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Die
vorliegende Erfindung betrifft Kraftwerkzeuge. Speziell betrifft
sie Techniken, um soweit wie möglich
zu verhindern, dass ein Objekt, das ein anderes ist als ein Arbeitsstück, in Kontakt
mit einem rotierenden Werkzeug kommt. Die WO-A-96/37350 offenbart
ein Kraftwerkzeug gemäß dem Oberbegriff der
Patentansprüche
1 und 7.
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Die
ungeprüfte
US 17336/2002 (US-A-2002/17336) offenbart ein Kraftwerkzeug, das einen
Nothalt der Rotation des Werkzeugs durchführt, wenn die Hand des Benutzers
in Kontakt mit dem Drehwerkzeug kommt. Dieses Kraftwerkzeug verwendet
eine Differenz der elektrischen Leitfähigkeit zwischen einem Menschen
und einem Werkstück
(Holz). Das elektrische Potential des Drehwerkzeugs ist größer, wenn
die Hand des Benutzers in Kontakt mit dem Drehwerkzeug kommt, als
das elektrische Potential des Drehwerkzeugs, wenn das Werkstück (Holz)
in Kontakt mit dem Drehwerkzeug kommt. Unter Verwendung dieser Potentialdifferenz detektiert
das Kraftwerkzeug einen Zeitpunkt, wann die Hand des Benutzers in
Kontakt mit dem Drehwerkzeug kommt. Das Kraftwerkzeug führt einen Nothalt
der Drehung des Werkzeugs durch, wenn das elektrische Potential
des Drehwerkzeugs größer wird
als ein vorbestimmter Wert. Alternativ wird das Drehwerkzeug veranlasst,
in eine sichere Zone zurückgebracht
zu werden.
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Das
oben beschriebene bekannte Kraftwerkzeug stoppt die Rotation des
Werkzeugs und bringt das Werkzeug in eine sichere Zone, aber nachdem ein
Kontakt zwischen der Hand des Benutzers und dem Drehwerkzeug detektiert
worden ist. Es ist nicht möglich
zu verhindern, dass die Hand des Benutzers in Kontakt kommt mit
dem drehenden Werkzeug. Folglich muss innerhalb einer extrem kurzen
Zeitperiode die Rotation des Werkzeugs angehalten oder das Drehwerkzeug
zurückgebracht
werden. Dies erfordert ein starkes Bremsmittel oder Zurückbringungsmittel.
Diese Technik ist sehr schwierig bei der Anwendung von kleinen Kraftwerkzeugen,
wie beispielsweise in tragbaren Modellen. Ferner sind problematische
Zurücksetzoperationen
erforderlich, um das Kraftwerkzeug in den normalen Zustand zurückzubringen,
sobald das Notstoppsystem einmal aktiviert worden ist.
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Es
ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung Techniken bereitzustellen
zum Detektieren des Auftretens einer Situation, bei der eine hohe Wahrscheinlichkeit
dafür besteht,
dass das Drehwerkzeug in Kontakt mit einem Objekt kommt, das ein
anderes ist als das Arbeitsstück,
bevor das Objekt das Drehwerkzeug kontaktiert. Die Situation kann
detektiert werden, indem der Abstand zwischen dem Drehwerkzeug und
dem Objekt, und die Geschwindigkeit des Objekts, das sich in Richtung
Drehwerkzeug bewegt, überwacht
werden.
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Es
ist eine andere Aufgabe der Erfindung Techniken bereitzustellen
für ein
Kraftwerkzeug, um entsprechende Maßnahmen zu aktivieren, wenn
die Situation detektiert wird, die eine hohe Wahrscheinlichkeit
für einen
Kontakt hat. Eine typische entsprechende Maßnahme kann das Aktivieren
einer Bremse für
das Drehwerkzeug sein. Durch Aktivieren der Bremse vor dem Kontakt
wird es möglich,
die Drehung des Werkzeugs zu stoppen, bevor das Objekt einen Kontakt
mit dem Werkzeug bilden kann.
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Diese
Aufgaben werden erreicht durch ein Kraftwerkzeug gemäß Anspruch
1.
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Gemäß den bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung nimmt ein Abstand bei einem ersten Kriterium
und einem zweiten Kriterium zu, wenn die Geschwindigkeit zunimmt. Wenn
die Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts in Richtung Drehwerkzeug
schnell ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen
Kontakt, selbst wenn der Abstand zwischen dem Objekt und dem Drehwerkzeug
groß ist.
Andererseits, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts gering
ist, ist eine hohe Kontaktwahrscheinlichkeit nur dann gegeben, wenn
der Abstand klein ist.
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Der
Abstand, der einer bestimmten Geschwindigkeit bei dem ersten Kriterium
entspricht, ist vorzugsweise größer als
der Abstand, der der gleichen Geschwindigkeit bei dem zweiten Kriterium
entspricht. Wenn das Objekt sich bewegt in Richtung Drehwerkzeug,
wird das erste Kriterium mit dem größeren Abstand zuerst erfüllt, und
das zweite Kriterium mit dem kürzeren
Abstand wird später
erfüllt.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden Techniken für
das Kraftwerkzeug bereitgestellt, um den Betrieb fortzusetzen, wenn
die Situation mit hoher Kontaktwahrscheinlichkeit erfasst wird.
Ein häufiges
Notstoppen kann verhindert werden und ein effizienter und komfortabler
Betrieb des Kraftwerkzeugs kann fortgesetzt werden.
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Wenn
das Kraftwerkzeug gemäß der Erfindung
verwendet wird, wenn der Funkwellenreflektor, beispielsweise eine
Hand des Benutzers, sich dem Drehwerkzeug annähert und der berechnete Abstand kleiner
wird als durch das erste Kriterium definiert, dann wird die erste
Bremse aktiviert und eine leichte Bremskraft wird an das Drehwerkzeug
angelegt. Wenn der Funkwellenreflektor weiter sich dem Drehwerkzeug
annähert
und der Abstand kleiner wird als in dem zweiten Krite rium definiert,
dann wird die zweite Bremse aktiviert und eine abrupte Bremskraft wird
an das Drehwerkzeug angelegt. Gemäß einem derartigen Kraftwerkzeug,
wenn der Funkwellenreflektor weiter sich dem Drehwerkzeug annähert und mit
dem Werkzeug in Kontakt kommt, kann die Rotation des Werkzeugs bereits
gestoppt sein, wodurch verhindert wird, dass das Objekt in Kontakt
mit dem drehenden Werkzeug kommt.
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Der
Abstand, wenn die erste Bremse aktiviert wird, ist größer, wenn
die Geschwindigkeit des Objekts schneller ist. Ähnlich ist der Abstand, wenn
die zweite Bremse aktiviert wird, größer, wenn die Geschwindigkeit
des Objekts schneller ist. Der Abstand, der einer bestimmten Geschwindigkeit
des Objekts in dem ersten Kriterium entspricht, ist größer als
der Abstand, der der gleichen Geschwindigkeit bei dem zweiten Kriterium
entspricht. Das erste Kriterium ist erfüllt bei einem größeren Abstand
als der Abstand, bei dem das zweite Kriterium erfüllt ist.
Die erste Bremse wird vor der Aktivierung der zweiten Bremse aktiviert.
Es kann möglich
sein, dass sich das Objekt dem Drehwerkzeug annähert bis das erste Kriterium erfüllt ist,
jedoch wird das Objekt von dem Drehwerkzug zurückgebracht, bevor das zweite
Kriterium erfüllt
ist. In diesem Fall wird ein schnelles Bremsen nicht aktiviert und
der Benutzer kann den Betrieb des Kraftwerkzeugs ohne Unterbrechung
fortsetzen.
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Es
ist bekannt, dass die Funkwellenreflektionskoeffizienten gemäß dem Typ
des Materials variieren. Das Arbeitsstück (Holz) hat einen geringen Feuchtigkeitsanteil
und einen niedrigeren Funkwellenreflektionskoeffizienten als Objekte,
die andere sind, beispielsweise die Hand des Benutzers. Das Arbeitsstück (Holz)
bildet keinen effektiven Funkwellenreflektor, wohingegen andere
Objekte als das Arbeitsstück
effizient Funkwellenreflektoren bilden.
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Als
ein Ergebnis, wenn ein Radar bereitgestellt wird, das Funkwellen
in Richtung den Bereich in der Umgebung des drehenden Werkzeugs
sendet und reflektierte Funkwellen empfängt, kann ein Funkwellenreflektor,
der innerhalb des Bereichs existiert, detektiert werden, und das
Vorhandensein des Arbeitsstücks
unterbricht nicht die Detektion. Das Kraftwerkzeug kann einen Funkwellenreflektor
in einem Bereich, der durch das Arbeitsstück versteckt wird, detektieren.
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Unter
Verwendung des Radars kann der Abstand von dem Radar zu dem Funkwellenreflektor detektiert
werden. Es ist folglich möglich,
den Abstand zwischen dem Funkwellenreflektor und dem Drehwerkzeug
zu detektieren. Durch Detektieren des Abstands an bestimmten zeitlichen
Punkten ist es möglich,
die Geschwindigkeit, mit der sich der Abstand ändert, zu detektieren. Es ist
möglich
die Geschwindigkeit der Bewegung zu detektieren, mit der sich der
Funkwellenreflektor in Richtung Drehwerkzeug bewegt. Die Geschwindigkeit
der Bewegung, mit der sich der Funkwellenreflektor in Richtung drehendes
Werkzeug bewegt, kann auch direkt detektiert werden, indem ein Radar
verwendet wird, das den Dopplereffekt detektiert.
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Die
Wahrscheinlichkeit, dass der Funkwellenreflektor das Drehwerkzeug
kontaktiert, kann berechnet werden von dessen Abstand von dem Drehwerkzeug
zusammen mit seiner Geschwindigkeit der Bewegung in Richtung Drehwerkzeug.
Wenn eine schnelle Bewegung in Richtung Drehwerkzeug vorliegt, ist
die Wahrscheinlichkeit hoch, dass der Funkwellenreflektor das Drehwerkzeug
kontaktiert, selbst wenn der Funkwellenreflektor weit weg ist. Wenn
keine schnelle Bewegung in Richtung Drehwerkzeug vorliegt, ist eine
geringe Wahrscheinlichkeit dafür
gegeben, dass der Funkwellenreflektor das Drehwerkzeug kontaktiert
(solange der Funkwellenreflektor keinen geringen Abstand zu dem
Drehwerkzeug aufweist).
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Entsprechend
werden Kriterien verwendet, die auf der Kombination von Abstand
und Geschwindigkeit basieren, um ein Auftreten einer Situation mit hoher
Wahrscheinlichkeit für
einen Kontakt zwischen dem Funkwellenreflektor und dem Drehwerkzeug
zu detektieren. Das Kraftwerkzeug kann die notwendigen Messungen
bei einem Zeitpunkt starten, wenn das Auftreten der Situation detektiert
wird.
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Um
ein Kraftwerkzeug zu bremsen, wobei ein Werkzeug dreht, muss ein
Bremsen aufgebracht werden, das gegen die Trägheitsenergie wirkt.
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Wenn
ein Kraftwerkzeug, das einen hohen Grad an Trägheitsenergie aufweist, schnell
gebremst wird, wirkt eine extrem hohe Last auf die Bremse und eine
extrem starke Gegenkraft wird auf das Kraftwerkzeug und auf eine
Abstützung,
die das Kraftwerkzeug abstützt,
ausgeübt.
Eine Bremse und eine Abstützung,
die in der Lage sind dieser Last Stand zu halten, können realisiert
werden, sind aber nicht praktikabel.
