确保可单手操作的电动工具安全运行的安全系统和方法与流程

1.本发明涉及一种用于确保可单手操作的电动工具的安全运行的安全系统，具有可相对于工具移动的移动通信单元，以及安全装置，其设置用于检测移动通信单元与电动工具的工具之间的安全间距。
2.本发明还涉及一种可单手操作的电动工具和一种用于安全运行可单手操作的电动工具的方法。


背景技术：

3.在运行危险的手动工具(例如绿篱机、链锯、修枝锯等)时，避免发生事故是非常重要的，如果由于电动工具的不当操作可能对用户造成严重伤害，则自动关闭或锁定工具。
4.利用双手操作的电动工具的安全运行例如可以由此实现，其中监控用户是否持续将双手保持在电动工具的预设握把上，例如通过防意外事故安全开关，如在de 30 23 033 c2中所提出的那样。否则，工具的驱动器可能会被制动和/或阻止(再次)接通。
5.尽管可以以相对简单的方式使这种电动工具的安全运行成为可能，但是在可单手操作的电动工具的情况下并不容易确保安全运行。在专业领域使用此类电动工具时，会指出空闲的手的手指受伤或被切断的风险，特别是在特定培训课程和操作指南的范畴内(例如，佩戴防割手套等)。
6.但是，如果私人用户可以使用可单手操作的电动工具，则不能再假定它们可以安全使用，尤其是因为无法确保操作员充分遵守了安全指南和使用方法按预期使用电动工具。
7.尤其是为了降低割伤的风险，已知基于电容传感器的解决方案，其旨在确保在肢体接近工具或接触工具时关闭工具。但是，该工具通常不会在足够的时间内关闭以完全防止受伤。此外，电容传感器在潮湿环境中或在处理潮湿物体(如树枝)时会受到损害。此外，如果用户戴着手套，该功能通常是不可能的，这特别是在手套没有防割能力时是特别危险的。
8.因此，迫切需要使电动工具的单手操作更安全，尤其是对于私人用户而言。


技术实现要素：

9.鉴于现有技术，因此本发明的目的是提供一种安全系统，通过该安全系统可以提高可单手操作的电动工具时的安全性，并且优选地自动关闭工具可以提高安全性。当用户没有正确使用的电动工具时，可能会出现这种情况。
10.本发明的目的还在于，提供一种可单手操作的电动工具和一种用于操作这种电动工具的方法，其中提高了单手操作的安全性，并且在用户没有正确使用电动工具时可以优选地自动关闭工具。
11.在此提出一种安全系统，用于确保可单手操作的电动工具的安全运行。
12.安全系统可以是电动工具的一部分，但也可以作为单独的安全组件进行改装。
13.根据本发明，安全系统具有可相对于电动工具灵活移动的移动通信单元。
14.移动通信单元优选非机械式地连接到电动工具，例如它是无线的或无电缆的，如下进一步描述。然而，移动通信单元也可以可选地灵活地连接到电动工具，例如通过具有足够运动自由度的电缆和/或防丢失装置(例如金属线、绳索等)。
15.移动通信单元优选地由电动工具的使用者在不操作电动工具的另一只手上或在身体的另一部分上携带，特别是在可能被工具危害的身体部分上。
16.如果需要，也可以提供多个移动通信单元。
17.根据本发明，安全系统还具有安全装置，其设置用于检测移动通信单元与电动工具的可电驱动的工具之间的安全间距。
18.安全装置优选地与电动工具机械地牢固地连接，例如固定到电动工具上或电动工具中。然而，安全装置也可以不与电动工具连接，例如它可以佩戴在用户的身体上，或者它可以设置或安装在使用电动工具的区域中，特别是如果安全间距是以光学方式(例如使用摄像系统)检测的。
19.根据本发明提出，安全装置配置成，在检测到的安全间距小于最小安全间距或大于最大间距时关闭工具。
20.特别地，安全装置可以配置成中断对操作工具的电驱动器的供电，特别是通过关断电子保险丝或打开可控开关以中断相应的电路。
21.因此，安全装置可以配置为，在检测到的安全间距在最小安全间距和最大间距之间时允许或不锁定工具的操作或不关闭工具。
