JP2021519702A - 作業装置または救助装置の動作方法、および作業装置または救助装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、操作者が持ち運ぶことや自律的に用いられることが可能な電気機械式または電気油圧式の作業装置もしくは救助装置（１）の動作方法であって、該作業装置または救助装置（１）が、２つの部分（２ａおよび２ｂ）に二分される切断工具（２）であって、該２つの切断工具部分が、互いに接近および離間するよう動き、その動きによって仮想切断面Ｅ１を規定し得る、切断工具（２）と、ハウジング（３）と、電気モータ（４）と、工具インサートを作動させるための、電気モータ（４）によって駆動されるポンプ（５）または電気モータ（４）によって駆動される機械式動力伝達装置と、装置側においては作業装置もしくは救助装置（１）内または作業装置もしくは救助装置（１）上に収容され、かつ、自身のハウジング（６ａ）を有する、交換可能かつ再充電可能な電気エネルギー源（６）と、を備え、作業装置または救助装置（１）の動作中に作業装置または救助装置（１）の向きが検知され、空間における作業装置または救助装置（１）の切断面Ｅ１の角位置Ｗと、切断工具（２）が切断対象（１０）に加える力との間の関係を確定し、その関係に応じて作業装置または救助装置（１）を制御する、方法に関する。【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１の前提部に係る作業装置または救助装置の動作方法、および請求項１４の前提部に係る作業装置または救助装置に関する。

オペレータが装着し得る、本明細書で述べるタイプの可搬型電動式作業装置または救助装置は、種々の用途に用いられている。例えば、事故に遭った車両から負傷者を救助したり地震の被災者等を救出したりするために救急隊（消防隊）によって用いられる切断装置がある。ここでいう作業装置または救助装置には多くのタイプがある。切断、拡張、または持ち上げ用の工具インサート、好ましくは硬化された工具インサートを備える、電気油圧駆動または電気機械駆動の作業装置もしくは救助装置が存在する。このような装置は、使用時に極めて高い機械的要求が課され、使用場所によって多様な環境的影響（熱、寒さ、湿気）に曝される。

自動車産業における技術的進歩の結果、より硬質の材料の使用が増加している。したがって、救助装置は、これらのますます多くなっている要件に合わせて設計する必要がある。

非常に硬質の材料を切断する際、切断装置の切断刃または剪断刃は、切断対象（例えば、車両のＡピラーまたはＢピラー）に食い込み得るものの、その後は、増加し続ける力にもかかわらず、それ以上材料に入り込まない。この増加し続ける力もしくはその結果生じる圧力によって、切断装置は、負荷を受けて、切断対象に対して徐々に回転し始める。そして、このことによって、切断刃または剪断刃がますます開いていき、その結果、切断刃または剪断刃の回動中心となる中心ボルト等の部品がますます大きな歪みを受けることになる場合がある。最悪の場合、このような条件下で部品が破損してしまうことすらある。そして、このことによって、部品が飛び、オペレータが負傷する結果になる場合もある。

先行技術文献
国際公開第２０１７／１９０７９９（Ａ１）号は、請求項１の前提部に係る方法を開示している。この方法においては、作業装置または救助装置の動作中に幅広い動作データが記録され、電気エネルギー源に格納されたデータキャリアまたはデータ記憶装置に転送される。電気エネルギー源のデータキャリアまたはデータ記憶装置に蓄積された動作データは、充電器によって読み出され、さらにネットワークに送信され、中央に蓄積される。この手段の目的は、主に、すべての装置の使用に関する動作履歴を生成し、それを中央でドキュメンテーションする（documented）ことである。動作データは、電気モータに流れる電流や空間における作業装置または救助装置の向きを含む種々のパラメータであり得る。すべての作業装置は、ドキュメンテーション内で個別の作業装置を識別するための個別のＩＤを有する。

本発明は、より高い動作安全性を確保する一般的な方法を提供することを目的とする。さらに、対応する作業装置または救助装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、一般的な方法においては請求項１の特徴によって達成され、一般的な作業装置または救助装置においては請求項１４の特徴によって達成される。

本発明の好適な実施形態は、従属請求項に記載される。

空間における、あるいは、切断対象の位置／向き、および／または、切断工具が切断対象に加える力に対する、作業装置または救助装置の切断面Ｅ１の角位置Ｗを、相互に関連させて設定し、それらに基づいて作業装置または救助装置を制御するため、負荷を受けて切断対象に対して回転する作業装置または救助装置において、作業工具または救助装置の損傷やオペレータの負傷を有効に防止することができる。この場合、「切断面Ｅ１」とは、切断工具が二分された部分のうちの一方が回動する際に当該切断工具部分の刃先によって形成される平面を意味する。上記に鑑みて、従来の作業装置または救助装置と比較して、動作安全性の向上が確保される。

切断対象に加えられる力もしくはその結果として生じる圧力は、電気モータに流れる電流Ｐ１を確定することによって確定されるか、または、該電流Ｐ１から導出されることが好ましい。電気モータに流れる電流が大きいほど、その駆動トルク、つまり、電気モータによって駆動されるポンプによって増加する圧力もしくは力が大きくなる。

角位置Ｗ、および／または、力Ｐ、および／または、電流Ｐ１、および／または、これらから得られるパラメータを、設定値、設定値特性曲線、および／または、設定値特性マップ、および／または、ルックアップテーブルと便利に比較し、これに基づいて動作イベントＧを発生させる。

例えば、角位置Ｗが予め設定された臨界角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）に達するか、または、当該臨界角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）を超えると、動作イベントＧを発生させ得る。

上記角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）は、開始位置を基準として、例えば１０〜３０°、好ましくは１０〜２０°とし得る。

