DE19628945A1

DE19628945A1 - Process for interrupting the driving activity of a hand tool, and hand tool working according to this process

Info

Publication number: DE19628945A1
Application number: DE19628945A
Authority: DE
Inventors: Thomas Leitenberger; Ludwig Dr Thome; Wolfgang Hirschburger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 1997-05-07
Also published as: DE59608362D1

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Unterbrechen der Antriebstätigkeit einer Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. von einer Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5. Es ist schon ein derartiges Verfahren bzw. eine Handwerkzeugmaschine bekannt (WO 88/06508), bei dem bzw. der die Drehantriebstätigkeit dann unterbrochen wird, wenn ein Wert einer die räumliche Bewegung der Handwerkzeugmaschine als Ganzes kennzeichnenden Bewegungsgröße einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Zwar läßt sich mit dem bekannten Verfahren bzw. mit der bekannten Handwerkzeugmaschine bereits auf einfache Weise das Eintreten eines vom Bediener der Handwerkzeugmaschine nicht oder nur schwer zu beherrschenden Betriebszustandes erkennen. Je nach Art der als Kriterium verwendeten Bewegungsgröße und der Höhe des festgelegten Schwellwertes kann es jedoch auch im Normalbetrieb zu einer Auslösung der Antriebsunterbrechung kommen, was zu vermeiden ist. The invention is based on a method for interrupting the driving activity of a hand machine tool after Preamble of claim 1 or one Hand tool according to the preamble of claim 5. It is already such a method or one Hand tool known (WO 88/06508), in which the rotary drive activity is interrupted when a Worth the spatial movement of the hand machine tool as a whole characteristic movement size one predetermined threshold value exceeds. You can with the known method or with the known Hand tool already in a simple way The operator of the hand machine tool does not occur or difficult to control operating condition detect. Depending on the type of used as a criterion Movement size and the level of the defined threshold However, it can also trigger the Drive interruption comes, which is to be avoided.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 5 hat den Vorteil, daß eine sichere Erkennung des unbeherrschten Blockierfalls gewährleistet ist und Fehlauslösungen der Antriebsunterbrechung im Normalbetrieb weitgehend vermieden werden.The inventive method with the features of Claim 1 and the hand tool according to the invention with the features of claim 5 has the advantage that a reliable detection of the uncontrolled blocking situation is guaranteed and false triggering of the Drive interruption largely avoided in normal operation will.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens bzw. der im Anspruch 5 angegebenen Handwerkzeugmaschine möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Schwellwerte der jeweiligen Bewegungsgröße, bei deren Erreichen oder Überschreiten ein Auslösesignal erzeugt wird, nach einem Fuzzy-Algorithmus festzulegen.By those listed in the dependent claims Measures are advantageous training and Improvements of the method specified in claim 1 or the handheld power tool specified in claim 5 is possible. It is particularly advantageous to set the threshold values of the respective movement size, when it is reached or Exceeding a trigger signal is generated after a Define fuzzy algorithm.

drawing

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine mit einer ersten Auswerteeinrichtung, Fig. 2 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs verschiedener Bewegungsgrößen und des zugehörigen Auslösesignals und Fig. 3 eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine mit einer zweiten Auswerteeinrichtung.Two embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 shows a schematic representation of the method of the invention or the hand tool of the invention with a first evaluation device, Fig. 2 is an illustration of the time course of various movement variables and of the associated triggering signal, and Fig. 3 shows a schematic representation of the inventive process or the hand tool of the invention with a second evaluation device.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist mit 10 eine Handwerkzeugmaschine bezeichnet, welche von einem Gehäuse 11 umgeben ist. In dem Gehäuse 11 ist eine in Fig. 1 nicht dargestellte Antriebseinrichtung untergebracht, welche zum drehenden Antrieb eines mit 12 bezeichneten, gestrichelt angedeuteten Werkzeugs um eine Drehachse 13 dient. Eine derartige Handwerkzeugmaschine ist beispielsweise bereits in der WO 88/06508 beschrieben, so daß hier auf eine Darstellung verzichtet werden kann.In Fig. 1, 10 denotes a hand tool, which is surrounded by a housing 11 . In the housing 11 , a drive device (not shown in FIG. 1) is accommodated, which is used for the rotary drive of a tool denoted by 12 , indicated by dashed lines, about an axis of rotation 13 . Such a handheld power tool is already described, for example, in WO 88/06508, so that an illustration is not required here.