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Mit
dem vorliegenden Kraftwerkzeug ist es möglich eine sanfte Bremskraft
anzulegen, in einem Fall, bei dem das Werkzeug mit hoher Geschwindigkeit
rotiert und ein hohes Grad an Trägheitsenergie vorliegt.
Solange ein Bremsen sanft ist, wird keine besonders hohe Laste auf
die Bremse ausgeübt,
und keine besonders starke Gegenkraft wirkt auf das Kraftwerkzeug
und auf die Abstützung,
welche das Kraftwerkzeug abstützt.
Es ist vergleichsweise einfach eine Bremse und eine Abstützung bereitzustellen,
die in der Lage sind, dieser Last sowie der Gegenkraft zu widerstehen.
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Das
Anhalten des Werkzeugs mittels eines sanften Bremsens erfordert
zu viel Zeit. Daher verwendet ein Kraftwerkzeug gemäß den vorliegenden Lehren
zuerst ein sanftes Bremsen, und reduziert dadurch die Trägheitsenergie
und verwendet dann ein starkes Bremsen. Das starke Bremsen, wenn
es angewendet wird, nachdem die Trägheitsenergie reduziert worden
ist, übt
keine besondere schwere Last auf die Bremse aus, und keine besonders
starke Gegenkraft wirkt auf das Kraftwerkzeug und auf die Abstützung, die
das Kraftwerkzeug abstützt.
Es ist vergleichsweise einfach eine Bremse und eine Abstützung zu
schaffen, die in der Lage sind dieser Last und Gegenkraft standzuhalten.
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Als
ein Kraftwerkzeug gemäß der Erfindung kann
eine Kombination aus einer ersten Bremse, die ein sanftes Bremsen
verwendet, und einer zweiten Bremse, die ein starkes Bremsen verwendet,
verwendet werden. Jede Bremse kann basierend auf jedem Kriterium
aktiviert werden. Jedes Kriterium kann definiert werden durch die
Kombination des Abstands und der Geschwindigkeit. Bremssysteme werden
in einer Folge der ersten Bremse und der zweiten Bremse aktiviert,
wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass der Funkwellenreflektor
in Kontakt mit dem Drehwerkzeug kommen kann.
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Das
Folgende stellt mögliche
Situationen dar, wenn das Kraftwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet wird.
- (1) Die Kombination von Abstand
und Geschwindigkeit erfüllt
nicht das erste Kriterium. In dieser Situation werden weder die
erste Bremse noch die zweite Bremse betrieben. Operationen, die das
Kraftwerkzeug verwenden, können
fortgesetzt werden.
- (2) Kombination von Abstand und Geschwindigkeit erfüllt das
erste Kriterium und nicht das zweite Kriterium. Hier ist der in
dem ersten Kriterium eingestellte Abstand groß und klein in dem zweiten Kriterium
relativ zu einer identischen Geschwindigkeit. Folglich, wenn sich
der Funkwellenreflektor dem Drehwerkzeug annähert, wird dieser Zustand bei
einem frühen
Stadium detektiert. Die erste Bremse arbeitet, wenn dieser Zustand
detektiert worden ist, wodurch ein sanftes Bremsen erfolgt. Da dieses
Bremsen sanft ist, wirkt keine besonders schwere Last auf die Bremse,
und keine besonders starke Gegenkraft wirkt auf das Kraftwerkzeug
und auf die Abstützung,
die das Kraftwerkzeug abstützt.
- (3) Die Kombination aus Abstand und Geschwindigkeit erfüllt das
erste Kriterium, und erfüllt
dann das zweite Kriterium. Wenn der Funkwellenreflektor näher zu dem
Werkzeug kommt, wird dieser Zustand detektiert. Die zweite Bremse
arbeitet, wenn dieser Zustand detektiert worden ist, wodurch ein
schnelles Bremsen erfolgt. Die Rotation des Werkzeugs wird schnell
angehalten. Da die Rotation des Werkzeugs angehalten wird, bevor der
Funkwellenreflektor damit in Kontakt kommt, kontaktiert der Funkwellenreflektor,
beispielsweise die Hand eines Benutzers, nicht das Werkzeug, das
sich dreht. Obwohl schnell gebremst wird, ist die Geschwindigkeit
bereits durch die erste Bremse reduziert worden. Folglich wirkt
keine besonders schwere Last auf die zweite Bremse, und keine besonders
starke Gegenkraft wirkt auf das Kraftwerkzeug und auf die Abstützung, die das
Kraftwerkzeug abstützt.
- (4) Die Kombination von Abstand und Geschwindigkeit erfüllt das
erste Kriterium, aber nicht das erste Kriterium ohne das zweite
Kriterium zu verletzen. Die Situation tritt auf, wenn der Funkwellenreflektor
vorübergehend
sich dem Drehwerkzeug nähert
und sich dann zurückzieht.
Das Bremsen der ersten Bremse wird freigegeben und die Operationen,
die das Kraftwerkzeug verwenden, können fortgesetzt werden. Ein
Kraftwerkzeug der vorliegenden Erfindung ist entwickelt worden basierend
auf einer Technik zum Detektieren des Auftretens der Situation,
dass eine hohe Wahrscheinlichkeit vorliegt für ein Kontaktieren des Funkwellenreflektors
mit dem Drehwerkzeug, bevor der Funkwellenreflektor in Kontakt mit
dem Drehwerkzeug gekommen ist.
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Vorzugsweise
wird eine Freilaufkupplung eingefügt zwischen dem Drehwerkzeug
und einem Motor, damit das Werkzeug rotiert, diese Freilaufkupplung
bewirkt, dass das Drehwerkzeug und der Motor nicht in Eingriff miteinander
sind in einem Fall, wo die Rotationsgeschwindigkeit auf der Motorseite geringer
ist als die Rotationsgeschwindigkeit auf der Seite des rotierenden
Werkzeugs. In diesem Fall legt vorzugsweise die erste Bremse eine
Bremskraft an eine Komponente auf der Motorseite der Freilaufkupplung
an, und die zweite Bremse legt eine Bremskraft an eine Komponente
auf der Seite des Drehwerkzeugs der Freilaufkupplung an.
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Die
Trägheitsenergie
des Motors ist größer als
die des Drehwerkzeugs. Bei diesem Kraftwerkzeug, wenn das erste
Kriterium erfüllt
ist, während der
Motor das Werkzeug dreht, legt die erste Bremse eine Bremskraft
an die motorseitige Komponente an. Obwohl die motorseitige Kompo nente
die Bremskraft empfängt
und die Rotationsgeschwindigkeit auf der Motorseite reduziert wird,
erlaubt die Freilaufkupplung, dass das Werkzeug weiter rotiert bei
hoher Geschwindigkeit. Währenddessen
fällt die
Rotationsgeschwindigkeit auf der Motorseite weiter ab.
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Wenn
der Funkwellenreflektor näher
zu dem Drehwerkzeug kommt, wodurch das zweite Kriterium erfüllt wird,
arbeitet die zweite Bremse, um eine starke Bremskraft an das Drehwerkzeug
anzulegen. Bei diesem Punkt ist die Rotationsgeschwindigkeit auf der
Motorseite bereits reduziert worden, und die Freilaufkupplung dreht
leer. Folglich braucht die zweite Bremse nur die Komponenten auf
der Seite des Drehwerkzeugs zu bremsen. Diese haben eine kleine
Trägheitsenergie,
und folglich ist ein schnelles Bremsen möglich. Es liegt eine Möglichkeit
vor, dass die Rotationsgeschwindigkeit auf der Motorseite aufholt,
während
die Komponenten auf der Seite des Drehwerkzeugs schnell gebremst
werden. In diesem Fall wird auch der Motor durch die zweite Bremse schnell
gebremst. Der Motor ist jedoch bereits abgebremst und seine Trägheitsenergie
reduziert, so dass das schnelle Bremsen des Motors keine Probleme macht.
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In
einem Fall, wo der Motor, der das Werkzeug dreht, ein Elektromotor
ist, wird die erste Bremse vorzugsweise realisiert als eine regenerative Bremse,
die den Elektromotor bremst, indem der Elektromotor veranlasst wird,
elektrische Energie zu erzeugen. Die Konfiguration der Vorrichtung
kann folglich einfacher sein, als in dem Fall, bei dem eine mechanische
Bremse verwendet wird.
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Eine
Kupplung kann eingefügt
werden zwischen dem Drehwerkzeug und einem Motor, um das Werkzeug
zur Drehung zu veranlassen, wobei die Kupplung in der Lage ist,
das Drehwerkzeug und den Motor zwischen einem Eingriffszustand und
einem Nichteingriffszustand zu schalten. In diesem Fall bewirkt
vorzugsweise die erste Bremse durch Schalten der Kupplung in den
Nichteingriffszustand einen Zustand, bei dem eine Bremskraft auf
das Drehwerkzeug wirkt mittels Reibung, die zwischen dem Drehwerkzeug
und dem Werkstück
erzeugt wird, und die zweite Bremse eine Bremskraft auf eine Komponente anlegt
auf der Rotationswerkzeugseite der Kupplung.
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In
Kraftwerkzeugen wird starke Reibung erzeugt zwischen dem Drehwerkzeug
und dem Werkstück,
während
das Werkstück
bearbeitet wird. Das vorliegende Kraftwerkzeug verwendet effektiv
diese Reibung. Wenn ein Zustand auftritt, bei dem das erste Kriterium
erfüllt
ist, schaltet die erste Bremse die Kupplung in den Nichteingriffszustand.
Dies trennt den Motor, der eine große Trägheitsenergie hat, von dem
Drehwerkzeug. Da das Drehwerkzeug eine kleine Trägheitsenergie hat, wird das
Drehwerkzeug effektiv gebremst durch die Reibung zwischen dem Drehwerkzeug
und dem Werkstück,
und keine große Gegenkraft
wirkt auf das Werkstück.
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Wenn
sich der Funkwellenreflektor ausreichend angenähert hat, um das zweite Kriterium
zu erfüllen,
legt die zweite Bremse eine Bremskraft an das Drehwerkzeug an. Zu
diesem Zeitpunkt ist die Kupplung nicht im Eingriff, und da das
Werkzeug dreht, ohne mit dem Motor verbunden zu sein, kann die zweite
Bremse die Drehung des Werkzeugs schnell bremsen.
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Die
oben genannten Aufgaben werden auch erreicht durch ein Kraftwerkzeug
gemäß Anspruch
7. Der Abstand in dem ersten Kriterium und dem zweiten Kriterium
nimmt zu, wenn die Geschwindigkeit zunimmt gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung, und der Abstand, der einer bestimmten
Geschwindigkeit in dem ersten Kriterium entspricht, ist größer als
der Abstand, der der gleichen Geschwindigkeit in dem zweiten Kriterium
entspricht.
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Der
Begriff „Motor" ist nicht notwendigerweise
beschränkt
auf Elektromotoren, sondern kann auch Motoren umfassen, die mittels
komprimierter Luft drehen, Motoren, die mittels Ultraschallwellen drehen,
Motoren, die durch Verbrennungsmaschinen drehen, etc.
