JPH07253192A - 手持式工具装置における工具の焼付き事故の回避方法および装置 - Google Patents
手持式工具装置における工具の焼付き事故の回避方法および装置Info
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- JPH07253192A JPH07253192A JP6327979A JP32797994A JPH07253192A JP H07253192 A JPH07253192 A JP H07253192A JP 6327979 A JP6327979 A JP 6327979A JP 32797994 A JP32797994 A JP 32797994A JP H07253192 A JPH07253192 A JP H07253192A
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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
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 従来の手持ち工具装置を改善し、許容される
反応モーメントと回転事故につながる危険な反応モーメ
ントとの間に良好な識別基準を与えるとともに、手持ち
式工具装置の安全性を高めるために安全装置または中断
装置の早期作動を可能とする方法および装置を提供す
る。 【構成】 ハンマードリルのような回転式の工具を使用
する手持ち式工具装置における工具の焼付きに伴う事故
を回避する方法および装置は、加速度吸収器とする回転
センサ１を用いた焼付き時点における作動状態の測定に
基づき、焼付き時点における装置の予測回転角度を予め
計算することとする考案に基づく。回転角度の“ルック
アヘッド”計算により、設定最大回転角度よりも大きい
回転角度が予測されるならば、最大回転角度に到達する
以前に中断装置が作動する。この中断装置は、特に、電
流遮断器６と結合した電磁クラッチ５とする。
反応モーメントと回転事故につながる危険な反応モーメ
ントとの間に良好な識別基準を与えるとともに、手持ち
式工具装置の安全性を高めるために安全装置または中断
装置の早期作動を可能とする方法および装置を提供す
る。 【構成】 ハンマードリルのような回転式の工具を使用
する手持ち式工具装置における工具の焼付きに伴う事故
を回避する方法および装置は、加速度吸収器とする回転
センサ１を用いた焼付き時点における作動状態の測定に
基づき、焼付き時点における装置の予測回転角度を予め
計算することとする考案に基づく。回転角度の“ルック
アヘッド”計算により、設定最大回転角度よりも大きい
回転角度が予測されるならば、最大回転角度に到達する
以前に中断装置が作動する。この中断装置は、特に、電
流遮断器６と結合した電磁クラッチ５とする。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、例えばハンマードリルのような
回転式の工具を使用する手持ち式工具装置における工具
の焼付きに伴う事故を回避するための方法に関し、特
に、回転センサにより検出した作動状態に応じて、駆動
モータの工具に対する作動を中断させるための中断装置
を用いる方法に関するものである。
回転式の工具を使用する手持ち式工具装置における工具
の焼付きに伴う事故を回避するための方法に関し、特
に、回転センサにより検出した作動状態に応じて、駆動
モータの工具に対する作動を中断させるための中断装置
を用いる方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】特に、ハンマードリルのような出力の大き
い手持ち式工具装置の場合、工具の瞬間的な焼付き、そ
れに伴う装置の慣性モーメントの急激な上昇に起因する
手首関節の損傷または梯子、足場等からの転倒など、い
わゆる回転事故が深刻な問題となっている。こうした問
題に対する多くの既知の解決法として、例えば、欧州特
許出願公開 O 150 669号およびPCT/DE88/0109 の国際公
開公報に記載されたものを挙げることができる。
い手持ち式工具装置の場合、工具の瞬間的な焼付き、そ
れに伴う装置の慣性モーメントの急激な上昇に起因する
手首関節の損傷または梯子、足場等からの転倒など、い
わゆる回転事故が深刻な問題となっている。こうした問
題に対する多くの既知の解決法として、例えば、欧州特
許出願公開 O 150 669号およびPCT/DE88/0109 の国際公
開公報に記載されたものを挙げることができる。
【０００３】欧州特許出願の公報に記載されているよう
に、工具装置のケース内に密封した小型容器を配置し、
該容器は、特に、水銀とする導電性液状物質を収め、該
物質を永久磁石の磁場中を通過させることが既知であ
る。この装置では、既述の慣性モーメントにより、ケー
スがドリルスピンドルの軸線の回りを多かれ少なかれ不
意に旋回する際に、慣性伝達物質と容器および固定した
永久磁石との間には相対運動が生じる。この相対運動
は、物質内に電圧を誘導し、該電圧はタップで取り出さ
れるとともに、例えば、特定の閾値を超えた場合クラッ
チ解除に用いられ、クラッチは工具装置の駆動モータと
ドリルスピンドルとの間の連結を解除する。
に、工具装置のケース内に密封した小型容器を配置し、
該容器は、特に、水銀とする導電性液状物質を収め、該
物質を永久磁石の磁場中を通過させることが既知であ
る。この装置では、既述の慣性モーメントにより、ケー
スがドリルスピンドルの軸線の回りを多かれ少なかれ不
意に旋回する際に、慣性伝達物質と容器および固定した
永久磁石との間には相対運動が生じる。この相対運動
は、物質内に電圧を誘導し、該電圧はタップで取り出さ
れるとともに、例えば、特定の閾値を超えた場合クラッ
