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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Erfassen einer Vibrationsbelastung
von Anwendern, insbesondere bei einer Handwerkzeugmaschine, und
eine Handwerkzeugmaschine.
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Schläge von schlagende
Handwerkzeugmaschinen üben
auf einen Anwender eine andauernde Belastung aufgrund von Vibrationen
auf. Die Belastungen werden mit Krankheitsbildern in Verbindung gebracht.
Es wurden Grenzwerte ermittelt, die nicht überschritten werden sollten,
um einen Anwender vor einer möglichen
gesundheitlichen Schädigung
zu bewahren. Die Grenzwerte berücksichtigen
die Dauer einer Einwirkung der Belastung und die Stärke der
Vibrationen.
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Ein
Dosimeter zum Erfassen einer aktuellen oder akkumulierten Belastung
kann in eine Handwerkzeugmaschine integriert werden. Dies erfordert jedoch
einen hohen Investitionsbedarf für
die Anwender.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe besteht ist, ein nachrüstbares System
zum Erfassen einer Vibrationsbelastung bereitzustellen.
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Eine
erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine
mit einem Transponder, in dem wenigstens eine Kenngröße über eine
Vibrationsbelastung durch die Handwerkzeugmaschine auslesbar gespeichert ist.
Der Transponder kann einen RFID-Chip beinhalten.
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Der
Transponder ist in einfacher Weise für jede Handwerkzeugmaschine
nachrüstbar,
insbesondere kann ein RFID-Chip als Etikette auf oder in dem Gehäuse der
Handwerkzeugmaschine aufgeklebt werden.
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Ein
erfindungsgemäßes System
zur Vibrationserfastung, insbesondere für schlagende Handwerkzeugmaschinen
beinhaltet ein Dosimeter zum Tragen durch einen Anwender und einen
Transponder zum Befestigen an einer Handwerkzeugmaschine, wobei
in dem Transponder eine Kenngröße über eine
Vibrationsbelastung der Handwerkzeugmaschine gespeichert ist. Der
Transponder kann einen RFID-Chip enthalten. Das Dosimeter kann ein
Lesegerät
für einen
RFID-Chip enthalten.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass das Dosimeter wenigstens einen Beschleunigungssensor, eine
Auswertungseinrichtung zum Vergleichen erfasster Vibrationen mit
einem Schwellwert und eine Analyseeinrichtung zum Ermitteln einer
normierten Belastung basierend auf der empfangenen Kenngröße und einer
Dauer für
die die Vibrationen größer als der
Schwellwert sind, aufweist.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Erfassen einer Vibrationsbelastung sieht folgende Schritte vor:
Auslesen eines RFID-Chips mit einer für eine Handwerkzeugmaschine
zugehörigen
Kenngröße über deren
Vibrationsbelastung; Aufzeichnen eine Dauer einer Belastung durch
eine Vibration und Bestimmen einer Dosis der Vibrationsbelastung
durch die Vibration basierend auf der aufgezeichneten Dauer und
der ausgelesenen Kenngröße.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
nachfolgende Beschreibung erläutert
die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In
den Figuren zeigen:
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1 eine
Handwerkzeugmaschine;
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2 ein
Dosimeter.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 zeigt
eine beispielhafte schlagende Handwerkzeugmaschine 10.
In einem Maschinengehäuse 11 sind
ein Motor 12, ein Antriebstrang 13 und ein pneumatisches
Schlagwerk 14 integriert. Das pneumatische Schlagwerk 14 schlägt periodisch
auf ein Werkzeug 15, das in einer Werkzeugaufnahme 16 an
der Handwerkzeugmaschine 10 gelagert ist. Die periodischen
Schläge
führen
zu einer Vibration. Die Vibration überträgt sich zumindest teilweise
auf einen Handgriff 17, mittels dem ein Anwender die Handwerkzeugmaschine 10 führt. Die
Vibrationen führen
zu einer erheblichen physischen Belastung des Anwenders, die insbesondere
bei einer Dauerbelastung zu Schädigungen
der Hände,
Armgelenke und Arme führen
kann.
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In
anderen Handwerkzeugmaschinen können
die Vibrationen durch drehende Werkzeuge entstehen. Die Vibrationen
können
auch in Folge einer Wechselwirkung von Handwerkzeugmaschine und einem
zu bearbeitenden Werkstück
auftreten.