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Das
Kraftwerkzeug gemäß Anspruch
7 verwendet auch das erste Kriterium, um die Wahrscheinlichkeit
zu detektieren, dass der Funkwellenreflektor in Kontakt kommt mit
dem Drehwerkzeug. In dem Kraftwerkzeug gemäß Anspruch 7 wird die Kupplung
veranlasst, in einen Nichteingriffszustand bei dieser Zeitperiode
zu kommen. Das Werkzeug und der Motor werden folglich veranlasst
in einen unabhängigen
Zustand zu kommen, wobei sie frei drehen, und es wird dann geprüft, ob das
zweite Kriterium erfüllt
worden ist. Wenn das erste Kriterium nicht länger erfüllt ist und das zweite Kriterium
nicht erfüllt worden
ist, nimmt die Kupplung den Eingriffszustand wieder ein und die
Operationen können
fortgesetzt werden. Wenn sich der Funkwellenreflektor für die Erfüllung des
zweiten Kriteriums ausreichend angenähert hat, legt die Werkzeugbremse
eine Bremskraft an das drehende Werkzeug an. Zu diesem Zeitpunkt ist
die Kupplung nicht im Eingriff. Da das Drehwerkzeug, das eine kleine
Trägheitsenergie
hat, dreht ohne mit dem Motor verbunden zu sein, kann die Werkzeugbremse
die Drehung des Werkzeugs schnell bremsen.
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Die
Drehung des Werkzeugs wird bei diesem Kraftwerkzeug schnell angehalten.
Dies reduziert folglich das Risiko, dass der Funkwellenreflektor,
beispielsweise die Hand eines Benutzers, in Kontakt mit dem sich
drehenden Werkzeug kommt. Obwohl das Bremsen schnell ist, sind das
Werkzeug und der Motor bereits durch die Kupplung nicht im Eingriff.
Folglich wirkt keine besonders schwere Last auf die Werkzeugbremse,
und keine besonders starke Gegenkraft wird auf das Kraftwerkzeug
und auf die Abstützung,
die das Kraftwerkzeug abstützt,
ausgeübt. Die
Konfiguration der Bremse ist vereinfacht und ihre Lebensdauer wird
verbessert.
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Die
oben genannte Kupplung kann beispielsweise eine elektromagnetische
Energiekupplung sein, eine pneumatische Kupplung, etc. Darüber hinaus
kann eine Zentrifugalkupplung ebenfalls verwendet werden in Kombination
mit einer Bremse zum Bremsen der motorseitigen Komponenten. Wenn
der Motor mit einer bestimmten Drehzahl dreht, bringt die Zentrifugalkupplung
den Motor und das Werkzeug in einen Eingriffszustand. Wenn der Motor
unterhalb der vorbestimmten Drehzahl dreht, bringt die Zentrifugalkupplung
den Motor und das Werkzeug in einen nicht eingegriffenen Zustand.
Die Energieübertragung
zwischen dem Motor und dem Werkzeug kann folglich durch Bremsen
der motorseitigen Komponenten abgeschnitten werden. In dem Fall,
wo diese Zentrifugalkupplung verwendet wird, muss der Motor nicht
angehalten werden, aber muss nur bis zu dem Ausmaß gebremst
werden, dass die Zentrifugalkupplung den Nichteingriffszustand erreicht.
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In
den Kraftwerkzeugen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise
Funkwellen verwendet, die Holzmaterial jederzeit durchdringen und
jederzeit von Objekten aus Metall und Objekten mit hohem Feuchtigkeitsgehalt
reflektiert werden. Diese Charakteristiken können erhalten werden durch
Verwenden von Funkwellen mit einer Frequenz von 1 bis 30 GHz. Es
ist folglich möglich
soweit wie möglich das
Auftreten von Phänomenen
zu verhindern, dass das Radar fälschlicherweise
ein Arbeitsstück
identifiziert und ein unnötiges
Notbremsen verursacht. Es ist auch möglich zu verhindern, dass das
Radar ein Detektieren des Funkwellenreflektors versäumt, der
im Schatten des Arbeitsstücks
versteckt ist. Ein Notbremsen wird aktiviert, falls notwendig.
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In
der vorliegenden Beschreibung ist das Bremsen des Drehwerkzeugs
nicht beschränkt
auf Bremsen, bei dem die Bremskraft direkt an das Drehwerkzeug angelegt
wird. Das Bremsen der Rotation kann irgendein Vorgang sein, der
das Bremsen der Drehung des Werkzeugs zur Folge hat. Beispielsweise
wird das Drehwerkzeug auch gebremst durch Anlegen einer Bremskraft
an Komponenten, die mit dem Drehwerkzeug verbunden sind, beispielsweise
eine Werkzeugwelle.
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Das
vorliegende Kraftwerkzeug verhindert soweit wie möglich, dass
ein Funkwellenreflektor, der ein anderer ist als ein Arbeitsstück, in Kontakt
kommt mit einem drehenden Werkzeug. Insbesondere ist es möglich, einen
Zustand zu detektieren, bei dem es wahrscheinlich ist, dass der
Funkwellenreflektor, der ein anderer ist als das Werkstück, in Kontakt
mit dem Drehwerkzeug kommt, bevor dies tatsächlich passiert. Der Betrieb
des Drehwerkzeugs kann in Antwort auf diesen Zustand gebremst werden.
Folglich besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass
die Rotation des Werkzeugs angehalten werden kann, bevor das Objekt,
das ein anderes ist als das Werkstück, in Kontakt mit dem Werkzeug
kommt.
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer Tischsäge
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt
eine Frontansicht der Tischsäge des
ersten Ausführungsbeispiels.
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht, die einen Energieübertragungsaufbau der Tischsäge zeigt.
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4 zeigt
einen Zustand, bei dem eine Sägewellenbremse
nicht betrieben wird.
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5 zeigt
einen Zustand, bei dem die Sägewellenbremse
betrieben wird.
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6 zeigt
einen Bereich, der durch Radar überwacht
wird.
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7 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines ersten Radars zeigt.
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8(A) bis (D) zeigen Wellenformen der Funkwellen,
die von dem ersten Radar gesendet werden, und Wellenformen von Funkwellen,
die durch das erste Radar empfangen werden.
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9 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines zweiten Radars zeigt.
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10 zeigt
periodische Änderungen
der Frequenz der Funkwellen, die von dem zweiten Radar gesendet
werden.
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11 zeigt
eine elektronische Konfiguration der Tischsäge.
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12 zeigt
eine Zustand-Bestimmungsabbildung.
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13 zeigt
ein Flussdiagramm, das die Sequenz der Operation der Tischsäge zeigt.
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14 zeigt
zeitliche Änderungen
der Rotationsgeschwindigkeit einer Kreissäge und eines Elektromotors
in dem ersten Ausführungsbeispiel.
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15 zeigt
eine zweite Zustand-Bestimmungsabbildung.
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16 zeigt
eine zeitliche Änderung
der Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge und des Elektromotors gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
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17 zeigt
eine dritte Zustand-Bestimmungsabbildung.
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18 zeigt
eine zeitliche Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge und des
Elektromotors gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel.
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19 zeigt
ein anderes Beispiel einer Sägewellenbremse.
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Bevorzugte
Merkmale zur praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung werden
im Folgenden beschrieben.
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(Merkmal
1) Die Tischsäge
ist ausgelegt zum Schneiden eines Werkstücks, das aus Holz besteht.
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(Merkmal
2) Die Tischsäge
hat eine regenerative Bremsschaltung, die die Rotation eines Elektromotors
verwendet, damit elektrische Energie erzeugt wird. Diese elektrische
Energieerzeugung veranlasst den Elektromotor dazu gebremst zu werden.
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(Merkmal
3) Die Tischsäge
hat eine Sägewellenbremse,
die Bremskraft gewinnt, indem eine keilförmige Komponente in Kontakt
mit der Sägewelle
kommt. Dies stoppt schnell die Sägewelle
und die Kreissäge,
etc.
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(Merkmal
4) In der Kreissäge
wird die regenerative Bremsung des Elektromotors zuerst aktiviert,
und die Sägewellenbremse
wird anschließend aktiviert.
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(Merkmal
5) Die Tischsäge
speichert eine Zustandskarte, die eine zweidimensionale Abbildung von
Abstand und Geschwindigkeit ist. Der Abstand in der Abbildung bedeutet
Abstände
zwischen dem Funkwellenreflektor und der Kreissäge, und die Geschwindigkeit
in der Abbildung bedeutet eine Geschwindigkeit, mit der sich der
Funkwellenreflektor der Kreissäge
nähert.
Die Abbildung zeigt Kriterien zum Aktivieren der regenerativen Bremse
des Elektromotors bzw. der Sägewellenbremse.
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Ausführungsbeispiel 1
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Die
Tischsäge 1,
wie in 1 und 2 gezeigt, ist gemäß der vorliegenden
Erfindung entwickelt. Die Tischsäge 1 ist
ein Kraftwerkzeug, das designed ist zum Schneiden eines Holzarbeitsstücks 4. Wie
in 1 gezeigt ist die Tischsäge 1 bereitgestellt mit
einem Tisch, auf welchem das Arbeitsstück 4 platziert ist,
mit einer Kreissäge 3,
die einen Bereich hat, der über
den Tisch 5 vorsteht, und mit einer Sicherheitsabdeckung 7,
die den vorstehenden Bereich der Kreissäge 3 abdeckt. Die
Sicherheitsabdeckung 7 ist rotierbar über dem Tisch 5 angebracht
und wird während
des Schneidens durch das Arbeitsstück W aufgedrückt.
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Wie
in 2 gezeigt, ist die Tischsäge 1 bereitgestellt
mit einem Motor 11 zum Antreiben der Kreissäge 3,
mit einem Energieübertragungselement 13 zum
Senden von Energie von dem Motor 11 an die Kreissäge 3,
und mit einem Steuerungselement 15 zum Steuern des Betriebs
der Tischsäge 1.
Elektrizität
wird an die Tischsäge 1 von
einem Energielieferkabel 19 geliefert.
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3 zeigt
eine Teilquerschnittsansicht der Tischsäge 1, die die Konfiguration
für das Übertragen der
Energie von dem Motor 11 an die Kreissäge 3 über das
Energieübertragungselement 13 zeigt.
Ein Getriebe 12a ist um eine Drehwelle 12 des
Motors 11 gebildet. Das Energieübertragungselement 13 ist
bereitgestellt mit einem Getriebe 21, das ein Getriebe 12a der
Drehwelle 12 kontaktiert, eine Sägewelle 27 ist drehbar
abgestützt
auf der gleichen Achse wie das Getriebe 21, und eine Freilaufkupplung 29,
die eingefügt
ist zwischen einer inneren Lochfläche des Getriebes 21 und
einer äußeren Umfangsfläche der
Sägewelle 27.
Die Kreissäge 3 ist
an der Sägewelle 27 fixiert
mittels Anbringungsplatten 23a und 23b und einem
Anbringungsbolzen 25, etc., an einer Position, die sich
von dem Energieübertragungselement 13 weg
erstreckt.
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Die
Freilaufkupplung 29 ist eine Kupplung, die, wenn die Kreissäge 3 in
normaler Drehrichtung rotiert, das Getriebe 21 und die
Sägewelle 27 trennt, wenn
die Rotationsgeschwindigkeit des Getriebes 21 kleiner als
die Rotationsgeschwindigkeit der Sägewelle 27 ist. Folglich
ist die Rotationsgeschwindigkeit der Sägewelle 27 normalerweise
größer oder
gleich der Rotationsgeschwindigkeit des Getriebes 21, und die
Sägewelle 27 dreht
leer, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Sägewelle 27 größer als
die Rotationsgeschwindigkeit des Getriebes 21 ist.