Die Handwerkzeugmaschine 10 weist ferner Mittel 15 zum Unterbrechen der Drehantriebstätigkeit auf das Werkzeug 12 auf. Die Mittel 15 umfassen eine Vorrichtung 16 zum Erfassen von Meßwerten bestimmter Bewegungsgrößen, die die räumliche Bewegung der Handwerkzeugmaschine 10 als Ganzes kennzeichnen. Darüber hinaus umfassen die Mittel 15 eine Vergleichseinrichtung 17 zum Vergleichen von durch die Vorrichtung 16 erfaßten Meßwerten mit vorbestimmten Schwellwerten, einen Operator 18, mittels dessen die Vergleichsergebnisse der Vergleichseinrichtung 17 logisch verknüpfbar sind und einen Aktor 19 der die Drehantriebstätigkeit der Handwerkzeugmaschine 10 gegebenenfalls unterbricht. Die Vergleichseinrichtung 17 und der Operator 18 bilden eine Auswerteeinrichtung zur Erzeugung eines Auslösesignals zur Aktivierung des Aktors 19.The handheld power tool 10 also has means 15 for interrupting the rotary drive activity on the tool 12 . The means 15 comprise a device 16 for acquiring measured values of certain movement variables which characterize the spatial movement of the hand tool 10 as a whole. In addition, the means 15 comprise a comparison device 17 for comparing measured values detected by the device 16 with predetermined threshold values, an operator 18 , by means of which the comparison results of the comparison device 17 can be logically linked, and an actuator 19 which interrupts the rotary drive activity of the handheld power tool 10 if necessary. The comparison device 17 and the operator 18 form an evaluation device for generating a trigger signal for activating the actuator 19 .

Im Beispielsfall ist die Vorrichtung 16 zum Erfassen der räumlichen Bewegung der Handwerkzeugmaschine 10 als Ganzes, also ihres Gehäuses 11, derart ausgebildet, daß sowohl ein Weg s, den die Handwerkzeugmaschine 10 als Ganzes zurücklegt, als auch eine Geschwindigkeit v, mit der sich die Handwerkzeugmaschine 10 bewegt, erfaßbar ist. Die Erfassung der jeweiligen Werte der Bewegungsgrößen s, v erfolgt fortlaufend mittels eines Sensors 20 der Vorrichtung 16, der als Beschleunigungsaufnehmer ausgebildet ist und ein Beschleunigungssignal a erzeugt. Werden die Meßwerte jeweils nach bestimmten Zeitintervallen ermittelt, kann durch die Wahl hinreichend kleiner Zeitintervalle ein quasikontinuierliches Meßsignal erzeugt werden, das für die Zwecke der Sicherheitsabschaltung geeignet ist.In the example, the device 16 for detecting the spatial movement of the handheld power tool 10 as a whole, that is to say its housing 11 , is designed such that both a path s which the handheld power tool 10 travels as a whole and a speed v at which the handheld power tool is moving 10 moves, is detectable. The respective values of the movement variables s, v are recorded continuously by means of a sensor 20 of the device 16 , which is designed as an acceleration sensor and generates an acceleration signal a. If the measured values are determined according to certain time intervals, a quasi-continuous measurement signal can be generated by selecting sufficiently small time intervals, which is suitable for the purposes of safety shutdown.