チ解除に用いられ、クラッチは工具装置の駆動モータと
ドリルスピンドルとの間の連結を解除する。
【０００４】後者の刊行物には原理的に同様のものが記
載されている。すなわち、ケースの内部またはケースに
設けた回転センサを使用し、該回転センサは、運動量の
値として手持ち式工具装置の回転距離およびまたは速度
およびまたは外側の旋回運動を検出するとともに、必要
とあらば、各種の設定基準に対応して切替クラッチを制
御し、該切替クラッチは駆動モータとドリルスピンドル
との間における連結を解除している。
載されている。すなわち、ケースの内部またはケースに
設けた回転センサを使用し、該回転センサは、運動量の
値として手持ち式工具装置の回転距離およびまたは速度
およびまたは外側の旋回運動を検出するとともに、必要
とあらば、各種の設定基準に対応して切替クラッチを制
御し、該切替クラッチは駆動モータとドリルスピンドル
との間における連結を解除している。
【０００５】基本的に同様の考案に基づく上述した両方
の既知の解決方法においては、装置の望ましい操作にお
いても、例えば、異質成分のコンクリート材にハンマー
ドリルで作業する際に、安全クラッチの誤作動を招くお
それがある。この不具合は、運動センサとアクチュエー
タとが１個のユニットとして包含されており、純粋に機
械的または電子機械的な原理により作動する場合、これ
まで既知のあらゆる解決法に基本的に用いられる受動的
な信号評価の査定に由来している。
の既知の解決方法においては、装置の望ましい操作にお
いても、例えば、異質成分のコンクリート材にハンマー
ドリルで作業する際に、安全クラッチの誤作動を招くお
それがある。この不具合は、運動センサとアクチュエー
タとが１個のユニットとして包含されており、純粋に機
械的または電子機械的な原理により作動する場合、これ
まで既知のあらゆる解決法に基本的に用いられる受動的
な信号評価の査定に由来している。
【０００６】
【発明の開示】本発明の課題は、 上述の構成を有する手
持ち工具装置を改善し、 一方では、 許容される慣性モー
メントと回転事故につながり得る危険な慣性モーメント
との間に良好な識別基準を与えるとともに、 他方では、
手持ち式工具装置の安全性を全体として高めるために、
安全装置または中断装置の早期作動を可能とする方法を
提案することにある。
持ち工具装置を改善し、 一方では、 許容される慣性モー
メントと回転事故につながり得る危険な慣性モーメント
との間に良好な識別基準を与えるとともに、 他方では、
手持ち式工具装置の安全性を全体として高めるために、
安全装置または中断装置の早期作動を可能とする方法を
提案することにある。
【０００７】本発明は、 特に、 ハンマードリルとする回
転式の工具を使用する手持ち式工具装置における工具の
焼付きに伴う事故を回避するための方法であって、 回転
センサにより検出した作動状態に応じて、 駆動モータの
工具に対する作動を中断させるための中断装置を用いる
手持式工具装置における工具の焼付き事故の回避方法に
おいて、 時定数を予め設定し、 回転センサが与える回転
運動の値から工具装置の最大許容回転角度を予め算出
し、 算出した予測回転角度が最大許容回転角度を超えた
場合、 直ちに、 中断装置を作動させることを特徴とする
方法である。
転式の工具を使用する手持ち式工具装置における工具の
焼付きに伴う事故を回避するための方法であって、 回転
センサにより検出した作動状態に応じて、 駆動モータの
工具に対する作動を中断させるための中断装置を用いる
手持式工具装置における工具の焼付き事故の回避方法に
おいて、 時定数を予め設定し、 回転センサが与える回転
運動の値から工具装置の最大許容回転角度を予め算出
し、 算出した予測回転角度が最大許容回転角度を超えた
場合、 直ちに、 中断装置を作動させることを特徴とする
方法である。
【０００８】本発明は、事故の回避が不可能となるほど
過大な回転インパルスが工具装置に生じる前に、対策を
講じ得るような装置の将来的な態様を予め決定する技術
思想に基づくものである。
過大な回転インパルスが工具装置に生じる前に、対策を
講じ得るような装置の将来的な態様を予め決定する技術
思想に基づくものである。
【０００９】まず第一に、回転センサについては、例え
ば、応答時間が極めて短いマイクロマシン型の加速度計
とする回転加速度センサが可能である。加速度センサか
らの出力が設定された基準値を超えると、このセンサの
測定値信号は、２回の特に帯域制限された積分により、
時定数の時間に亘って予測される回転角度に換算され
る。
ば、応答時間が極めて短いマイクロマシン型の加速度計
とする回転加速度センサが可能である。加速度センサか
らの出力が設定された基準値を超えると、このセンサの
測定値信号は、２回の特に帯域制限された積分により、
時定数の時間に亘って予測される回転角度に換算され
る。
【００１０】さらに、本発明においては、常に存在する
低周波および高周波の外乱の影響を低減するために、下
限周波数に対して 0.5〜10Hzの帯域および上限領域に対
して約100 〜約1000Hzの帯域の限界周波数を設定するこ
とが好ましい。
低周波および高周波の外乱の影響を低減するために、下
限周波数に対して 0.5〜10Hzの帯域および上限領域に対
して約100 〜約1000Hzの帯域の限界周波数を設定するこ
とが好ましい。
【００１１】上述の既知の解決法と同様、中断装置とし
ては、まず第一に、電磁クラッチ、摩擦クラッチ、ディ
スククラッチ、またはクロウクラッチが可能であり、こ
の中断装置はモータの回転子に蓄積された運動エネルギ
の焼付いた工具スピンドルに対する作動を瞬間的に中断
する。多様な測定、経験則並びに試験により、特に、そ
れぞれの装置の機種に応じて、前記の中断については５
〜20mm秒のクラッチ解除時間が与えられることが明らか
