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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Motorschneidwerkzeug mit automatisierter
Schneidvorrichtung. Eine derartige Vorrichtung aktiviert eine Schließ-/Öffnungsbewegung von Schneidbacken,
wenn ein Detektor das Vorhandensein eines Gegenstands in der Schneidöffnung zwischen
diesen Backen erkennt.
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Stand der
Technik
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Im
Stand der Technik sind eine Reihe von Motorschneidwerkzeugen bekannt,
die im wesentlichen eine Halterung, die an eine Spannungsversorgung
eine Motors angeschlossen ist, eine Schneidöffnung mit zwei Schneidbacken,
von denen mindestens eine eine an der Halterung beweglich gelagerte und
mit dem Ausgang der Spannungsversorgung mittels eines kinematischen
Getriebes verbundene aktive Schneidbacke ist, wodurch bezüglich der
anderen Backe eine Schließ-/Öffnungsbewegung
ausgeführt
wird. Die Halterung enthält
oder trägt
einen Griff, an dem sich eine Antriebseinrichtung befindet, die
im allgemeinen einen Tastschalter zum Aktivieren des Motors, um
die Schließ-/Öffnungsbewegung
zu aktivieren, sowie einen Regler aufweist, der mit einer Sicherheitsvorrichtung
verbunden ist, so daß die
Aktivierung nicht erfolgt, wenn der Sicherheitsregler sich nicht
in einer vorbestimmten Betriebssituation oder -position befindet,
selbst wenn der Tastschalter gedrückt wird.
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Zum
Schneiden eines Gegenstands ordnet eine Bedienperson zunächst den
Gegenstand im Bereich der Schneidöffnung des Werkzeugs, d.h.
zwischen den beiden Schneidbacken, an und wirkt danach auf den oder
die Tastschalter ein, um den Schnitt auszuführen. Die zwischen diesen beiden Schritten
verstrichene Zeit, die sich während
eines Arbeitstags akkumuliert, stellt ein bedeutendes Maß an unproduktiver
Zeit dar. Wenn eine Bedienperson lange Zeit intensiv mit einem dieser
Schneidwerkzeuge arbeitet, kann sie außerdem an Ermüdungserscheinungen
der Hand leiden, die den Griff hält
und deren Finger auf die Antriebsteile einwirken, insbesondere wegen
der wiederholten Betätigung
des oder der Tastschalter.
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Beschreibung der Erfindung
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Dieser
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Probleme
unproduktiver Zeit und Ermüdung
zu lösen,
indem sie ein Motorschneidwerkzeug mit einer automatisierten Schneidvorrichtung
schafft, die imstande ist, das Vorhandensein eines zu schneidenden
Gegenstands in der Schneidöffnung
zu erkennen und durch dieses Erkennen die Öffnungs-/Schließbewegung der Backen zu aktivieren,
um diesen Gegenstand automatisch zu schneiden.
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Zu
diesem Zweck enthält
das erfindungsgemäß Schneidwerkzeug
einen Detektor, der mit einem Aktionsfeld versehen ist, das in der
Lage ist, das Vorhandensein eines Gegenstands in dem Bereich dieser
Schneidöffnung
zwischen den beiden Schneidbacken zu erfassen. Wenn dieser Detektor
die Erfassung durchführt,
gibt er ein Aktivierungssignal aus, welches den Motor freischaltet,
um die Schließ-/Öffnungsbewegung
der Schneidbacken zu steuern. Vorzugsweise und als Sicherheitsmaßnahme ist
diese Aktivierung des Motors nur wirksam, wenn mindestens eines
der diese Antriebseinrichtung als Bestandteile bildenden Elemente,
d.h. der Aktivierungstastschalter oder der Sicherheitsregler, in
einer Arbeitsposition ist. Damit die Motoraktivierung wirksam ist, ist
es im bevorzugtesten Ausführungsbeispiel
notwendig, daß sowohl
der Aktivierungstastschalter als auch der Sicherheitsregler in Arbeitsposition
sind.
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Je
nach Anwendung und Art der zu schneidenden Gegenstände kann
der Detektor von unterschiedlicher Art sein; im allgemeinen ist
es ein Näherungskontakt.
