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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Sensoreinrichtung zur Erkennung eines
Blockierfalls bei einer Handwerkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Bei
Handwerkzeugmaschinen mit einem rotierenden Werkzeug, wie beispielsweise
Bohrhämmern
oder Bohrmaschinen, kann ein so genannter Blockierfall auftreten,
wobei das rotierende Werkzeug in dem bearbeiteten Werkstück festläuft und sich
deshalb nicht mehr drehen kann.
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Bei
einem derartigen Blockierfall besteht die Gefahr einer Verletzung
des Bedieners oder umstehender Personen, da sich die Handwerkzeugmaschine
bei einem Blockierfall durch die Kraft des Antriebsmotors dreht.
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Zur
Vermeidung derartiger Verletzungen bei einem Blockierfall einer
Handwerkzeugmaschine ist aus
EP 1 008 422 A2 eine Sicherheitseinrichtung
bekannt, die einen Blockierfall erkennt und beim Vorliegen eines
Blockierfalls eine Sicherheitskupplung trennt, wodurch die ungewollte
Drehung der Handwerkzeugmaschine bei einem Blockierfall beendet wird.
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Zur
Erkennung des Blockierfalls weist die bekannte Sicherheitseinrichtung
zwei Bewegungssensoren auf, die jeweils die Beschleunigung der Handwerkzeugmaschine
in einer vorgegebenen Empfindlichkeitsachse messen.
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Der
eine Bewegungssensor ist hierbei zu der Drehachse des rotierenden
Werkzeugs beabstandet in dem Griff der Handwerkzeugmaschine angeordnet,
wobei die Empfindlichkeitsachse dieses Bewegungssensors bezüglich der
Drehachse des rotierenden Werkzeugs in Umfangsrichtung verläuft, so
dass dieser Bewegungssensor eine Drehbeschleunigung de Handwerkzeugmaschine
um die Drehachse des Werkzeugs erfasst.
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Der
andere Bewegungssensor ist dagegen in der Verlängerung der Drehachse des rotierenden Werkzeugs
angeordnet, wobei die Empfindlichkeitsachse dieses Bewegungssensors
rechtwinklig zu der Drehachse des rotierenden Werkzeugs ausgerichtet ist.
Dieser Bewegungssensor hat die Aufgabe, Fehlauslösungen der Sicherheitskupplung
aufgrund von Vibrationen zu verändern.
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Die
bekannte Sicherheitseinrichtung wertet also die von den beiden Bewegungssensoren
gemessenen Bewegungsgrößen aus,
um einerseits Blockierfälle
möglichst
schnell zu erkennen und andererseits eine Fehlauslösung aufgrund
von Vibrationen zu verhindern.
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In
der
DE 196 28 945
A1 ist eine Handwerkzeugmaschine mit einem Beschleunigungssensor beschrieben,
der eine Beschleunigung der Handwerkzeugmaschine um eine Drehachse
erfasst, indem ein Beschleunigungswert gemessen und aus diesem durch
Integration eine Geschwindigkeit und durch weitere Integration ein
Translationsweg ermittelt wird.
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Vorteile der Erfindung
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Mit
der Erfindung soll eine Sensoreinrichtung für eine Handwerkzeugmaschine
und ein Verfahren zur Erkennung eines Blockierfalls vorgeschlagen werden,
mit der bzw. durch das mit geringem Aufwand eine Detektion des Blockierfalls
zuverlässig möglich ist.
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Die
Erfindung sieht eine Sensoreinrichtung zur Erkennung eines Blockierfalls
bei einer Handwerkzeugmaschine vor, die einen Bewegungssensor zur
Erfassung einer Bewegungsgröße der Handwerkzeugmaschine
aufweist, wobei dieser Bewegungssensor zusätzlich zu der ersten Empfindlichkeitsachse
zumindest eine zweite Empfindlichkeitsachse aufweist. Dies bedeutet,
dass der bei der Erfindung eingesetzte Bewegungssensor nicht nur
in einer einzigen Empfindlichkeitsachse eine Bewegungsgröße misst,
sondern in mehreren Richtungen. Der erfindungsgemäß eingesetzte
Bewegungssensor weist zwei getrennte Empfindlichkeitsachsen auf, die
im Wesentlichen rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind. Hierbei
sind die beiden Empfindlichkeitsachsen des Bewegungssensors vorzugsweise
rechtwinklig zu der Drehachse des rotierenden Werkzeugs der Handwerkzeugmaschine
ausgerichtet und liegen dabei vorzugsweise in einer Ebene.