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2 zeigt
ein Dosimeter 20, das ein Anwender am Arm, vorzugsweise
am Handgelenk, tragen kann. Ein Gehäuse 50 des Dosimeters 20 ist
beispielsweise mit einem Band 21, einer Manschette und/oder
einem Klipp (nicht dargestellt) versehen. Das Band 21 ist
beispielsweise als Armband ausgestaltet. Der Anwender befestigt
das Dosimeter 20 mittels des Bandes 51 gleich
einer Uhr an seinem Handgelenk. Vorzugsweise trägt der Anwender das Dosimeter 20 an
der Hand mit der er/sie die Handwerkzeugmaschine 10 führt. Das
Dosimeter kann auch am Unter- oder Oberarm getragen werden. Ein
direkter Kontakt des Dosimeters 20 zu der Handwerkzeugmaschine 10 ist
nicht erwünscht.
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In
einer Ausführungsform
beinhaltet das Dosimeter 20 einen oder mehrere Beschleunigungssensoren 21 in
seinem Gehäuse 50.
Die Beschleunigungssensoren 21 erfassen die Vibrationen,
die von der Handwerkzeugmaschine 10 über die Hand auf den Arm des
Anwenders übertragen
werden. Eine Auswertungseinrichtung 28 des Dosimeters 20 bestimmt
basierend auf den erfassten Vibrationen, ob der Anwender eine im
schlagenden Betrieb befindliche Handwerkzeugmaschine führt. Die
Auswertungseinrichtung 28 erkennt folglich, dass der Anwender
einer Belastung durch Vibrationen ausgesetzt ist. Eine Zeiterfassungseinrichtung 26 bestimmt die
Dauer der Belastung.
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Die
Auswertungseinrichtung 28 kann beispielsweise einen Diskriminator 23 enthalten,
der die von dem Beschleunigungssensor 21 ausgegebenen Vibrationssignale 22 mit
einem Schwellwert vergleicht. Der Schwellwert kann in einem Speicherelement 24 des
Dosimeters 20 gespeichert oder in einer anderen geeigneten
Weise permanent oder veränderbar
hinterlegt sein. Der Schwellwert ist derart gewählt, dass typische Erschütterungen
und Vibrationen von Handwerkzeugmaschinen im schlagenden Betrieb
den Schwellwert überschreiten.
Der Diskriminator 23 gibt ein Triggersignal 25 ansprechend
auf ein Unter- oder Überschreiten
des Schwellwerts durch das Vibrationssignal 22 aus. Der
Zeiterfassungseinrichtung 26 des Dosimeters 20 wird
das Triggersignal 25 zugeführt. Die Zeiterfassungseinrichtung 26 erfasst
eine Zeitspanne für
die das Vibrationssignal 22 den Schwellwert überschreitet.
Die Zeiterfassungseinrichtung 26 kann beispielsweise ein Speichermodul 27 enthalten,
in das die jeweiligen Zeitspannen gegebenenfalls mit Datum und Uhrzeit abspeichert
werden.
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In
dem Dosimeter 20 kann eine einfache Analyseeinrichtung 58 vorgesehen
sein, die beispielsweise die Summe der Zeitspannen über den aktuellen
Tag, die letzte Stunde oder ein anderes Intervall bestimmt. Eine
Anzeige 29 zeigt dem Anwender beispielsweise die Summe
als Maß für die jeweiligen über das
Intervall akkumulierten Vibrationen an. Die Anzeige 29 kann
beispielsweise ein akustisch, optisch oder haptisch erfassbares
Warnungsignal ausgeben, wenn eine Maximalbelastung erreicht oder überschritten
wird.
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Eine
weitere Ausgestaltung des Dosimeters 20 ermittelt aus der
Dauer der erfassten Vibrationen eine normierte Belastung. Handwerkzeugmaschinen 10 weisen
eine für
sie jeweils typische Kenngröße hinsichtlich
ihrer Vibrationsbelastung für
einen Anwender auf. Die typische Kenngröße kann in standardisierten
Tests bestimmt und beispielsweise als am Handgriff auftretende Beschleunigungswerte
angegeben werden.