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Als
Kontaktdetektor ist ein elektromechanisch betätigter Detektor zweckmäßig, wie
beispielsweise ein Mikroschalter, der entweder mit einer der Schneidbacken
verbunden oder direkt an der Werkzeughalterung befestigt und mit
einem Hebel, Fühler oder
Tastschalter versehen ist, der nach innen in die Schneidöffnung verlängert ist.
Wenn dieser Hebel, Fühler
oder Tastschalter von dem in die Öffnung des Schneidwerkzeugs
eingeführten,
zu schneidenden Gegenstand bewegt wird, aktiviert der Mikroschalter den
Schneidantriebsmotor.
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Eine
weitere Art eines zweckmäßigen Detektors
ist ein Näherungsdetektor,
der ausgewählt
ist aus der Folgendes umfassenden Gruppe: induktive Detektoren,
d.h., sie verwenden ein Magnetfeld als Arbeitsfeld; kapazitive Detektoren,
d.h., sie verwenden ein elektrisches Feld als Arbeitsfeld; und Strahlungsdetektoren,
die elektromagnetische Strahlung als physikalisches Mittel zum Reagieren
vor zu erkennenden Gegenständen
verwenden.
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Ein
Näherungsdetektor
vom induktiven Typ ist geeignet, wenn das Material des zu schneidenden Gegenstands
ferromagnetisch ist, obwohl die Schneidbacken dann nicht-magnetisch,
z.B. aus Titan, sein würden,
um den Detektor nicht zu beeinflussen. Ein Beispiel für einen
geeigneten induktiven Detektor ist, aufgrund seiner geringen Größe und niedrigen
Kosten, der Hall-Effekt-Detektor,
der leicht mit einer der Schneidbacken oder der Halterung selbst
in einer Position nahe der Schneidöffnung verbunden werden kann.
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Ein
Näherungsdetektor
vom kapazitiven Typ ist geeignet, wenn das Material des zu schneidenden Gegenstands
elektrisch leitfähig
ist. In diesem Fall kann der zu schneidende Gegenstand mit einer Hochfrequenzspannungsquelle
mit sehr niedriger Stromstärke
verbunden sein, die für
die Bedienperson nicht spürbar
ist und ihr keine physiologischen Probleme verursacht, da sie das
Teil möglicherweise mit
seinen bloßen
Händen
anfaßt.
Dieser schwache und hochfrequente Strom reicht jedoch aus, um den kapazitiven
Detektor zu aktivieren. Auch in diesem Fall läßt sich der Detektor leicht
mit einer der Schneidbacken oder der Werkzeughalterung selbst in
einer Position nahe der Schneidöffnung
verbinden.
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Wenn
das Material des zu schneidenden Gegenstands lichtundurchlässig ist,
was sehr häufig vorkommt,
ist ein Näherungsdetektor
für Lichtstrahlen,
entweder vom sichtbaren oder vom Infrarotspektrum, zweckmäßig. Wenn
ein Arbeiten mit dem Schneidwerkzeug in gut beleuchteter Umgebung, z.B.
bei vollem Tageslicht, erforderlich ist, ist es zweckmäßig, den
Detektor für
das Infrarotspektrum zu verwenden. Bei dem Schneidwerkzeug dieser
Erfindung ist es möglich,
zwei verschiedene Konfigurationen für die Strahlungsdetektoren
zu verwenden. Eine erste Konfiguration weist ein Sendeelement, das
mit einer der Schneidbacken verbunden ist, und ein Empfangselement
auf, das mit der anderen der Schneidbacken verbunden ist. Die zweite,
als retroreflektierend bezeichnete Konfiguration weist einen einzigen
Sendeempfänger
auf, der mit einer der Schneidbacken oder der Werkzeughalterung
selbst in einer Position nahe der Schneidöffnung verbunden ist. Bei dieser
zweiten Konfiguration ist es notwendig, daß der zu schneidende Gegenstand
die Strahlung recht gut reflektiert, weil der von dem Sendeempfänger ausgegebene
Strahl auf dem zu erfassenden Gegenstand reflektiert werden und
zum Erfassen zu dem Sendeempfänger
zurückkommen
muß. Ebenfalls
für diese
Erfindung als Strahlungsdetektoren verwendbar sind Hochfrequenzdetektoren.