となった。 このクラッチ解除は、 通常、 同時にモータに
対する電流遮断と結合させることが可能である。 比較的
軽量の回転子を具える小型装置については、 クラッチの
代わりに、 迅速に作動する制動装置を具えることができ
る。 必要とあらば、 回転センサ信号から予め算出した回
転角度が、 例えば、 作業者が選択した作動角度位置に対
して40〜75°に設定された最大許容回転角度を超えた場
合、直ちに電流を遮断する装置を接続することができ
る。
ては、まず第一に、電磁クラッチ、摩擦クラッチ、ディ
スククラッチ、またはクロウクラッチが可能であり、こ
の中断装置はモータの回転子に蓄積された運動エネルギ
の焼付いた工具スピンドルに対する作動を瞬間的に中断
する。多様な測定、経験則並びに試験により、特に、そ
れぞれの装置の機種に応じて、前記の中断については５
〜20mm秒のクラッチ解除時間が与えられることが明らか
となった。 このクラッチ解除は、 通常、 同時にモータに
対する電流遮断と結合させることが可能である。 比較的
軽量の回転子を具える小型装置については、 クラッチの
代わりに、 迅速に作動する制動装置を具えることができ
る。 必要とあらば、 回転センサ信号から予め算出した回
転角度が、 例えば、 作業者が選択した作動角度位置に対
して40〜75°に設定された最大許容回転角度を超えた場
合、直ちに電流を遮断する装置を接続することができ
る。
【００１２】特に、ハンマードリルとする回転式の工具
を使用する手持ち式工具装置における工具の焼付きに伴
う事故を回避するための装置であって、回転センサによ
り検出した作動状態に応じて、駆動モータの工具に対す
る作動を中断させるための中断装置を装備する手持式工
具装置における工具の焼付き事故の回避装置において、
本発明では、回転センサが与える設定可能な基準値を超
えるセンサ信号から、設定した時定数の時間長に亘って
工具装置の予測回転角度を算出すること、および、設定
した最大回転角度を超える場合に、中断装置はインタフ
ェースを介して作動可能となることを特徴としている。
を使用する手持ち式工具装置における工具の焼付きに伴
う事故を回避するための装置であって、回転センサによ
り検出した作動状態に応じて、駆動モータの工具に対す
る作動を中断させるための中断装置を装備する手持式工
具装置における工具の焼付き事故の回避装置において、
本発明では、回転センサが与える設定可能な基準値を超
えるセンサ信号から、設定した時定数の時間長に亘って
工具装置の予測回転角度を算出すること、および、設定
した最大回転角度を超える場合に、中断装置はインタフ
ェースを介して作動可能となることを特徴としている。
【００１３】上述の限界周波数を有する帯域制限された
フィルタ構成を演算装置に対応させることが有利であ
る。基本的に各種のセンサ素子またはセンサ構成が回転
センサとして考えられる。具体的には、例えば、特にマ
イクロマシン型加速度計とする回転加速度センサ、回転
数センサまたはトルク検出器を用いることができる。し
かしながら、現在の知識水準に鑑み、典型的にミリ秒よ
りも短い応答時間を有する回転加速度計または回転加速
度センサを具えることが有利である。
フィルタ構成を演算装置に対応させることが有利であ
る。基本的に各種のセンサ素子またはセンサ構成が回転
センサとして考えられる。具体的には、例えば、特にマ
イクロマシン型加速度計とする回転加速度センサ、回転
数センサまたはトルク検出器を用いることができる。し
かしながら、現在の知識水準に鑑み、典型的にミリ秒よ
りも短い応答時間を有する回転加速度計または回転加速
度センサを具えることが有利である。
【００１４】
【発明を実施するための最良の形態】以下、図示実施例
につき本発明を一層具体的に説明する。
につき本発明を一層具体的に説明する。
【００１５】各図に関連し、以下、特に、ハンマードリ
ルとする手持ち式装置の回転工具が不意に焼付くことに
よる事故を防止するための装置、それに付随するアルゴ
リズムおよび評価回路について説明する。
ルとする手持ち式装置の回転工具が不意に焼付くことに
よる事故を防止するための装置、それに付随するアルゴ
リズムおよび評価回路について説明する。
【００１６】図１に示すように、手持ち式工具装置Ｍの
作動状態は、少なくとも１個のセンサによって監視す
る。これらのセンサには、特に、マイクロマシン型加速
度計である回転加速度センサ1a、 回転角度センサ（回転
数センサ）1b、 距離センサ（移動量センサ）等またはト
ルクセンサ1nを接続することができる。信号形成回路、
Ａ／Ｄ−変換器等を含む入力インタフェースを通じて、
（１個または複数の）センサからの信号は電子式制御ユ
ニット３に入力する。この電子制御ユニットは、マイク
ロプロセッサ、慎重な回路技術により作製したマイクロ
コントローラ、信号処理装置等とすることができる。こ
の電子評価ユニットにおいて、モデルまたは規則に基づ
いたアルゴリズムに従って処理し、該アルゴリズムは、
（１個または複数の）センサ1a〜1nからの応答に際し装
置の作動状態を予め算出する。以下、 モデルに基づいた
アルゴリズムの実証された実施例について詳述する。
作動状態は、少なくとも１個のセンサによって監視す
る。これらのセンサには、特に、マイクロマシン型加速
度計である回転加速度センサ1a、 回転角度センサ（回転
数センサ）1b、 距離センサ（移動量センサ）等またはト
ルクセンサ1nを接続することができる。信号形成回路、
Ａ／Ｄ−変換器等を含む入力インタフェースを通じて、
（１個または複数の）センサからの信号は電子式制御ユ
ニット３に入力する。この電子制御ユニットは、マイク
ロプロセッサ、慎重な回路技術により作製したマイクロ
コントローラ、信号処理装置等とすることができる。こ
の電子評価ユニットにおいて、モデルまたは規則に基づ
いたアルゴリズムに従って処理し、該アルゴリズムは、
