WO2008116696A1 - Vibrationsdosimeter zur ermittlung der vibrationsbelastung - Google Patents

Vibrationsdosimeter zur ermittlung der vibrationsbelastung Download PDF

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WO2008116696A1
WO2008116696A1 PCT/EP2008/051706 EP2008051706W WO2008116696A1 WO 2008116696 A1 WO2008116696 A1 WO 2008116696A1 EP 2008051706 W EP2008051706 W EP 2008051706W WO 2008116696 A1 WO2008116696 A1 WO 2008116696A1
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WO
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vibration
tool
measuring
dosimeter according
display device
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/051706
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Single
Juergen Lennartz
Markus Roth
Stefan Holst
Andreas Strasser
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP08708930A priority Critical patent/EP2130008A1/de
Publication of WO2008116696A1 publication Critical patent/WO2008116696A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector

Definitions

  • the invention relates to a vibration dosimeter for
  • a device for personal measurement of vibration loads which act on the hand, the arm or the whole body of a person operating a vibrating tool.
  • the device comprises various sensors via which, in addition to the detection of vibration measurement values, other physical variables such as e.g. the temperature can be recorded.
  • the entire device is held by the operator in the hand to determine the vibration load of the operator.
  • Vibration generating machine should no longer be required.
  • Vibration stress due to the lack of contact with the vibration generating tool can only be determined with a relatively large uncertainty.
  • the invention is based on the object with simple measures to be implemented a vibration dosimeter for
  • the vibration dosimeter according to the invention for determining the vibration load of persons who are exposed to mechanical vibrations by the operation of a tool comprises a measuring device for determining the operating state (tool under load, idling and possibly determining the operating mode), an operating time determining device for determining the effective operating time the tool, a computer device for calculating a current load value from the effective operating time and a tool-specific and possibly also mode-specific vibration characteristic, an evaluation device for comparing the current load value with allowable load limits and a display and / or shutdown device, via which the current status is displayed and / or the tool is switched off when the load limit is exceeded.
  • a memory device for storing and reading out older load values is advantageously provided.
  • this memory device it is possible to store load values from different work phases and to take them into account again when resuming work on a vibration-generating tool. This allows a continuous continuation in the determination of the load value taking into account previous work on the same or on different tools. In contrast to embodiments of the prior art are thus after switching off or the change of a tool loads to which the operator was exposed, not lost, but will continue to be considered cumulatively. Storing in or reading from the memory ensures that the total vibration load for the respective operator can be determined.
  • the stored data e.g. cumulative vibration load, vibration load as a function of time, devices used and their mode of operation over time with the help of a computer (PC, PDA or the like) are read out and documented.
  • the permissible working time on the tool may also be a function of a tool-specific and possibly mode-specific
  • Vibrational characteristic and the defined limits are calculated.
  • the evaluation device then compares the effective operating time with the permissible working time, which can be calculated as a function of a permissible vibration characteristic value.
  • the display device represents the comparison result.
  • the measuring device and the display device are designed as physically separate from each other formed components, the display device communicates wirelessly with at least one of the other devices.
  • This design is characterized by a high level of user-friendliness, since the display device as a separate component independent of the vibrator
  • Tool can be carried. It is particularly possible that the operator, the display unit directly on - A -
  • the measuring device which is designed by the display device as a separate unit, can be arranged directly on or in the vibration generating tool, optionally also an arrangement in the power cord in question.
  • the separately executed display device may have an alarm function, which generates an acoustic, optical and / or haptic alarm additionally or alternatively to the display when reaching or exceeding a set limit.
  • limit values are taken into account for the triggering or exposure limit values to be determined in accordance with EU regulations, with other limit values in principle also being considered.
  • Another advantage of the vibratory dosimeter according to the invention lies in the simple change between different tools, the vibration load for the operator to be considered. Due to the wireless communication between the display device and at least one further module of the vibratory dosimeter, the display device can be easily changed between different Dosimeter wornen on different tools. In principle, it is sufficient to leave the respective measuring device on the relevant tool and to allow the display device carried by the operator to communicate with the measuring device on the new tool only when a new tool is put into operation. This is a particularly simple and user-friendly way to determine occurring loads on vibration generating tools.
  • Units of the vibratory dosimeter are transferred from tool to tool. Also with a transfer of all building units the advantage of user and user-friendliness remains, since due to the wireless communication, the display device can basically be carried at will by the operator.
  • the display device with the evaluation and preferably also with the
  • the measuring device is responsible only for determining the operating state (tool under load or idle and possibly the operating mode) of the tool or an equivalent value, which is transmitted wirelessly to the other, separately executed units.
  • the effective operating time of the tool is determined in the operating time determining device, from which the actual load value is then calculated with the aid of a tool-specific and possibly also a mode-specific vibration characteristic value in the arithmetic unit.
  • These vibration characteristics are sent either wirelessly by the measuring unit or the measuring unit sends an identification signal to the separate unit in which the vibration characteristics are stored for different tools.