例えば、角位置Ｗと力Ｐまたは電流Ｐ１とを組み合わせた場合にも、動作イベントＧを発生させ得る。例えば、上記のパラメータの組み合わせ（または関係）から新しい制御パラメータを定めてもよい。

動作イベントＧとしては、特に、下記が挙げられる
−警告を発すること、例えば、警告音、および／または、視覚による警告信号、
−過負荷制限が有効になること、例えば、力もしくは圧力を、例えば特定のモータ制御により、それ以上増加させないこと、および／または、
−電気モータの制御に影響を与える別の方法、および／または、
−角位置Ｗ、角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）、力Ｐ、電流Ｐ１、および／または、実時間Ｔに関する動作データを保存すること。

切断工程の初めにおいては、例えば事故に遭った車両のＡピラーまたはＢピラーを切断する場合、作業装置または救助装置が水平に対して不明確な空間位置に配置されることがあるため、空間における、または、切断対象の位置に対する、作業装置または救助装置の切断面Ｅ１の角位置Ｗを判定するために、初期化を実施することが好都合である。この初期化は、切断工程の開始時、すなわち、切断工具部分を負荷無しで動かす段階、すなわち、切断工具部分を単に切断対象に接近させる段階の終了時に、便利に行われる。この段階の終了時には、切断工具部分は、通常、切断対象に対して少なくとも略垂直な角度で位置している。

この初期化によれば、少なくとも実質的に、角位置Ｗの変化を測定する基準となる明確な初期角位置Ｗが確定される。例えば、これは、切断面が切断対象の長手方向軸または長手延在方向に対して９０°の角度で配置された角位置Ｗである。しかしながら、必ずしもこの通りである必要はない。

初期化は、特定の力Ｐもしくは圧力または電気モータに流れる特定の電流Ｐ１に達すると実施されることが好ましい。例えば、これは、切断工程が開始された後の動作段階、すなわち、力Ｐもしくは圧力または電気モータに流れる電流Ｐ１が、増加し始める時、または、特定の値に達した時である。

本発明に係る方法は、リアルタイムで、すなわち、実際の時間の条件下で、便利に行われるため、動作イベントＧの条件が存在する場合は、動作中に即時に制御介入が行われ得る。

本発明は、また、請求項１から１３のうちの少なくとも１項に記載の方法に従って動作する、オペレータが装着してもよく独立して用いられてもよい、電磁式または電気油圧式の作業装置もしくは救助装置に関する。

図１は、本発明に係る方法において用いられる救助装置の平面図である。 図２は、図１に係る救助装置の側面図である。 図３は、切断工程の開始時の図１に係る救助装置の斜視図である。 図４は、図１に係る救助装置の２つの切断工具部分に対する切断対象の位置を示す異なる図の大幅に簡略化した部分図である。 図５は、異なるパラメータの経時的な変化を大幅に簡略化して示した図である。 図６は、本発明に係る方法において用いられる機能的ハードウェア構成要素を示す大幅に簡略化した図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、より詳細に説明する。

図１の参照符号１は、オペレータが装着してもよく独立して用いられてもよい作業装置または救助装置の一例を示す。本例においては、これは、事故に遭った車両に閉じ込められた人を救出するための救助装置として消防隊によく用いられる、電気油圧式カッターである。上記装置は、ハンドル１４と星形弁（star valve）の形態の手動で作動できる開閉弁１２とを有するハウジング３を含む。参照符号７は、ハウジング３上に配置された主スイッチを示す。このハウジング３にシリンダ１１が隣接し、該シリンダ１１には、同様に、持ち運び用ハンドル１３が配置されている。シリンダ１１の前部には、切断工具２が配置されており、該切断工具２は、硬化材料製の２つの切断工具部分２ａおよび２ｂからなる工具インサートの形態であり、該２つの切断工具部分は、ボルト（中心ボルト）（図１では見えない）を中心にして回動可能に取り付けられている。開閉弁１２の操作に応じて２つの切断工具部分２ａおよび２ｂを互いに接近または離間させることができる。

図２から分かるように、エネルギー源６として、自身のハウジングを有する蓄電池が設けられてもよく、該蓄電池は、ハウジング３の対応する受けシャフト３ａに挿入され得る。エネルギー源６をハウジング３の受けシャフト３ａに固定するために、エネルギー源６には、保持用クランプ６ａが両側に配置されており、該保持用クランプ６ａは、エネルギー源６を受けシャフト３ａから取り外すことができるようにするために、指で押すことによって操作され得る。ハウジングの内部には、電気モータ（図１および図２には図示せず）が、油圧ポンプ（同様に、図１および図２には図示せず）を駆動するために設けられている。主スイッチ７が操作されると、電気モータ、ひいてはポンプがオンまたはオフに切り替えられる。開閉弁１２によって、オペレータは、装置を待機モード（シリンダ１１が印加されず、切断工具インサート２ａおよび２ｂは動かない。）、切断モード（工具インサート２ａおよび２ｂが互いに接近する。）、または開放モード（工具インサート２ａおよび２ｂが互いに離間する。）で動作させ得る。工具インサート２ａおよび２ｂが互いに接近する切断モードでは、切断工具インサート２ａおよび２ｂが切断対象まで近付けられてもよく、材料が切断されてもよい。

２つの切断工具部分２ａおよび２ｂは、ボルトを中心にした回動時に、互いに接触する刃先によって、図２に示す切断面Ｅ１を規定する。Ａは、作業装置または救助装置１の長手方向軸を示す。

