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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine mit einer Antriebseinheit
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es
ist eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere eine elektrische Heckenschere,
bekannt, bei der eine Zufuhr von elektrischer Leistung an die Antriebseinheit
davon abhängig
ist, dass zwei elektrische Schalter an zwei Handgriffen sich in
einer vorgegebenen Schalterstellung befinden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine mit einer Antriebseinheit
und mit einer Griffeinheit, die zumindest zwei Griffbereiche einer Zweihandbedienung
umfasst, und mit einer Sicherheitssensoreinheit, die wenigstens
einen Sensor und eine Leistungsbegrenzungseinheit aufweist. Unter
einem „Griffbereich” soll in
diesem Zusammenhang insbesondere ein Teil der Handwerkzeugmaschine verstanden
werden, der dazu vorgesehen und ausgestattet ist, bei einer Handhabung
während
eines Betriebs der Handwerkzeugmaschine von einer Innenseite einer
Hand eines Bedieners berührt
und gehalten zu werden, und der insbesondere bei der Handhabung
der Handwerkzeugmaschine von einer Hand des Bedieners umgriffen
wird. Insbesondere kann ein Griffbereich auch von einem bei Handwerksmaschinen üblichen
Zusatzhandgriff ausgebildet sein. Unter einer „Sicherheitssensoreinheit” soll in
diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden,
die wenigstens einen von einem Betätigungsschalter der Handwerkzeugmaschine
getrennt ausgebildeten Sensor aufweist.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Leistungsbegrenzungseinheit in zumindest
einem Betriebszustand in Abhängigkeit
eines Signals des zumindest einen Sensors der Sicherheitssensoreinheit
eine Zufuhr von Leistung an die Antriebseinheit in einer Höhe begrenzt,
die von Null verschieden und ungleich einer maximal verfügbaren Leistung
ist. Dadurch kann vorteilhaft eine Leistungsabgabe der Handwerkzeugmaschine
von einer Art und Weise einer Führung
der Handwerkzeugmaschine durch den Bediener abhängig gemacht werden. Vorteilhaft
ist der zumindest eine Sensor der Sicherheitssensoreinheit einem
der zumindest zwei Griffbereiche zugeordnet. Unter „zugeordnet” soll in
diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der zumindest
eine Sensor eine physikalische Messgröße erfasst, die mit dem jeweiligen
Griffbereich und einer Hand des Bedieners in Verbindung steht. Insbesondere
kann eine Aufhebung einer Leistungsbegrenzung beispielsweise in
einem oberen Drittel eines Leistungsbereichs der Handwerkzeugmaschine
von einer sicheren Führung
der Handwerkzeugmaschine durch den Bediener abhängig sein, wodurch eine Bediensicherheit der
Handwerkzeugmaschine erhöht
werden kann. Die Aufhebung der Leistungsbegrenzung beispielsweise
in einem unteren Drittel des Leistungsbereichs der Handwerkzeugmaschine
kann vorteilhaft bei einer Einhandführung der Handwerkzeugmaschine
erfolgen, wenn gewährleistet
ist, dass für
den Bediener ein geringes Gefährdungspotential
vorliegt.
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Des
Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Sicherheitssensoreinheit zumindest
zwei Sensoren umfasst, die einem der zumindest zwei Griffbereiche der
Griffeinheit zugeordnet sind, und die Leistungsbegrenzungseinheit
dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand in Abhängigkeit
der Signale der zumindest zwei Sensoren der Sicherheitssensoreinheit
eine Zufuhr von Leistung an die Antriebseinheit zu begrenzen. Dadurch
kann vorteilhaft eine unzulässige Überbrückung des
Betätigungsschalters
der Handwerkzeugmaschine von einer sicheren Führung mit beiden Händen unterschieden und
ein gefahrenträchtiger
Betrieb der Handwerkzeugmaschine unterbunden werden. Beispielsweise können ein
erster der zumindest zwei Sensoren von einem Kraftaufnehmer und
ein zweiter der zumindest zwei Sensoren von einem Temperatursensor
gebildet sein. Ein Betrieb der Handwerkzeugmaschine kann trotz einer
Erfüllung
einer Bedingung an ein von einer Haltekraft bewirktes Signal des
ersten Sensors durch eine unzulässige
Anbringung einer mechanischen Klemmung vorteilhaft vermieden werden,
da eine ausbleibende Erfüllung
einer Bedingung an ein von einer Temperatur bewirktes Signal des
zweiten Sensors durch ein Fehlen einer Körperwärme einer Hand eines Bedieners
dies verhindern kann. Mit besonderem Vorteil kann in Abhängigkeit
der Signale der zumindest zwei Sensoren der Sicherheitssensoreinheit eine
Zufuhr von Leistung an die Antriebseinheit in einer Höhe begrenzt
werden, die von Null verschieden und ungleich einer maximal verfügbaren Leistung
ist, um einen Betrieb der Handwerkzeugmaschine zu ermöglichen,
der an eine Art und Weise der Führung durch
den Bediener angepasst ist, wodurch eine hohe Betriebssicherheit
für den
Bediener erzielt werden kann.