  • the evaluation device compares the current cumulative load value with limit values and the display device displays the current status.
  • the permissible working time on the tool can also be calculated as a function of a tool-specific and possibly also of a mode-specific vibration characteristic value.
  • the evaluation device then compares the effective one
  • Operating time with the permissible working time which is a function of a tool-specific and possibly also a can be calculated according to the specific operating vibration parameter and the defined limit values.
  • the display device represents the comparison result.
  • a so-called triggering limit value and an exposure limit value can be used depending on the tool-specific and possibly also the farm-specific vibration characteristic value, a first alarm being generated when the triggering limit value is reached and further measures until reaching the exposure limit value towards the shutdown of the tool can be taken.
  • the measuring device to be arranged on the tool can be made relatively small building, which is the integration into the housing or facilitates the attachment to the housing of the tool.
  • the operation time determining means may obtain information from various measuring means.
  • the measuring device is designed as an acceleration sensor for determining the occurring accelerations, which has the advantage that the amplitude and frequency of the measured
  • Acceleration values an additional weighting or classification into different vibration categories is possible. But it may also be sufficient to distinguish only on-off operating states of the tool and possibly another one
  • the measuring device is fed by the voltage to be generated in a piezoelectric element, wherein the piezoelectric element is integrated into the measuring device and uses the oscillations or vibrations of the tool for voltage generation via the piezoelectric effect.
  • the piezoelectric element also takes over the sensor function.
  • the wireless communication between the separately executed display device and the at least one further device is designed as a Bluetooth, WLan, infrared, ultrasound or radio interface and includes corresponding transmitting and receiving units both on the side of the display device as well as on the side at least one further device, in particular the measuring device.
  • the measuring device is releasably attached to the housing of the tool, for example by means of magnets, a plug-in device, a snap device, screws or the like.
  • the attachment outside the housing also provides a user-friendly solution, since the measuring device can be detached from the housing with little effort and arranged on another tool. Additional measures for integration into the housing interior are not required.
  • the measuring device expediently remains permanently in or on the housing, it is merely carried out the display device and possibly connected to the display device further facilities transportable.
  • the measuring device is removed from the housing after use of the tool.
  • the vibration load can be represented, for example, as a daily vibration load in the form of a frequency-weighted, energy-equivalent 8-h total oscillation value A (8) (according to Directive 2002/44 / EC) or as a point value (eg according to DIN V 45694).
  • the load values can be accumulated or else deducted from a type of user account.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a hand tool with a vibration dosimeter for determining the vibration load of the person working, wherein the vibration dosimeter is designed in two parts and includes a measuring device which is integrated into the housing of the tool, as well as an executed as a separate component display device,
  • FIG. 2 shows a representation corresponding to FIG. 1, wherein the measuring device is fastened on the outside of the housing of the tool (detachable or non-detachable, for example adhesively bonded),
  • FIG. 3 is a schematic representation of the two-part vibration dosimeter, consisting of the measuring device, which is mounted in or on the housing of the tool, and the display device, which with a computer device, a service life
  • Determining device and an evaluation device is combined to form a common unit, said unit communicates wirelessly with the measuring device.
  • the operator 1 shown in Fig. 1 operates on a hand-held, electrically operated tool 2, which is designed in the embodiment as a hammer drill.
  • a vibration dosimeter 3 is provided, which is constructed in two parts and comprises two separate units 4 and 5, wherein the unit 4 is designed as a measuring device and the unit 5 includes at least one display device via which the current vibration load is displayed.
  • the vibration dosimeter 3 comprises a computer device for calculating the vibration load or the permissible working time on the tool 2 as a function of a tool-specific or possibly mode-specific vibration characteristic value and an evaluation device for comparing the current cumulative vibration load with the limit values and / or for comparing the effective ones Operating time with the permissible working time.
  • these further devices are expediently integrated into the unit 5 comprising the display device; but it is also possible to integrate into the unit 4 comprising the measuring unit or a division into the units 4 and 5.
  • the measuring device 4 is integrated in the interior of the housing 7 of the tool 2.
  • the communication with the separate unit 5, which is carried for example by the operator 1, takes place wirelessly; shown are radio waves 6, via which the measuring device determined by the operating state (tool under load, idle and possibly the operating mode) and the tool-specific vibration characteristic and / or an identification code of the tool is transmitted to the unit 5.
  • the transmission takes place from the structural unit 4 in the housing 7 of the tool 2 to the structural unit 5, optionally also a transmission in the opposite direction is considered, for example, for the transmission of a
  • Deactivation signal for switching off the tool 2 in the event of reaching a critical limit In the exemplary embodiment according to FIG. 2, in contrast to the preceding embodiment shown in FIG. 1, the measuring device 4 is detachably arranged on the outside of the housing 7 of the tool 2, for example via screws.
  • the other structure of the vibratory dosimeter 3 corresponds to that of the previous embodiment.
  • two units 4 and 5 executed separately from each other are provided, which communicate with each other wirelessly via radio waves 6.