図３に、切断の開始時の救助装置１と切断対象１０とを示す。２つの切断工具部分２ａおよび２ｂが切断対象１０の両側に係合している。図３において、切断面Ｅ１を、点線で表された平面として斜視図で示している。この場合、切断工程の開始時に、切断面Ｅ１は、切断対象１０の長手方向軸Ｌに対して、または、切断面Ｅ１上にある（仮想の）回転軸Ｄ周りの切断対象１０の（仮想の）回転によって規定される平面Ｅ２に対して、略直角に延びている。

図４（ｂ）はこの状況を示しており、大きく簡略化した部分断面図において、２つの切断工具部分２ａおよび２ｂが破線で描かれている。切断対象１０を切断面Ｅ１上の回転軸Ｄ周りに回転させた場合、切断面Ｅ１は、切断対象１０の長手延在方向もしくは長手方向軸Ｌに対して略直角のままである。Ａは、作業装置または救助装置１の長手方向軸を示す（図２参照）。

図４（ａ）は、切断対象１０の上下に係合する２つの切断工具インサート２ａおよび２ｂのみを示す正面図である。図４（ａ）は、切断面Ｅ１に沿って見た図である。

図４（ａ）に示す状況は、切断工程の初めを図示しており、２つの切断工具部分２ａおよび２ｂは、切断対象１０に接近するよう動いた状態か、または、図示するように、切断対象１０に当接している状態である。この段階において、切断面Ｅ１は、通常、少なくとも実質的に、切断対象１０の長手方向軸Ｌに対して９０°に向いている。切断工具の動作を継続すると、２つの切断工具部分２ａおよび２ｂは切断対象１０の材料に徐々に食い込んでいく。

図４（ｃ）から分かるように、増加する圧力もしくは増加する力によって、特に、硬質な切断対象１０においては、救助工具１が、その長手方向軸Ａ周りに徐々に回転または回動し、したがって、切断対象１０の長手方向軸Ｌまたは平面Ｅ２（図３参照）に対して切断面Ｅ１が徐々に回転または回動する。この回転または回動によって、角位置Ｗが決まる。このように徐々に回転または回動することによって、２つの切断工具インサート２ａおよび２ｂを互いに離れさせようとする力ベクトルが大きくなる。この場合、「角位置Ｗ」とは、切断対象１０の長手方向もしくは長手方向軸Ｌまたは平面Ｅ２に対する切断面Ｅ１の角位置を意味する。これは、最初は、通常、切断面Ｅ１に対して略９０°であり、圧力もしくは力の増加に伴って変化する。しかしながら、特定の切断対象については、あるいは、特定の条件下では、初期角度が９０°以外の角度であってもよい。

この目的のために、空間において、および／または、切断対象１０の位置に対して、作業装置または救助装置１の切断面Ｅ１の角位置Ｗが、初期化される。初期化後、切断工程中に生じる角位置Ｗの変化が測定される。

初期化は、切断工程の開始により力が特定の値に達した時点、および／または、増加している段階で、便利に行われる。モータに流れる電流Ｐ１についての特定の値、または、その特定の流れが、初期化のために特に好都合に用いられ得る。例えば、作業装置または救助装置１の動作を開始させると、２つの刃先が切断対象まで導かれ、切断工程が開始され、力もしくは圧力またはモータに流れる電流Ｐ１が増加する。予め設定された力変数もしくは圧力またはモータに流れる電流Ｐ１に達すると、角度測定の初期化が行われる。

本発明によると、許容される角位置Ｗは、特定の回動範囲、例えば、上記９０°の位置に対して１０〜３０°、好ましくは１０〜２０°のずれ範囲のみに限定される。許容範囲の終わりは、超えると動作イベントＧを発生させることができる角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）を規定する。動作イベントＧは、警告を発することであってもよく、過負荷制限が有効になることであってもよく、電気モータの制御に影響を与えることであってもよく、および／または、角位置Ｗ、角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）、力Ｐ、電流Ｐ１、および／または、実時間Ｔに関する動作データを保存することであってもよい。

したがって、本発明は、救助装置または作業装置の動作中に危険な状況を的を絞って検出し、その特定の事例に応じた制御手段をとることを可能にする。

２つの切断工具インサート２ａおよび２ｂが切断対象１０に加える力もしくは圧力は、電気モータに流れる電流Ｐ１から好都合に導出され得る。この点に関して、角位置Ｗと力Ｐまたは電流Ｐ１とから、当該特定の動作状況を有効に記録することを可能にする新しい制御変数が作成されてもよい。

角位置Ｗ、および／または、力Ｐ、および／または、これらから得られるパラメータは、設定値、設定値特性曲線、および／または、設定値特性マップと比較され得る。これに基づいて少なくとも１つの動作イベントＧが発生し得る。動作イベントＧは、例えば、警告を発することであってもよく、および／または、過負荷制限が有効になることであってもよく、および／または、電気モータ４への別の制御介入であってもよい。

図５のグラフは、電気モータに流れる電流Ｐ１の時間Ｔに対する変化を示している。最初に、主スイッチ７を操作することによって救助装置の動作を開始させる。その結果、電気モータが始動され、アイドル状態となる（段階Ａ）。特定の時間Ｔ１の経過後、オペレータが開閉弁１２を操作し、それにより、作動液が移送され、２つの切断工具部分２ａおよび２ｂが負荷を受けずに切断対象１０に接近するよう動く（無負荷段階Ｂ）。時点Ｔ２において、２つの切断工具部分２ａおよび２ｂが切断対象１０の外側に係合し、徐々に材料に食い込む。この時点または時間領域から、切断対象１０にかかる力Ｐもしくは圧力が、切断対象１０の抵抗の結果として、増加する（段階Ｃ）。負荷期間Ｃの間、電気モータに流れる電流が連続的に増加する。力Ｐもしくは圧力も、それに応じて増加する。