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Beispielsweise
kann die eine Empfindlichkeitsachse des Bewegungssensors bezüglich der Drehachse
des rotierenden Werkzeugs in Umfangsrichtung ausgerichtet sein,
um eine Drehbeschleunigung der Handwerkzeugmaschine bei einem Blockierfall
zu erfassen, wohingegen die andere Empfindlichkeitsachse des erfindungsgemäßen Bewegungssensors
bezüglich
der Drehachse des rotierenden Werkzeugs radial verlaufen kann, um
Vibrationen zu erfassen und eine Fehlauslösung durch derartige Vibrationen
auszuschließen.
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Es
ist jedoch alternativ auch möglich,
dass der erfindungsgemäße Bewegungssensor
in einer Vielzahl von Empfindlichkeitsachsen Bewegungsgrößen der
Handwerkzeugmaschine misst.
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Die
von den Bewegungssensoren gemessenen Bewegungsgrößen können wahlweise als getrennte
Ausgangssignale ausgegeben oder von dem Bewegungssensor miteinander
verknüpft
und als gemeinsames Ausgangssignal abgegeben werden.
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In
einer Variante der Erfindung weist der Bewegungssensor deshalb zur
getrennten Ausgabe der in den einzelnen Empfindlichkeitsachsen gemessenen
Bewegungsgrößen jeweils
einen Signalausgang auf, so dass die gemessenen Bewegungsgrößen getrennt
und ausgewertet werden können.
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In
einer anderen Variante der Erfindung weist der Bewegungssensor dagegen
lediglich einen Signalausgang auf, wobei an diesem Signalausgang
ein Ausgangssignal ausgegeben wird, das die in den verschiedenen
Empfindlichkeitsachsen gemessenen Bewegungsgrößen miteinander verknüpft.
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Der
multidirektional empfindliche Bewegungssensor ist vorzugsweise in
der Handwerkzeugmaschine zu der Drehachse des rotierenden Werkzeugs
in radialer Richtung beabstandet angeordnet, damit der Bewegungssensor
eine Drehbeschleunigung der Handwerkzeugmaschine erfassen kann.
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Es
ist jedoch grundsätzlich
auch möglich, den
multidirektional empfindlichen Bewegungssensor in der Verlängerung
der Drehachse des rotierenden Werkzeugs der Handwerkzeugmaschine
anzuordnen.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung
ist zusätzlich
zu dem vorstehend beschriebenen multidirektional empfindlichen Bewegungssensor
vorzugsweise ein weiterer Bewegungssensor vorgesehen, der ebenfalls
eine Bewegungsgröße der Handwerkzeugmaschine
erfasst. Dieser zusätzliche
Bewegungssensor ist in der Handwerkzeugmaschine vorzugsweise zu
dem multidirektional empfindlichen Bewegungssensor beabstandet angeordnet.
Beispielsweise kann der multidirektional empfindliche Bewegungssensor
zu der Drehachse des rotierenden Werkzeugs der Handwerkzeugmaschine
in radialer Richtung beabstandet in dem Handgriff der Handwerkzeugmaschine
angeordnet sein, während
der zusätzliche
Bewegungssensor vorzugsweise in der Verlängerung der Drehachse des rotierenden
Werkzeugs angeordnet ist.
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Der
zusätzliche
Bewegungssensor weist vorzugsweise eine Empfindlichkeitsachse auf,
die zu einer der Empfindlichkeitsachsen des multidirektional empfindlichen
Bewegungssensor parallel ausgerichtet ist. Es ist jedoch alternativ
auch möglich,
dass der zusätzliche
Bewegungssensor eine Empfindlichkeitsachse aufweist, die zu mindestens
einer der Empfindlichkeitsachsen des multidirektional empfindlichen Bewegungssensors
angewinkelt ist.