  • the vibration dosimeter 3 is shown schematically in single representation.
  • the two units 4 and 5 communicating with each other via the radio waves 6 each comprise different devices which are required to determine the permissible vibration load.
  • a measuring unit 11 is provided, for example, an acceleration sensor for determining the accelerations occurring at the tool or a measuring unit for determining the speed at different loads or the current current consumption of the motor of the tool.
  • the measuring device 4 is associated with a piezoelectric element 12, which converts due to the piezoelectric effect caused by the vibrations of the tool shifts in an electrical voltage, which is used to power the components in the measuring device 4.
  • Vibration load reaches a critical value.
  • the wireless communication takes place in accordance with the radio waves 6 not only from the measuring device 4, starting from the unit 5, but also in the opposite direction to transmit a signal generated in the unit 5 for switching off the tool to the unit 4 and the shutdown device integrated there ,
  • the measuring signals recorded by the measuring unit 11 are transmitted wirelessly via the radio waves 6 to the unit 5 and evaluated there.
  • the assembly 5 comprises an operating time determining device 5a, a computer device 8, by means of which the current cumulative vibration load and / or the permissible working time on the tool is calculated, an evaluation device 9 in which the current cumulative load is compared with limit values and / or the effective operating time is compared with the allowable working time, a display device 10 for displaying the current vibration load or at least reaching a load limit and a memory device 13th
  • the computer device 8 which may optionally be implemented with the evaluation device 9 in a common processor, determines the load value and / or the maximum working time as a function of a tool-specific and possibly also mode-specific vibration characteristic, which is usually specified by the tool manufacturer and characterizes the tool-specific vibration load , With knowledge of this vibration characteristic or these vibration characteristics, the maximum allowable working time can be determined on the tool in question.
  • the measuring device determines the operating state of the tool and transmits it by radio to the operating time determining device, which determines the actual or effective operating life of the tool.
  • the current vibration load is compared with the limits and / or it is the effective working time with the calculated allowable
  • the current status can then be displayed in the display device 10. If necessary, upon reaching or exceeding a limit value in the evaluation device 9, a signal for switching off the tool is generated, which is transmitted via the radio waves 6 back to the assembly 4 and a shutdown device integrated there.

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Abstract

Ein Vibrationsdosimeter (3) zur Ermittlung der Vibrationsbelastung von Personen, die durch den Betrieb eines Werkzeugs (2) mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind, weist eine Messeinrichtung (4) zur Ermittlung des Betriebszustandes des Werkzeugs, eine Rechnereinrichtung (8) zum Berechnen des aktuellen kumulativen Belastungswertes, eine Auswerteeinrichtung (9) zum Vergleich des aktuellen kumulativen Belastungswertes mit definierten Grenzwerten und eine Anzeigeeinrichtung (5) zum Anzeigen des aktuellen Status auf, wobei die Messeinrichtung und die Anzeigeeinrichtung als separate Bauteile ausgeführt sind und die Anzeigeeinrichtung mit wenigstens einer der übrigen Einrichtungen drahtlos kommuniziert.

Description

BeSchreibung
Titel
Vibrationsdosimeter zur Ermittlung der Vibrationsbelastung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Vibrationsdosimeter zur
Ermittlung der Vibrationsbelastung von Personen, die durch den Betrieb eines Werkzeugs mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind, nach dem Anspruch 1.
Stand der Technik
Aus der DE 101 19 252 Al ist eine Einrichtung zur personengebundenen Messung von Schwingungsbelastungen bekannt, die auf die Hand, den Arm oder den ganzen Körper der ein vibrierendes Werkzeug bedienenden Person wirken. Die Einrichtung umfasst verschiedene Sensoren, über die neben der Erfassung von Schwingungsmesswerten auch andere physikalische Messgrößen wie z.B. die Temperatur aufgenommen werden können. Die gesamte Einrichtung wird von der Bedienperson in der Hand gehalten, um die Schwingungsbelastung der Bedienperson zu ermitteln. Eine form- oder kraftschlüssige Verbindung mit der
Schwingungserzeugenden Maschine soll nicht mehr erforderlich sein .
Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass die tatsächliche
Schwingungsbelastung aufgrund des fehlenden Kontaktes mit dem Schwingungserzeugenden Werkzeug nur mit einer verhältnismäßig großen Unsicherheit ermittelt werden kann. Außerdem ist es nicht möglich, gerätetypische Vibrationskennwerte zu berücksichtigen oder Beschleunigungsmessungen durchzuführen, was jedoch aufgrund gesetzlicher Vorschriften für die Ermittlung täglicher Auslösebzw. Expositionsgrenzwerte erforderlich ist. Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfach durchzuführenden Maßnahmen ein Vibrationsdosimeter zur
Ermittlung der Vibrationsbelastung von Personen zu schaffen, die durch den Betrieb eines Werkzeugs mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind, wobei sich das Vibrationsdosimeter durch eine hohe Bedienerfreundlichkeit bei ausreichender guter Messgenauigkeit auszeichnen soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Vibrationsdosimeter zur Ermittlung der Vibrationsbelastung von Personen, die durch den Betrieb eines Werkzeugs mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind, umfasst eine Messeinrichtung zur Ermittlung des Betriebszustandes (Werkzeug unter Last, Leerlauf und eventuell Bestimmung der Betriebsart) , eine Betriebsdauer-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung der effektiven Betriebsdauer des Werkzeugs, eine Rechnereinrichtung zum Berechnen eines aktuellen Belastungswerts aus der effektiven Betriebsdauer und aus einem werkzeugspezifischen und eventuell auch betriebsartspezifischen Vibrationskennwert, eine Auswerteeinrichtung zum Vergleichen des aktuellen Belastungswerts mit zulässigen Belastungsgrenzwerten und eine Anzeige- und/oder Abschalteinrichtung, über die der aktuelle Status angezeigt und/oder das Werkzeug bei Überschreitung des Belastungsgrenzwerts abgeschaltet wird.
Weiterhin ist vorteilhaft eine Speichereinrichtung zum Abspeichern und Auslesen älterer Belastungswerte vorgesehen. Mithilfe dieser Speichereinrichtung ist es möglich, Belastungswerte aus verschiedenen Arbeitsphasen abzuspeichern und bei Wiederaufnahme der Arbeiten an einem schwingungsgenerierenden Werkzeug wieder zu berücksichtigen. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Fortsetzung bei der Ermittlung des Belastungswerts unter Berücksichtigung vorangegangener Arbeiten am gleichen oder an verschiedenen Werkzeugen. Im Unterschied zu Ausführungen zum Stand der Technik gehen somit nach dem Abschalten oder dem Wechsel eines Werkzeugs Belastungen, denen die Bedienperson ausgesetzt war, nicht verloren, sondern werden weiterhin kumulativ berücksichtigt. Das Abspeichern in den bzw. Auslesen aus dem Speicher stellt sicher, dass die Gesamtvibrationsbelastung für die jeweilige Bedienperson festgestellt werden kann.
Außerdem können über eine Schnittstelle die gespeicherten Daten z.B. kumulative Vibrationsbelastung, Vibrationsbelastung als Funktion der Zeit, verwendete Geräte und ihre Betriebsart über die Zeit mit Hilfe eines Computers (PC, PDA oder ähnliches) ausgelesen und dokumentiert werden.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Belastungswert kann auch die zulässige Arbeitszeit an dem Werkzeug als Funktion eines werkzeugspezifischen und eventuell betriebsartspezifischen
Vibrationskennwerts sowie den definierten Grenzwerten berechnet werden. Die Auswerteeinrichtung vergleicht dann die effektive Betriebsdauer mit der zulässigen Arbeitszeit, die sich als Funktion eines zulässigen Vibrationskennwertes berechnen lässt. Die Anzeigeeinrichtung stellt das Vergleichsergebnis dar.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung und die Anzeigeeinrichtung als physisch separat von einander ausgebildete Bauteile ausgeführt sind, wobei die Anzeigeeinrichtung mit wenigstens einer der übrigen Einrichtungen drahtlos kommuniziert.
Diese Ausführung zeichnet sich durch eine hohe Anwenderfreundlichkeit aus, da die Anzeigeeinrichtung als separates Bauteil unabhängig von dem Schwingungserzeugenden
Werkzeug mitgeführt werden kann. Es ist insbesondere möglich, dass die Bedienungsperson die Anzeigeeinheit unmittelbar am - A -
Körper mit sich führt. Zugleich kann die Messeinrichtung, die von der Anzeigeeinrichtung als separate Baueinheit ausgeführt ist, direkt an dem oder in dem Schwingungserzeugenden Werkzeug angeordnet werden, wobei gegebenenfalls auch eine Anordnung im Netzkabel in Frage kommt. Dies erlaubt eine präzise Ermittlung der Schwingungen bzw. des Betriebszustandes (Werkzeug unter Last, Leerlauf und eventuell der Betriebsart) sowie der tatsächlichen Betriebsdauer und damit der effektiven Belastung der bedienenden Person. Die separat ausgeführte Anzeigeeinrichtung kann über eine Alarmfunktion verfügen, die beim Erreichen bzw. Überschreiten eines gesetzten Grenzwertes zusätzlich oder alternativ zur Anzeige einen akustischen, optischen und/oder haptischen Alarm erzeugt. Als Grenzwerte werden insbesondere die nach EU-Vorschriften zu ermittelnden Auslöse- bzw. Expositionsgrenzwerte berücksichtigt, wobei grundsätzlich auch andere Grenzwerte in Betracht kommen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Vibrationsdosimeters liegt in dem einfachen Wechsel zwischen unterschiedlichen Werkzeugen, deren Vibrationsbelastung für die bedienende Person berücksichtigt werden soll. Aufgrund der drahtlosen Kommunikation zwischen der Anzeigeeinrichtung und mindestens einer weiteren Baueinheit des Vibrationsdosimeters kann die Anzeigeeinrichtung problemlos zwischen verschiedenen Dosimetereinrichtungen an unterschiedlichen Werkzeugen gewechselt werden. Es reicht grundsätzlich aus, die jeweiligen Messeinrichtung an dem betreffenden Werkzeug zu belassen und lediglich bei der Inbetriebnahme eines neuen Werkzeuges die von der Bedienperson mitgeführte Anzeigeeinrichtung in Kommunikation mit der Messeinrichtung am neuen Werkzeug treten zu lassen. Dies stellt eine besonders einfache und anwenderfreundliche Möglichkeit dar, auftretende Belastungen an Schwingungserzeugenden Werkzeugen festzustellen.