角位置Ｗまたはその変化（図５における破線）の測定を初期化するために特定の力Ｐ（ｉｎｉｔ）（もしくは圧力）または特定の電流Ｐ１（ｉｎｉｔ）が好都合に用いられ得る。「初期化」とは、角位置Ｗの測定がこの時点から開始されることを意味する。したがって、この時点から、力（圧力）と角位置の両方を、相互に関連させて設定して、作業装置または救助装置１の動作を制御するために用い得る。これにより、角位置Ｗの自動初期化を好都合に実現し得る。

硬質材料においては、この力もしくは圧力の増加によって、救助装置の切断面Ｅ１が、図４ｃに示したように、切断対象１０の長手方向軸または長手方向Ｌに対して徐々に回動する。図５の２段目にこの回動が示されており、回転角Ｗの度数が経時的に示されている。角位置Ｗ（ｋｒｉ）に達すると、少なくとも１つの動作イベントＧが自動的に発生する。例えば、図５に示すように、動作にもかかわらず、作業装置または救助装置１の構造部品にこれ以上の機械負荷がかからないように、力（圧力）または電気モータに流れる電流が制御装置によって制限されてもよい。同様に、視覚的、および／または、音響的な警告が発せられてもよい。

図５から分かるように、本発明によると、切断対象１０に対する救助装置１の許容されない回転を記録し、動作イベントＧを発生させることによってそれを防止するために、回転角Ｗおよび力Ｐもしくは圧力または電気モータに流れる電流Ｐ１というパラメータを用いて、２つのパラメータを相互に関連させて設定し得る。

図６は、本発明に係る方法を実施するための本発明に係る制御装置の個々の機能的構成要素を示す。作動液を移送するためのポンプ５は、電気モータ４によって駆動され、電気モータ４は、そのエネルギーをエネルギー源６、例えば蓄電池から得る。参照符号８はマイクロプロセッサを示す。マイクロプロセッサは、制御装置の個々の機能タスクを行うものであり、位置センサ１５と電流センサ１６とに接続される。さらに、マイクロプロセッサ８は、救助装置または作業装置に配置されたディスプレイ９と、記憶装置１７と、音響モジュール１８とにも接続される。警告は、動作イベントＧの形態で、ディスプレイ９に表示され得る。あるいは、またはさらに、音響信号が、この場合は音響モジュール１８において生成され得る。さらに、該当するパラメータ、例えば、角位置Ｗ、力Ｐもしくは圧力、および／または、電気モータに流れる電流Ｐ１、あるいはこれらの組み合わせが、記憶装置１７に蓄積され得る。その結果、特に、動作イベントＧがリアルタイム条件Ｔ下でドキュメンテーションされ得る。同様に、位置センサ１５がマイクロプロセッサ８に接続されている。この位置センサ１５は、回転速度センサであってもよく、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向の動きとＸ、Ｙ、およびＺ方向周りの回転とを可能にするジャイロスコープであってもよい。さらに、マイクロプロセッサ８は、モータに流れる電流Ｐ１を記録するセンサ１６にも接続されている。制御装置は、モータの切り替え可能な電力制限を可能にする手段を備えていてもよい。

本発明に係る方法は、リアルタイムで実施されることが好ましい。これにより、危険な動作状況とそれに起因する損害とを回避することができる。

１ 救助装置
２ 切断工具
２ａ 切断工具部分
２ｂ 切断工具部分
３ ハウジング
３ａ 受けシャフト
４ 電気モータ
５ ポンプ
６ エネルギー源
６ａ 保持用クランプ
７ 主スイッチ
８ マイクロプロセッサ
９ ディスプレイ
１０ 切断対象
１１ シリンダ
１２ 開閉弁
１３ 持ち運び用ハンドル
１４ ハンドル
１５ 位置センサ
１６ 電流センサ
１７ 記憶装置
１８ 音響モジュール
Ｄ 回転軸
Ｅ１ 切断面
Ｅ２ 平面
Ｇ 動作イベント
Ｌ 長手方向軸
Ｐ 力
Ｐ１ 電流
Ｔ 実時間
Ｗ 角位置
Ｗ（ｋｒｉｔ） 角度ずれ
Ａ 長手方向軸

本発明は、請求項１の前提部に係る作業装置または救助装置の動作方法、および請求項１２の前提部に係る作業装置または救助装置に関する。

オペレータが装着し得る、本明細書で述べるタイプの可搬型電動式作業装置または救助装置は、種々の用途に用いられている。例えば、事故に遭った車両から負傷者を救助したり地震の被災者等を救出したりするために救急隊（消防隊）によって用いられる切断装置がある。ここでいう作業装置または救助装置には多くのタイプがある。切断、拡張、または持ち上げ用の工具インサート、好ましくは硬化された工具インサートを備える、電気油圧駆動または電気機械駆動の作業装置もしくは救助装置が存在する。このような装置は、使用時に極めて高い機械的要求が課され、使用場所によって多様な環境的影響（熱、寒さ、湿気）に曝される。

自動車産業における技術的進歩の結果、より硬質の材料の使用が増加している。したがって、救助装置は、これらのますます多くなっている要件に合わせて設計する必要がある。

非常に硬質の材料を切断する際、切断装置の切断刃または剪断刃は、切断対象（例えば、車両のＡピラーまたはＢピラー）に食い込み得るものの、その後は、増加し続ける力にもかかわらず、それ以上材料に入り込まない。この増加し続ける力もしくはその結果生じる圧力によって、切断装置は、負荷を受けて、切断対象に対して徐々に回転し始める。そして、このことによって、切断刃または剪断刃がますます開いていき、その結果、切断刃または剪断刃の回動中心となる中心ボルト等の部品がますます大きな歪みを受けることになる場合がある。最悪の場合、このような条件下で部品が破損してしまうことすらある。そして、このことによって、部品が飛び、オペレータが負傷する結果になる場合もある。