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Wenn
die Handwerkzeugmaschine eine Auswerteeinheit zur Auswertung der
Signale der Sensoren der Sensoreinheit umfasst, kann vorteilhaft eine
schnelle Signalverarbeitung und eine besonders einfache und schnelle
Kontrolle der Leistungsbegrenzung der Antriebseinheit bereitgestellt
werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Auswerteeinheit zumindest
eine elektronische Komparatorschaltung, die dazu vorgesehen ist,
zumindest ein Signal der Sensoren zu digitalisieren. Unter „Digitalisierung” soll in
diesem Zusammenhang insbesondere eine Überführung kontinuierlicher Größen in diskrete
Werte verstanden werden. Dadurch können sich Bedingungen an Signale
der Sensoren, insbesondere Bedingungen an analoge Signale, besonders
einfach in einer elektronischen Form auswerten lassen. Die elektronische
Komparatorschaltung kann durch einen oder mehrere Einzelkomparatoren
und/oder einen oder mehrere Fensterkomparatoren gebildet sein. Dem
Fachmann sind dazu gängige
Methoden bekannt.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist,
zumindest eine in ihrem Zugriffsbereich hinterlegte Rechenvorschrift und/oder
Zuordnungstabelle zur Festlegung einer Leistungsbegrenzung in Abhängigkeit
von den Signalen der Sensoren der Sicherheitssensoreinheit zu verwenden.
Dadurch können
vorteilhaft die Signale der Sensoren sowohl einzeln als auch in
Kombination ausgewertet werden, wodurch sich eine hohe Flexibilität bei einer
Anpassung an unterschiedliche Betriebssituationen ergibt.
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Zudem
wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist,
abhängig
von einer Auswertung der Signale der Sensoren der Sicherheitssensoreinheit
zumindest drei unterschiedliche Signale bereitzustellen, um die
Zufuhr von Leistung an die Antriebseinheit zu begrenzen, wodurch eine
einfache Steuerung der Antriebseinheit erzielt werden kann. Vorzugsweise
können
zwei der zumindest drei unterschiedlichen bereitgestellten Signale mit
Leistungsbegrenzungen auf einen Wert Null und einen Wert, der einer
maximal verfügbaren
Leistung der Handwerkzeugmaschine entspricht, identifiziert werden.
Das dritte der zumindest drei unterschiedlichen Signale kann vorzugsweise
einer Leistungsbegrenzung auf einen Wert einer Leistung der Handwerkzeugmaschine
entsprechen, die von Null verschieden und ungleich einer maximal
verfügbaren Leistung
der Handwerkzeugmaschine ist.
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Außerdem wird
vorgeschlagen, dass die Leistungsbegrenzungseinheit zumindest drei
Leistungsbegrenzungsstufen aufweist, um die Zufuhr von Leistung
an die Antriebseinheit zu begrenzen. Dadurch kann eine einfache
Steuerung der Leistungsbegrenzung der Handwerkzeugmaschine bereitgestellt
werden. Unter „Steuern” soll in
diesem Zusammenhang ein gezieltes Betätigen in einem reinen Steuerungsablauf
und/oder auch in einem Regelungsablauf verstanden werden. Vorzugsweise
kann die Anzahl der von der Auswerteeinheit bereitgestellten Signale
zur Leistungsbegrenzung auf die Anzahl der Leistungsbegrenzungsstufen
der Leistungsbegrenzungseinheit abgestimmt sein.