Möglich ist aber auch eine Variante, bei der sämtliche
Baueinheiten des Vibrationsdosimeters von Werkzeug zu Werkzeug transferiert werden. Auch bei einem Transfer aller Baueinheiten bleibt der Vorteil der Anwender- und Bedienerfreundlichkeit erhalten, da aufgrund der drahtlosen Kommunikation die Anzeigeeinrichtung grundsätzlich nach Belieben von der Bedienperson mitgeführt werden kann.
In bevorzugter Ausführung ist die Anzeigeeinrichtung mit der Auswerteeinrichtung und vorzugweise auch mit der
Rechnereinrichtung und der Betriebsdauer-Ermittlungseinrichtung zu einer gemeinsamen Baueinheit zusammengefasst, so dass lediglich die Messeinrichtung als einzelne Baueinheit separat von der Anzeigeeinrichtung ausgeführt ist und an oder in dem Schwingungserzeugenden Werkzeug angeordnet ist. In dieser Ausführung ist die Messeinrichtung nur zur Ermittlung Betriebszustandes (Werkzeug unter Last oder Leerlauf und eventuell die Betriebsart) des Werkzeuges bzw. eines äquivalenten Wertes verantwortlich, der drahtlos zu den weiteren, separat ausgeführten Baueinheiten übermittelt wird. Die effektive Betriebsdauer des Werkzeuges wird in der Betriebsdauerermittlungseinrichtung ermittelt, aus der dann mit Hilfe eines werkzeugspezifischen und eventuell auch eines betriebsartspezifischen Vibrationskennwertes in der Recheneinheit der aktuelle Belastungswert berechnet wird. Diese Vibrationskennwerte werden entweder durch die Messeinheit drahtlos zugesandt oder die Messeinheit sendet ein Identifikationssignal an die separate Baueinheit, in der die Vibrationskennwerte für unterschiedliche Werkzeuge hinterlegt sind. Die Auswerteeinrichtung vergleicht den aktuellen kumulativen Belastungswert mit Grenzwerten und die Anzeigeeinrichtug zeigt den aktuellen Status an.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Belastungswert kann auch die zulässige Arbeitszeit an dem Werkzeug als Funktion eines werkzeugspezifischen und eventuell auch eines betriebsartspezifischen Vibrationskennwerts berechnet werden. Die Auswerteeinrichtung vergleicht dann die effektive
Betriebsdauer mit der zulässigen Arbeitszeit, die sich als Funktion eines werkzeugspezifischen und eventuell auch eines betriebsartspezifischen Vibrationskennwertes sowie den definierten Grenzwerten berechnen lässt. Die Anzeigeeinrichtung stellt das Vergleichsergebnis dar.
Zur Berechnung des Belastungswertes bzw. der maximal zulässigen Arbeitszeit können ein so genannter Auslösegrenzwert und ein Expositionsgrenzwert in Abhängigkeit des werkzeugspezifischen und eventuell auch des betriebsartspezifischen Vibrationskennwertes verwendet werden, wobei mit dem Erreichen des Auslösegrenzwertes ein erster Alarm generiert und mit dem Erreichen des Expositionsgrenzwertes weitere Maßnahmen bis hin zum Abschalten des Werkzeugs ergriffen werden können. Mit der Auslagerung sowohl der Rechnereinrichtung zur Berechnung des Belastungswertes bzw. der maximal zulässigen Arbeitszeit als auch der Auswerteeinrichtung zum Vergleichen mit den Grenzwerten bzw. der effektiven Betriebsdauer kann die am Werkzeug anzuordnende Messeinrichtung verhältnismäßig klein bauend ausgeführt sein, was die Integration in das Gehäuse bzw. die Befestigung am Gehäuse des Werkzeuges erleichtert.
