WO2015086576A1 - Betriebsstundenzähler mit magnetfeldsensor - Google Patents

Betriebsstundenzähler mit magnetfeldsensor Download PDF

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    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for

Definitions

  • the measuring device is characterized by
  • At least one sensor with which a magnetic field generated in the machine tool can be detected and with which a signal value in the detection of the magnetic field can be generated;
  • this process contains the steps:
  • the signal value is realized in the form of a voltage value.
  • the signal value generated by the sensor can be effectively compared with a previously stored reference voltage in the comparator circuit.
  • Fig. 1 is a side view of a machine tool with an inventive
  • an accumulator 65 is releasably secured again, ie the accumulator 65 can be connected to the handle 30 and removed again.
  • the accumulator 65 serves to supply power to the machine tool 1 or the electric motor 20.
  • the accumulator 65 may be a lithium-ion accumulator or the like.
  • the machine tool 1 can also be supplied with a mains power source (not shown) via a network cable (not shown). This mains power source can be a socket.
  • the comparator circuit 80 is likewise positioned in the housing 10 of the measuring device 60 and connected to the magnetic field sensor 70 via a connecting line 62.
  • the counter 90 contains a runtime counter 92 with a display 94, with which the running time of the machine tool 1 is displayed in seconds and can be read by the user.
  • the counter 90 is connected to the comparator circuit 80 via a connection line 96.
  • this magnetic field is again detected by the magnetic field sensor 70.
  • the magnetic field sensor 70 then again generates a voltage value for the comparator circuit 80, which again compares this voltage value (as proof of a magnetic field) with the fixed reference voltage. If the voltage value is exceeded again above the reference voltage, the runtime counter 92 of the counter 90 is restarted, and the seconds of use of the machine tool 1 are further counted.
  • the actual time of use of a machine tool can be effectively measured, whereby the next maintenance or inspection of the machine tool must take place only when the actual maximum time of use is reached.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Messvorrichtung zum Erfassen der Laufzeit einer Werkzeugmaschine mit einem Elektromotor, enthaltend wenigstens einen Sensor, mit welchem ein in der Werkzeugmaschine erzeugtes Magnetfeld erfassbar ist und ein Signalwert bei dem Erfassen des Magnetfelds erzeugbar ist; einen Counter mit einem Laufzeitzählwerk; undwenigstens eine Komparatorschaltung, welche dazu ausgelegt ist, den von dem Sensor erzeugten Signalwert mit einem zuvor festgelegten Referenzwert zu vergleichen und, wenn der Signalwert größer ist als der Referenzwert, das Laufzeitzählwerk des Counterszu starten und, wenn der Signalwert kleiner ist als der Referenzwert, das Laufzeitzählwerk zu stoppen. Verfahren zum Erfassen einer Laufzeit einer Werkzeugmaschine mit den Schritten -Erfassen eines durch den Elektromotor erzeugten Magnetfelds; -Erzeugen eines Signalwerts entsprechend der Magnetfelderfassung; -Vergleichen des Signalwerts mit zuvor festgelegten Referenzwert; -Starten eines Laufzeitzählwerks eines Counters, wenn der Signalwert größer ist als der Referenzwert; und -Stoppen des Laufzeitzählwerks des Counters, wenn der Signalwert kleiner ist als der Referenzwert.

Description

„Betriebsstundenzähler mit Magnetfeldsensor"
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Erfassen der Laufzeit einer Werkzeugmaschine mit einem Elektromotor, sowie ein Verfahren zum Erfassen einer Laufzeit einer Werkzeugmaschine.
Wie allgemein bekannt ist, unterliegen nahezu alle verfügbaren Werkzeugmaschinen einem gewöhnlich auftretenden Verschleiss durch intensive und andauernde Verwendung.
Um verschleißbedingte Ausfälle der Werkzeugmaschinen oder auch nur gewissen Bauteilen dieser Werkzeugmaschinen zu vermeiden und damit eine möglichst optimale Funktionalität der Werkzeugmaschine zu ermöglichen, sind regelmässige Inspektionen verbunden mit routinemässigen Wartungsarbeiten, bei denen verschlissene Bauteile repariert oder ausgetauscht werden, unumgänglich.
Die Werkzeugmaschine sollte daher in regelmässigen Zeitabständen inspiziert und gewartet werden. Das Messen bzw. die Erfassung dieser regelmässigen Zeitabstände birgt jedoch einige Schwierigkeiten in sich. Für gewöhnlich werden nämlich die Werkzeugmaschinen nach zuvor festgelegten Zeitabschnitten (z.B. Wochen oder Monate), in denen sich die Werkzeugmaschine im Besitz eines Anwenders befindet, gewartet.