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Das
Dosimeter 20 weist eine Eingabevorrichtung 70 auf, über die
der Anwender die für
eine Handwerkzeugmaschine 10 typischen Kenngrößen eingeben
kann. Die Analyseeinrichtung 58 des Dosimeters 20 ermittelt
aus den Zeitspannen und der eingegebenen Kenngröße eine aktuelle normierte
Belastung.
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Ein
Transponder 30 mit einem RFID (Radio Frequency IDentification)-Chip 36 kann
an oder in der Handwerkzeugmaschine 10 befestigt, z. B.
angeklebt werden. Der RFID-Chip 36 speichert permanent eine
Kennung, die eine typische Kenngröße über die Vibrationsbelastungen
einer Handwerkzeugmaschine angibt. Die typische Kenngröße kann
beispielsweise als ein Beschleunigungswert an dem Handgriff der
Handwerkzeugmaschine angegeben werden. Es können verschiedene RFID-Chips 36 für vielfältige Kenngrößen bereitgestellt
werden. Für
jede Handwerkzeugmaschine 10 kann ein entsprechender RFID-Chip 36 ausgewählt und
die Handwerkzeugmaschine damit, auch nachträglich, ausgestattet werden.
Das Dosimeter 20 beinhaltet eine entsprechende Leseeinheit 60 für den Transponder 30 zum Empfangen
der typischen Kenngröße der Handwerkzeugmaschine 10.
Die übermittelte
Kenngröße kann das
Dosimeter 20 in dem Speicherelement 24 speichern.
Die Analyseeinrichtung 58 greift auf die gespeicherte Kenngröße zurück und ermittelt
anhand der erfassten Dauer der Belastung und der Kenngröße eine
normierte Belastung. Die normierte Belastung kann aufgezeichnet
und/oder angezeigt werden.
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Der
Transponder 30 kann durch das Dosimeter 20 gesteuert
werden. Die Leseeinheit 60 weist einen Emitter 61 auf,
der ein auf den Transponder 30 abgestimmtes elektromagnetisches
Hochfrequenzsignal ausgibt. Der Transponder 30 übermittelt
ansprechend auf das Hochfrequenzsignal die in dem RFID-Chip 36 gespeicherte
Kenngröße. Die
Leseeinheit 60 kann beispielsweise zeitgesteuert, z. B.
alle 30 Minuten, den Transponder 30 auslesen. Ein Auslesen
kann beispielsweise erfolgen, wenn das Dosimeter erstmals nach einer
vorgegebenen Zeitspanne, z. B. 10 Minuten, eine Vibration erfasst.
Ein möglicher
Wechsel eines Handwerkzeuggeräts
während einer
Arbeitspause könnte
hierdurch erfasst werden.
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Der
Transponder 30 ist vorzugsweise ein passiver Transponder 30 ohne
integrierte Batterie oder eine drahtgebundene Energieversorgung.
Der Transponder 30 enthält
hierfür
eine Empfängerspule 34 und
einen Kondensator 35. Das von dem Emitter 61 ausgesandte
Hochfrequenzsignal dient der Energieversorgung. Die Empfängerspule 34 wandelt
das Hochfrequenzsignal induktiv in elektrische Ladungen, die in
dem Kondensator 35 gepuffert werden. Das Hochfrequenzsignal
wird ausreichend lange ausgestrahlt, um den RFID-Chip 36 mit
elektrischer Energie zum Aussenden der in ihm gespeicherten Kenngröße zu versorgen.
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Der
Transponder 30 kann auch durch eine Erregerspule 80 in
der Handwerkzeugmaschine 10 induktiv mit Strom versorgt
werden. Die Erregerspule 80 kann eine zusätzliche
Spule sein. Alternativ können
z. B. die elektromagnetischen Felder des Motors 12 zur
Energieversorgung herangezogen werden. Insbesondere kann der Transponder 30 die
Kenngröße übertragen,
wenn der Motor 12 sich dreht, d. h. die Handwerkzeugmaschine 10 aktiv
ist.
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Der
RFID-Chip 36 ist ein Beispiel für einen drahtlosen Transponder.
Alternativen sind optische Transponder, Ultraschalltransponder oder
Transponder in einem höheren
oder niederen Frequenzbereich.