Die Betriebdauer-Ermittlungseinrichtung kann von verschiedenartigen Messeinrichtungen Informationen beziehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Messeinrichtung als Beschleunigungssensor zur Ermittlung der auftretenden Beschleunigungen ausgebildet, was den Vorteil aufweist, dass über die Amplitude und Frequenz der gemessenen
Beschleunigungswerte eine zusätzliche Gewichtung bzw. Einstufung in verschiedene Vibrationskategorien möglich ist. Es kann aber auch ausreichend sein, lediglich Ein-Aus-Betriebszustände des Werkzeuges zu unterscheiden und ggf. noch eine weitere
Unterscheidung zwischen Leerlaufdrehzahl und Betriebsdrehzahl und/oder der Betriebsarten zu treffen. Diese Betriebszustände des Werkzeugs können auch über die Drehzahl und/oder die Stromzufuhr zum Werkzeug ermittelt werden, wofür entsprechend ausgebildete Messeinheiten vorzusehen sind. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die Messeinrichtung von der in einem Piezoelement zu erzeugenden Spannung gespeist, wobei das Piezoelement in die Messeinrichtung integriert ist und über den Piezoeffekt die Schwingungen bzw. Vibrationen des Werkzeuges zur Spannungserzeugung nutzt. Auf diese Weise ist die Messeinrichtung selbstversorgend ausgeführt und unabhängig von einer externen Stromversorgung. Gegebenenfalls übernimmt das Piezoelement auch die Sensorfunktion .
Die drahtlose Kommunikation zwischen der separat ausgeführten Anzeigeeinrichtung und der mindestens einen weiteren Einrichtung ist als Bluetooth-, WLan-, Infrarot-, Ultraschall- oder als Funk-Schnittstelle ausgeführt und umfasst entsprechende Sende- und Empfangseinheiten sowohl auf Seiten der Anzeigeeinrichtung als auch auf Seiten der mindestens einen weiteren Einrichtung, insbesondere der Messeinrichtung.
Gemäß noch einer weiteren, bevorzugten Ausführung ist die Messeinrichtung lösbar am Gehäuse des Werkzeugs zu befestigen, beispielsweise mittels Magnete, über eine Steckvorrichtung, eine Schnappvorrichtung, über Schrauben oder dergleichen. Die Befestigung außen am Gehäuse stellt ebenfalls eine anwenderfreundliche Lösung dar, da die Messeinrichtung vom Gehäuse mit geringem Aufwand wieder gelöst und an einem anderen Werkzeug angeordnet werden kann. Zusätzliche Maßnahmen für eine Integration in das Gehäuseinnere sind nicht erforderlich.
Gleichwohl kann es gemäß noch einer weiteren Ausführung vorteilhaft sein, eine Integration in das Gehäuseinnere vorzusehen. In dieser Ausführung verbleibt die Messeinrichtung zweckmäßig dauerhaft im oder an dem Gehäuse, es wird lediglich die Anzeigeeinrichtung und die ggf. mit der Anzeigeeinrichtung verbundenen weiteren Einrichtungen transportabel ausgeführt. Gegebenenfalls wird die Messeinrichtung aber nach Gebrauch des Werkzeugs aus dem Gehäuse wieder herausgenommen. Die Vibrationsbelastung kann beispielsweise als Tages- Schwingungsbelastung in Form eines frequenzbewerteten, energieäquivalenten 8-h-Schwingungsgesamtwertes A (8) (nach Richtlinie 2002/44/EG) oder als Punktwert (z.B. nach DIN V 45694) dargestellt werden. Um die Überschreitung von Grenzwerten zu überprüfen, können die Belastungswerte akkumuliert oder aber auch von einem Art Anwenderkonto abgezogen werden.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Handwerkzeugs mit einem Vibrationsdosimeter zur Ermittlung der Vibrationsbelastung der bearbeitenden Person, wobei das Vibrationsdosimeter zweiteilig ausgeführt ist und eine Messeinrichtung, welche in das Gehäuse des Werkzeugs integriert ist, sowie eine als separates Bauteil ausgeführte Anzeigeeinrichtung umfasst,
Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung, wobei die Messeinrichtung außen am Gehäuse des Werkzeugs befestigt ist (lösbar oder nicht lösbar, z.B. geklebt) ,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des zweigeteilten Vibrationsdosimeters, bestehend aus der Messeinrichtung, die im oder am Gehäuse des Werkzeugs befestigt wird, und der Anzeigeeinrichtung, die mit einer Rechnereinrichtung, einer Betriebsdauer-
Ermittlungseinrichtung und einer Auswerteeinrichtung zu einer gemeinsamen Baueinheit zusammengefasst ist, wobei diese Baueinheit drahtlos mit der Messeinrichtung kommuniziert.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen . Die in Fig. 1 dargestellte Bedienperson 1 arbeitet an einem handgeführten, elektrisch betriebenen Werkzeug 2, welches im Ausführungsbeispiel als Bohrhammer ausgeführt ist. Zur Ermittlung der Vibrationsbelastung ist ein Vibrationsdosimeter 3 vorgesehen, das zweiteilig aufgebaut ist und zwei separate Baueinheiten 4 und 5 umfasst, wobei die Baueinheit 4 als Messeinrichtung ausgebildet ist und die Baueinheit 5 zumindest eine Anzeigeeinrichtung enthält, über die die aktuelle Vibrationsbelastung zur Anzeige gebracht wird. Als weitere Bauteile umfasst das Vibrationsdosimeter 3 eine Rechnereinrichtung zum Berechnen der Vibrationsbelastung bzw. der zulässigen Arbeitszeit an dem Werkzeug 2 als Funktion eines werkzeugspezifischen oder eventuell auch betriebsartspezifischen Vibrationskennwerts und eine Auswerteeinrichtung zum Vergleichen der aktuellen kumulativen Vibrationsbelastung mit den Grenzwerten und/oder zum Vergleich der effektiven Betriebsdauer mit der zulässigen Arbeitszeit. Diese weiteren Einrichtungen sind zweckmäßig in die die Anzeigeeinrichtung umfassende Baueinheit 5 integriert; möglich ist aber auch eine Integration in die die Messeinheit umfassende Baueinheit 4 oder eine Aufteilung in die Baueinheiten 4 und 5.