Bei einem derartigen Vorgehen kann jedoch nicht wirklich festgestellt werden, wie lange die Werkzeugmaschine tatsächlich in Gebrauch war. Mit anderen Worten, die Netto-Betriebszeit der Werkzeugmaschine kann nicht ermittelt werden. Es ist somit möglich, dass obwohl die Werkzeugmaschine über Monate hinweg im Besitz eines Anwenders war, die Werkzeugmaschine entweder überhaupt nicht in Verwendung war oder lediglich für eine kurze Zeit.
Im Falle, dass die Werkzeugmaschine überhaupt nicht oder nur kurzzeitlich wirklich in Betrieb genommen war, wäre eine Wartung oder ein routinemässiger Austausch eines oder mehrerer verschleissfähiger Bauteile, bei denen jedoch der Verschleiß nicht offensichtlich ist, ein nicht zu verachtender Kostenfaktor. Darüber hinaus würde die Abwesenheit der Werkzeugmaschine von dem Anwender für eine wahrscheinlich unnötige Wartungsarbeit nur kostbare Zeit in Anspruch nehmen, in der weiter ordnungsgemäss hätte gearbeitet werden können. Der Mangel nicht die tatsächliche Verwendungszeit einer Werkzeugmaschine erfassen zu können ist Ursache dafür, dass die Betriebskosten einer Werkzeugmaschine erheblich erhöht werden und gleichzeitig die Einsatzbereitschaft bzw. Verfügbarkeit der Werkzeugmaschine stark reduziert wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Messvorrichtung sowie ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die in der Lage sind die tatsächliche Verwendungszeitdauer einer Werkzeugmaschine effektiv und genau zu erfassen, um dadurch unnötige Wartungsarbeiten bzw. Ausfallzeiten, in denen die Werkzeugmaschine nicht einsatzbereit ist und gewartet wird, zu minimieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 4 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen enthalten.
Somit wird eine Messvorrichtung zum Erfassen der Laufzeit einer Werkzeugmaschine zur Verfügung gestellt.
Erfindungsgemäß ist die Messvorrichtung gekennzeichnet durch
- wenigstens ein Sensor, mit welchem ein in der Werkzeugmaschine erzeugtes Magnetfeld erfassbar ist und mit welchem ein Signalwert bei dem Erfassen des Magnetfelds erzeugbar ist;
- einen Counter mit einem Laufzeitzählwerk; und
- wenigstens eine Komparatorschaltung, welche dazu ausgelegt ist, den von dem Sensor erzeugten Signalwert mit einem zuvor festgelegten Referenzwert zu vergleichen und im Falle, dass der Signalwert größer ist als der Referenzwert, das Laufzeitzählwerk des Counters zu starten und
im Falle, dass der Signalwert kleiner ist als der Referenzwert, das Laufzeitzählwerk des Counters zu stoppen.
Durch die erfindungsgemässe Messvorrichtung kann effektiv die Laufzeit einer Werkzeugmaschine anhand eines im Elektromotor erzeugten Magnetfelds erfasst werden. Da zum Betreiben der Werkzeugmaschine die Aktivierung des Elektromotors zwingend notwendig ist, kann das zwangsläufig durch den Elektromotor erzeugte Magnetfeld bzw. dessen Detektieren mittels eines Sensors als Nachweis für das Betreiben der Werkzeugmaschine verwendet werden. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Sensor durch einen Magnetfeldsensor verwirklicht ist. Der Magnetfeldsensor kann beispielsweise in Form eines Hall-Sensors verwirklicht sein. Durch die Verwendung eines Hall-Sensors wird ein besonders günstiger und einfach anzuwendender Sensor zur Verfügung gestellt.
Weiterhin kann es möglich sein, dass der vom Sensor erzeugte Signalwert in Form eines Spannungswerts verwirklicht ist. Hierdurch kann der vom Sensor erzeugte Signalwert effektiv mit einer zuvor hinterlegten Referenzspannung in der Komparatorschaltung verglichen werden.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Erfassen einer Laufzeit einer Werkzeugmaschine mit einem Elektromotor bereitgestellt.