（１個または複数の）センサ1a〜1nからの応答に際し装
置の作動状態を予め算出する。以下、 モデルに基づいた
アルゴリズムの実証された実施例について詳述する。
【００１７】起こり得る事故を検出した場合、出力イン
タフェース４を介して１個または複数のアクチュエータ
が作動する。例えば、 駆動モータ７と工具ホルダ又は工
具６との間の連結を解除するクラッチ5a、 駆動巻線への
電流供給を中止させる電流遮断器5bおよび・またはブレ
ーキ5mが作動する。 これらのアクチュエータ５は、予め
定められまたは算出された損傷、特に、起こり得る回転
事故が実際に発生することを回避する。装置Ｍが作業者
にとって安全な状態に復帰したならば、任意の作業を直
ちに再開することができる。
タフェース４を介して１個または複数のアクチュエータ
が作動する。例えば、 駆動モータ７と工具ホルダ又は工
具６との間の連結を解除するクラッチ5a、 駆動巻線への
電流供給を中止させる電流遮断器5bおよび・またはブレ
ーキ5mが作動する。 これらのアクチュエータ５は、予め
定められまたは算出された損傷、特に、起こり得る回転
事故が実際に発生することを回避する。装置Ｍが作業者
にとって安全な状態に復帰したならば、任意の作業を直
ちに再開することができる。
【００１８】図２に示す実施例において、回転加速度セ
ンサ１と、集積化された増幅器およびＡＤ変換器を含む
デジタルインタフェース２と、プログラミング可能なマ
イクロコントローラ３と、ＤＡインタフェース４と、半
導体電流スイッチ６と、電磁的に作動可能なクラッチ５
とを具えるシステムを示している。
ンサ１と、集積化された増幅器およびＡＤ変換器を含む
デジタルインタフェース２と、プログラミング可能なマ
イクロコントローラ３と、ＤＡインタフェース４と、半
導体電流スイッチ６と、電磁的に作動可能なクラッチ５
とを具えるシステムを示している。
【００１９】作動中の工具８が不意に焼付くことによ
り、軸線９の回りに突然の反応が生じる。この反応は、
本発明においては、予め計算することによって、60°よ
り典型的に少ない概算値に制限する。そのために、軸線
９を巡る回転加速度を回転加速度センサ１によって検出
する。その際、センサ１の固有ダイナミズムは、問題設
定に従って、典型的に１mm秒よりも短い振動時間に応答
しなければならない。このような回転加速度センサは、
特に、マイクロマシン型のものが既知であり、 市販され
ている。 また、 特に、 差動コンデンサの形態のセンサに
おいては、 コンデンサの中間電極が加速度計の慣性振子
質量によって形成されるため、 加速度計を直接、測定回
路に組み込むことができる。センサ１の増幅された信号
は、ＡＤインタフェース２を介して制御ユニット（マイ
クロコントローラ）３に入力し、下記に詳述する評価ア
ルゴリズムによって処理する。
り、軸線９の回りに突然の反応が生じる。この反応は、
本発明においては、予め計算することによって、60°よ
り典型的に少ない概算値に制限する。そのために、軸線
９を巡る回転加速度を回転加速度センサ１によって検出
する。その際、センサ１の固有ダイナミズムは、問題設
定に従って、典型的に１mm秒よりも短い振動時間に応答
しなければならない。このような回転加速度センサは、
特に、マイクロマシン型のものが既知であり、 市販され
ている。 また、 特に、 差動コンデンサの形態のセンサに
おいては、 コンデンサの中間電極が加速度計の慣性振子
質量によって形成されるため、 加速度計を直接、測定回
路に組み込むことができる。センサ１の増幅された信号
は、ＡＤインタフェース２を介して制御ユニット（マイ
クロコントローラ）３に入力し、下記に詳述する評価ア
ルゴリズムによって処理する。
【００２０】図３の機能回路図は、基本的に評価アルゴ
リズムを実行する；この評価アルゴリズムによって、対
応するセンサ信号における装置Ｍの特性を予め表出す
る。ローパスフィルタ10である入力フィルタは、 高周波
のノイズを除去することができる。 積分回路11, 12が適
当な時点で初期化される２回積分の後、ローパスフィル
タからの信号から実用上許容される加速度一定の仮定に
おいて、実際の時間ｔと予定されたまたは予定可能な時
間間隔τとの和に対する予測回転角度を算出する。この
予測される時定数またはルックアヘッド時定数τは、一
方では実施すべき安全対策に十分な時間を有し、他方で
は信頼し得る予測が可能となるように選択しなければな
らない。予測した回転角度が予備調整したまたは予備調
整可能な最大回転角度を超えるや否や、マイクロコント
ローラ３からの出力をＤＡ変換する出力インタフェース
４を通じて、対応するアクチュエータ増幅器を作動させ
る。この増幅器は、一方において、特に、速効の半導体
スイッチとして仕様した電流遮断器６が接続され、該電
流遮断器は装置Ｍの駆動モータ７に対する電流供給を直
ちに中断する。他方では、駆動モータ７の回転子と工具
８までの駆動巻線の残部との間における接続を解除する
電磁クラッチ５が接続される。それにより、一方では、
追加的な電気エネルギが装置に供給されないことが実現
し、他方では、モータ７の回転子が有する運動エネルギ
の装置Ｍへの伝達を確実に阻止することができる。
リズムを実行する；この評価アルゴリズムによって、対
応するセンサ信号における装置Ｍの特性を予め表出す
る。ローパスフィルタ10である入力フィルタは、 高周波
のノイズを除去することができる。 積分回路11, 12が適
当な時点で初期化される２回積分の後、ローパスフィル
タからの信号から実用上許容される加速度一定の仮定に
おいて、実際の時間ｔと予定されたまたは予定可能な時
間間隔τとの和に対する予測回転角度を算出する。この
予測される時定数またはルックアヘッド時定数τは、一
方では実施すべき安全対策に十分な時間を有し、他方で
は信頼し得る予測が可能となるように選択しなければな