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Wenn
die Auswerteeinheit und die Leistungsbegrenzungseinheit zumindest
teilweise einstückig
ausgebildet sind, kann eine Auswertung der Signale der Sensoren
der Sicherheitssensoreinheit und eine daraus resultierende Leistungsbegrenzung
der Handwerkzeugmaschine besonders einfach und kostengünstig realisiert
werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Sensoren der Sicherheitssensoreinheit
als Kraftaufnehmer ausgebildet ist, wodurch eine Begrenzung der
Zufuhr von Leistung an die Antriebseinheit von einer eine sichere
Führung
der Handwerkzeugmaschine maßgeblich
bestimmenden Größe ermöglicht werden
kann. Vorteilhaft kann ein weiterer Sensor der Sicherheitssensoreinheit
eine andere physikalische Größe erfassen,
die eine zusätzliche Information über die
Führung
der Handwerkzeugmaschine bereitstellt, die zur Festlegung einer
Leistungsbegrenzung verwendet werden kann. Vorzugsweise sind Sensoren
zur Erfassung einer Temperatur oder einer Oberflächenfeuchte ebenso einsetzbar wie
ein als Berührungssensor
ausgebildeter kapazitiver Sensor, der vorzugsweise über eine
Oberfläche zumindest
eines der zumindest zwei Griffbereiche verteilt angeordnet ist.
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Zeichnung
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine
mit einer Sicherheitssensoreinheit in einer Seitenansicht,
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2 ein
Blockschaltbild einer Sicherheitssensoreinheit gemäß der 1,
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3 ein
Beispiel einer Digitalisierung eines der analogen Signale der Sensoren
und
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4 eine
graphische Darstellung einer Zuordnungstabelle zur Festlegung einer
Leistungsbegrenzung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
eine von einem Bohrhammer gebildete Handwerkzeugmaschine in einer
Seitenansicht dargestellt. Die Handwerkzeugmaschine umfasst in der
bekannten Art ein Getriebegehäuse 10 und
ein Motorgehäuse 12 mit
einem integrierten Handgriff 14. Ferner beinhaltet die
Handwerkzeugmaschine eine Antriebseinheit 16, die einen
Elektromotor aufweist, und einen Betätigungsschalter 18 zur Aktivierung
der Antriebseinheit 16. Weiterhin weist die Handwerkzeugmaschine
eine Griffeinheit 20 auf, die zwei Griffbereiche 22, 24 einer
Zweihandbedienung umfasst. Der erste der beiden Griffbereiche 22, 24 ist
an dem integrierten Handgriff 14 angeordnet und umfasst
eine Sensorfläche 26 unterhalb
des Betätigungsschalters 18 sowie
jeweils eine Sensorfläche 28 zu
beiden Seiten des integrierten Handgriffs 14 in Höhe des Betätigungsschalters 18,
so dass ein Bediener, der die Handwerkzeugmaschine mit einer Hand
am integrierten Handgriff 14 zur Betätigung des Betätigungsschalters 18 hält, zumindest
zwei Sensorflächen 26, 28 des
ersten Griffbereichs 22 mit einer zunächst unbekannten Haltekraft
F berührt.
Der zweite Griffbereich 24 ist an einer Schnittstelle des Getriebegehäuses 10und
des Motorgehäuses 12 angeordnet
und umfasst eine Sensorfläche 30 an
einer Unterseite des Getriebegehäuses 10 sowie
jeweils eine Sensorfläche 32 zu
beiden Seiten der Schnittstelle zwischen dem Getriebegehäuse 10 und dem
Motorgehäuse 12,
so dass ein Bediener, der die Handwerkzeugmaschine mit einer zweiten
Hand zu einer Führung
am zweiten Griffbereich 24 umfasst, zumindest zwei Sensorflächen 30, 32 des
zweiten Griffbereichs 24 mit einer zunächst unbekannten Haltekraft
F berührt.
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Des
Weiteren umfasst die Handwerkzeugmaschine eine Sicherheitssensoreinheit 34,
die mehrere Sensoren 36, 38, 40, 42 und
eine Leistungsbegrenzungseinheit 44 aufweist. In 2 ist
ein Blockschaltbild gezeigt, das ein Zusammenwirken von Komponenten
der Sicherheitssensoreinheit 34 zu einer Steuerung der
Antriebseinheit 16 beschreibt. Unter „Steuern” soll in diesem Zusammenhang
ein gezieltes Betätigen
in einem reinen Steuerungsablauf und/oder auch in einem Regelungsablauf
verstanden werden. Ein erster Sensor 36 der Sicherheitssensoreinheit 34 ist
als Kraftaufnehmer ausgebildet und der Sensorfläche 26 unterhalb des
Betätigungsschalters 18 zugeordnet.