Erfindungsgemäß enthält dieses Verfahren die Schritte:
- Erfassen eines durch den Elektromotor erzeugten Magnetfelds;
- Erzeugen eines Signalwerts entsprechend der Erfassung des Magnetfelds ;
- Vergleichen des Signalwerts mit einem zuvor festgelegten Referenzwert;
- Starten eines Laufzeitzählwerks eines Counters im Falle, dass der Signalwert größer ist als der Referenzwert; und
- Stoppen des Laufzeitzählwerks des Counters im Falle, dass der Signalwert kleiner ist als der Referenzwert.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann effektiv die Laufzeit einer Werkzeugmaschine anhand eines im Elektromotor erzeugten Magnetfelds erfasst werden. Da zum Betreiben der Werkzeugmaschine die Aktivierung des Elektromotors zwingend notwendig ist, kann das zwangsläufig durch den Elektromotor erzeugte Magnetfeld bzw. dessen Detektieren als Nachweis für das Betreiben der Werkzeugmaschine verwendet werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Signalwert in Form eines Spannungswerts verwirklicht ist. Hierdurch kann der vom Sensor erzeugte Signalwert effektiv mit einer zuvor hinterlegten Referenzspannung in der Komparatorschaltung verglichen werden. Die Erfindung wird bezüglich vorteilhafter Ausführungsbeispiele näher erläutert, hierbei zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine mit einer erfindungsgemässen
Messvorrichtung zum Erfassen der Laufzeit einer Werkzeugmaschine; und
Fig. 2 einen Schaltplan für die erfindungsgemässe Messvorrichtung.
Ausführungsbeispiel:
Fig. 1 zeigt eine Werkzeugmaschine 1 in Form eines akkubetrieben Schraubers. Es ist jedoch auch möglich, dass jede andere Art an Werkzeugmaschinen, wie z.B. Bohrmaschinen, Bohrhämmer, Sägen, Schleifmaschinen oder dergleichen, verwendet werden. Darüber hinaus kann die Werkzeugmaschine alternativ zu dem Akkumulator oder in Ergänzung zu dem Akkumulator auch durch eine Netzspannung betrieben werden. Die Werkzeugmaschine 1 enthält hierzu ein entsprechendes Netzkabel zum Verbinden der Werkzeugmaschine mit einer Netzspannungsquelle. Das Netzkabel sowie die Netzspannungsquelle sind in den Figuren nicht dargestellt.
Die Werkzeugmaschine 1 enthält im Wesentlichen ein Gehäuse 10, einen Elektromotor 20, ein Handgriff 30, eine Werkzeugaufnahme 40 mit einem Werkzeug 50 sowie eine Messvorrichtung 60 zum Erfassen der Laufzeit der Werkzeugmaschine 1.
Der Elektromotor 20, welche in Form eines Gleichstrommotors, Wechselstrommotors, Universalmotors oder ähnlichem gestaltet ist, ist in dem Gehäuse 10 positioniert.
Das Gehäuse 10 der Werkzeugmaschine 1 enthält ein erstes Ende 12, ein zweites Ende 13, eine Oberseite 14 und eine Unterseite 15.
An dem ersten Ende 12 des Gehäuses 10 ist der Handgriff 30 positioniert. Der Handgriff 30 weist ein erstes (oberes) Ende 32 und ein zweites (unteres) Ende 33 auf. Mit dem ersten (oberen) Ende 32 ist der Handgriff 30 an dem ersten Ende 12 des Gehäuses 10 befestigt. Ebenfalls an dem ersten (oberen) Ende 32 des Handgriffs 30 ist ein Betätigungsschalter 35 positioniert. Der Betätigungsschalter 35 ist in Form eines Potentiometers (Poti) ausgestaltet und über eine Verbindungsleitung 36 mit dem Elektromotor 20 verbunden. Alternativ kann jedoch auch jeder andere geeignet Schalter verwendet werden. Der Betätigungsschalter 35 enthält des Weiteren eine Feder 37, die den Betätigungsschalter 35 bei Nichtbetätigen wieder in die Ausgangsstellung zurückstellt. Durch Betätigen des Betätigungsschalters 35, d.h. Drücken des Betätigungsschalters 35 in Richtung A, wird der Elektromotor 20 aktiviert. Wenn der Betätigungsschalter 35 nicht mehr betätigt wird, d.h. der Betätigungsschalter 35 sich aufgrund der Feder 37 in Richtung B bewegt, wird der Elektromotor 20 deaktiviert. Somit wird mit dem Betätigungsschalter 35 der Elektromotor 20 gesteuert und schließlich auch das Werkzeug 50 in Rotation (Drehrichtung C oder D) versetzt.