らない。予測した回転角度が予備調整したまたは予備調
整可能な最大回転角度を超えるや否や、マイクロコント
ローラ３からの出力をＤＡ変換する出力インタフェース
４を通じて、対応するアクチュエータ増幅器を作動させ
る。この増幅器は、一方において、特に、速効の半導体
スイッチとして仕様した電流遮断器６が接続され、該電
流遮断器は装置Ｍの駆動モータ７に対する電流供給を直
ちに中断する。他方では、駆動モータ７の回転子と工具
８までの駆動巻線の残部との間における接続を解除する
電磁クラッチ５が接続される。それにより、一方では、
追加的な電気エネルギが装置に供給されないことが実現
し、他方では、モータ７の回転子が有する運動エネルギ
の装置Ｍへの伝達を確実に阻止することができる。
【００２１】回転加速度センサを使用する場合、本発明
によるルックアヘッドの概念における数式は、初期条件
となる回転角度φ（ｔ）および回転角速度ω（ｔ）の実
際値を用いて、ｔ（実時間）から（ｔ＋τ）までの時間
間隔中に一定と仮定した加速度ｕ（ｔ）を２回積分する
ことにある。
によるルックアヘッドの概念における数式は、初期条件
となる回転角度φ（ｔ）および回転角速度ω（ｔ）の実
際値を用いて、ｔ（実時間）から（ｔ＋τ）までの時間
間隔中に一定と仮定した加速度ｕ（ｔ）を２回積分する
ことにある。
【数１】
【００２２】加速度ｕ（ｔ）は回転加速度センサ１によ
って測定し、例えば、一定の設定値ｕo に対して比較す
る。ｔから（ｔ＋τ）までのインターバルを次のように
仮定する：ｕ（ｔ）＝ｕoそこから、次の式が得られ
る：
って測定し、例えば、一定の設定値ｕo に対して比較す
る。ｔから（ｔ＋τ）までのインターバルを次のように
仮定する：ｕ（ｔ）＝ｕoそこから、次の式が得られ
る：
【数２】
【００２３】実際の回転角度φ（ｔ＋τ）について予め
計算した予測値
計算した予測値
【外１】 をより正確なものとするためには、加速度ｕ（ｔ）につ
いての仮定をより良好にする必要がある。常に存在する
低周波および高周波のノイズによる影響を低減すること
は、本発明において重要であり、実際にも基本的に不可
欠である。
いての仮定をより良好にする必要がある。常に存在する
低周波および高周波のノイズによる影響を低減すること
は、本発明において重要であり、実際にも基本的に不可
欠である。
【００２４】本発明による実際に試された実施例におい
ては、図３のブロック回路図に示すように、積分回路1
1, 12は帯域を制限した積分回路として構成する。 すな
わち、低周波数では、 これらの素子の増幅を有限値に抑
制する。 このことは重要である。通常の作業では常に有
り得る作業者の緩慢な手の動きは装置Ｍの緊急停止に繋
がってはならず、この動きが積分回路11, 12を制御しな
いためである。さらに、帯域制限した積分回路11，12
は、例えば、センサ１として圧電型の加速度センサを使
用する例のように、加速度センサ１が可動部分を有しな
い場合でも回路のドリフトを除去する。
ては、図３のブロック回路図に示すように、積分回路1
1, 12は帯域を制限した積分回路として構成する。 すな
わち、低周波数では、 これらの素子の増幅を有限値に抑
制する。 このことは重要である。通常の作業では常に有
り得る作業者の緩慢な手の動きは装置Ｍの緊急停止に繋
がってはならず、この動きが積分回路11, 12を制御しな
いためである。さらに、帯域制限した積分回路11，12
は、例えば、センサ１として圧電型の加速度センサを使
用する例のように、加速度センサ１が可動部分を有しな
い場合でも回路のドリフトを除去する。
【００２５】帯域制限された積分回路の算術的な記述
は、 通常、 その伝達関数
は、 通常、 その伝達関数
【数３】 によりパラメータＴ1 を方程式
【数４】 によって求め、ωu は積分特性を実現する周波数を示す
ことで行われる。
ことで行われる。
【００２６】典型的な例として、手持ち式ドリル装置を
用いて作業する場合、相対的に極めて高い周波数で非常
に大きな加速度ピークを発生する。これらのピークによ
って安全装置の誤作動（電流遮断、クラッチ解除）が生
じないためにも、上限周波数ω0 を超える前記信号部分
をフィルタにかけることが有利であり、実際には基本的
に不可欠である。センサ１の入力信号の帯域制限は、図
３で“ローパスフィルタ”と称するブロック10によって
行う。
用いて作業する場合、相対的に極めて高い周波数で非常
に大きな加速度ピークを発生する。これらのピークによ
って安全装置の誤作動（電流遮断、クラッチ解除）が生
じないためにも、上限周波数ω0 を超える前記信号部分
をフィルタにかけることが有利であり、実際には基本的
に不可欠である。センサ１の入力信号の帯域制限は、図
３で“ローパスフィルタ”と称するブロック10によって
行う。
【００２７】図４には、本発明により用いるべき使用帯
域の表示を伴う回転周波数ωのアルゴリズムの上に、等
級付けた複雑な伝達関数を記入したものを図示してい
る。限界周波数ωu およびωo は、応用例によって異な
る。図示した手持ち式ドリル装置の実施例においては、
次の概算値が成り立つ： 0.5 Hz＜ωu ＜10 Hz 100 Hz ＜ωu ＜1000 Hz 手持ち式工具装置の他の機種に対応する概算値は、 専門
家にとって経験的に容易に決定できる。
域の表示を伴う回転周波数ωのアルゴリズムの上に、等
級付けた複雑な伝達関数を記入したものを図示してい
る。限界周波数ωu およびωo は、応用例によって異な
る。図示した手持ち式ドリル装置の実施例においては、
次の概算値が成り立つ： 0.5 Hz＜ωu ＜10 Hz 100 Hz ＜ωu ＜1000 Hz 手持ち式工具装置の他の機種に対応する概算値は、 専門
家にとって経験的に容易に決定できる。
【００２８】図３に示す関数ブロックによる信号評価回
路は、ソフトウェアプログラム（図５参照）を使用した