22.安全装置也可以配置为，在检测到的安全间距小于最小安全间距或大于最大间距时主动停止工具，例如对其进行制动或机械锁定。
23.安全装置也可以配置为，阻止工具或驱动工具的电驱动器的重新启动，直到实现定义的用户释放。
24.通过在超过或低于工具与移动通信单元之间的最小安全间距时，安全装置关闭工具，可以确保电动工具的用户不会遭受不可逆的或严重的伤害，例如在用户的第二只、空闲的手或其他危险的身体部位太靠近工具时，通过工具的自动关闭来实现。因此，最小安全间距可以相应地根据工具的范围、有危险的肢体的长度和/或工具可以关闭或制动的速度来确定。
25.通过在超过或已经超过工具与移动通信单元之间的最大间距时，安全装置也关闭工具，可以确保用户将移动通信单元强制性与电动工具一起使用。通过这种方式，安全系统可以更加防篡改，因为电动工具的工具在没有移动通信单元的情况下不能被操作。
26.因此，根据本发明提出的安全系统是特别安全的并且可以在所有环境条件下使用-并且与设置在工具上的电容接近传感器相比，即使在用户戴着手套时也能正常工作。
27.在本发明的一个有利的改进方案中可以提出，移动通信单元可以携带在电动工具的用户的手中或手上。
28.可以选择移动通信单元的尺寸和/或重量，使得用户可以容易且舒适地将移动通信单元携带或握在手中，也可能在手套内或手套与手之间。
29.移动通信单元也可以固定在手镯或手套上，或者甚至具有手镯或手套。
30.根据本发明的一个改进方案可以提出，移动通信单元和/或安全装置被配置为，检
测移动通信单元是否被电动工具的用户主动使用。
31.通过这种方式，安全系统可以更加防篡改，因为电动工具的工具只有在移动通信单元存在并且在有效使用中时才能被操作。
32.例如，可以提出，移动通信单元具有一个或多个传感器，以便检测用户是否将移动通信单元携带在手中或手上。例如，可以提供热传感器、电容传感器、一些其他接近传感器或医疗传感器(例如血压监测器)。
33.根据本发明的特别优选的改进方案可以提出，来自移动通信单元中的运动传感器的数据和/或来自移动通信单元中的防意外事故安全开关的数据被评估以确定移动通信单元是否由电动工具的用户主动使用。
34.例如，可以提出，周期性地评估来自运动传感器的数据，以便确定移动通信单元是否被用户定期移动。以这种方式，可以防止用户将移动通信单元放置在附近，例如仅放置在地面上。
35.例如，也可以提出，用户必须以防意外事故功能的方式使用移动通信单元上的按钮，以便能够操作电动工具。例如，可以检测用户是持续地按下按钮还是至少周期性地按下按钮。
36.在本发明的一个改进方案中可以提出，移动通信单元通过无线通信通道与安全装置连接。
37.特别地，移动通信单元可以与安全装置的设备相关的通信单元通信连接，如下所述，特别是无线地，但也可能通过电缆。无线通信通道优选地是基于一种或多种无线电标准(例如蓝牙标准、wlan标准、zigbee标准)的无线电通道，特别是在ism频带内。
38.本发明还涉及一种可单手操作的电动工具，其具有根据以上和以下所述的安全系统以及可电驱动的工具。
39.可以选择电动工具的尺寸和/或重量，使得用户单手就可以轻松舒适地携带或握住电动工具。
40.尤其可以提出，电动工具具有设备壳体，该设备壳体包括保持部段，该保持部段允许电动工具的用户进行单手操作。握持部段可以人机工程学地设计，使得可以握持电动工具并且同时单手操作电动工具，即例如操作电动工具的工具的操作开关。
41.在本发明的一个改进方案中可以提出，电动工具设计为电池驱动的电动工具。电动工具可以具有一个或多个设备接口，用于接收一个或多个具有相应的电池组接口的电池组。然而，一个电池组或多个电池组也可以永久地安装在电动工具中。还可以提出，一个电池组或多个电池组可以通过电缆连接件连接到电动工具并且可以由用户携带，例如携带在背包中、携行腰带上或一些其他携带装置中，其可以进一步支撑电动工具的重量和单手操作性。