An dem zweiten (unteren) Ende 33 des Handgriffs 30 ist ein Akkumulator 65 wieder lösbar befestigt, d.h. der Akkumulator 65 kann mit dem Handgriff 30 verbunden und wieder entfernt werden. Der Akkumulator 65 dient zur Stromversorgung der Werkzeugmaschine 1 bzw. des Elektromotors 20. Bei dem Akkumulator 65 kann es sich um einen Lithium-Ionen-Akkumulator oder ähnlichem handeln. Alternativ kann (wie vorstehend bereits beschrieben) die Werkzeugmaschine 1 auch über ein (nicht gezeigtes) Netzwerkkabel mit einer (nicht gezeigten) Netzstromquelle versorgt werden. Bei dieser Netzstromquelle kann es sich um eine Steckdose handeln.
An dem zweiten Ende 13 des Gehäuses 10 ist die Werkzeugaufnahme 40 positioniert. Die Werkzeugaufnahme 40 ist dazu ausgestaltet ein Werkzeug 50, wie z.B. einen Bohrer oder Schrauber-Bit, aufzunehmen und zu halten, ist über eine Antriebswelle 55 mit dem Elektromotor 20 verbunden. Mit Hilfe der Antriebswelle 55 wird ein im Elektromotor 20 erzeugtes Drehmoment auf die Werkzeugaufnahme 40 und schließlich auf das Werkzeug 50 übertragen. Durch das in Rotation versetzte Werkzeug 50 (Drehrichtung C oder D) kann Arbeit in Form von Bohren oder Schrauben verrichtet werden.
Die Messvorrichtung 60 zum Erfassen der Laufzeit der Werkzeugmaschine 1 enthält ein Gehäuse 10, einen Sensor 70 zum Erfassen eines Magnetfelds, eine Komparatorschaltung 80 und einen Counter (Zählwerk) 90. Die Messvorrichtung 60 ist mit der Oberseite 14 des Gehäuses 10 verbunden.
Der Sensor 70 ist dabei in Form eines Magnetfeldsensors oder ähnlichem ausgestaltet und so in dem Gehäuse 10 der Messvorrichtung 60 angeordnet, dass dieser in der Lage ist, das im Elektromotor 20 erzeugte Magnetfeld bzw. magnetische Streufeld zu detektieren.
Die Komparatorschaltung 80 ist ebenfalls im Gehäuse 10 der Messvorrichtung 60 positioniert und über eine Verbindungsleitung 62 mit dem Magnetfeldsensor 70 verbunden. Der Counter 90 enthält ein Laufzeitzählwerk 92 mit einem Display (Anzeige) 94, mit dem die Laufzeit der Werkzeugmaschine 1 in Sekunden angezeigt und für den Anwender ablesbar wird. Der Counter 90 ist über eine Verbindungsleitung 96 mit der Komparatorschaltung 80 verbunden.
Zum Erfassen der Laufzeit der Werkzeugmaschine 1 erfasst der Magnetfeldsensor 70 das Magnetfeld (magnetische Streufeld), welches in dem Elektromotor 20 entsteht, wenn dieser aktiviert (in Rotation versetzt) wird. Aufgrund des Erfassens eines im Elektromotor 20 erzeugten Magnetfelds erzeugt der Magnetfeldsensor 70 ein Signal in Form eines Spannungswerts und überträgt dieses an die Komparatorschaltung 80. Die Komparatorschaltung 80 vergleicht den vom Magnetfeldsensor 70 erzeugten Spannungswert mit einem in der Messvorrichtung 60 hinterlegten Referenzwert. Der Referenzwert ist in Form eines Spannungswerts realisiert (im Sinne eines Spannungsteilers).