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Die
Freilaufkupplung 29 kann eine Kupplung sein, wobei Wälzkörper beispielsweise
Kugeln, Rollen, etc. nur in eine Richtung eingreifen zwischen einer
Antriebsseite und einer angetriebenen Seite, eine Kupplung, die
Ratschen verwendet, eine Kupplung, die Nocken verwendet, eine Kupplung,
die gespeicherte Kraft einer Spiralfeder, die innerhalb einer Welle
gewunden ist, verwendet, etc. Diese Kupplung kann gewählt werden,
um Anforderungen zu entsprechen, und ist nicht auf einen bestimmten
Typ eingeschränkt.
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Die
Rotationsenergie der Drehwelle 12 wird an das Getriebe 21 übertragen,
wenn der Motor 11 dreht. Wenn das Getriebe 21 mit
der Drehung beginnt, wird die Freilaufkupplung 29 ausgewählt, um
in den eingegriffenen Zustand zu kommen, und die Sägewelle 27 rotiert.
Dies überträgt die Rotationsenergie
des Motors 11 an die Sägewelle 27.
Die Kreissäge 3 rotiert
zusammen mit der Sägewelle 27,
und ein Benutzer (Operator) der Tischsäge 1 ist in der Lage, Schneideoperationen
für das
Arbeitsstück
W durchzuführen.
Wenn beispielsweise die Antriebsoperation des Motors 11 angehalten
wird, während
das Sägeblatt
angetrieben wird, reduziert sich die Rotationsgeschwindigkeit der
Drehwelle 12. Daraufhin wird die Rotationsgeschwindigkeit
der Sägewelle 27 größer als
die Rotationsgeschwindigkeit des Getriebes 21, und die
Sägewelle 27 beginnt
leer zu drehen.
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Wie
in 3 gezeigt, ist ein aufgeweitetes Durchmesserelement 28 auf
der Sägewelle 27 gebildet.
Das expandierte Durchmesserelement 28 und die Sägewelle 27 können integriert
gebildet sein, oder können
als separate Komponenten geformt und miteinander fixiert werden.
Das aufgeweitete Durchmesserelement 28 und die Sägewelle 27 sollten
nicht relativ zueinander drehen.
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Eine
Sägewellenbremse 31 ist
bereitgestellt an einer peripheren Position des aufgeweiteten Durchmesserelements 28 der
Sägewelle 27.
Die Sägewellenbremse 31 ist
hauptsächlich
gebildet aus einem Gleitblock 33, einem Verriegelungsstift 37 und einem
Solenoid 38, etc.
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Wie
in 4 gezeigt, enthält die Sägewellenbremse 31 einen
Gleitblock 33, der gleitet während des Betriebs, um einen
Kontakt zu bilden mit dem aufgeweiteten Durchmesserelement 28 der
Sägewelle 27,
eine Feder 35 zum Veranlassen des Gleitblocks 33 zu
gleiten, den Verriegelungsstift 37 zum Halten des Gleitblocks 33 in
einer Warteposition, das Solenoid 38, das den Verriegelungsstift 37 von dem
Gleitblock 33 zurückzieht,
etc. Ferner ist die Sägewellenbremse 31 bereitgestellt
mit einer Drückstange 39,
die den Gleitblock 33 zurück in die Warteposition drückt, und
mit einer Feder 39a, die die Drückstange 39 in die
Warteposition drängt.
Eine Fläche 33b des
Gleitblocks 33 ist in einer geneigten Keilform gebildet.
Diese Fläche 33b kontaktiert
das aufgeweitete Durchmesserelement 28.
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4 zeigt
einen Zustand, bei dem die Sägewellenbremse 31 nicht
betrieben wird. Der Gleitblock 33 ist in der Warteposition,
wobei er das aufgeweitete Durchmesserelement 28 der Sägewelle 27 nicht
kontaktiert. In diesem Zustand ist die Feder 35 komprimiert,
und eine Federkraft der Feder 35 wirkt auf den Gleitblock 33.
Die Federkraft ist eine Kraft, die in der Lage ist, den Gleitblock 33 zu
einer Position zu gleiten, wo er in Kontakt ist mit dem aufgeweiteten Durchmesserelement 28.
Der Verriegelungsstift 37 kontaktiert ein Loch 33a,
das in dem Gleitblock 33 bereitgestellt ist, wodurch der
Gleitblock in der Warteposition gehalten wird. Der Verriegelungsstift 37 ist
mit einer Nadel 38a des Solenoids 38 verbunden.
Das Solenoid 38 hält
die Nadel 38a, die vorsteht, wenn Energie nicht hindurchverläuft.
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5 zeigt
die Sägewellenbremse 31 in
einem Betriebszustand. Das Betreiben des Solenoids 38 veranlasst
die Sägewellenbremse 31 den
Betrieb zu starten. Wenn Energie durch das Solenoid 38 fließt, wird
die vorstehende Nadel 38a schnell zurückgezogen. Als Ergebnis wird
der Verriegelungsstift 37, der mit der Nadel 38a in
Kontakt ist, zurückgezogen aus
dem Loch 33a des Gleitblocks 33. Der Gleitblock 33 wird
dadurch freigegeben von seinem Halten durch den Verriegelungsstift 37,
und gleitet durch die Federkraft der Feder 35 in Richtung
zu einer Position, wodurch ein Kontakt gebildet wird mit dem aufgeweiteten
Durchmesserelement 28. Wenn der Gleitblock 33 und
das aufgeweitete Durchmesserelement 28 einen Kontakt bilden,
bremst die Reibung zwischen dem Gleitblock 33 und dem expandierten
Durchmesserelement 28 die Sägewelle 27 ab. Der
Gleitblock 33 wird weiter nach innen durch die Reibung
mit dem expandierten Durchmesserelement 28 gezogen, und die
Reibkraft zwischen dem Gleitblock 33 und dem aufgeweiteten
Durchmesserelement 28 nimmt zu, wodurch die Sägewelle 27 stärker gebremst
wird. Die drehende Kreissäge 3 wird
also schnell angehalten.
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Das
Halten des Flusses der Energie durch das Solenoid 38 und
das Drücken
in die Drückstange 39 bringt
die Sägewellenbremse 31 nach
dem Betrieb in ihren ursprünglichen
Zustand zurück.
Die Drückstange 39 drückt den
Gleitblock 33 zurück
in die Warteposition. Wenn der Gleitblock 33 bewegt wird
zu der Warteposition, kontaktiert die Nadel 38a des Solenoids 38 das
Loch 33a. Die Sägewelle 27 kann
veranlasst werden in umgekehrte Richtung zu drehen, wenn der Gleitblock 33 stark
das expandierte Durchmesserelement 28 kontaktiert. Durch
dieses Mittel kann die Sägewellenbremse 31 leicht
nach dem Betrieb in ihren ursprünglichen
Zustand zurückgebracht
werden.
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Wie
in 1 gezeigt sind ein erstes Radar 46 und
ein zweites Radar 47 vor und hinter der Kreissäge 3 angeordnet.
Das erste Radar 46 überwacht einen
ersten vorbeschriebenen Bereich A, der in der Umgebung eines Orts
ist, wo ein Blattrand der Kreissäge 3 und
das Arbeitsstück
einen Kontakt bilden (einen Verarbeitungsort). Der erste vorgeschriebene Bereich
A ist in 6 gezeigt (der gestrichelte
Bereich unten rechts). 6 zeigt eine schematische Ansicht
einer Umgebung der Kreissäge 3 der
Tischsäge 1 von
oben. Wie in 1 und 2 gezeigt,
ist das erste Radar 46 vor der Kreissäge 3 unter dem Tisch 5 lokalisiert.
Da das erste Radar 46 unterhalb des Tisches 5 bereitgestellt
ist, ist ein durchlässiges Fenster 5a,
durch das Funkwellen hindurchtreten können, in dem Tisch 5 nahe
dem vorderen Rand der Kreissäge 3 (siehe 6)
bereitgestellt. Das durchlässige
Fenster 5a kann aus einer Harzplatte gebildet sein.
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Das
zweite Radar 47 ist ein Radar zum Überwachen eines zweiten vorgeschriebenen
Bereichs B, der sich entlang der Kreissäge 3 in Richtung,
in der das Arbeitsstück
gesendet wird, erstreckt. Der zweite vorgeschriebene Bereich B ist
in 6 gezeigt. Der erste vorgeschriebene Bereich A
ist innerhalb des zweiten vorgeschriebenen Bereichs B untergebracht. Wie
in den 1 und 2 gezeigt, ist das zweite Radar 47 an
der Spitze eines Arms 45 angebracht, der hinter dem Tisch 5 bereitgestellt
ist. Wie aus der Figur klar wird, ist das zweite Radar 47 oberhalb
und hinter der Kreissäge 3 lokalisiert
(die Seite, die dem Benutzer gegenüberliegt). Darüber hinaus
ist das zweite Radar 47 derart lokalisiert, dass dessen
Zentrum oberhalb der Oberfläche
der Kreissäge 3 ist. Dies
minimiert den Schattenbereich der Kreissäge, mit dem das zweite Radar 47 konfrontiert
ist.
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Als
nächstes
werden das erste Radar 46 und das zweite Radar 47 genauer
beschrieben. Zuerst wird das erste Radar 46 beschrieben.
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Wie
in 7 gezeigt, ist das erste Radar 46 bereitgestellt
mit einer Sende- und Empfangsantenne 54 zum Senden und
Empfangen von Funkwellen. Eine Oszillationsschaltung 52 zum
Ausgeben eines elektrischen Signals, das bei einer speziellen Frequenz
oszilliert, ist mit der Sende- und Empfangsantenne 54 verbunden
(speziell mit einem Funkwellensendeelement der Sende- und Empfangsantenne 54).
Eine Taktschaltung 50 ist mit der Oszillationsschaltung 53 verbunden.
Die Taktschaltung 50 ist eine Schaltung zum periodischen
Veranlassen einer Ausgabe von Oszillationsschaltung 52,
um EIN oder AUS zu sein. Funkwellen werden von der Sende- und Empfangsantenne 54 nur
während
eines Ausgangsgattersignals gesendet, das von der Taktschaltung 50 in
die Oszillationsschaltung 52 eingegeben wird.
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Ferner
ist eine Wellenformformschaltung 62 mit der Sende- und
Empfangsantenne 54 verbunden (speziell mit einem Funkwellenempfangselement
der Sende- und Empfangsantenne 54) über eine Verstärkerschaltung 58 und
eine Filterschaltung 60. Die Verstärkerschaltung 58 verstärkt das
Signal der Funkwellen, die durch die Sende- und Empfangsantenne 54 empfangen
werden. Die Filterschaltung 60 entfernt Rauschen von dem
Signal, das durch die Verstärkerschaltung 58 verstärkt wird.
Die Wellenformformschaltung 62 formt die Wellenform des
Signals, das von der Filterschaltung 60 ausgegeben wurde, gibt
dann das geformte Signal an das Steuerungselement 15 aus.
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Die
Funkwellen, die von dem ersten Radar 46 ausgegeben werden,
können
eine Frequenz von 1 bis 30 GHz haben. In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel
werden 10,5 GHz Mikrowellen verwendet. Der Funkwellenreflexionskoeffizient
des Arbeitsstücks
W (Holz) und der Funkwellenreflexionskoeffizient eines Objekts,
das ein anderes ist als das Arbeitsstück W (beispielsweise eine Hand
des Benutzers, ein Metallobjekt, etc.), unterscheiden sich stark von
den Funkwellen dieses Frequenzbandes. Diese Differenz der Funkwellenreflexionskoeffizienten
kann verwendet werden, um eine Unterscheidung zu ermöglichen
zwischen dem Werkstück
W und Objekten, die andere sind als das Werkstück W. Bei Funkwellen dieses
Frequenzbandes hat speziell Holz – das wenig Feuchtigkeitsanteil
hat – einen
niedrigen Funkwellenreflexionskoeffizienten und einen hohen Durchdringungskoeffizienten.