先行技術文献
国際公開第２０１７／１９０７９９（Ａ１）号は、請求項１の前提部に係る方法を開示している。この方法においては、作業装置または救助装置の動作中に幅広い動作データが記録され、電気エネルギー源に格納されたデータキャリアまたはデータ記憶装置に転送される。電気エネルギー源のデータキャリアまたはデータ記憶装置に蓄積された動作データは、充電器によって読み出され、さらにネットワークに送信され、中央に蓄積される。この手段の目的は、主に、すべての装置の使用に関する動作履歴を生成し、それを中央でドキュメンテーションする（documented）ことである。動作データは、電気モータに流れる電流や空間における作業装置または救助装置の向きを含む種々のパラメータであり得る。すべての作業装置は、ドキュメンテーション内で個別の作業装置を識別するための個別のＩＤを有する。

独国特許発明第１０２０１５１０８８３３（Ｂ３）号明細書は、構造物を分離するための救助装置と、分離の動きを記録し、分離の動きが停止するかまたは所定の最低速度を下回るとブロッキング信号を発する少なくとも１つのブロッキングセンサを用いて救助装置を制御するための方法とに関する。例えば、例えばひずみゲージの形態の、力センサもしくは圧力センサが、上記ブロッキング信号として設けられ得る。

本発明は、より高い動作安全性を確保する一般的な方法を提供することを目的とする。さらに、対応する作業装置または救助装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、一般的な方法においては請求項１の特徴によって達成され、一般的な作業装置または救助装置においては請求項１２の特徴によって達成される。

本発明の好適な実施形態は、従属請求項に記載される。

空間における、あるいは、切断対象の位置／向き、および／または、切断工具が切断対象に加える力に対する、作業装置または救助装置の切断面Ｅ１の角位置Ｗを、相互に関連させて設定し、それらに基づいて作業装置または救助装置を制御するため、負荷を受けて切断対象に対して回転する作業装置または救助装置において、作業工具または救助装置の損傷やオペレータの負傷を有効に防止することができる。この場合、「切断面Ｅ１」とは、切断工具が二分された部分のうちの一方が回動する際に当該切断工具部分の刃先によって形成される平面を意味する。上記に鑑みて、従来の作業装置または救助装置と比較して、動作安全性の向上が確保される。

本発明によると、切断対象に加えられる力もしくはその結果として生じる圧力は、電気モータに流れる電流Ｐ１を確定することによって確定されるか、または、該電流Ｐ１から導出される。電気モータに流れる電流が大きいほど、その駆動トルク、つまり、電気モータによって駆動されるポンプによって増加する圧力もしくは力が大きくなる。

角位置Ｗ、および／または、力Ｐ、および／または、電流Ｐ１、および／または、これらから得られるパラメータを、設定値、設定値特性曲線、および／または、設定値特性マップ、および／または、ルックアップテーブルと便利に比較し、これに基づいて動作イベントＧを発生させる。

例えば、角位置Ｗが予め設定された臨界角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）に達するか、または、当該臨界角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）を超えると、動作イベントＧを発生させ得る。

上記角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）は、開始位置を基準として、例えば１０〜３０°、好ましくは１０〜２０°とし得る。

例えば、角位置Ｗと力Ｐまたは電流Ｐ１とを組み合わせた場合にも、動作イベントＧを発生させ得る。例えば、上記のパラメータの組み合わせ（または関係）から新しい制御パラメータを定めてもよい。

動作イベントＧとしては、特に、下記が挙げられる
−警告を発すること、例えば、警告音、および／または、視覚による警告信号、
−過負荷制限が有効になること、例えば、力もしくは圧力を、例えば特定のモータ制御により、それ以上増加させないこと、および／または、
−電気モータの制御に影響を与える別の方法、および／または、
−角位置Ｗ、角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）、力Ｐ、電流Ｐ１、および／または、実時間Ｔに関する動作データを保存すること。

切断工程の初めにおいては、例えば事故に遭った車両のＡピラーまたはＢピラーを切断する場合、作業装置または救助装置が水平に対して不明確な空間位置に配置されることがあるため、本発明によれば、空間における、または、切断対象の位置に対する、作業装置または救助装置の切断面Ｅ１の角位置Ｗを判定するために、初期化が実施される。この初期化は、切断工程の開始時、すなわち、切断工具部分を負荷無しで動かす段階、すなわち、切断工具部分を単に切断対象に接近させる段階の終了時に、便利に行われる。この段階の終了時には、切断工具部分は、通常、切断対象に対して少なくとも略垂直な角度で位置している。

この初期化によれば、少なくとも実質的に、角位置Ｗの変化を測定する基準となる明確な初期角位置Ｗが確定される。例えば、これは、切断面が切断対象の長手方向軸または長手延在方向に対して９０°の角度で配置された角位置Ｗである。しかしながら、必ずしもこの通りである必要はない。

初期化は、特定の力Ｐもしくは圧力または電気モータに流れる特定の電流Ｐ１に達すると実施されることが好ましい。例えば、これは、切断工程が開始された後の動作段階、すなわち、力Ｐもしくは圧力または電気モータに流れる電流Ｐ１が、増加し始める時、または、特定の値に達した時である。

本発明に係る方法は、リアルタイムで、すなわち、実際の時間の条件下で、便利に行われるため、動作イベントＧの条件が存在する場合は、動作中に即時に制御介入が行われ得る。

本発明は、また、請求項１から１１のうちの少なくとも１項に記載の方法に従って動作する、オペレータが装着してもよく独立して用いられてもよい、電磁式または電気油圧式の作業装置もしくは救助装置に関する。