In dem Fall, dass der vom Magnetfeldsensor 70 erzeugte Spannungswert größer ist als die hinterlegte Referenzspannung, wird das Laufzeitzählwerk 92 des Counters 90 aktiviert. Das Laufzeitzählwerk 92 des Counters 90 erfasst in Zeiteinheiten die Laufzeit (d.h. die Aktivierungsphase) des Elektromotors 20 und damit der Werkzeugmaschine 1 . Die Laufzeit wird in Sekunden in dem Display 94 sichtbar. Das Laufzeitzählwerk 92 des Counters 90 bleibt so lange aktiviert und zählt die Zeiteinheiten der Verwendung der Werkzeugmaschine 1 bis der Spannungswert, der von dem Magnetfeldsensor 70 aufgrund eines Magnetfelds im Elektromotor 20 zur Komparatorschaltung 80 gesendet wird, nicht mehr größer ist als die hinterlegte Referenzspannung. Der Spannungswert, der von dem Magnetfeldsensor 70 erzeugt wird, ist (wie vorstehend bereits beschrieben) abhängig von dem Vorhandensein eines Magnetfelds, welches in jedem Elektromotor 20 während seiner Aktivierung entsteht. Wenn der Elektromotor 20 nicht mehr aktiviert ist (z.B. durch Nichtbetätigen des Schalters oder fehlender Energie in der Stromversorgung, wie z.B. einem leeren Akkumulators) wird kein Magnetfeld mehr erzeugt und der Magnetfeldsensor 70 kann folglich auch kein Magnetfeld mehr erfassen. Somit wird von dem Magnetfeldsensor 70 kein Spannungswert mehr erzeugt und der Referenzwert ist automatisch größer als der erzeugte Spannungswert. In diesem Falle wird das Laufzeitzählwerk 92 des Counters 90 gestoppt. Die bereits erfasste Zeit der Verwendung der Werkzeugmaschine 1 verbleibt so lange im Counter 90 erhalten und sichtbar, bis die Anzeige des Displays 94 mit Hilfe einer separaten (nicht gezeigten) Reset-Funktion (Lösch-Funktion) gelöscht wird.
Sobald wieder ein Magnetfeld in dem Elektromotor 20 als Folge des Betreibens des Elektromotors 20 entsteht, wird dieses Magnetfeld wieder von dem Magnetfeldsensor 70 erfasst. Der Magnetfeldsensor 70 erzeugt daraufhin wieder einen Spannungswert für die Komparatorschaltung 80, welche wieder diesen Spannungswert (als Nachweis eines Magnetfelds) mit der fix hinterlegten Referenzspannung vergleicht. Bei einem erneuten Übersteigen des Spannungswerts über die Referenzspannung wird das Laufzeitzählwerk 92 des Counters 90 erneut gestartet und die Sekunden der Verwendung der Werkzeugmaschine 1 werden weiter gezählt. Mit Hilfe der vorstehend beschrieben Erfindung kann effektiv die tatsächliche Verwendungszeit einer Werkzeugmaschine gemessen werden, wodurch erst bei dem Erreichen der tatsächlichen maximalen Verwendungszeit die nächste Wartung bzw. Inspektion der Werkzeugmaschine erfolgen muss.

Claims

Ansprüche
Messvorrichtung (60) zum Erfassen der Laufzeit einer Werkzeugmaschine (1 ) mit einem Elektromotor (20),
gekennzeichnet durch
- wenigstens einen Sensor (70), mit welchem ein in der Werkzeugmaschine (1 ) erzeugtes Magnetfeld erfassbar ist und mit welchem ein Signalwert bei dem Erfassen des Magnetfelds erzeugbar ist;
- einen Counter (90) mit einem Laufzeitzählwerk (92); und
- wenigstens eine Komparatorschaltung (80), welche dazu ausgelegt ist, den von dem Sensor (70) erzeugten Signalwert mit einem zuvor festgelegten Referenzwert zu vergleichen und
im Falle, dass der Signalwert größer ist als der Referenzwert, das Laufzeitzählwerk (92) des Counters (90) zu starten und
im Falle, dass der Signalwert kleiner ist als der Referenzwert, das Laufzeitzählwerk (92) des Counters (90) zu stoppen.
Messvorrichtung (60) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (70) durch einen Magnetfeldsensor verwirklicht ist.
Messvorrichtung (60) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der vom Sensor (70) erzeugte Signalwert in Form eines Spannungswerts verwirklicht ist.
Verfahren zum Erfassen und Anzeigen einer Laufzeit einer Werkzeugmaschine (1 ) mit einem Elektromotor (20),
gekennzeichnet durch die Schritte:
- Erfassen eines durch den Elektromotor (20) erzeugten Magnetfelds;
- Erzeugen eines Signalwerts entsprechend der Erfassung des Magnetfelds ;
- Vergleichen des Signalwerts mit einem zuvor festgelegten Referenzwert;
- Starten eines Laufzeitzählwerks (92) eines Counters (90) im Falle, dass der Signalwert größer ist als der Referenzwert; und - Stoppen des Laufzeitzählwerks (92) des Counters (90) im Falle, dass der Signalwert kleiner ist als der Referenzwert.
Verfahren nach Anspruch 4
dadurch gekennzeichnet, dass der Signalwert in Form eines Spannungswerts verwirklicht ist.
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