Umgekehrt, Objekte mit einem hohen Feuchtigkeitsanteil (eine Hand
des Benutzers, etc.) und Metall haben einen großen Funkwellenreflektionskoeffizienten.
Als Ergebnis ist es möglich
die Stärke
der Peakwerte (Spitzenwerte) der reflektierten Funkwellen zu verwenden,
um zu bestimmen, ob die reflektierten Wellen von dem Arbeitsstück W oder
von dem Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, reflektiert
worden sind. Ferner ist es auch möglich das Objekt, das ein anderes
ist als das Arbeitsstück
W, das in dem Schatten des Arbeitsstücks W versteckt ist, mit den
Funkwellen zu bestrahlen und davon reflektierte Wellen zu empfangen.
Das Arbeitsstück
W ist kein Reflektor, von welchem Funkwellen des oben genannten
Frequenzbandes reflektiert werden, wohingegen Objekte, die andere
sind als Arbeitsstück
W, beispielsweise die Hand eines Benutzers, Metall, etc., Reflektoren sind.
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8 zeigt
Funkwellen, die von dem ersten Radar 46 zusammen mit Ausgabewellenformen
der Funkwellen gesendet werden, die durch das erste Radar 46 empfangen
werden. 8(A) zeigt das Ausgabegattersignal,
das in die Oszillationsschaltung 52 von der Taktschaltung 50 eingegeben
wird. Dies zeigt die Zeitperiode, wenn eine hohe Frequenzspannung
eingegeben wird in die Sende- und Empfangsantenne 54 von
der Oszillationsschaltung 52. 8(B) zeigt
die Wellenform der Hochfrequenzspannung, die von der Oszillationsschaltung 52 in
die Sende- und Empfangsantenne 54 eingegeben wird. 8(C) zeigt die Ausgabewellenform einer
Funkwelle, die ausgegeben wird durch das erste Radar 46,
wenn nur das Arbeitsstück
W (Holz) in dem ersten vorgeschriebenen Bereich A lokalisiert ist. 8(D) zeigt die Ausgabewellenform einer
Funkwelle, die ausgegeben wird durch das erste Radar 46,
wenn das Arbeitsstück
W und ein Funkwellenreflektor (beispielsweise ein Finger des Benutzers,
etc.) in dem ersten vorgeschriebenen Bereich A lokalisiert sind.
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Wie
in 8(A) gezeigt, wird das Ausgabegattersignal
in die Oszillationsschaltung 52 nur während periodischen Zeitintervallen
Tp eingegeben. Als ein Ergebnis, wie in 8(B) gezeigt,
wird eine Frequenz von 10,5 GHz von der Oszillationsschaltung 52 nur
während
der Zeitintervalle Tp ausgegeben. Diese Ausgabefrequenz wird als
Funkwellen von der Sende- und Empfangsantenne 54 gesendet.
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Nachdem
Funkwellen von dem Funkwellensendeelement der Sende- und Empfangsantenne 54 gesendet
worden sind, werden die gesendeten Funkwellen und die reflektierten
Funkwellen davon durch das Funkwellenempfangselement der Sende-
und Empfangsantenne 54 empfangen. In 8(C) und
in 8(D) zeigt der Spitzenwert „a" empfangene Wellenformen,
die von dem Funkwellensendeelement gesendet und direkt durch das
Funkwellenempfangselement empfangen worden sind. Der Spitzenwert „b" in der Figur zeigt
eine Wellenform einer Funkwelle, die reflektiert wurde von Holz,
das in dem ersten vorgeschriebenen Bereich A lokalisiert ist, und
dann empfangen wurde. Der Spitzenwert „c" in der Figur zeigt eine Wellenform
einer Funkwelle, die reflektiert wurde von einem Funkwellenreflektor,
der in dem ersten vorgeschriebenen Bereich A lokalisiert ist und dann
empfangen wurde. Wie aus den Figuren deutlich wird, hat die reflektierte
Wellenform „B", die die Funkwellen
zeigt, die von dem Arbeitsstück
W reflektiert werden, eine niedrige Spitzenspannung. Umgekehrt,
hat die reflektierte Wellenform „C", die die Funkwellen zeigt, die das
Arbeitsstück
W durchdrungen haben und von dem Reflektor reflektiert wurden, eine
hohe Spitzenspannung. Folglich ist es möglich zu bestimmen, ob ein
Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, in der Umgebung der Kreissäge 3 existiert,
basierend auf den Spitzenspannungen der Ausgabewellenformen, die
durch das erste Radar 46 ausgegeben werden.
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Darüber hinaus
wird die Zeit, die verstrichen ist bis die reflektierten Wellen
beobachtet werden (beispielsweise die Perioden t0 bis t1, wie in 8(D) gezeigt, bestimmt durch den Abstand
zwischen dem ersten Radar 46 und dem Reflektor. Solange
der Reflektor in dem ersten vorgeschriebenen Bereich A existiert,
können
die reflektierten Wellen „C" detektiert werden
während
der Zeitperiode t0–t2. Das
erste Radar 46 überwacht
weiter die reflektierten Wellen während der Zeitperiode t0–t2.
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Das
zweite Radar 47 wird beschrieben. 9 zeigt
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des zweiten Radars 47 zeigt.
Wie in 9 gezeigt, ist das zweite Radar 47 mit
einer Sende- und Empfangsantenne 74 bereitgestellt zum
Senden und Empfangen von Funkwellen. Eine Oszillationsschaltung 72 ist
verbunden mit der Sende- und Empfangsantenne 74 (speziell
mit einem Funkwellensendeelement der Sende- und Empfangsantenne 74),
und eine Taktschaltung 70 ist mit der Oszillationsschaltung 72 verbunden.
Die Taktschaltung 70 sendet periodisch die Frequenz der
Spannung, die von der Oszillationsschaltung 72 ausgegeben
wird, in zwei Phasen, und schaltet gleichzeitig den Zustand eines Schalters 78.
Als Ergebnis, wie in 10 gezeigt, wird die Frequenz
der Spannung, die von der Oszillationsschaltung 72 ausgegeben
wird, periodisch (eine Periode = 2 × ts) geschaltet zwischen der
hohen Frequenz H und einer niedrigen Frequenz L. Ferner, wenn die
Frequenz der Spannung, die von der Oszillationsschaltung 72 ausgegeben
wird (in anderen Worten, die Funkwellen, die von der Sende- und Empfangsantenne 74 gesendet
werden) geschaltet wird, wird gleichzeitig eine Schaltung (80a–84a und 80b–84b)
geschaltet. Die Schaltung verarbeitet ein empfangenes Signal, das
von einem Funkwellenempfangselement der Sende- und Empfangsantenne 74 ausgegeben
wird.
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Ferner,
wie aus 10 deutlich wird, unterscheidet
sich das zweite Radar 47 von dem ersten Radar 46 dadurch,
dass kontinuierlich Funkwellen bei einer der zwei Frequenzen gesendet
werden.
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Darüber hinaus
ist ein Diodenmischer 76 mit der Sende- und Empfangsantenne 74 verbunden (speziell
mit dem Funkwellenempfangselement der Sende- und Empfangsantenne 74).
Die Empfangsantenne 74 empfängt (1) die Funkwellen, die
von der Sendeantenne 74 gesendet worden sind, und die nicht
reflektiert worden sind und (2) die Funkwellen, die von dem Reflektor
reflektiert worden sind. Der Diodenmischer 76 multipliziert
die Funkwellen von (1) und (2) und gibt detektierte Wellenspannungen
aus (eine sog. Wellenformdetektionsschaltung).
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Die
Ausgabespannung von dem Diodenmischer 76 variiert basierend
darauf, ob der Reflektor in Richtung zweites Radar 47 bewegt
wird (in anderen Worten, in die Richtung, in der das Arbeitsstück gesendet
wird). Wenn der Reflektor nicht bewegt wird, haben die Funkwellen,
die durch den Reflektor reflektiert werden, die gleiche Frequenz
wie die Funkwellen, die von der Sende- und Empfangsantenne 74 gesendet
werden. Im Gegensatz dazu, aufgrund des Dopplereffekts, haben die
Funkwellen, die durch den Reflektor reflektiert werden, eine Frequenz,
die unterschiedlich ist von der der Wellenformen, die durch die
Sende- und Empfangsantenne 74 gesendet werden, wenn der
Reflektor bewegt wird. Als ein Ergebnis, wenn der Reflektor bewegt
wird, interferieren Funkwellen, die zwei geringe sich unterscheidende Frequenzen
haben, gegenseitig, wodurch Schwebungen in der Ausgangsspannung
des Diodenmischers 76 gebildet werden. Das zweite Radar 47 ist ein
Radar, das die Bewegungsgeschwindigkeit des Reflektors unter Verwendung
der Häufigkeit
dieser Schwebungen misst.
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Die
Ausgabespannung des Diodenmischers 76 unterscheidet sich
auch von der Frequenz der Funkwellen, die von der Sende- und Empfangsantenne 74 ausgegeben
werden. Das zweite Radar 47 ist ein Radar, das Funkwellen
mit gegenseitig unterschiedlichen Frequenzen sendet, die Schwebungen detektiert,
die durch diese unterschiedlichen Frequenzen der Funkwellen erzeugt
werden, und die Position des Reflektors (der Abstand von dem zweiten Radar 47)
aus der Phasendifferenz der Schwebungen misst.
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Zwei
Schaltungsgruppen sind mit dem Diodenmischer 76 über den
Schalter 78 verbunden. Die erste Schaltungsgruppe enthält eine
Verstärkerschaltung 80a,
eine Filterschaltung 82a und eine Wellenformformschaltung 84a.
Die zweite Schaltungsgruppe enthält
eine Verstärkerschaltung 80b,
eine Filterschaltung 82b und eine Wellenformformschaltung 84b.
Die erste Schaltungsgruppe ist mit dem Diodenmischer 76 verbunden,
wenn die Sende- und Empfangsantenne 74 Funkwellen bei der
ersten Frequenz sendet. Die zweite Schaltungsgruppe ist mit dem
Diodenmi scher 76 verbunden, wenn die Sende- und Empfangsantenne 74 Funkwellen
bei der zweiten Frequenz sendet. Die Struktur und die Effekte der Schaltungen
sind identisch zu denjenigen der Schaltungen, die in dem ersten
Radar 46 verwendet werden.
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Das
zweite Radar 47 ist bereitgestellt mit einer Geschwindigkeitsmessschaltung 86 und
einer Phasendifferenzmessschaltung 88. Die Geschwindigkeitsmessschaltung 86 ist
verbunden mit der Wellenformformschaltung 84a, und die
Ausgangsspannung der Wellenformformschaltung 84a wird eingegeben
in die Geschwindigkeitsmessschaltung 86. Die Geschwindigkeitsmessschaltung 86 misst
die Frequenz (Häufigkeit)
der Schwebungen, die in der Ausgangsspannung der Wellenformformschaltung 84a erzeugt
werden (in anderen Worten misst die Geschwindigkeit des Reflektors).
Die Phasendifferenzmessschaltung 88 ist verbunden mit beiden
Wellenformformschaltungen 84a und 84b, und die
Ausgangsspannung beider Wellenformformschaltungen 84a und 84b wird
an die Phasendifferenzmessschaltung 88 eingegeben. Die
Phasendifferenzmessschaltung 88 ist eine Schaltung, die
die Phasendifferenz misst zwischen den Ausgangsspannungen der Wellenformformschaltungen 84a und 84b (in
anderen Worten, die Position des Reflektors wird gemessen). Die
Messergebnisse der Geschwindigkeitsmessschaltung 86 und
der Phasendifferenzmessschaltung 88 werden beide in das
Steuerelement 15 eingegeben.