図１は、本発明に係る方法において用いられる救助装置の平面図である。 図２は、図１に係る救助装置の側面図である。 図３は、切断工程の開始時の図１に係る救助装置の斜視図である。 図４は、図１に係る救助装置の２つの切断工具部分に対する切断対象の位置を示す異なる図の大幅に簡略化した部分図である。 図５は、異なるパラメータの経時的な変化を大幅に簡略化して示した図である。 図６は、本発明に係る方法において用いられる機能的ハードウェア構成要素を示す大幅に簡略化した図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、より詳細に説明する。

図１の参照符号１は、オペレータが装着してもよく独立して用いられてもよい作業装置または救助装置の一例を示す。本例においては、これは、事故に遭った車両に閉じ込められた人を救出するための救助装置として消防隊によく用いられる、電気油圧式カッターである。上記装置は、ハンドル１４と星形弁（star valve）の形態の手動で作動できる開閉弁１２とを有するハウジング３を含む。参照符号７は、ハウジング３上に配置された主スイッチを示す。このハウジング３にシリンダ１１が隣接し、該シリンダ１１には、同様に、持ち運び用ハンドル１３が配置されている。シリンダ１１の前部には、切断工具２が配置されており、該切断工具２は、硬化材料製の２つの切断工具部分２ａおよび２ｂからなる工具インサートの形態であり、該２つの切断工具部分は、ボルト（中心ボルト）（図１では見えない）を中心にして回動可能に取り付けられている。開閉弁１２の操作に応じて２つの切断工具部分２ａおよび２ｂを互いに接近または離間させることができる。

図２から分かるように、エネルギー源６として、自身のハウジングを有する蓄電池が設けられてもよく、該蓄電池は、ハウジング３の対応する受けシャフト３ａに挿入され得る。エネルギー源６をハウジング３の受けシャフト３ａに固定するために、エネルギー源６には、保持用クランプ６ａが両側に配置されており、該保持用クランプ６ａは、エネルギー源６を受けシャフト３ａから取り外すことができるようにするために、指で押すことによって操作され得る。ハウジングの内部には、電気モータ（図１および図２には図示せず）が、油圧ポンプ（同様に、図１および図２には図示せず）を駆動するために設けられている。主スイッチ７が操作されると、電気モータ、ひいてはポンプがオンまたはオフに切り替えられる。開閉弁１２によって、オペレータは、装置を待機モード（シリンダ１１が印加されず、切断工具インサート２ａおよび２ｂは動かない。）、切断モード（工具インサート２ａおよび２ｂが互いに接近する。）、または開放モード（工具インサート２ａおよび２ｂが互いに離間する。）で動作させ得る。工具インサート２ａおよび２ｂが互いに接近する切断モードでは、切断工具インサート２ａおよび２ｂが切断対象まで近付けられてもよく、材料が切断されてもよい。

２つの切断工具部分２ａおよび２ｂは、ボルトを中心にした回動時に、互いに接触する刃先によって、図２に示す切断面Ｅ１を規定する。Ａは、作業装置または救助装置１の長手方向軸を示す。

図３に、切断の開始時の救助装置１と切断対象１０とを示す。２つの切断工具部分２ａおよび２ｂが切断対象１０の両側に係合している。図３において、切断面Ｅ１を、点線で表された平面として斜視図で示している。この場合、切断工程の開始時に、切断面Ｅ１は、切断対象１０の長手方向軸Ｌに対して、または、切断面Ｅ１上にある（仮想の）回転軸Ｄ周りの切断対象１０の（仮想の）回転によって規定される平面Ｅ２に対して、略直角に延びている。

図４（ｂ）はこの状況を示しており、大きく簡略化した部分断面図において、２つの切断工具部分２ａおよび２ｂが破線で描かれている。切断対象１０を切断面Ｅ１上の回転軸Ｄ周りに回転させた場合、切断面Ｅ１は、切断対象１０の長手延在方向もしくは長手方向軸Ｌに対して略直角のままである。Ａは、作業装置または救助装置１の長手方向軸を示す（図２参照）。

図４（ａ）は、切断対象１０の上下に係合する２つの切断工具インサート２ａおよび２ｂのみを示す正面図である。図４（ａ）は、切断面Ｅ１に沿って見た図である。

図４（ａ）に示す状況は、切断工程の初めを図示しており、２つの切断工具部分２ａおよび２ｂは、切断対象１０に接近するよう動いた状態か、または、図示するように、切断対象１０に当接している状態である。この段階において、切断面Ｅ１は、通常、少なくとも実質的に、切断対象１０の長手方向軸Ｌに対して９０°に向いている。切断工具の動作を継続すると、２つの切断工具部分２ａおよび２ｂは切断対象１０の材料に徐々に食い込んでいく。

図４（ｃ）から分かるように、増加する圧力もしくは増加する力によって、特に、硬質な切断対象１０においては、救助工具１が、その長手方向軸Ａ周りに徐々に回転または回動し、したがって、切断対象１０の長手方向軸Ｌまたは平面Ｅ２（図３参照）に対して切断面Ｅ１が徐々に回転または回動する。この回転または回動によって、角位置Ｗが決まる。このように徐々に回転または回動することによって、２つの切断工具インサート２ａおよび２ｂを互いに離れさせようとする力ベクトルが大きくなる。この場合、「角位置Ｗ」とは、切断対象１０の長手方向もしくは長手方向軸Ｌまたは平面Ｅ２に対する切断面Ｅ１の角位置を意味する。これは、最初は、通常、切断面Ｅ１に対して略９０°であり、圧力もしくは力の増加に伴って変化する。しかしながら、特定の切断対象については、あるいは、特定の条件下では、初期角度が９０°以外の角度であってもよい。