Ein zweiter Sensor 38 der Sicherheitssensoreinheit 34 erfasst
eine Oberflächenfeuchte
und ist den Sensorflächen 28 zu
beiden Seiten des integrierten Handgriffs 14 in Höhe des Betätigungsschalters 18 zugeordnet.
Ein dritter Sensor 40 der Sicherheitssensoreinheit 34 erfasst
die Oberflächenfeuchte
und ist der Sensorfläche 30 an
der Unterseite des Getriebegehäuses 10 zugeordnet.
Ein vierter Sensor 42 der Sicherheitssensoreinheit 34 ist
als Kraftaufnehmer ausgebildet und den Sensorflächen 32 zu beiden
Seiten an der Schnittstelle zwischen dem Getriebegehäuse 10 und
dem Motorgehäuse 12 zugeordnet.
Somit beinhaltet die Sicherheitssensoreinheit 34 vier Sensoren 36, 38, 40, 42,
von denen jeweils zwei Sensoren 36, 38, 40, 42 einem
der beiden Griffbereiche 22, 24 der Griffeinheit 20 zugeordnet sind.
Die Leistungsbegrenzungseinheit 44 ist dazu vorgesehen,
in zumindest einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine in Abhängigkeit
von Signalen S der vier Sensoren 36, 38, 40, 42 der
Sicherheitssensoreinheit 34 eine Zufuhr von Leistung P
an die Antriebseinheit 16 in einer Höhe zu begrenzen, die von Null
verschieden und ungleich einer maximal verfügbaren Leistung Pmax ist.
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Zur
Auswertung der Signale S der vier Sensoren 36, 38, 40, 42 der
Sicherheitssensoreinheit 34 ist die Handwerkzeugmaschine
mit einer Auswerteeinheit 46 ausgestattet. Die Auswerteeinheit 46 weist vier
elektronische Komparatorschaltungen 48 auf, die dazu vorgesehen
sind, die analogen Signale S der vier Sensoren 36, 38, 40, 42 der
Sicherheitssensoreinheit 34 zu digitalisieren. Die Komparatorschaltungen 48 sind
als nicht näher
beschriebene, dem Fachmann geläufige
Fensterdiskriminatoren ausgebildet. Abhängig von in der Auswerteeinheit 46 hinterlegten
Referenzspannungen Uref wandeln die Fensterdiskriminatoren
die analogen Signale S der Sensoren zum Zweck einer weiteren Auswertung
in diskrete Werte D um (3).
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Die
Auswerteeinheit 46 ist dazu vorgesehen, eine in ihrem Zugriffsbereich
hinterlegte Zuordnungstabelle zur Festlegung einer Leistungsbegrenzung in
Abhängigkeit
von den Signalen S der Sensoren der Sicherheitssensoreinheit 34 zu
verwenden. 4 zeigt eine graphische Darstellung
der Zuordnungstabelle zur Auswertung der den jeweiligen Griffbereichen 22, 24 zugeordneten
Sensoren 36, 38, 40, 42. Jedem
Wertepaar aus diskreten Werten D für eine Oberflächenfeuchte ϕ und
eine Haltekraft F, die durch die Fensterdiskriminatoren aus den
analogen Signalen S der Sensoren 36, 38, 40, 42 umgewandelt wurden,
ist ein Wert einer Leistungsbegrenzung zugeordnet. Bis zu einer
minimalen Haltekraft F ist für alle
Werte der Oberflächenfeuchte ϕ eine
Leistung P der Handwerkzeugmaschine auf Null begrenzt. Von einer
minimalen Haltekraft F an ist die Zufuhr von Leistung P an die Antriebseinheit 16 in
einer Höhe begrenzt,
die von Null verschieden und ungleich einer maximal verfügbaren Leistung
Pmax ist. Wie aus 4 ersichtlich
ist, sinkt der Wert der Leistungsbegrenzung für eine konstante Haltekraft
F mit steigender Oberflächenfeuchte ϕ ab.
Dies trägt
dem Umstand Rechnung, dass eine Haftreibungskraft bei einer feuchten
Kontaktstelle zwischen der Hand des Bedieners und den Griffbereichen 22, 24 geringer
ist als bei einer trockenen Kontaktstelle und eher zu einem Durchrutschen
neigt. Die Auswerteeinheit 46 ist dazu vorgesehen, eine
Leistungsbegrenzung auf die maximal verfügbare Leistung Pmax festzulegen,
wenn die Oberflächenfeuchte ϕ einen
hinterlegten Wert unterschreitet und eine Haltekraft F oberhalb
eines weiteren hinterlegten Wertes liegt.