Die Messeinrichtung 4 ist in das Innere des Gehäuses 7 des Werkzeugs 2 integriert. Die Kommunikation mit der separaten Baueinheit 5, die beispielsweise von der Bedienperson 1 mitgeführt wird, erfolgt drahtlos; dargestellt sind Funkwellen 6, über die der von der Messeinrichtung ermittelte Betriebszustand (Werkzeug unter Last, Leerlauf und ggf. die Betriebsart) und der werkzeugspezifische Vibrationskennwert und/oder ein Identifizierungscode des Werkzeuges an die Baueinheit 5 übertragen wird. Die Übertragung erfolgt von der Baueinheit 4 im Gehäuse 7 des Werkzeuges 2 zu der Baueinheit 5, wobei ggf. auch eine Übertragung in Gegenrichtung in Betracht kommt, beispielsweise für die Übertragung eines
Deaktivierungssignals zum Abschalten des Werkzeuges 2 für den Fall des Erreichen eines kritischen Grenzwertes. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die Messeinrichtung 4 im Unterschied zum vorhergehenden, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel außen am Gehäuse 7 des Werkzeuges 2 lösbar angeordnet, beispielsweise über Schrauben. Der sonstige Aufbau des Vibrationsdosimeters 3 entspricht dem des vorherigen Ausführungsbeispiels. Insbesondere sind zwei separat voneinander ausgeführte Baueinheiten 4 und 5 vorgesehen, die drahtlos über Funkwellen 6 miteinander kommunizieren.
In Fig. 3 ist das Vibrationsdosimeter 3 schematisch in Einzeldarstellung gezeigt. Die beiden über die Funkwellen 6 miteinander kommunizierenden Baueinheiten 4 und 5 umfassen jeweils verschiedene Einrichtungen, die zur Ermittlung der zulässigen Vibrationsbelastung erforderlich sind.
In der Baueinheit 4 ist eine Messeinheit 11 vorgesehen, beispielsweise ein Beschleunigungssensor zur Ermittlung der auftretenden Beschleunigungen am Werkzeug oder eine Messeinheit zum Ermitteln der Drehzahl bei verschiedenen Lasten oder der aktuellen Stromaufnahme des Motors des Werkzeugs. Außerdem ist der Messeinrichtung 4 ein Piezoelement 12 zugeordnet, welches aufgrund des Piezoeffektes von den Schwingungen des Werkzeugs verursachte Verschiebungen in eine elektrische Spannung umwandelt, die zur Stromversorgung der Bauteile in der Messeinrichtung 4 genutzt wird.
Darüber hinaus können weitere Einrichtungen in der Messeinrichtung 4 vorgesehen sein. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, eine Abschalteinrichtung für die Abschaltung des Werkzeugs für den Fall vorzusehen, dass die
Vibrationsbelastung einen kritischen Wert erreicht. Für diesen Fall erfolgt die drahtlose Kommunikation gemäß den Funkwellen 6 nicht nur von der Messeinrichtung 4 ausgehend zu der Baueinheit 5, sondern auch in Gegenrichtung, um ein in der Baueinheit 5 generiertes Signal zum Abschalten des Werkzeugs zur Baueinheit 4 und der dort integrierten Abschalteinrichtung zu übertragen. Die von der Messeinheit 11 aufgenommenen Messsignale werden drahtlos über die Funkwellen 6 zur Baueinheit 5 übertragen und dort ausgewertet. Die Baueinheit 5 umfasst hierzu eine Betriebsdauer-Ermittlungseinrichtung 5a, eine Rechnereinrichtung 8, über die die aktuelle kumulative Vibrationsbelastung und/oder die zulässige Arbeitszeit an dem Werkzeug berechnet wird, eine Auswerteeinrichtung 9, in der die aktuelle kumulative Belastung mit Grenzwerten verglichen und/oder die effektive Betriebsdauer mit der zulässigen Arbeitszeit verglichen wird, eine Anzeigeeinrichtung 10 zur Anzeige der aktuellen Vibrationsbelastung oder zumindest des Erreichens eines Belastungsgrenzwerts und eine Speichereinrichtung 13.