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Wenn
das Schneidwerkzeug eine bewegliche und eine feststehende Backe
hat, ist es bevorzugt, daß der
Detektor mit der feststehenden Backe verbunden ist, damit die Detektoranschlußverdrahtung
leichter installiert werden kann, obwohl es im allgemeinen meist
bevorzugt ist, den Detektor an der Werkzeughalterung nahe der Schneidöffnung,
im wesentlichen nahe dem Gelenkpunk der Backe(n), zu befestigen.
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Ferner
sind im Stand der Technik elektronische Vorrichtungen bekannt, die
zum Verwalten des von dem Detektor ausgegebenen Signals zum Aktivieren
oder Deaktivieren der Funktionen des Motors geeignet sind.
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Bei
manchen Anwendungen, bei denen der Wunsch nach einer herkömmlichen
Verwendung des Schneidwerkzeugs dieser Erfindung besteht, d.h. ohne
Gebrauch der automatisierten Schneidfunktion, ist ein mit einer
Vorrichtung zum Aktivieren oder Deaktivieren dieser Schneidautomatisierungsvorrichtung
verbundener Regler vorgesehen. Wenn in diesem Fall die Schneidautomatisierungsvorrichtung deaktiviert
ist, kann das Schneidwerkzeug durch die Antriebseinrichtung, d.h.
durch den Aktivierungstastschalter und den Sicherheitsregler, gesteuert
werden, wie dies bei den Werkzeugen nach dem Stand der Technik üblich ist.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Für das beste
Verständnis
der Erfindung wird eine detaillierte Beschreibung als Beispiel einer
Ausführungsform
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen abgegeben, welche zeigen:
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1 eine
Seitenansicht des Motorschneidwerkzeugs mit der Schneidautomatisierungsvorrichtung
nach einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung,
wobei das Profil eines den Griff bildenden Gehäuses gestrichelt dargestellt
ist;
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2 eine
Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels
des Schneidwerkzeugs dieser Erfindung von unten in Richtung des
Pfeils II von 1; und
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3 eine
Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
des Schneidwerkzeugs mit der Schneidautomatisierungsvorrichtung
dieser Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels
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Wie
aus den Figuren im allgemeinen hervorgeht, weist das Schneidwerkzeug
dieser Erfindung eine (am deutlichsten in 1 und 2 gezeigte) Halterung 1,
die mit einer von einem Motor 3 kommenden Spannungsversorgung 2 verbunden
ist, und eine Schneidöffnung 4 mit
zwei Schneidbacken 5, 6 auf. In den dargestellten
Beispielen ist eine dieser Backen eine aktive Backe und hat die
Form einer Schneide 5, die beweglich an der Halterung 1 befestigt
und durch ein kinematisches Getriebe 7 mit dem Ausgang
der Spannungsversorgung 2 verbunden ist, um in bezug auf
die andere Backe, die an der Halterung fixiert ist und in Form eines
Amboß oder
eines Gegenhalters 6 vorliegt, eine Schließ-/Öffnungsbewegung
auszuführen.
In diesem Beispiel weist das Getriebe ein mit der Abtriebswelle
eines mit dem Motor 3 verbundenen Reduktionsgetriebes 14 einstückig ausgebildetes
Ritzel 13 auf, das mit einem Antriebskegelradsektor 15 kämmt, der
einstückig
mit der beweglichen Backe 5 ausgebildet ist. Die automatisierte
Schneidvorrichtung dieser Erfindung kann jedoch als beliebige andere
Art eines tragbaren Motorschneidwerkzeugs ausgeführt sein; z.B. als Schere oder
dergleichen mit beweglichen Backen.
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Mit
der Halterung 1 einstückig
ausgebildet oder an dieser befestigt ist ein Gehäuse 16 (in 3 am
deutlichsten gezeigt), wobei ein Teil desselben einen Griff 8 bildet,
in dem Steuermittel angeordnet sind, zu denen mindestens ein Tastschalter
zum Aktivieren des Motors 3 zum Aktivieren des Antriebs
der Schließ-/Öffnungsbewegung
und ein mit einer Sicherheitsvorrichtung verbundener Regler 10 gehören. Der
Motor 3 wird über
einen (nicht gezeigten) Anschluß von
einer Spannungsversorgung gespeist, beispielsweise einer oder mehreren
wiederaufladbaren Batterien, die die Bedienperson an ihrem Gürtel trägt. Im Rahmen
der unterschiedlichen Konfigurationen, die der Griff 8 haben
kann, hat er eine ergonomische Ausgestaltung, so daß er von
der Bedienperson mit einer Hand ergriffen werden kann und die Finger
dieser Hand auf die Steuermittel 9, 10 einwirken können.