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Der
im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff der Bewegungsgröße ist allgemein
zu verstehen und umfasst beispielsweise die Beschleunigung der Handwerkzeugmaschine
in der jeweiligen Empfindlichkeitsachse.
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Weiterhin
ist zu erwähnen,
dass die verwendeten Bewegungssensoren vorzugsweise lineare Bewegungssensoren
sind, die jeweils nur in der jeweiligen Empfindlichkeitsachse empfindlich
sind.
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Ferner
ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Sensoreinrichtung
beschränkt,
die in einer Handwerkzeugmaschine eingebaut werden kann, sondern
umfasst auch eine Handwerkzeugmaschine mit einer derartigen Sensoreinrichtung.
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Zur
Vermeidung von Verletzungen bei einem Blockierfall kann die Handwerkzeugmaschine
eine Trennkupplung aufweisen, die von der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung
angesteuert wird und den Antriebsstrang bei der Detektion eines
Blockierfalls trennt, wie eingangs zum Stand der Technik beschrieben
wurde.
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Es
ist jedoch alternativ auch möglich,
dass die Handwerkzeugmaschine den Antriebsstrang bei einem Blockierfall
zwischen Werkzeug und Werkstück
nicht nur trennt, sondern aktiv bremst oder sogar blockiert, was
beispielsweise in
DE
195 40 718 A1 beschrieben ist, so dass der Inhalt dieser
Druckschrift der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen
ist. Hierzu kann die Handwerkzeugmaschine eine Blockierverzahnung
aufweisen, die von der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung angesteuert
werden kann. Durch eine derartige aktive Abbremsung oder Blockierung
des Antriebsstrangs wird der bei einem Blockierfall auftretende Verdrehwinkel
der Handwerkzeugmaschine erheblich verringert.
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Darüber hinaus
umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Erkennung eines Blockierfalls
einer Handwerkzeugmaschine, wobei zwei Bewegungsgrößen der
Handwerkzeugmaschine in zwei Empfindlichkeitsachsen gemessen werden
und aus den gemessenen Bewegungsgrößen ein Signal bestimmt wird,
das gegebenenfalls einen Blockierfall anzeigt.
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Hierbei
werden die beiden Bewegungsgrößen der
Handwerkzeugmaschine erfindungsgemäß durch einen einzigen Bewegungssensor
gemessen. Dies bietet gegenüber
der eingangs beschriebenen bekannten Sicherheitseinrichtung einer
Handwerkzeugmaschine den Vorteil, dass auf einen zweiten Bewegungssensor
unter Umständen
verzichtet werden kann.
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Die
Messung der beiden Bewegungsgrößen erfolgt
hierbei vorzugsweise an derselben Stelle innerhalb der Handwerkzeugmaschine.
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Zeichnungen
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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.
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Es
zeigen:
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1 einen
Bohrhammer mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung zur Erkennung
eines Blockierfalls sowie
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2 eine
vereinfachte Rückansicht
des Bohrhammers aus 1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die
Zeichnung in 1 zeigt eine Seitenansicht eines
weitgehend herkömmlich
aufgebauten Bohrhammers 10 mit einem Bohrmeißel 12,
der um eine vorgegebene Drehachse 14 drehbar ist.
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Im
Betrieb des Bohrhammers 10 besteht die Gefahr, dass der
Bohrmeißel 12 in
einem zu bearbeitenden Werkstück
festläuft
und dadurch blockiert. Bei einem derartigen Blockierfall führt das
von dem Bohrhammer 10 auf den Bohrmeißel 12 ausgeübte Drehmoment
zu einer Drehung des Bohrhammers 10 um die Drehachse 14,
was bei einer ungebremsten und fortgesetzten Drehung zu Verletzungen
des Bedieners oder umstehender Personen führen kann.