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Ähnlich wie
das erste Radar 46 sind die Funkwellen, die durch das zweite
Radar 47 verwendet werden, 1 bis 30 GHz. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
werden 24,2 GHz Mikrowellen verwendet. Da vorzugsweise das zweite
Radar 47 nur die Umgebung der Kreissäge 3 überwacht,
werden Funkwellen verwendet, die eine höhere Frequenz haben als die
des ersten Radars 46, und eine Direktivität der Funkwellen
ist folglich erhöht.
Ferner wächst die
Wellenlänge
kürzer,
wenn die Frequenz der Funkwellen größer gemacht wird. Dies erlaubt
eine genaue Messung des Orts und der Geschwindigkeit des Reflektors.
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Darüber hinaus
werden die Antennenform und der Ort des zweiten Radars 47 bestimmt,
so dass die gewünschte
Direktivität
(also die Direktivität
adäquat
zur Überwachung
der Umgebung der Kreissäge 3)
gewonnen werden kann, wenn die Funkwellen bei den obigen Frequenzen
gesendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung hat Kraftwerkzeuge erzeugt, wobei deren Umgebung
durch Radar überwacht
wird, und ist als Patent angemeldet worden (japanische Patentanmeldung
2002-328837, japanische
Patentanmeldung 2003-81399). Eine Technik wurde vorgestellt zum Über wachen
der Umgebung eines Kraftwerkzeugs mittels eines Radars in der japanischen
Patentanmeldung 2002-328837. Eine Technik, die Mikrostreifenantenne
oder Patchantenne in einem Kraftwerkzeug verwendet, ist offenbart
in der japanischen Patentanmeldung 2003-81399. Diese Techniken können wirkungsvoll
in der Tischsäge 1 verwendet
werden.
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Die
elektronische Konfiguration der Tischsäge 1 ist in 11 gezeigt.
Das Steuerelement 15 ist bereitgestellt mit einem Mikrocomputer 91.
Der Mikrocomputer 91 ist bereitgestellt mit einer CPU,
einem ROM, einem RAM und I/O. Ein Programm zum Steuern der Tischsäge 1 ist
in dem ROM des Mikrocomputers 91 gespeichert. Ferner ist
das Steuerelement 15 mit einer Solenoid-Steuerung 97, einer Motorsteuerung 99 und
einer regenerativen Bremsschaltung 100 bereitgestellt.
Die Solenoid-Steuerung 97, die Motorsteuerung 99,
die regenerative Bremsschaltung 100 sind mit dem Mikrocomputer 91 verbunden.
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Das
Solenoid 38 ist mit der Solenoid-Steuerung 97 verbunden.
Die Solenoid-Steuerung 97 betreibt das Solenoid 38.
Der Mikrocomputer 91 gibt Betriebsbefehle an das Solenoid 38.
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Der
Motor 11 ist mit der Motorsteuerung 99 verbunden.
Die Motorsteuerung 99 steuert den Antriebsbetrieb des Motors 11.
Der Mikrocomputer 91 gibt Antriebsbefehle für den Motor 11.
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Der
Motor 11 ist mit der regenerativen Bremsschaltung 100 verbunden.
Die regenerative Bremsschaltung 100 schließt die Schaltung
zu dem Motor 11 und veranlasst den Motor 11 Energie
zu erzeugen. Durch Veranlassung des Motors 11 Energie zu
erzeugen, reduziert die regenerative Bremsschaltung 100 die
Trägheitsenergie
des Motors 11 und bremst folglich den Motor 11.
Der Mikrocomputer 91 gibt Betriebsbefehle für die regenerative
Bremsschaltung 100.
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Eine
Warnvorrichtung 102 und ein Treiberschalter 55 sind
mit dem Mikrocomputer 91 verbunden. Die Warnvorrichtung 102 ist
in der Lage eine erste Warnung und eine zweite Warnung auszugeben.
Die erste Warnung und die zweite Warnung erzeugen gegenseitig unterschiedliche
Alarmsignale. Durch Hören
dieser Alarmtöne
kann der Benutzer bestimmen, ob die erste Warnung oder die zweite
Warnung ausgegeben wird. Die Warnvorrichtung 102 gibt die
erste Warnung oder die zweite Warnung basierend auf Befehlen von
dem Mikrocomputer 91 aus.
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Die
Tischsäge 1 ist
bereitgestellt mit einer Energieversorgungsschaltung 101.
Energie wird an jede Komponente über
die Energielieferschaltung 101 geliefert.
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Das
erste Radar 46 und das zweite Radar 47 sind mit
dem Mikrocomputer 91 verbunden. Der Mikrocomputer 91 detektiert
die empfangenen Wellenformen, die von dem ersten Radar 46 eingegeben werden,
und detektiert die Spitzenwerte „a" und „c", wie in 8 gezeigt,
und berechnet die Zeitperiode t1–t0 zwischen diesen Spitzenwerten.
Der Abstand zwischen der Kreissäge 3 und
dem Reflektor wird herausgefunden aus dieser berechneten Zeitperiode. Es
wird bestimmt, ob der Reflektor in dem ersten vorgeschriebenen Bereich
ist, aus dem Abstand, der folglich gefunden wurde.
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Die
Frequenz der Schwebungen, die durch die Geschwindigkeitsmessschaltung 86 gemessen werden,
und die Phasendifferenz der Beats, die durch die Phasendifferenzmessschaltung 88 gemessen
werden, werden von dem zweiten Radar 47 eingegeben. Der
Mikrocomputer 91 berechnet die Geschwindigkeit, mit der
der Reflektor sich der Kreissäge 3 nähert, aus
der Frequenz der Schwebungen, die eingegeben wurden, und berechnet
den Abstand zwischen dem Sägeblatt 3 und
dem Reflektor aus der Phasendifferenz der Schwebungen, die eingegeben wurden.
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Eine
Zustands-Bestimmungsabbildung 110, wie in 12 gezeigt,
ist in dem ROM des Mikrocomputers 91 gespeichert. Die Zustand-Bestimmungsabbildung 110 ist
eine zweidimensionale Karte, wobei der Abstand der Kreissäge 3 auf
der vertikalen Achse gezeigt ist, und die Geschwindigkeit der Annäherung an
die Kreissäge 3 auf
der horizontalen Achse gezeigt ist. Die Zustand-Bestimmungsabbildung 110 ist unterteilt
basierend auf den Verhältnissen
des Risikos, ob ein Objekt, das ein anderes als das Werkstück W ist,
Kontakt bildet mit der Kreissäge 3.
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Die
Verhältnisse
des Risikos werden klassifiziert basierend auf Paaren von Werten,
die zu dem Abstand zu der Kreissäge 3 und
der Geschwindigkeit des Annäherns
an die Kreissäge 3 gehören. Speziell hat
die Zustands-Bestimmungskarte 110 eine normale Region 111,
eine abnormale Region 112 und eine Risikoregion 113.
In 12 ist die Grenze jeder Region durch eine durchgezogene
Linie gezeigt. Die gestrichelten Linien geben nicht die Grenzen
an. Die normale Region 111 ist eine Region, die Paare von Werten
zeigt, die während
der normalen Verarbeitungsoperationen detektiert werden. Die abnormale Region 112 und
die Risikoregion 113 sind Regionen, die Paare von Werten
zeigen, die nicht während
normalen Verarbeitungsoperationen detektiert. Die Risikoregion 113 hat
eine größere Proportion
an Abnormalität
als die abnormale Region 112. Diese haben ein höheres Risiko,
das ein Objekt, das ein anderes ist als ein Arbeitsstück W, in
Kontakt kommt mit der Kreissäge 3.
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Die
abnormale Region 112 und die Risikoregion 113 werden
basierend auf der Zeit bestimmt, die verbleibt, bevor das detektierte
Objekt Kontakt bildet mit der Kreissäge 3. Diese verbleibende
Zeit wird gefunden von dem Abstand von der Kreissäge 3 und der
Geschwindigkeitsannäherung
an die Kreissäge 3,
die detektiert worden sind. In der Zustand-Bestimmungsabbildung 110 ist
die abnormale Region 112 eine Region, bei der die Restzeit
kürzer
als T1 ist. Die Risikoregion 113 ist eine Region, bei der
die verbleibende Zeit kürzer
als T2 ist. Die Periode T2 ist kürzer als
die Periode T1. In 12 zeigt die Steigung der gestrichelten
Linie 116 gleich T1. Die Steigung der gestrichelten Linie 117 zeigt
T2. Die Region unterhalb der gestrichelten Linie 116 ist
eine Region, bei der die verbleibende Zeit kleiner als T1 ist. Dies
ist die abnormale Region 112. Die Region unterhalb der
gestrichelten Linie 117 ist eine Region, bei der die verbleibende
Zeit kleiner als T2 ist. Dies ist die Risikoregion 113.
-
Eine
Region, bei der ein Abstand zu der Kreissäge 3 gleich oder kleiner
als d1 ist, ist ebenfalls eingestellt als innerhalb der abnormalen
Region 112 liegend, obwohl sie innerhalb der Region liegt,
in der die Restzeit größer als
T1 ist. Ferner ist eine Region, in der ein Abstand zu der Kreissäge 3 gleich
oder kleiner als d2 ist, gesetzt als innerhalb der Risikoregion 113 liegend.
Der Abstand d2 ist kleiner als der Abstand d1. Der Abstand d1 ist
ein Abstand, bei dem ein Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, aus
Sicherheitsgründen
sich nicht der Kreissäge 3 während eines
normalen Verarbeitungsbetriebs der Tischsäge 1 annähern darf.
Folglich wird ein abnormaler Zustand bestimmt, unabhängig von
der Geschwindigkeit des Objekts, wenn ein Objekt, das ein anderes
ist als Werkstück
W, sich der Kreissäge 3 innerhalb
des Abstands d1 angenähert
hat. Darüber
hinaus wird ein Zustand des Risikos bestimmt, ungeachtet der Geschwindigkeit
des Objekts, wenn das Objekt ein anderes ist als das Arbeitsstück W, das sich
der Kreissäge 3 innerhalb
des Abstands d2 angenähert
hat.
-
Eine
Region, bei der die Geschwindigkeit der Annäherung zu der Kreissäge 3 gleich
oder größer als
v1 ist, ist gesetzt, um die abnormale Region 112 zu bilden,
obwohl die Region, die von der Restzeit bestimmt wird, innerhalb
der normalen Region 111 sein sollte. Die Geschwindigkeit
der Annäherung
v1 ist eine Geschwindigkeit, bei der geschätzt wird, dass ein Objekt,
das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, sich nicht der Kreissäge 3 während normaler
Verarbeitungsoperationen der Tischsäge 1 annähern wird.
-
Wie
oben beschrieben, ist eine Grenze 114 zwischen der normalen
Region 111 und der abnormalen Region 112 in der
Zustand-Bestimmungsabbildung 110 gebildet. Ferner ist eine
Grenze 115 gebildet zwischen der abnormalen Region 112 und
der Risikoregion 113. Die Grenze 114 dient als
ein erstes Kriterium zum Bestimmen des Risikos, dass ein Objekt,
das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, Kontakt mit der Kreissäge 3 bilden
wird. Die Grenze 115 dient als ein zweites Kriterium zum
Bestimmen des Risikos, dass ein Objekt, das ein anderes ist als
das Arbeitsstück
W, Kontakt bildet mit der Kreissäge 3.