この目的のために、空間において、および／または、切断対象１０の位置に対して、作業装置または救助装置１の切断面Ｅ１の角位置Ｗが、初期化される。初期化後、切断工程中に生じる角位置Ｗの変化が測定される。

初期化は、切断工程の開始により力が特定の値に達した時点、および／または、増加している段階で、便利に実施される。モータに流れる電流Ｐ１についての特定の値、または、その特定の流れが、初期化のために特に好都合に用いられ得る。例えば、作業装置または救助装置１の動作を開始させると、２つの刃先が切断対象まで導かれ、切断工程が開始され、力もしくは圧力またはモータに流れる電流Ｐ１が増加する。予め設定された力変数もしくは圧力またはモータに流れる電流Ｐ１に達すると、角度測定の初期化が行われる。

本発明によると、許容される角位置Ｗは、特定の回動範囲、例えば、上記９０°の位置に対して１０〜３０°、好ましくは１０〜２０°のずれ範囲のみに限定される。許容範囲の終わりは、超えると動作イベントＧを発生させることができる角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）を規定する。動作イベントＧは、警告を発することであってもよく、過負荷制限が有効になることであってもよく、電気モータの制御に影響を与えることであってもよく、および／または、角位置Ｗ、角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）、力Ｐ、電流Ｐ１、および／または、実時間Ｔに関する動作データを保存することであってもよい。

したがって、本発明は、救助装置または作業装置の動作中に危険な状況を的を絞って検出し、その特定の事例に応じた制御手段をとることを可能にする。

２つの切断工具インサート２ａおよび２ｂが切断対象１０に加える力もしくは圧力は、電気モータに流れる電流Ｐ１から好都合に導出され得る。この点に関して、角位置Ｗと力Ｐまたは電流Ｐ１とから、当該特定の動作状況を有効に記録することを可能にする新しい制御変数が作成されてもよい。

角位置Ｗ、および／または、力Ｐ、および／または、これらから得られるパラメータは、設定値、設定値特性曲線、および／または、設定値特性マップと比較され得る。これに基づいて少なくとも１つの動作イベントＧが発生し得る。動作イベントＧは、例えば、警告を発することであってもよく、および／または、過負荷制限が有効になることであってもよく、および／または、電気モータ４への別の制御介入であってもよい。

図５のグラフは、電気モータに流れる電流Ｐ１の時間Ｔに対する変化を示している。最初に、主スイッチ７を操作することによって救助装置の動作を開始させる。その結果、電気モータが始動され、アイドル状態となる（段階Ａ）。特定の時間Ｔ１の経過後、オペレータが開閉弁１２を操作し、それにより、作動液が移送され、２つの切断工具部分２ａおよび２ｂが負荷を受けずに切断対象１０に接近するよう動く（無負荷段階Ｂ）。時点Ｔ２において、２つの切断工具部分２ａおよび２ｂが切断対象１０の外側に係合し、徐々に材料に食い込む。この時点または時間領域から、切断対象１０にかかる力Ｐもしくは圧力が、切断対象１０の抵抗の結果として、増加する（段階Ｃ）。負荷期間Ｃの間、電気モータに流れる電流が連続的に増加する。力Ｐもしくは圧力も、それに応じて増加する。

角位置Ｗまたはその変化（図５における破線）の測定を初期化するために特定の力Ｐ（ｉｎｉｔ）（もしくは圧力）または特定の電流Ｐ１（ｉｎｉｔ）が好都合に用いられ得る。「初期化」とは、角位置Ｗの測定がこの時点から開始されることを意味する。したがって、この時点から、力（圧力）と角位置の両方を、相互に関連させて設定して、作業装置または救助装置１の動作を制御するために用い得る。これにより、角位置Ｗの自動初期化を好都合に実現し得る。

硬質材料においては、この力もしくは圧力の増加によって、救助装置の切断面Ｅ１が、図４ｃに示したように、切断対象１０の長手方向軸または長手方向Ｌに対して徐々に回動する。図５の２段目にこの回動が示されており、回転角Ｗの度数が経時的に示されている。角位置Ｗ（ｋｒｉ）に達すると、少なくとも１つの動作イベントＧが自動的に発生する。例えば、図５に示すように、動作にもかかわらず、作業装置または救助装置１の構造部品にこれ以上の機械負荷がかからないように、力（圧力）または電気モータに流れる電流が制御装置によって制限されてもよい。同様に、視覚的、および／または、音響的な警告が発せられてもよい。

図５から分かるように、本発明によると、切断対象１０に対する救助装置１の許容されない回転を記録し、動作イベントＧを発生させることによってそれを防止するために、回転角Ｗおよび力Ｐもしくは圧力または電気モータに流れる電流Ｐ１というパラメータを用いて、２つのパラメータを相互に関連させて設定し得る。

図６は、本発明に係る方法を実施するための本発明に係る制御装置の個々の機能的構成要素を示す。作動液を移送するためのポンプ５は、電気モータ４によって駆動され、電気モータ４は、そのエネルギーをエネルギー源６、例えば蓄電池から得る。参照符号８はマイクロプロセッサを示す。マイクロプロセッサは、制御装置の個々の機能タスクを行うものであり、位置センサ１５と電流センサ１６とに接続される。さらに、マイクロプロセッサ８は、救助装置または作業装置に配置されたディスプレイ９と、記憶装置１７と、音響モジュール１８とにも接続される。警告は、動作イベントＧの形態で、ディスプレイ９に表示され得る。あるいは、またはさらに、音響信号が、この場合は音響モジュール１８において生成され得る。さらに、該当するパラメータ、例えば、角位置Ｗ、力Ｐもしくは圧力、および／または、電気モータに流れる電流Ｐ１、あるいはこれらの組み合わせが、記憶装置１７に蓄積され得る。その結果、特に、動作イベントＧがリアルタイム条件Ｔ下でドキュメンテーションされ得る。同様に、位置センサ１５がマイクロプロセッサ８に接続されている。この位置センサ１５は、回転速度センサであってもよく、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向の動きとＸ、Ｙ、およびＺ方向周りの回転とを可能にするジャイロスコープであってもよい。さらに、マイクロプロセッサ８は、モータに流れる電流Ｐ１を記録するセンサ１６にも接続されている。制御装置は、モータの切り替え可能な電力制限を可能にする手段を備えていてもよい。