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Der
Bohrhammer 10 weist deshalb eine Sensoreinrichtung auf,
die es ermöglicht,
einen derartigen Blockierfall zu erkennen, so dass bei einem Blockierfall
eine Sicherheitskupplung ausgelöst
werden kann, die einen zur Vereinfachung nicht dargestellten Antriebsmotor
des Bohrhammers 10 von dem Bohrmeißel 12 trennt. Auf
diese Weise wird bei einem Blockierfall verhindert, dass sich der
Bohrhammer 10 zu weit um die Drehachse 14 dreht,
wodurch eine Verletzung der Bedienungsperson zuverlässig verhindert
wird.
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Die
erfindungsgemäße Sensoreinrichtung weist
zwei Bewegungssensoren 16, 18 auf, wobei der Bewegungssensor 16 in
dem Bohrhammer 10 in der Verlängerung der Drehachse 14 angeordnet
ist, wie insbesondere aus 2 ersichtlich
ist.
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Der
Bewegungssensor 18 ist dagegen in dem Bohrhammer 10 zu
der Drehachse 14 in radialer Richtung beabstandet in einem
Griff 20 des Bohrhammers 10 angeordnet.
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Der
Bewegungssensor 18 weist zwei Empfindlichkeitsachsen Y,
X1 auf, wobei die Empfindlichkeitsachse Y bezüglich der Drehachse 14 des
Bohrmeißels 12 radial
verläuft,
während
die Empfindlichkeitsachse X1 bezüglich
der Drehachse 14 des Bohrmeißels 12 in Umfangsrichtung
verläuft.
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Der
Bewegungssensor 18 erfasst also zum einen die Drehbeschleunigung
des Bohrhammers 10 bezüglich
der Drehachse 14 des Bohrmeißels 12 und erzeugt
ein entsprechendes Beschleunigungssignal ax1.
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Zum
anderen erfasst der Bewegungssensor 18 die Beschleunigung
des Bohrhammers 10 in Richtung der Empfindlichkeitsachse
Y und erzeugt ein entsprechendes Beschleunigungssignal ay. Die Messung der Beschleunigung des Bohrhammers 10 in Richtung
der Empfindlichkeitsachse Y ermöglicht hierbei
eine Erfassung der auf den Bohrhammer 10 wirkenden Vibrationen,
damit eine Fehlauslösung
der in dem Bohrhammer 10 angeordneten Sicherheitskupplung
aufgrund von Vibrationen verhindert werden kann.
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Der
andere Bewegungssensor 16 weist dagegen nur eine einzige
Empfindlichkeitsachse X2 auf, die durch die Verlängerung der Drehachse 14 des
Bohrmeißels 12 verläuft und
parallel zu der Empfindlichkeitsachse X1 des Bewegungssensors 18 ausgerichtet
ist. Der Bewegungssensor 16 ermöglicht somit eine Erfassung
von Vibrationen in Richtung der Empfindlichkeitsachse X2, wodurch
die Verhinderung von Fehlauslösungen
der Sicherheitskupplung aufgrund von Vibrationen weiter verbessert werden
kann.
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Die
von den beiden Bewegungssensoren 16, 18 erfolgten
Beschleunigungssignale ax1, ax2 und
ay werden einer Auswertungseinheit 22 zugeführt, die
in Abhängigkeit
von den Beschleunigungssignalen ax1, ax2 und ay ermittelt,
ob ein Blockierfall vorliegt und gegebenenfalls die zur Vereinfachung
nicht dargestellte Sicherheitskupplung auslöst.
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- 10
- Bohrhammer
- 12
- Bohrmeißel
- 14
- Drehachse
- 16
- Bewegungssensor
- 18
- Bewegungssensor
- 20
- Griff
- 22
- Auswertungseinheit
- X1
- Empfindlichkeitsachse
- X2
- Empfindlichkeitsachse
- Y
- Empfindlichkeitsachse
- ax1
- Beschleunigungssignal
- ax2
- Beschleunigungssignal
- ay
- Beschleunigungssignal