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Die
in das Schneidwerkzeug dieser Erfindung eingebaute automatisierte
Schneidvorrichtung weist im wesentlichen einen Detektor 12, 11 auf,
der mit einem Aktionsfeld versehen ist, das imstande ist, das Vorhandensein
eines Gegenstands in dem Bereich der Schneidöffnung 4, genauer
gesagt, in einem voreingestellten Bereich zwischen den Schneidbacken 5, 6 zu
erkennen, wenn diese geöffnet
sind. Wenn der Detektor 12, 11 einen Gegenstand
in diesem Bereich erkennt, gibt er ein Aktivierungssignal aus, das
den Motor 3 befähigt,
die Aktivierung der Schließ-/Öffnungsbewegung
der Schneidbacken 5, 6 automatisch auszuführen. Eine
einfache herkömmliche
elektronische Vorrichtung führt
die Verwaltung dieses Signals durch.
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Aus
Sicherheitsgründen
wird eine derartige Schließ-/Öffnungsbewegung
der Schneidbacken 5, 6 nicht bedingungslos ausgeführt, sondern
diese Aktivierung des Motors 3 durch das Signal von dem
Detektor 12, 11 ist nur dann wirksam, wenn mindestens eines
der Teil der Steuermittel bildenden Elemente, d.h. der Aktivierungstastschalter 9 oder
der Sicherheitsregler 10, in Arbeitsposition sind und vorzugsweise
nur dann, wenn sowohl der Aktivierungstastschalter 9 als
auch der Sicherheitsregler 10 in Arbeitsposition sind.
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Gemäß einem
ersten Beispiel einer in 1 und 2 gezeigten
Ausführungsform
ist dieser Detektor ein elektromechanischer Kontaktdetektor mit mindestens
einem Mikroschalter 11, der nahe dem Gelenk der Backe 5 an
dem inneren Ende der Schneidöffnung 4 an
der Halterung 1 befestigt ist. Ein mit einem Tastschalter
dieses Mikroschalters 11 verbundener Hebel 11a verläuft in der
Schneidöffnung 4 aus
der Bahn der Schneidbacken 5, 6 heraus. Wie in 1 gezeigt,
befindet sich der Hebel 11a des Mikroschalters 11 entlang
eines Teils des Innenumrisses der feststehenden Backe 6,
die die Schneidöffnung 4 begrenzt,
wobei er in bezug auf dieselbe leicht nach innen bewegt ist. Ferner
befindet sich, wie in 2 zu erkennen, der Hebel 11a des
Mikroschalters 11 neben der Außenseite der feststehenden
Backe 6 gegenüber
der der beweglichen Backe 5 entsprechenden Seite. Auf diese
Weise bewegt jeder zu schneidende Gegenstand, der in die Schneidöffnung eingeführt wird,
den Hebel 11a, und dieser drückt später den Tastschalter des Mikroschalters 11,
womit er ein Signal zum Aktivieren des Motors 3 auslöst, das
die automatische Schließ-/Öffnungsbewegung
der beweglichen Backe 5 in bezug auf die feststehende Backe 6 auslöst, ohne
daß der
Hebel 11a oder der Körper
des Mikroschalters 11 bei dieser Operation stört. Der
elektromechanische Kontaktdetektor 11 könnte jedoch auch mit einer
der Schneidbacken 5,6 verbunden sein, und falls
eine der Backen feststehend ist, ist der Detektor vorzugsweise mit
dieser feststehenden Backe verbunden.
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Der
elektromechanische Kontaktdetektor, für den der Mikroschalter 11 der 1 und 2 ein Beispiel
ist, ist für
den universellen Einsatz zweckmäßig, da er
für das
Erkennen von zu schneidenden Gegenständen aus sehr vielen unterschiedlichen
Materialien geeignet ist, deren einzige notwendige Eigenschaft eine
gegebene physische Festigkeit ist, die die meisten zu schneidenden
Materialien im allgemeinen haben.