In dem ersten Kriterium und dem zweiten Kriterium – mit Ausnahme
eines Bereichs, der extrem nahe an der Kreissäge 3 ist – ist ein
Abstand von der Kreissäge 3 gesetzt,
um größer zu werden,
wenn die Geschwindigkeit zunimmt. Ferner, relativ zu der gleichen
Geschwindigkeit ist dieser Abstand größer bei dem ersten Kriterium
als bei dem zweiten Kriterium.
-
In
der Zustand-Bestimmungsabbildung 110 ist der größte Wert
auf der vertikalen Achse der Abstand D, und der größte Wert
auf der horizontalen Achse ist die Geschwindigkeit v2. Der Abstand
D ist der Abstand, der am weitesten weg ist von der Kreissäge 3 der
Regionen, die überwacht
werden durch das erste Radar 46 und das zweite Radar 47.
Die Geschwindigkeit v2 ist die größte Geschwindigkeit, bei der
geschätzt
wird, dass ein Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, sich
der Kreissäge 3 annähert. Die
Geschwindigkeit v2 wird gesetzt unter Verwendung der normalen Verwendung
der Kreissäge 1 als
Referenz.
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Der
Mikrocomputer 91 bestimmt die Zustand-Bestimmungsabbildung 110 unter
Verwendung der Paare von Werten des Abstands des Reflektors von
der Kreissäge 3 und
der Geschwindigkeit der Annäherung
an die Kreissäge 3,
die detektiert wurden durch das erste Radar 46 und das
zweite Radar 47. Durch dieses Mittel ist es möglich zu
bestimmen, ob ein Risiko vorliegt, dass der Reflektor, der detektiert worden
ist, die Kreissäge
kontaktiert. Sollte dieses Risiko vorliegen, kann die Wahrscheinlichkeit
dieses Risikos bestimmt werden.
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Die
Sequenz von Operationen der Tischsäge 1 wird jetzt unter
Verwendung des Flussdiagramms gemäß 13 beschrieben.
Der Startpunkt des Flussdiagramms 13 ist die Einführung eines
Energielieferschalters (nicht gezeigt) der Tischsäge 1.
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In
Schritt S1 ist die Tischsäge 1 in
einem Wartezustand, bis der Benutzer den Antriebsschalter 55 EIN-schaltet.
Wenn der Antriebsschalter 55 eingeschaltet worden ist,
geht der Prozess weiter zu S3.
-
In
Schritt S3 beginnt das erste Radar 46 und das zweite Radar 47 mit
der Arbeit. Der Mikrocomputer 91 steuert die Ausgangsspannungen
des ersten Radars 46 und des zweiten Radars 47 und
beginnt die Überwachung
der Reflektoren (Objekte, die andere sind als das Arbeitsstück W).
-
In
Schritt S5 bestimmt der Mikrocomputer 91, ob ein Reflektor
in dem überwachten
Bereich ist (der erste vorgeschriebene Bereich A und der zweite
vorgeschriebene Bereich B). Wenn das Vorhandensein eines Reflektors
(ein Objekt, das ein anderes als das Arbeitsstück W ist), nicht in dem überwachten
Bereich detektiert wird, geht der Prozess weiter zu Schritt S7.
-
Die
Wellenformen, die von dem ersten Radar 46 unmittelbar nach
dem Einfügen
des Treiberschalters 55 empfangen werden, können in
dem RAM des Mikrocomputers 91 gespeichert werden. Diese
gespeicherten Wellenformen sind vorläufige Periodenwellenformen,
und können
verwendet werden für
die Rauschverarbeitung während
nachfolgender Verarbeitungen der empfangenen Wellenformen. Dadurch können die
reflektierten Wellen der Kreissäge 3,
etc. eliminiert werden von den empfangenen Wellenformen, und ein
Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, kann folglich genau detektiert
werden.
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Im
Gegensatz dazu, wenn ein Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, in
dem überwachten
Bereich detektiert wird, geht der Prozess weiter zu Schritt S31.
Bei S31 gibt die Warnvorrichtung 102 die zweite Warnung
aus, und der Betrieb der Tischsäge 1 wird
angehalten. Ein Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, wird
nicht als vorhanden erwartet in dem überwachten Bereich während der
Periode, bei der ein normaler Betrieb der Tischsäge 1 begonnen wurde.
Folglich wird der Betrieb der Tischsäge 1 angehalten, bevor
die Kreissäge 3 mit
der Drehung begonnen hat. In der Tischsäge 1 wird verhindert,
dass sich die Kreissäge 3 während abnormaler
Zustände
dreht.
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In
Schritt S7 gemäß 13 befiehlt
der Mikrocomputer 91 der Motorsteuerung 99 den
Betrieb des Motors 11. Die Drehenergie des Motors 11 wird an
die Sägewelle 27 über die
Freilaufkupplung 29 übertragen.
Die Kreissäge 3 dreht
zusammen mit der Sägewelle 27.
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In
Schritt S9 wird bestimmt, ob ein Reflektor (ein Objekt, das ein
anderes als das Arbeitsstück
W ist) in dem ersten vorgeschriebenen Bereich A ist. Der erste vorgeschriebene
Bereich A ist der Bereich, der hauptsächlich durch das erste Radar 46 überwacht
wird. Wenn das Vorhandensein eines Reflektors detektiert wird (JA),
geht der Prozess zu Schritt S11. Wenn das Vorhandensein eines Reflektors
nicht detektiert wird (NEIN), geht der Prozess zu Schritt S21. Der
erste vorgeschriebene Bereich A ist ein Bereich, bei dem aus Sicherheitsgründen ein
Objekt, das ein anderes als das Werkstück W ist, während normaler Verarbeitungsoperationen
nicht vorhanden sein darf.
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In
Schritt S1 gibt der Mikrocomputer 91 Betriebsbefehle an
die regenerative Bremsschaltung 100 und das regenerative
Bremsen des Motors 11 erfolgt. Wenn der Motor 11 gebremst
wird, reduziert sich die Rotationsgeschwindigkeit des Getriebes 21. Wenn
die Rotationsgeschwindigkeit des Getriebes 21 sich reduziert,
veranlasst die Freilaufkupplung 29 das Getriebe 21 und
die Sägewelle 27 sich
zu entkoppeln. Die Kreissäge 3 und
die Sägewelle 27 sind beide
in einem Zustand einer Trägheitsrotation.
Darüber
hinaus tönt
die Warnvorrichtung 102 die erste Warnung. Dadurch kann
der Benutzer informiert werden, dass ein Risiko dafür besteht,
dass ein Objekt, das ein anderes ist als das Werkstück W, in
Kontakt kommt mit der Kreissäge 3.
-
In
Schritt S13 gemäß 13 wird
bestimmt, ob der Reflektor sich von dem ersten vorgeschriebenen
Bereich A zurückgezogen
hat. Wenn das Vorhandensein des Reflektors in dem ersten vorgeschriebenen
Bereich A nicht detektiert wird (JA), geht der Prozess zu Schritt
S19. Wenn das kontinuierliche Vorhandensein des Reflektors in dem
ersten vorgeschriebenen Bereich A detektiert wird (NEIN), geht der
Prozess zu Schritt S15.
-
In
Schritt S15 wird die Periode, für
die der Reflektor in dem ersten vorgeschriebenen Bereich A verbleibt,
mit der vorgeschriebenen Periode verglichen. Wenn die Periode, für die der
detektierte Reflektor in dem ersten vorgeschriebenen Bereich A verblieben
ist, die vorgeschriebene Periode überschreitet (JA), geht der
Prozess zu Schritt S17. In dem Fall, in dem die Periode, die der
detektierte Reflektor in dem ersten vorgeschriebenen Bereich A verblieben
ist, nicht die vorbestimmte Periode überschreitet (NEIN), kehrt
der Prozess zu Schritt S13 zurück.
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In
Schritt S17 arbeitet die Sägewellenbremse 31.
Der Mikrocomputer 91 befiehlt der Solenoid-Steuerung 97 das
Solenoid 38 zu betreiben. Der Betrieb des Solenoids 38 aktiviert
die Sägewellenbremse 31.
Die Sägewellenbremse 31 bremst
gewaltsam die Sägenwelle 27,
wodurch die Sägenwelle 27 angehalten
wird. Die Rotation der Kreissäge 3 wird
angehalten. Die Rotation der Kreissäge 3 wird an einem
Punkt angehalten, bei dem detektiert wird, dass ein Risiko dafür besteht,
dass ein Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, in
Kontakt kommen wird mit der Kreissäge 3.
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Wenn
die Sägewellenbremse 31 betrieben wird,
wird die Rotationsgeschwindigkeit an der Seite des Motors 1 reduziert
und eine Freilaufkupplung dreht leer. Folglich muss die Sägewellenbremse 31 nur
die Komponenten auf der Rotationswerkzeugseite bremsen (die Kreissäge 3,
die Sägenwelle 27, etc.).
Die Komponenten auf der Drehwerkzeugseite haben ein kleineres Drehmoment,
und folglich können
die Komponenten auf der Rotationswerkzeugseite schnell gebremst
werden. Es besteht die Möglichkeit,
dass die Rotationsgeschwindigkeit auf der Motorseite aufholt, während die
Komponenten auf der Rotationswerkzeugseite schnell gebremst werden.
In diesem Fall wird der Motor ebenfalls stark gebremst durch die
Sägewellenbremse 31.
Der Motor 11 ist bereits abgebremst und seine Trägheitsenergie
reduziert, so dass das schnelle Bremsen des Motors 11 keine
Probleme erzeugt.
-
Der
Prozess geht von Schritt S17 zu Schritt S31. Bei Schritt S31 tönt die Warnvorrichtung 102 die zweite
Warnung, wodurch folglich der Benutzer informiert wird, dass die
Sägewellenbremse 31 betrieben wird.
Die Operation der Tischsäge 1 wird
angehalten.
-
Im
Gegensatz dazu, wenn Schritt S13 JA ist, wird die regenerative Bremsung
des Motors 11 gestoppt bei Schritt S19, und die erste Warnung
wird angehalten. Der Prozess geht dann zu Schritt S21. Die obige
Sequenz ist ein Zustand, bei dem das Objekt, das ein anderes ist
als das Arbeitsstück
W, vorübergehend
sich dem Werkzeug annähert
und dann zurückgezogen
wird. Beispielsweise kann der Benutzer erlaubt haben, dass sich
ein Finger dem Sägeblatt 3 annähert und
sich bewusst wurde, dass ein Risiko besteht, aufgrund des Hörens der
ersten Warnung. Die regenerative Bremsung des Motors 11 wird gestoppt
und es ist möglich
die Operationen unter Verwendung der Tischsäge 1 weiter zu verwenden.
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In
Schritt S21 gemäß 13 wird
bestimmt, ob der Reflektor (das Objekt, das ein anderes ist als das
Arbeitsstück
W) in dem zweiten vorgeschriebenen Bereich B vorhanden ist. Der
zweite vorgeschriebene Bereich B ist der Bereich, der hauptsächlich von dem
zweiten Radar 47 überwacht
wird. Wenn das Vorhandensein eines Reflektors detektiert wird (JA), geht
der Prozess zu Schritt S23. Wenn das Vorhandensein eines Reflektors
nicht detektiert wird (NEIN), kehrt der Prozess zu Schritt S9 zurück.