42.电动工具尤其可以设计为与18伏电池组一起使用。
43.本发明特别有利于与移动的、轻便的电动工具一起使用，因为这可以特别有利地使用电池驱动的电动工具。然而原则上，电动工具也可以通过电缆供电。本发明基本上也适用于可单手操作的固定式电动工具，例如台锯等。
44.然而，电动工具优选设计为电动修枝剪，尤其是电池驱动的修枝剪。然而，原则上，本发明可以适用于任何电动工具，尤其适用于具有旋转、摆动或直线操作工具的电动工具
(例如线锯、角磨机、圆锯、链锯等)。然而，与修枝剪一起使用是特别有利的，因为修枝剪尤其在用单手操作时可能由于高切割力、切割速度和通常大的刀片间距而造成高风险。
45.修枝剪的工具优选地具有10mm至100mm、优选20mm至50mm、特别是约30mm的刀间距。因此，修枝剪可以灵活地用于切割木材或树枝，例如在家庭花园或专业水果和葡萄酒种植中。
46.修枝剪的切割强度或切割力优选为500牛顿，但例如仅为200牛顿，这可以相应地减小修枝剪的尺寸和可操作性。
47.修枝剪的切割速度例如最多为2s，但优选最多仅最多1s，特别优选最多仅最多0.5s或更少。
48.在本发明的改进方案中可以提出，电动工具具有设备壳体，安全装置容纳在该设备壳体中，优选地固定在该设备壳体中。
49.替代地，安全装置也可以布置或固定在设备壳体的外部，特别是如果安全装置可以加装的话。例如可以以适配器的形式在电池组的电池组接口和电动工具的设备接口之间设置可该装的安全装置。如出现问题，安全装置可以中断电池组和电动工具之间的供电，以关闭工具。
50.在本发明的有利改进方案中可以提出，安全装置具有设备相关的通信单元，该通信单元被配置为，运行与移动通信单元的直接通信连接，以便确定安全间距。
51.移动通信单元可以被配置为持续地、周期性地或根据请求将信号传输给安全装置，特别是设备相关的通信单元。特别地，该信号可以是电磁信号、光信号(例如但不限于，在红外光谱中)和/或声信号(例如但不限于，在人类和/或动物无法察觉的频率中)。
52.移动通信单元可以具有能量存储器(例如电池或蓄电池)以确保充足的电力供应并且能够将上述信号中的一个或多个传输到安全装置。然而，也可以通过与电动工具的电缆连接和/或与电动工具的感应耦合来供电，例如，以便为移动通信单元提供足够的电能。
53.特别地，可以提出，移动通信单元具有rfid应答器，以便建立与安全装置的通信。
54.例如，可以通过评估由移动通信单元发送的信号的信号电平来检测安全间距。此外，还可以提供对所述信号的请求与信号的实际接收之间的渡越时间的测量或用于检测安全间距的其他技术。
55.本发明还涉及一种可单手操作的电动工具安全运行方法，该方法至少具有以下方法步骤：
56.a)提供可相对于电动工具的可电驱动的工具灵活移动的移动通信单元；
57.b)检测移动通信单元和工具之间的安全间距；和
58.c)当检测到的安全间距小于最小安全间距或大于最大间距时关闭工具。
59.通过移动通信单元能够以有利的方式为可单手操作的电动工具提供安全开关，以保证电动工具的用户的最大安全。
60.可以提供一种控制装置，在该控制装置上执行计算机程序的控制指令，以便执行上述方法。控制装置可以设计为微处理器。代替微处理器，也可以提供用于实现控制装置的任何其他装置，例如印刷电路板上的离散电气元件的一个或多个布置、可编程逻辑控制器(plc)、专用集成电路(asic)或另一可编程电路，例如还有现场可编程门阵列(fpga)和/或可编程逻辑布置(pla)。
61.已经结合本发明的一个目的的描述的，特别是由安全系统、可单手操作的电动工具或方法给出的特征，也可以有利地实施用于本发明的其他目的。同样，结合本发明的一个目的提及的优点也可以结合本发明的其他目的来理解。