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In 3 ist
der Detektor ein Näherungsdetektor 12,
d.h. er muß den
zu schneidenden Gegenstand nicht physisch kontaktieren, um sein
Vorhandensein zu erkennen, sondern seine Nähe reicht aus. Diese Art Detektoren
weist induktive Detektoren, kapazitive Detektoren und Strahlungsdetektoren
auf. Die Auswahl der Art des Näherungsdetektors
im einzelnen erfolgt entsprechend der Funktion des Materials des
zu schneidenden Gegenstands und/oder der Bedingungen der Umgebung.
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Wenn
das Material des zu schneidenden Gegenstands ferromagnetisch ist,
kann der Näherungsdetektor
ein induktiver Hall-Effekt-Detektor 12 wie der in 3 gezeigte
sein. Der Hall-Effekt-Detektor kann mit einer der Schneidbacken 5, 6 verbunden
sein, obwohl es bevorzugt ist, daß er an der Halterung 1 selbst
nahe dem inneren Ende der Schneide 4, wie in 3 gezeigt,
befestigt ist. Um eine Beeinflussung des Detektors 12 zu
verhindern, ist es zweckmäßig, daß das Material
der Schneidbacken 5, 6 nicht-magnetisch ist, wie
z.B. Titan.
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Wenn
das Material des zu schneidenden Gegenstands elektrisch leitfähig ist,
kann der Detektor 12 ein kapazitiver Näherungsdetektor sein, der mit
einer der Schneidbacken 5, 6 oder der Halterung 1 selbst
nahe der Schneidöffnung 4 verbunden
ist. Das Material des zu schneidenden Gegenstands kann mit einer
Hochfrequenzspannungsquelle mit sehr niedriger Stromstärke verbunden
sein, die weder für
die Bedienperson, die sie mit bloßen Händen handhaben kann, spürbar ist
noch eine physiologische Wirkung auf sie hat.
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Wenn
das Material des zu schneidenden Gegenstands lichtundurchlässig ist,
kann der Detektor 12 ein Näherungsdetektor für Lichtstrahlung
im sichbaren oder im Infrarotspektrum sein, der ein mit einer der
Schneidbacken 5, 6 verbundenes Sendeelement und
ein mit der anderen der Schneidbacken 5, 6 verbundenes
Empfangselement aufweist.
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Wenn
das Material des zu schneidenden Gegenstands reflektierend ist,
kann der Detektor 12 ein Näherungsdetektor sein, der die
Lichtstrahlung im sichtbaren oder Infrarotspektrum rückreflektiert
und ein Sendeempfangselement aufweist, das nahe der Schneidöffnung mit
einer der Schneidbacken 5, 6 oder der Halterung 1 selbst
verbunden ist.
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Wie
oben beschrieben, weist das in 1 gezeigte
Schneidwerkzeug eine bewegliche und eine feststehende Backe auf.
In diesem Fall und unter der Voraussetzung, daß der Detektor 12 mit
einer einzigen der Backen 5, 6 verbunden ist,
ist bevorzugt, daß dies
die feststehende Backe ist, weil dies eine einfachere Installierung
der Detektoranschlußverdrahtung ermöglichte.
Der Detektor 12 kann jedoch an einem Schneidwerkzeug befestigt
sein, bei dem beide Backen beweglich sind, wobei er dann mit einer
der beweglichen Backen verbunden oder vorzugsweise an der Halterung
fixiert ist.
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Bei
manchen Anwendungen kann der herkömmliche Gebrauch, d.h. die
nicht-automatisierte Verwendung des Schneidwerkzeugs, erwünscht sein.
Zu diesem Zweck und gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist das Schneidwerkzeug dieser Erfindung einen (nicht gezeigten)
Regler zum Aktivieren oder Deaktivieren der automatisierten Schneidvorrichtung,
d.h. zum Freigeben oder Sperren des Detektors 12, 11,
auf. Wenn die automatisierte Schneidvorrichtung deaktiviert ist,
kann das Schneid werkzeug durch die Steuermittel, d.h. den Aktivierungstastschalter 9 und
den Sicherheitsregler 10, auf herkömmliche Weise gesteuert werden.
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Ein
Fachmann auf dem Gebiet kann auf einfache Weise Veränderungen
und Variationen einbringen, ohne den Rahmen der Erfindung gemäß der Abgrenzung
durch die angefügten
Ansprüche
zu verlassen.