マイクロプロセッサを用いるか、あるいはアナログ電子
回路（図６参照）として実現可能である。
路は、ソフトウェアプログラム（図５参照）を使用した
マイクロプロセッサを用いるか、あるいはアナログ電子
回路（図６参照）として実現可能である。
【００２９】図５は、例えば、既述のローパスフィルタ
のような必要なフィルタを含むルックアヘッド回路のブ
ロック20（フィールド１）に掲げたディスクリート・シ
ステム方程式を計算するための時間制御型インタラプト
・サービス・ルーチンの演算プログラムを示している。
この演算プログラムは、定期的に固定周期で使用する。
選択した周期についてディスクリート化が必要である。
のような必要なフィルタを含むルックアヘッド回路のブ
ロック20（フィールド１）に掲げたディスクリート・シ
ステム方程式を計算するための時間制御型インタラプト
・サービス・ルーチンの演算プログラムを示している。
この演算プログラムは、定期的に固定周期で使用する。
選択した周期についてディスクリート化が必要である。
【００３０】ブロック21（フィールド30）では、状態値
を記憶させる。
を記憶させる。
【００３１】ブロック22（フィールド31）では、最初に
加速度に対して比例する信号のために、ＡＤインタフェ
イス２のＡＤ変換器がスタートする。ＡＤ変換が完了す
ると、信号は直ちに計算機（制御ユニット３）によって
読み取る。
加速度に対して比例する信号のために、ＡＤインタフェ
イス２のＡＤ変換器がスタートする。ＡＤ変換が完了す
ると、信号は直ちに計算機（制御ユニット３）によって
読み取る。
【００３２】ブロック23（フィールド32）では、入力信
号に直接依存する量を最終サイクルの計算値に加算す
る。こうして算出した値ｙは、ブロック24（決定菱形3
3）で正および・または負の閾値と比較し、必要とあら
ば、特に、クラッチ５とするアクチュエータを解除する
（ブロック25；フィールド34）。
号に直接依存する量を最終サイクルの計算値に加算す
る。こうして算出した値ｙは、ブロック24（決定菱形3
3）で正および・または負の閾値と比較し、必要とあら
ば、特に、クラッチ５とするアクチュエータを解除する
（ブロック25；フィールド34）。
【００３３】ブロック26, 27（フィールド35, 36）で
は、指示された条件による次のサイクルの状態値および
信号ｙの既算出部分“temp”を算出する。
は、指示された条件による次のサイクルの状態値および
信号ｙの既算出部分“temp”を算出する。
【００３４】ブロック28、 したがって最後（フィールド
37）には、次ののインタラプトが次の計算ステップ（サ
イクル）を誘発するまで、様々な別の機能が遂行される
背景プログラムにジャンプする。
37）には、次ののインタラプトが次の計算ステップ（サ
イクル）を誘発するまで、様々な別の機能が遂行される
背景プログラムにジャンプする。
【００３５】図３の基本ブロック回路図に対応する図６
に示した基本的には同一作動の電子回路について、以
下、専門家にとって必要十分な程度に説明する。
に示した基本的には同一作動の電子回路について、以
下、専門家にとって必要十分な程度に説明する。
【００３６】加速度に対して比例する電圧信号は入力部
J1に供給され、ローパスフィルタU1を経て帯域制限され
た第１の積分回路U2（図３の積分回路11）に入力し、そ
こからさらに帯域制限された第２の積分回路U3（図３の
積分回路12）に入力する。設定された時定数は、図示実
施例においては調整可能なＲＣ素子によって決定する。
ローパスフィルタU1と積分回路U2との出力信号は、累積
増幅器U4によって直列抵抗で決定したウェートで加算す
る。 累積増幅器U4の出力信号は、 一方において出力部J2
に供給され、他方ではコンパレータU9, U10 におょてそ
れぞれ正負の最大値の超過を監視する。 その際、 図示実
施例においては、 反転増幅器U7によって負の最大値を設
定することができる。コンパレータU9, U10 の出力信号
は、 それぞれ二つのNAND素子から構成した二つのフリッ
プ・フロップFF1, FF2をセットする。 フリップ・フロッ
プFF1, FF2の出力信号は、 ＬＥＤD1, D2によって表示す
る。さらに、フリップ・フロップFF1, FF2の両方の出力
信号はクラッチ５の切り替えに使用する。
J1に供給され、ローパスフィルタU1を経て帯域制限され
た第１の積分回路U2（図３の積分回路11）に入力し、そ
こからさらに帯域制限された第２の積分回路U3（図３の
積分回路12）に入力する。設定された時定数は、図示実
施例においては調整可能なＲＣ素子によって決定する。
ローパスフィルタU1と積分回路U2との出力信号は、累積
増幅器U4によって直列抵抗で決定したウェートで加算す
る。 累積増幅器U4の出力信号は、 一方において出力部J2
に供給され、他方ではコンパレータU9, U10 におょてそ
れぞれ正負の最大値の超過を監視する。 その際、 図示実
施例においては、 反転増幅器U7によって負の最大値を設
定することができる。コンパレータU9, U10 の出力信号
は、 それぞれ二つのNAND素子から構成した二つのフリッ
プ・フロップFF1, FF2をセットする。 フリップ・フロッ
プFF1, FF2の出力信号は、 ＬＥＤD1, D2によって表示す
る。さらに、フリップ・フロップFF1, FF2の両方の出力
信号はクラッチ５の切り替えに使用する。
【００３７】手持ち式工具装置における起こり得る回転
事故の問題に関し、従来のすべての既知の解決法に比
べ、本発明による利点を以下に要約する。すなわち、特
に、補完した評価アルゴリズムのマイクロプロセッサと
して実現した“ルックアヘッド”または予測的決定の考
案により、装置の将来的な特性を予め表出し、装置が過
度に大きな回転インパルスを有し、事故が不可避となる
前に反応可能となることである。極めて迅速な評価論理