Die Rechnereinrichtung 8, die ggf. mit der Auswerteeinrichtung 9 in einem gemeinsamen Prozessor realisiert sein kann, ermittelt den Belastungswert und/oder die maximal zulässige Arbeitszeit in Abhängigkeit eines werkzeugspezifischen und eventuell auch betriebsartspezifischen Vibrationskennwerts, der üblicherweise vom Werkzeughersteller vorgegeben wird und die werkzeugspezifische Vibrationsbelastung kennzeichnet. Bei Kenntnis dieses Vibrationskennwerts bzw. dieser Vibrationskennwerte kann die maximal zulässige Arbeitszeit an dem betreffenden Werkzeug ermittelt werden. Die Messeinrichtung ermittelt den Betriebszustand des Werkzeuges und übermittelt diesen per Funk auf die Betriebsdauerermittlungseinrichtung, die die tatsächliche bzw. effektive Betriebsdauer des Werkzeuges bestimmt. In der Auswerteeinrichtung wird die aktuelle Vibrationsbelastung mit den Grenzwerten verglichen und/oder es wird die effektive Arbeitszeit mit der berechneten zulässigen
Arbeitszeit verglichen. Der aktuelle Status kann anschließend in der Anzeigeeinrichtung 10 dargestellt werden. Gegebenenfalls wird bei Erreichen oder Überschreiten eines Grenzwertes in der Auswerteeinrichtung 9 ein Signal zum Abschalten des Werkzeugs erzeugt, das über die Funkwellen 6 zurück an die Baueinheit 4 und eine dort integrierte Abschalteinrichtung übermittelt wird.

Claims

Ansprüche
1. Vibrationsdosimeter zur Ermittlung der Vibrationsbelastung von Personen (1), die durch den Betrieb eines Werkzeugs (2) mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind, mit einer Messeinrichtung, insbesondere einer Messeinrichtung (4) zur Ermittlung des Betriebszustandes des Werkzeugs (2), einer
Rechnereinrichtung, insbesondere einer Rechnereinrichtung (8) zum Berechnen des aktuellen kumulativen Belastungswertes und/oder zum Berechnen der zulässigen Arbeitszeit an dem Werkzeug (2) als Funktion eines werkzeugspezifischen und /oder eines betriebsartspezifischen Vibrationskennwertes, einer
Auswerteeinrichtung (9) zum Vergleich des aktuellen kumulativen Belastungswertes mit definierten Grenzwerten und/oder zum Vergleich der effektiven Betriebsdauer mit der zulässigen Arbeitszeit und einer Anzeigeeinrichtung (10) zum Anzeigen des aktuellen Status, wobei die Messeinrichtung (4) und die
Anzeigeeinrichtung (10) als separate Bauteile ausgeführt sind und die Anzeigeeinrichtung (10) mit wenigstens einer der übrigen Einrichtungen drahtlos kommuniziert.
2. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (10) und die Auswerteeinrichtung (9) zu einer gemeinsamen Baueinheit (5) zusammengefasst sind.
3. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (10) und die Rechnereinrichtung (8) zu einer gemeinsamen Baueinheit (5) zusammengefasst sind.
4. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Anzeigeeinrichtung (10) umfassende Baueinheit (5) und die Messeinrichtung (4) drahtlos miteinander kommunizieren.
5. Vibrationsdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Messeinrichtung (4) separat ausgebildete Betriebsdauer-Ermittlungseinrichtung (5a) zur Ermittlung der effektiven Betriebsdauer vorgesehen ist, die mit der Anzeigeeinrichtung (10) eine gemeinsame Baueinheit (5) bildet.
6. Vibrationsdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (4) eine Messeinheit (11) zum Messen des Betriebszustandes des Werkzeugs (2) umfasst.
7. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (11) als Beschleunigungssensor zur Ermittlung der auftretenden Beschleunigungen ausgeführt ist.
8. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass über die Messeinheit (11) die Stromaufnahme des Werkzeugs zu bestimmen ist.
9. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass über die Messeinheit (11) die Drehzahl des Werkzeugs zu bestimmen ist.
10. Vibrationsdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (4) ein Piezoelement (12) umfasst, wobei die im Piezoelement (12) erzeugte Spannung zur Stromversorgung der Messeinrichtung (4) dient.
11. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezoelement (12) zusätzlich als Sensor dient.
12. Vibrationsdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kommunikation über eine Bluetooth-, WLan-, Infrarot-, Ultraschall- oder Funk- Schnittstelle erfolgt.
13. Vibrationsdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (4) insbesondere lösbar am Gehäuse (7) des Werkzeugs (2) zu befestigen ist.
14. Vibrationsdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (4) in das Gehäuse (7) des Werkzeugs (2) integriert ist.
15. Vibrationsdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinrichtung (13) in der die Anzeigeeinrichtung (10) aufweisenden Baueinheit (5) vorgesehen ist.
16. Verfahren zum Betrieb des Vibrationsdosimeters nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsbelastung über einen definierten Zeitraum akkumuliert wird.
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