Mit dem Sensor 20 kann sowohl die translatorische Beschleunigung, als auch die rotatorische Beschleunigung der Handwerkzeugmaschine 10 um die Drehachse 13 erfaßt werden. Für die Zwecke der Sicherheitsabschaltung im Falle des unbeherrschten Blockierfalles ist in erster Linie die rotatorische Beschleunigung des Gehäuses 11 der Handwerkzeugmaschine 10 um die Drehachse 13 von Bedeutung. Aus diesem Grund ist der Sensor 20 im Abstand r zur Drehachse 13 angeordnet. Aus dem jeweils ermittelten Beschleunigungswert a wird durch zeitabhängige Integration das Geschwindigkeitssignal v und das Wegsignal s erzeugt. Die Vorrichtung 16 enthält hierzu einen ersten Integrator 21 für das Geschwindigkeitssignal v und einen zweiten Integrator 22 für das Wegsignal s. Beide Integratoren 21, 22 sind dazu mit dem Ausgang des Sensors 20 verbunden.With the sensor 20 , both the translational acceleration and the rotational acceleration of the hand tool 10 about the axis of rotation 13 can be detected. For the purposes of safety shutdown in the event of an uncontrolled blocking situation, the rotational acceleration of the housing 11 of the handheld power tool 10 about the axis of rotation 13 is of primary importance. For this reason, the sensor 20 is arranged at a distance r from the axis of rotation 13 . The speed signal v and the path signal s are generated from the respectively determined acceleration value a by time-dependent integration. For this purpose, the device 16 contains a first integrator 21 for the speed signal v and a second integrator 22 for the travel signal s. For this purpose, both integrators 21 , 22 are connected to the output of sensor 20 .

Die Signale v und s stellen jeweils die Werte der entsprechenden Bewegungsgröße Geschwindigkeit und Weg zu einem bestimmten Zeitpunkt t dar. Die Signale s und v werden an die Vergleichseinrichtung 17 weitergeleitet, wo sie mit entsprechenden Schwellwerten s′ und v′ verglichen werden. Die Schwellwerte s′ und v′ sind vorbestimmt und orientieren sich an für den jeweiligen Benutzer zumutbaren Grenzwerten, innerhalb derer ein beherrschbarer Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine 10 üblicherweise vorliegt. Kommt es beim Betrieb der Handwerkzeugmaschine zu einem Blockieren des Werkzeugs 12, so wird das Gehäuse 11 im wesentlichen um die Drehachse 13 beschleunigt und es besteht die Gefahr, daß die Handwerkzeugmaschine 10 dem Bediener aus der Hand geschleudert wird. Die Beschleunigung, die die Handwerkzeugmaschine 10 dabei erfährt, wird durch den Sensor 20 erfaßt und mittels der Integratoren 21 und 22 in das Geschwindigkeitssignal v und das Wegsignal s umgeformt.The signals v and s each represent the values of the corresponding movement variable speed and distance at a specific point in time t. The signals s and v are forwarded to the comparison device 17 , where they are compared with corresponding threshold values s ′ and v ′. The threshold values s 'and v' are predetermined and are based on limit values that are reasonable for the respective user, within which a manageable operating state of the handheld power tool 10 is usually present. If the tool 12 is blocked during operation of the hand tool, the housing 11 is essentially accelerated about the axis of rotation 13 and there is a risk that the hand tool 10 will be thrown out of the operator's hand. The acceleration which the handheld power tool 10 experiences is detected by the sensor 20 and converted into the speed signal v and the travel signal s by means of the integrators 21 and 22 .