により、可能な事故検出およびそれにつづく安全介入の
後に任意の作動状態を直ちに回復するために、作業者の
要求を正しく解釈することができる。プログラムを通じ
て永久的または周期的な自己試験（セルフテスト）が容
易に実現可能であること、および正確な反応と老化に無
関係な解除特性が特に有利である。
事故の問題に関し、従来のすべての既知の解決法に比
べ、本発明による利点を以下に要約する。すなわち、特
に、補完した評価アルゴリズムのマイクロプロセッサと
して実現した“ルックアヘッド”または予測的決定の考
案により、装置の将来的な特性を予め表出し、装置が過
度に大きな回転インパルスを有し、事故が不可避となる
前に反応可能となることである。極めて迅速な評価論理
により、可能な事故検出およびそれにつづく安全介入の
後に任意の作動状態を直ちに回復するために、作業者の
要求を正しく解釈することができる。プログラムを通じ
て永久的または周期的な自己試験（セルフテスト）が容
易に実現可能であること、および正確な反応と老化に無
関係な解除特性が特に有利である。
【００３８】本発明を具体的に実施するためには、例え
ば、下記の素子を必要とする： − １個の加速度記録計（圧力型、ピエゾ抵抗型、慣性
型は、マイクロ電子回路の一部として基礎化および・ま
たは統合）； − 演算増幅器、ダイオード等を用いたアナログ型（図
６参照）または適切なプロセス・インタフェースを具え
るマイクロプロセッサを用いたデジタル型（図１，５参
照）の１個の評価ユニット； − 駆動モータと工具の接続（例えば、電磁摩擦クラッ
チ）を中断するための、特に、電流遮断器と結合した１
個または複数のアクチュエータ。
ば、下記の素子を必要とする： − １個の加速度記録計（圧力型、ピエゾ抵抗型、慣性
型は、マイクロ電子回路の一部として基礎化および・ま
たは統合）； − 演算増幅器、ダイオード等を用いたアナログ型（図
６参照）または適切なプロセス・インタフェースを具え
るマイクロプロセッサを用いたデジタル型（図１，５参
照）の１個の評価ユニット； − 駆動モータと工具の接続（例えば、電磁摩擦クラッ
チ）を中断するための、特に、電流遮断器と結合した１
個または複数のアクチュエータ。
【図１】図１は、回転事故を回避するために、本発明の
考案により必要となる操作を予め計算し、基本的な機能
を説明するために示すブロック図である。
考案により必要となる操作を予め計算し、基本的な機能
を説明するために示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明を実施するための手持ち式工具
装置の一例としたハンマードリルを示す側面図である。
装置の一例としたハンマードリルを示す側面図である。
【図３】図３は、センサとしての加速度計を使用して予
め信号評価するための回路を示す回路図である。
め信号評価するための回路を示す回路図である。
【図４】図４は、図３に示す機能配列のなかで帯域制限
された積分回路の使用における伝達機能の推移を示す図
である。
された積分回路の使用における伝達機能の推移を示す図
である。
【図５】図５は、マイクロプロセッサによるルックアヘ
ッド信号評価におけるソースコード演算プログラムを示
すものである。
ッド信号評価におけるソースコード演算プログラムを示
すものである。
【図６】図６は、本発明によるルックアヘッド信号評価
のためのプログラム解決に対応する回路の実施例を示す
回路図である。
のためのプログラム解決に対応する回路の実施例を示す
回路図である。
1 回転センサ 3 制御ユニット 5, 6 中断装置 6 電流遮断器 7 駆動モータ 8 工具 10 ローパスフィルタ 11, 12 積分回路
Claims (15)
- 【請求項１】 ハンマードリルのような回転式の工具
（８）を使用する手持ち式工具装置における工具の焼付
きに伴う事故を回避するための方法であって、回転セン
サ（１）により検出した作動状態に応じて、駆動モータ
（７）の工具（８）に対する作動を中断させるための中
断装置（５，６）を用いる手持式工具装置における工具
の焼付き事故の回避方法において、時定数（τ）を予め
設定し、回転センサ（１）が与える回転運動の値から工
具装置（Ｍ）の最大許容回転角度を予め算出し、算出し
た予測回転角度が最大許容回転角度を超えたとき、直ち
に中断装置（５，６）を作動させることを特徴とする手
持式工具装置における工具の焼付き事故の回避方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記回転
センサを回転加速度センサとし、この回転加速度センサ
の測定値 (ｕ（ｔ））が設定可能な基準値（ｕ0 ）を超
えた場合、この測定値を、時定数（τ）の時間長に亘た
る２回積分により予測回転角度に変換することを特徴と
する方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の方法において、前記回転
加速度センサからの信号を、積分処理前または積分処理
中に帯域制限することを特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の方法において、使用帯域
の上限周波数ω0 を100 〜1000Hzに選択することを特徴
とする方法。 - 【請求項５】 請求項３または４に記載の方法におい
て、使用帯域の下限周波数ω0 を 0.5〜10Hzに選択する
ことを特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方
法において、駆動モータ（７）から工具（８）までの動
力伝達系に設けたクラックを中断装置（５）として使用
することを特徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方
法において、電磁ブレーキを中断装置（５）として使用