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Die
Auswerteeinheit 46 ist dazu vorgesehen, eine gleichsinnige
Auswertung für
die jeweils zwei jedem der beiden Griffbereiche 22, 24 zugeordneten Sensoren 36, 38, 40, 42 auszuführen. Dabei
gilt für die
Sensoren 36, 38, die dem Griffbereich 22 an
dem integrierten Handgriff 14 zugeordnet sind, die Zuordnungstabelle
gemäß der 4.
Für die
beiden Sensoren 40, 42, die dem Griffbereich 24 an
der Unterseite des Getriebegehäuses 10 und
der Schnittstelle zwischen dem Getriebegehäuse 10 und dem Motorgehäuse 12 zugeordnet
sind, gilt eine nicht näher
beschriebene Zuordnungstabelle, die derjenigen der 4 ähnlich ist,
aber andere in der Auswerteeinheit 46 hinterlegte Referenzspannungen
Uref zur Digitalisierung benutzt, um unterschiedliche
Eigenschaften der Griffbereiche 22, 24 zu berücksichtigen.
Die Auswerteeinheit 46 ist dazu vorgesehen, aus den Signalen
S der beiden den jeweiligen Griffbereichen 22, 24 zugeordneten
Sensoren 36, 38, 40, 42 zwei
Werte der Leistungsbegrenzung festzulegen und aus diesen beiden
Werten ein geometrisches Mittel als Mittelwert zu bilden, um eine
Leistungsbegrenzung der Antriebseinheit 16 festzulegen.
Unter einem „geometrischen
Mittel” zweier
Zahlen soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Mittelwert verstanden werden,
dessen Quadrat gleich dem Produkt der beiden Zahlen entspricht.
Als Konsequenz ist eine Einhandbedienung der Handwerkzeugmaschine,
bei der ein Bediener die Handwerkzeugmaschine mit einer Hand an
dem integrierten Handgriff 14 führt und den Betätigungsschalter 18 betätigt, nicht
möglich,
was bei einer als Bohrhammer ausgebildeten Handwerkzeugmaschine
aus Sicherheitsgründen
sinnvoll ist. Grundsätzlich
sind bei Handwerkzeugmaschinen mit geringerem Gefährdungspotential
auch andere Kombinationen der beiden festgelegten Werte der Leistungsbegrenzung
denkbar, die eine Einhandbedienung der Handwerkzeugmaschine ermöglichen.
Beispielsweise können
bei einer von einem Akku-Bohrschrauber gebildeten Handwerkzeugmaschine
die beiden festgelegten Werte der Leistungsbegrenzung addiert werden,
auch mit einer unterschiedlichen Gewichtung der beiden Griffbereiche 22, 24,
so dass bei einer Einhandbedienung der Antriebseinheit 16 ein im
Voraus festgelegter Teil der maximal verfügbaren Leistung Pmax zugeführt werden
kann, der von Null verschieden ist.
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Die
Auswerteeinheit 46 ist ferner dazu vorgesehen, abhängig von
einer Auswertung der Signale S der Sensoren 36, 38, 40, 42 der
Sicherheitssensoreinheit 34 und basierend auf der mit der
Zuordnungstabelle festgelegten Leistungsbegrenzung fünf unterschiedliche
Signale 52 bereitzustellen, um die Zufuhr von Leistung
P an die Antriebseinheit 16 zu begrenzen, wobei jedes der
fünf unterschiedlichen
Signale 52 einer in der 4 dargestellten
Leistungsstufe entspricht. Das Signal 52 der Auswerteeinheit 46 dient
einer Ansteuerung der einstückig
auf derselben Platine ausgebildeten Leistungsbegrenzungseinheit 44 (2),
die fünf
Leistungsbegrenzungsstufen aufweist, um die Zufuhr von Leistung
P an die Antriebseinheit 16 zu begrenzen. Dabei besteht
eine eindeutige Zuweisung jedes der fünf unterschiedlichen Signale 52 der
Auswerteeinheit 46 zu einer der fünf Leistungsbegrenzungsstufen
der Leistungsbegrenzungseinheit 44.