Im Normalbetrieb kann es durchaus vorkommen, daß der Bediener die Handwerkzeugmaschine 10 bewußt um die Drehachse 13 schwenkt. Insbesondere im Hammerbetrieb kann es auch zu betriebsbedingten Beschleunigungen kommen. Es muß also ein verläßliches Kriterium für die Erkennung des unbeherrschten Blockierfalles gefunden werden, das bewußte bzw. betriebsbedingt normale Bewegungen von kritischen Bewegungen unterscheidet. Aus diesem Grund ist vorgesehen, daß die Sicherheitsabschaltung nur dann ausgelöst wird, wenn wenigstens zwei Bedingungen erfüllt sind, d. h. im Beispielsfall wenn sowohl die Wegstrecke s den zugehörigen Schwellwert s′ erreicht oder überschreitet und wenn die Geschwindigkeit v den zugehörigen Schwellwert v′ erreicht oder überschreitet. Die Erfüllung beider Kriterien wird durch den Operator 18 erkannt, der eine logische "und"- Verknüpfung der Vergleichssignale s s′ und v v′ zu einem Auslösesignal A vornimmt. Erst bei Vorliegen beider Bedingungen wird der Aktor 19 vom Operator 18 aktiviert. Der Aktor 19 kann beispielsweise als Trennkupplung im Antriebsstrang und/oder als Schalter zum Abschalten des Motors und/oder als Kupplung zur schlagartigen Verbindung des Gehäuses 11 mit dem Antriebsstrang ausgebildet sein. Eine besonders vorteilhafte Sicherheitsabschaltung zum Stoppen der beginnenden Drehbewegung des Gehäuses 11 der Handwerkzeugmaschine 10 wird durch das Vorsehen aller drei Aktorfunktionen erzielt. Die Schwellwerte s′, v′ und a′ können auch vom Bediener festlegbar sein, so daß beispielsweise für bestimmte Anwendungsfälle ein höherer Schwellwert wählbar ist.In normal operation, the operator may consciously pivot the handheld power tool 10 about the axis of rotation 13 . Especially in hammer operation, operational accelerations can also occur. A reliable criterion for the detection of the uncontrolled blocking case must therefore be found which distinguishes conscious or operationally normal movements from critical movements. For this reason it is provided that the safety shutdown is only triggered when at least two conditions are met, ie in the example when both the distance s reaches or exceeds the associated threshold value s 'and when the speed v reaches or exceeds the associated threshold value v' . The fulfillment of both criteria is recognized by the operator 18 , who logically "and" combines the comparison signals ss 'and vv' to form a trigger signal A. Only in the presence of both conditions, the actuator 19 is activated by the operator 18th The actuator 19 can be designed, for example, as a separating clutch in the drive train and / or as a switch for switching off the engine and / or as a clutch for suddenly connecting the housing 11 to the drive train. A particularly advantageous safety shutdown to stop the beginning of the rotary movement of the housing 11 of the hand machine tool 10 is achieved by the provision of all three actuator functions. The threshold values s', v 'and a' can also be set by the operator, so that, for example, a higher threshold value can be selected for certain applications.

In Fig. 2 ist in den Diagrammen I und II der zeitliche Verlauf der Werte der Bewegungsgrößen v und s und im Diagramm III der zugehörige Verlauf des vom Operator 18 erzeugten Auslösesignals A beispielhaft dargestellt. In den Diagrammen I und II sind die jeweiligen Schwellwerte v′, s′ eingetragen, die den als beherrschbar angesehenen Betriebsbereich der Handwerkzeugmaschine 10 begrenzen. Die Schwellwerte v′, s′ sind hier lediglich einseitig, d. h. für eine in einer bestimmten Laufrichtung betriebene Handwerkzeugmaschine dargestellt. Sind unterschiedliche Laufrichtungen möglich, so können entsprechende Grenzwerte auch für die andere Laufrichtung festgelegt werden. Im Diagramm I wird zum Zeitpunkt t = t₂ der Schwellwert v′ erreicht. Der Aktor 19 wird zu diesem Zeitpunkt t₂ jedoch nicht aktiviert, da der Wert der Bewegungsgröße s noch innerhalb des unkritischen Bereichs liegt. Erst zum Zeitpunkt t = t₃ erreicht der Wert der Bewegungsgröße s den für sie geltenden Grenzwert s′. Zu diesem Zeitpunkt t = t₃ sind beide Bedingungen für das Auslösen der Sicherheitsabschaltung erfüllt, so daß der Operator 18 das Auslösesignal A erzeugt und den Aktor 19 aktiviert. Die Sicherheitsabschaltung wird dadurch in Gang gesetzt.In Fig. 2 is in the diagrams I and II the variation of the values of the movement variables v s and exemplified in the diagram III and the associated profile of the trigger signal generated by the operator A 18th The respective threshold values v ′, s ′ are entered in the diagrams I and II, which limit the operating range of the handheld power tool 10 , which is regarded as controllable. The threshold values v ′, s ′ are shown here only on one side, ie for a handheld power tool operated in a certain direction. If different running directions are possible, appropriate limit values can also be set for the other running direction. In diagram I, the threshold value v 'is reached at time t = t₂. The actuator 19 is not activated at this time t₂, however, since the value of the movement variable s is still within the uncritical range. Only at the time t = t₃ does the value of the movement quantity s reach the limit value s' that applies to it. At this time t = t₃, both conditions for triggering the safety shutdown are met, so that the operator 18 generates the trigger signal A and the actuator 19 is activated. This triggers the safety shutdown.

Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich hinsichtlich der Signalverarbeitung. Es ist eine Auswerteeinrichtung 18′ vorgesehen, in der in Abhängigkeit wenigstens zweier Werte der Bewegungsgrößen v, s und/oder a ein Auslösesignal nach einem Fuzzy-Algorithmus erzeugt wird. Fuzzy-Algorithmen sind allgemein bekannt, so daß sie hier nicht näher beschrieben werden müssen. Zum Zwecke der Offenbarung wird statt dessen auf die einschlägige Literatur, beispielsweise die Bücher "Fuzzy-Logic" von Constantin von Altrock, Verlag Oldenbourg und "Fuzzy-Logik" von Lilli, Francis-Verlag, verwiesen.The second embodiment shown in Fig. 3 differs from the first embodiment only in terms of signal processing. An evaluation device 18 'is provided in which, depending on at least two values of the movement variables v, s and / or a, a trigger signal is generated according to a fuzzy algorithm. Fuzzy algorithms are generally known so that they do not have to be described in more detail here. For the purpose of disclosure, reference is instead made to the relevant literature, for example the books "Fuzzy-Logic" by Constantin von Altrock, publishing house Oldenbourg and "Fuzzy-Logic" by Lilli, Francis publishing house.

Im vorliegenden Beispiel sind die Schwellwerte s′, v′, a′ für die jeweilige Bewegungsgröße s, v, a, bei deren Erreichen oder Überschreiten die Auslösung des Aktors 19 erfolgt, in Abhängigkeit der jeweils anderen Größe(n) festlegbar. So ist es beispielsweise möglich, bei Verwendung der beiden Bewegungsgrößen s und v wie beim ersten Ausführungsbeispiel, die Auslösung der Antriebs unterbrechung bei einem relativ hohen Wert von v schon bei einem niedrigen Schwellwert s′ zu aktivieren und bei relativ kleinen Werten für v dagegen einen höheren Schwellwert s′ festzulegen. Analog dazu kann dann der Schwellwert v′ abhängig vom jeweiligen Wert der Bewegungsgröße s sein. Die Auswerteeinrichtung 18′ wird dabei durch einen Microcontroller gebildet. Insgesamt ergibt sich so eine die Vielzahl möglicher Bewegungszustände der Handwerkzeugmaschine berücksichtigende Antriebsunterbrechung.In the present example, the threshold values s', v ', a' for the respective movement variable s, v, a, when they are reached or exceeded, the actuator 19 is triggered, depending on the respective other variable (s). For example, when using the two movement variables s and v as in the first embodiment, it is possible to activate the triggering of the drive interruption at a relatively high value of v even at a low threshold value s ′ and, at relatively small values for v, a higher one Set threshold s ′. Analogously, the threshold value v ′ can then be dependent on the respective value of the movement variable s. The evaluation device 18 'is formed by a microcontroller. Overall, this results in a drive interruption that takes into account the large number of possible movement states of the handheld power tool.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können auch andere oder alle Bewegungsgrößen zur Bildung des Auslösesignals A herangezogen werden. Die Erfindung kann bei allen Handwerkzeugmaschinen vorteilhaft Anwendung finden, bei denen ein Werkzeug drehend antreibbar ist und außerdem die Gefahr besteht, daß beim Blockieren des Werkzeugs die Handwerkzeugmaschine dem Bediener aus der Hand gerissen wird.The invention is not shown on the Embodiments limited. So can others or all movement variables for the formation of the trigger signal A be used. The invention can be used in all Handheld machine tools are used to advantage which a tool can be rotated and also the There is a risk that when the tool is blocked the Handheld machine tool torn out of the operator's hand becomes.