することを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一項に記載の方
法において、モータに対する電流供給を中断する電流遮
断器（６）を中断装置として使用することを特徴とする
方法。 - 【請求項９】 特に、ハンマードリルとする回転式の工
具（８）を使用する手持ち式工具装置における工具の焼
付きに伴う事故を回避するための装置であって、回転セ
ンサ（１）により検出した作動状態に応じて、駆動モー
タ（７）の工具（８）に対する作動を中断させるための
中断装置（５，６）を装備するものにおいて、回転セン
サ（１）からのセンサ信号が設定可能な基準値（ｕ0 ）
を超える場合、このセンサ信号（ｕ（ｔ））を設定した
時定数（τ）に亘って積分して工具装置の予測回転角度
を算出すること、および、設定した最大回転角度を超え
る場合に、中断装置（５，６）がインタフェース（４）
を介して作動可能となるように構成したことを特徴とす
る装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の装置において、前記回
転センサが回転加速度計であることを特徴とする装置。 - 【請求項１１】 請求項９または１０に記載の装置にお
いて、前記中断装置は、駆動モータ（７）と工具（８）
との間に配置したクラッチであることを特徴とする装
置。 - 【請求項１２】 請求項１０記載の装置において、回転
加速度計は、圧電型、ピエゾ抵抗型またはマイクロマシ
ン型の加速度計であることを特徴とする装置。 - 【請求項１３】 請求項１０記載の装置において、回転
加速度計は電子マイクロマシン型の結合チップとして形
成し、その振子は差動コンデンサの中央電極を構成する
ことを特徴とする装置。 - 【請求項１４】 請求項１０〜１３のいずれか一項に記
載の装置において、演算装置（３）がケスケード接続さ
れた帯域制限型の二つの積分回路（11, 12）を有するこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の装置において、第一
の積分回路（11）の入力側にはローパスフィルタ（15）
を接続し、演算ユニット（３）で処理された使用周波数
帯全体の限界周波数は、帯域 0.5Hz＜ωu ＜10Hzの下限
周波数と帯域100Hz ＜ωu ＜1000Hzの上限周波数との間
にあることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4344817A DE4344817C2 (de) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Verfahren und Einrichtung für handgeführte Werkzeugmaschinen zur Vermeidung von Unfällen durch Werkzeugblockieren |
| DE4344817:8 | 1993-12-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07253192A true JPH07253192A (ja) | 1995-10-03 |
| JP3638977B2 JP3638977B2 (ja) | 2005-04-13 |
Family
ID=6506446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32797994A Expired - Lifetime JP3638977B2 (ja) | 1993-12-28 | 1994-12-28 | 手持式工具装置における工具のかみ付き事故の回避方法および装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5584619A (ja) |
| EP (1) | EP0666148B1 (ja) |
| JP (1) | JP3638977B2 (ja) |
| KR (1) | KR100371785B1 (ja) |
| CN (1) | CN1042406C (ja) |
| AT (1) | ATE154537T1 (ja) |
| DE (2) | DE4344817C2 (ja) |
| TW (1) | TW260633B (ja) |
| ZA (1) | ZA9410334B (ja) |
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| JP2021509638A (ja) * | 2017-09-21 | 2021-04-01 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 工作機械装置、工作機械、及び、工作機械装置を運転するための方法 |
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| DE19534850A1 (de) * | 1995-09-20 | 1997-03-27 | Hilti Ag | Schlagunterstütztes Handbohrgerät |
| EP0771619B2 (de) * | 1995-11-02 | 2004-11-10 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Unterbrechen der Antriebstätigkeit einer Handwerkzeugmaschine, sowie nach diesen Verfahren arbeitende Handwerkzeugmaschine |
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