu ist eine Einschaltvorrichtung, welche vorliegend als Bestandteil der Steuervorrichtung 5a ausgebildet ist, zum Senden und/oder Empfangen von Signalen eingerichtet und mittels einer auf einem mobilen Endgerät 8 betriebenen Applikation oder mittels einer der Lesevorrichtung 5b der Detektionsvorrichtung 5 zugeführten Identifizierungskarte 9 betätigbar. Sobald die Einschaltvorrichtung ein entsprechendes Signal empfangen hat, wird der kommunikativ mit der Einschaltvorrichtung verbundenen Schaltvorrichtung 6 mitgeteilt, dass die vorgenommene Unterbrechung aufzuheben ist.
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5 zeigt ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Systems gemäß 4. Dem Schaltbild ist zu entnehmen, dass die Steuervorrichtung 5a kommunikativ mit der Lesevorrichtung 5b verbunden ist und gemeinsam mit dieser die Detektionsvorrichtung 5 bildet. Sowohl die Schaltvorrichtung 6 als auch die Bremsvorrichtung 7 sind mit der Steuervorrichtung 5a verbunden und durch diese steuerbar.
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6 zeigt ein Verfahren zur automatischen Abschaltung eines handbetätigten Werkzeugs.
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In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird das Unterschreiten einer definierten räumlichen Distanz zwischen einer Indikatorvorrichtung 3 und einer Detektionsvorrichtung 5 erkannt. Dabei ist die Indikatorvorrichtung 3 zum berührungslosen Senden und/oder Empfangen von Signalen eingerichtet und mit einem Kleidungsstück oder einem Körperteil 4 einer das handbetätigte Werkzeug 2 führenden Person verbunden. Entsprechend ist die Detektionsvorrichtung 5 zum berührungslosen Senden und/oder Empfangen von Signalen eingerichtet und mit dem handbetätigten Werkzeug 2 verbunden.
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In einem zweiten Verfahrensschritt S2 werden seitens der Schaltvorrichtung 6 Signale von der Detektionsvorrichtung 5. Die Signale werden dabei entweder drahtlos übermittelt, sofern die Detektionsvorrichtung 5 nicht in Nähe der Schaltvorrichtung 6 angeordnet ist, beispielsweise bei einem stationären handbetätigten Werkzeug 2. Bei einem mobilen handbetätigten Werkzeug 2 hingegen sind Detektionsvorrichtung 5 und Schaltvorrichtung 6 meist in räumlicher Nähe zueinander angeordnet, so dass eine Signalübertragung drahtgebunden erfolgen kann.
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In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird der Betrieb des handbetätigten Werkzeugs 2 durch die Schaltvorrichtung 6 unterbrochen. Die Schaltvorrichtung 6 ist hierfür dazu eingerichtet, einen Zündkontakt oder eine Energieversorgung des handbetätigten Werkzeugs 2 zu unterbrechen.
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Die in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele und die im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen lediglich einer Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- hand betätigtes Werkzeug
- 2a
- bewegliches Element
- 3
- Indikatorvorrichtung
- 4
- Kleidungsstück bzw. Körperteil
- 5
- Detektionsvorrichtung
- 5a
- Steuervorrichtung
- 5b
- Lesevorrichtung
- 6
- Schaltvorrichtung
- 7
- Bremsvorrichtung
- 8
- Mobiles Endgerät
- 9
- Identifizierungskarte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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