62.此外，需要指出的是，“包括”、“具有”或“带有”等术语并不排除任何其他特征或步骤。此外，诸如“一”或“该”之类的表示单数特征或特征的术语不排除多个特征或步骤，反之亦然。
63.然而，在本发明的一个纯粹的实施例中也可以提出，在本发明中以术语“包括”、“具有”或“带有”引入的特征被详尽地列出。因此，一个或多个特征列表可以被认为在本发明的范围内是完整的。
64.应该提到，诸如“第一”或“第二”等名称主要用于区分各个装置或方法特征，并不一定旨在指示特征相互依赖或相互关联。
65.此外，需要强调的是，这里描述的数值和参数包括相应所述的数值或参数的
±
10％或更小，优选
±
5％或更小，更优选
±
1％或更小，非常特别优选
±
0.1％或更小的偏差或波动，除非在实践中实施本发明时排除这些偏差。通过起始值和结束值指定范围还包括由各自命名的范围包围的所有那些值和分数，特别是起始值和结束值以及各自的平均值。
66.下面参照附图更详细地描述本发明的实施例。
67.附图分别示出了优选的实施例，其中本发明的各个特征彼此组合地示出。实施例的特征也可以与同一实施例的其他特征分开实施，并且因此可以由本领域技术人员容易地与其他实施例的特征连接成进一步有意义的组合和子组合。
68.具有相同功能的元件在图中提供有相同的参考符号。
附图说明
69.图中示出：
70.图1示出了根据本发明实施例的可单手操作并具有安全系统的电动工具；和
71.图2示出了移动通信单元和电动工具之间的最小安全间距和最大间距。
具体实施方式
72.图1示出了根据本发明的实施例的可单手操作的电动工具1。电动工具1例如设计为修枝剪并且可以通过用于供电的设备接口2与电池组3连接。
73.电动工具1的设计为剪刀的工具4具有两个刀片6，这两个刀片可以彼此相向推进并且由电驱动器5驱动，以便切割放置在刀片6之间的木材或树枝。为了操作工具4，设置了操作开关7，该操作开关设置在电动工具1的设备壳体8上，使得用户可以仅用一只手舒适地操作电动工具1。电池组3和工具4的驱动器之间的电路9可以通过操作开关7选择性地闭合或中断，如图1中的虚线所示。
74.尤其为了在单手操作时保护用户的空闲手并确保电动工具1的安全使用，电动工具1具有安全系统10，该安全系统具有移动通信单元11和安全装置12。在本实施例中，安全装置12被容纳在设备壳体8中-然而，这不是绝对必要的。原则上，安全装置12也可以独立于电动工具1设计，例如作为电池组3和电动工具1之间的适配器。
75.移动通信单元11优选地可以(直接地或者例如通过手镯13或手套)携带在电动工
具1的用户的手中或手上，并且还可以相对于电动工具1灵活地移动。
76.安全装置12被配置为，检测移动通信单元11和电动工具1的工具4之间的安全间距d
ist
，以便在检测到的安全间距d
ist
小于最小安全间距d
min
或大于最大间距d
max
时关闭工具4(参见图2)。
77.因此，只有当移动通信单元11的位置不太靠近会造成受伤的风险的工具4时，电动工具1才能被启动或操作，但同时距离工具4也不太远(存在性检查)。安全装置12例如可以连接到可控开关14或保险丝(或具有这样的组件)，以便中断用于驱动工具4的电路9。
78.移动通信单元11可以通过无线通信通道15连接到安全装置12，并且尤其可以具有rfid应答器。
79.可以提出，安全装置12具有设备相关的通信单元16，该通信单元被配置为操作与移动通信单元11的直接通信连接，以便确定安全间距d
ist
。用于测量间距的相应方法原则上是已知的，因此在此不更详细地讨论具体细节。
80.此外，为了提高防篡改的安全性而提出，移动通信单元11和安全装置12被配置为，检测移动通信单元11是否实际上被电动工具1的用户主动使用。为此，尤其可以评估来自移动通信单元11的运动传感器17的数据和/或来自移动通信单元11的防意外事故安全开关18的数据。