Claims

1. A method for interrupting the driving activity of a hand tool ( 10 ) with a rotating drive movement, in particular a drill or hammer drill or a rotary hammer, in which the value of a spatial characteristic of the hand tool as a whole is determined during operation of the hand tool ( 10 ) , wherein as the movement quantity an acceleration (a), which the handheld power tool ( 10 ) experiences, or a speed (v), with which it moves, or a distance (s), which it travels, is used and in which, depending on the Value of the movement quantity, the rotary drive activity of the hand tool ( 10 ) is interrupted when a certain threshold value (s', v ', a') is reached or exceeded, characterized in that the values are recorded by different movement variables and the rotary drive activity of the hand machine tool ( 10 ) only then interrupted when little at least two values of different movement quantities have reached or exceeded a predetermined threshold value (v ′, s ′ or a ′) for the respective movement quantity.

2. The method according to claim 1, characterized in that the values of the movement variables distance (s) and Speed (v) are detected and that the Rotary drive activity is interrupted when both associated threshold values (s ′ and v ′) reached or were exceeded.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the interruption of the rotary drive activity by disengaging in the drive train of the hand tool ( 10 ) and / or by switching off a drive motor of the hand tool ( 10 ) and / or by suddenly connecting a housing ( 11 ) the hand tool ( 10 ) is brought about with the drive train.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the threshold values (v ′, s ′ and / or a ′) the respective movement size (v, s and / or a) after one Fuzzy algorithm can be set.

5. Hand tool with a rotating drive movement, in particular a drill or hammer drill or hammer drill, which is equipped with means ( 15 ) for interrupting the rotary drive activity, the device ( 16 ) for detecting a spatial movement of the hand tool ( 10 ) characterizing the movement quantity as a whole and a comparison device ( 17 ) for comparing the respective value of the movement variable with a predetermined threshold value (s ′, v ′ or a ′), characterized in that the device ( 16 ) for detecting the respective value of different movement quantities (s, v or a) is formed and the comparison device ( 17 ) is set up to compare these values with associated threshold values (s', v 'or a'), and that an operator ( 18 ) is provided who, after reaching or exceeding at least two of the Threshold values (s', v 'or a') an actuator ( 19 ) for interrupting the drive activity activated.

6. Hand tool according to claim 5, characterized in that the actuator ( 19 ) as a separating clutch in the drive train of the hand tool ( 10 ) and / or as a switch for switching off the motor and / or as a clutch for the sudden connection of a housing ( 11 ) of the hand tool the drive train is formed.

7. Hand tool according to claim 5, characterized in that the device ( 16 ) for detecting the respective measured value of the movement quantity has a sensor ( 20 ) which is designed as an acceleration sensor and is used to generate an acceleration signal, and that in addition integration elements ( 21 , 22 ) are provided for determining further movement variables.

8. Hand tool according to claim 7, characterized in that the device ( 16 ) has a first integrator ( 21 ) for the speed signal (v) and a second integrator ( 22 ) for the path signal (s).

9. Hand tool according to claim 5, characterized in that an evaluation device ( 18 ') is provided in which the threshold values (s', v 'and / or a') for the movement variables (v, s and / or a) after a Fuzzy algorithm can be determined.

10. Hand tool according to claim 9, characterized in that the evaluation device ( 18 ') is formed by a microcontroller.