本発明に係る方法は、リアルタイムで実施されることが好ましい。これにより、危険な動作状況とそれに起因する損害とを回避することができる。

１ 救助装置
２ 切断工具
２ａ 切断工具部分
２ｂ 切断工具部分
３ ハウジング
３ａ 受けシャフト
４ 電気モータ
５ ポンプ
６ エネルギー源
６ａ 保持用クランプ
７ 主スイッチ
８ マイクロプロセッサ
９ ディスプレイ
１０ 切断対象
１１ シリンダ
１２ 開閉弁
１３ 持ち運び用ハンドル
１４ ハンドル
１５ 位置センサ
１６ 電流センサ
１７ 記憶装置
１８ 音響モジュール
Ｄ 回転軸
Ｅ１ 切断面
Ｅ２ 平面
Ｇ 動作イベント
Ｌ 長手方向軸
Ｐ 力
Ｐ１ 電流
Ｔ 実時間
Ｗ 角位置
Ｗ（ｋｒｉｔ） 角度ずれ
Ａ 長手方向軸

Claims (14)

1. オペレータが装着してもよく独立して用いられてもよい電気機械式または電気油圧式の作業装置もしくは救助装置（１）の動作方法であって、
   該作業装置または救助装置（１）が、
   ２つの部分（２ａおよび２ｂ）に二分される切断工具（２）であって、該２つの切断工具部分が、互いに接近および離間するよう動き、その動きによって仮想切断面Ｅ１を規定し得る、切断工具（２）と、
   ハウジング（３）と、
   電気モータ（４）と、
   工具インサートを動作させるための、該電気モータ（４）によって駆動されるポンプ（５）または該電気モータ（４）によって駆動される機械式動力伝達装置と、
   該作業装置もしくは救助装置（１）内または該作業装置もしくは救助装置（１）上に格納され、好ましくは交換可能である、エネルギー源、好ましくは再充電可能な電気エネルギー源（６）と、を備え、
   該作業装置または救助装置（１）の動作中に該作業装置または救助装置（１）の向きが記録される、方法において、
   空間における該作業装置または救助装置（１）の切断面Ｅ１の角位置Ｗと、該切断工具（２）が切断対象（１０）に加える力とを、相互に関連させて設定し、それらに基づいて該作業装置または救助装置（１）を制御することを特徴とする、方法。
2. 前記切断対象（１０）に加えられる力Ｐを、前記電気モータ（４）に流れる電流（Ｐ１）として確定する、請求項１に記載の方法。
3. 前記角位置Ｗ、および／または、前記力Ｐ、および／または、これらから得られるパラメータを、設定値、設定値特性曲線、および／または、設定値特性マップと比較し、それに基づいて動作イベントＧを発生させる、請求項１または２に記載の方法。
4. 空間において、および／または、前記切断対象（１０）の位置に対して、前記作業装置または救助装置（１）の切断面Ｅ１の角位置Ｗを、初期化する、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記初期化後に、前記角位置Ｗの変化を測定する、請求項４に記載の方法。
6. 前記角位置Ｗが予め設定された臨界角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）に達すると、動作イベントを発生させる、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 前記角度ずれＷ（ｋｒｉｔ）が、１０〜２０°、好ましくは１０〜３０°である、請求項６に記載の方法。
8. 前記動作イベントＧが、
   警告を発すること、および／または、
   過負荷制限が有効になること、および／または、
   前記電気モータ（４）を制御すること、である、請求項６または７に記載の方法。
9. 前記初期化を、切断工程の開始により前記力が特定の値に達した時点、および／または、増加している段階で行う、請求項４〜８のいずれかに記載の方法。
10. 前記モータに流れる電流Ｐ１の測定値またはその流れを前記初期化のために用いる、請求項４〜９のいずれかに記載の方法。
11. 前記作業装置または救助装置（１）の切断面Ｅ１の角位置Ｗの変化を、切断中に空間において確定する、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記作業装置または救助装置（１）の、長手方向軸周りもしくは平行線周りの回転位置、および／または、回転を、前記角位置Ｗとして記録する、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
13. リアルタイムで行われる、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
14. オペレータが装着してもよく独立して用いられてもよい電気機械式または電気油圧式の作業装置もしくは救助装置（１）であって、
    ２つの切断工具部分（２ａおよび２ｂ）に二分される切断工具（２）であって、該２つの部分が、互いに接近および離間するよう動き、その動きによって仮想切断面Ｅ１を規定し得る、切断工具（２）と、
    ハウジング（３）と、
    電気モータ（４）と、
    工具インサートを動作させるための、該電気モータ（４）によって駆動されるポンプ（５）または該電気モータ（４）によって駆動される機械式動力伝達装置と、
    該作業装置または救助装置（１）内または該作業装置または救助装置（１）上に格納され、好ましくは交換可能である、エネルギー源、好ましくは再充電可能な電気エネルギー源（６）と、を備え、
    該作業装置または救助装置（１）の動作中に該作業装置または救助装置（１）の向きが記録される、装置において、
    請求項１〜１３のいずれかに記載の方法に従って動作することを特徴とする、作業装置または救助装置（１）。

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