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In
Schritt S23 werden Paare von Werten, die den Abstand zu der Kreissäge 3 des
detektierten Reflektors und die Geschwindigkeit der Annäherung an die
Kreissäge 3 des
detektierten Reflek tors betreffen, bestimmt unter Verwendung der
Zustand-Bestimmungsabbildung 110. Wenn die Paare von Werten, die
detektiert worden sind, in der abnormalen Region 112 liegen
(JA), geht der Prozess zu Schritt S25. Wenn die Paare von Werten,
die detektiert worden sind, nicht in der abnormalen Region 112 (NEIN) sind,
kehrt der Prozess zu Schritt S9.
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Bei
Schritt S25 wird ein regeneratives Bremsen des Motors 11 verursacht,
und die Warnvorrichtung 102 tönt die erste Warnung. Dies
ist identisch mit dem Schritt S11.
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In
Schritt S27 wird wie in Schritt S23 der Grad des Risikos, dass der
Reflektor in Kontakt kommt mit der Kreissäge 3, bestimmt von
den Paaren von Werten, die den detektierten Abstand zu der Kreissäge 3 des
Reflektors und die detektierte Annäherungsgeschwindigkeit zu der
Kreissäge 3 des
Reflektors bestimmen. Der Mikrocomputer 91 vergleicht die
detektierten Paare von Werten mit der Zustand-Bestimmungsabbildung 110.
Wenn die Paare von Werten, die detektiert worden sind, in der Risikoregion 113 der
Zustand-Bestimmungsabbildung 110 liegen (JA), geht der
Prozess zu Schritt S29. Wenn die Paare von Werten, die detektiert
worden sind, nicht in der Risikoregion 113 der Zustand-Bestimmungsabbildung 110 liegen
(NEIN), wird zu Schritt S33 gegangen.
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In
Schritt S29 arbeitet die Sägewellenbremse 31.
Dies identisch zu Schritt S17. Die Drehung der Kreissäge 3 wird
angehalten. Die Rotation der Kreissäge 3 wird angehalten
an einer Stelle, bei der detektiert wird, dass ein hohes Risiko
dafür besteht,
dass ein Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, die
Kreissäge 3 kontaktiert.
In Schritt S31 wird folglich die zweite Warnung von der Warnvorrichtung 102 ausgegeben.
Der Betrieb der Tischsäge 1 wird angehalten.
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Wenn
die Bestimmung in Schritt S27 NEIN ist, und der Prozess von Schritt
S27 zu S33 geht, wird in Schritt S33 bestimmt, ob die Paare von
Werten in die normale Region 111 der Zustand-Bestimmungsabbildung 110 gehören. Wenn
die Paare von Werten in der normalen Region 111 sind (JA),
geht der Prozess zu Schritt S35. In Schritt S35 wird das regenerative
Bremsen des Motors 11 angehalten, und die erste Warnung
wird angehalten. Der Prozess kehrt dann zu Schritt S9 zurück. Die
obige Sequenz ist ein Zustand, bei dem ein Objekt, das ein anderes
ist als das Arbeitsstück
W, vorübergehend
sich dem Werkstück
annähert
und dann zurückgezogen
wird. Beispielsweise erlaubt der Benutzer einem Finger sich der
Kreissäge 3 anzunähern und
wird sich des Risikos bewusst beim Hören der ersten Warnung. Das regenerative
Bremsen des Motors 11 wird angehalten und es ist möglich, den
Betrieb unter Verwendung der Tischsäge 1 fortzusetzen.
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Im
Gegensatz dazu, wenn die Bestimmung bei Schritt S33 NEIN ist, kehrt
der Prozess zu Schritt S15 zurück.
Dieser Fall zeigt, dass der abnormale Zustand fortgesetzt wird,
das regenerative Bremsen des Motors 11 fortgesetzt wird,
und der Reflektor kontinuierlich zu überwachen ist.
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Wie
oben beschrieben, wird die Tischsäge 1 überwacht
durch zwei Radare. Das erste Radar 46 und das zweite Radar 47.
Das erste Radar 46 überwacht
hauptsächlich
den ersten vorgeschriebenen Bereich A, der in der Umgebung der Verarbeitungsstelle
der Kreissäge 3 ist.
Der erste vorgeschriebene Bereich A ist ein Bereich, in welchem
ein Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, nicht
vorhanden sein darf. Wenn ein Objekt, das ein anderes ist als das
Arbeitsstück
W, in den ersten vorgeschriebenen Bereich A eindringt, wird dies
unverzüglich
durch das erste Radar 46 detektiert, und ein regeneratives Bremsen
des Motors 11 wird durchgeführt. Ferner ertönt die erste
Warnung. Darüber
hinaus, wenn das Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, in dem
ersten vorgeschriebenen Bereich A für eine vorbestimmte Zeitperiode
verbleibt, wird die Sägewellenbremse 31 betrieben
und die Kreissäge 3 angehalten.
Das regenerative Bremsen ist ein Bremsen in einer vergleichsweise
sanften An und Weise, und folglich wirkt eine geringe Last auf die
Tischsäge 1. Die
Sägewellenbremse 31 führt ein
schnelles Bremsen durch durch Ausüben einer starken Bremskraft. Die
Geschwindigkeit ist jedoch bereits reduziert worden durch das regenerative
Bremsen des Motors 11. Folglich wirkt keine besonders hohe
Last auf die Sägewellenbremse 31,
und keine besonders starke Gegenkraft wirkt auf die Tischsäge 1 oder
auf die Abstützung
der Tischsäge 1.
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Das
zweite Radar 47 überwacht
hauptsächlich
den zweiten vorgeschriebenen Bereich B. Der zweite vorgeschriebene
Bereich B ist ein Bereich, in dem ein Objekt, das ein anderes ist
als das Arbeitsstück
W, während
des normalen Betriebs vorhanden sein kann. Folglich ist es nicht
möglich,
den Risikograd zu bestimmen, indem lediglich das Vorhandensein oder
das Fehlen eines Reflektors verwendet wird. Das zweite Radar 47 detektiert
beides, den Abstand des Reflektors zu der Kreissäge 3 und die Annäherungsgeschwindigkeit
des Reflektors zu der Kreissäge 3.
Dadurch ist es in der Tischsäge 1 möglich, den
Grad des Risikos zu bestimmen, ob der detektierte Reflektor einen
Kontakt bilden wird mit der Kreissäge 3, und die Kreissäge basierend
auf diesem Risikograd zu bremsen.
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14 zeigt
zeitliche Änderungen
der Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 und des Motors 11 (Anzahl
an Umdrehungen/Zeiteinheit) während die
Kreissäge 3 gebremst
wird basierend auf den Ergebnissen, die durch das zweite Radar 47 detektiert worden
sind. Ferner ist die Rotationsgeschwindigkeit Ft der Kreissäge 3 auf
der rechten vertikalen Achse, und die Rotationsgeschwindigkeit Fm
des Motors 11 ist auf der linken vertikalen Achse. Die
Skalierung der linken und rechten vertikalen Achsen ist vergrößert bezüglich der
Geschwindigkeitsrate des Motors 11 und der Kreissäge 3.
Dies erlaubt die Beziehung zwischen der Rotationsgeschwindigkeit
Ft der Kreissäge 3 und
der Rotationsgeschwindigkeit Fm des Motors 11 leichter
verglichen zu werden. In 14 gibt
die Überlappung
der Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 und des Motors 11 an,
dass die Kreissäge 3 und
der Motor 11 in Einheit drehen.
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14 zeigt
einen Fall, bei dem die Tischsäge 1,
die mit getaktetem Ausgang angetrieben wird, ein regeneratives Bremsen
hat, das für
den Motor 11 angewendet wird zum Zeitpunkt t1 (Schritt
S25), und wobei die Sägewellenbremse 31 zum
Zeitpunkt t2 betrieben wird (Schritt S29). Während der gestuften Ausgabe
ist die Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 gleich Ft1, und
die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 ist Fm1. Die
zeitlichen Änderungen
der Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 sind durch die
durchgezogene Linie 120 gezeigt, die die Punkte A, B, C,
D und E verbindet. Die zeitlichen Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit
des Motors 11 sind durch die durchgezogene Linie 121 gezeigt,
die die Punkte A, B, D und E verbinden.
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Zum
Zeitpunkt t1 beginnt der regenerative Bremsvorgang des Motors 11,
und die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 reduziert
sich (Liniensegmente BD). Die Notbremsung ist sanft und keine besonders
starke Gegenkraft wirkt auf den Motor 11 oder dessen Abstützung. Da
die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 reduziert ist,
verursacht die Freilaufkupplung 29 einen Nichteingriffszustand
der Kreissäge 3 und
des Motors 11. Die Kreissäge 3 dreht sich weiter
ungefähr
mit der gleichen Geschwindigkeit aufgrund der Trägheit.
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Zum
Zeitpunkt t2 arbeitet die Sägewellenbremse 31,
woraufhin die Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 rapide
fällt.
Während
der Zeitperiode von dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 (Liniensegment
CD), bremst die Sägewellenbremse 31 nur
die Komponenten auf der Rotationswerkzeugseite (Kreissäge 3,
Sägenwelle 27,
etc.). Diese haben ein kleines Trägheitsmoment. Als ein Ergebnis
kann die Sägewellenbremse 31 schnell
die Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 reduzieren. Ferner wird
auch die Last, die auf die Sägewellenbremse 31 wirkt,
reduziert.
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Zum
Zeitpunkt t3 haben die Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 (Ft2)
und die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 (Fm2) die
Beziehung: Ft2 = R·Fm2
(R: die Rate der Geschwin digkeitsreduktion), und die Freilaufkupplung 29 verursacht
einen Eingriffszustand der Kreissäge 3 und des Motors 11.
Nach dem Zeitpunkt t3, während
die Kreissäge 3 und
der Motor 11 in einen Eingriffszustand veranlasst werden
durch die Freilaufkupplung 29, arbeiten sowohl die regenerative
Bremse des Motors 11 als auch die Sägewellenbremse 31.
Die Geschwindigkeit des Motors 11 ist bereits zum Zeitpunkt t3
ausreichend reduziert, und folglich wird die Last auf die Sägewellenbremse 31 reduziert.
Zum Zeitpunkt t4 (Liniensegment DE) wird die Kreissäge 3 vollständig angehalten.
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Die
Periode, die für
das Bremsen erforderlich ist, vom Beginn des Bremsens bis zum vollständigen Anhalten
der Kreissäge 3 ist
t4-t1. In anderen Worten, die verbleibende Zeit (die Zeit, bevor
ein detektiertes Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, mit
der Kreissäge 3 Kontakt
bilden kann), ist länger
als die Zeitperiode, die für
das Bremsen erforderlich ist. Folglich, durch Beginnen des Bremens kann
die Kreissäge 3 angehalten
werden, bevor das Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, die
Kreissäge 3 kontaktiert.
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Die
größte Last
wirkt auf die Sägewellenbremse 31 zu
den Zeitpunkten t2 und t3. In anderen Worten, die größte Last
wirkt zum Zeitpunkt t2, das Bremsen der Kreissäge 3 beginnt, die
gedreht wird aufgrund der Trägheit
mit ungefähr
der gestuften Rotationsgeschwindigkeit Ft1, und zum Zeitpunkt t3, wenn
die Freilaufkupplung 29 veranlasst, dass die Kreissäge 3 und
der Motor 11 erneut verbunden werden. Die Sägewellenbremse 31 kann
folglich konfiguriert sein, um in der Lage zu sein, der Last dieser
zwei Zeitpunkte t2 und t3 standzuhalten. Die Sägewellenbremse 31 kann
effizient verwendet werden durch Designen derart, dass eine identische
Last auf die Sägewellenbremse 31 zu
diesen Zeitpunkten t2 und t3 wirkt.
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Die
Last, die auf die Sägewellenbremse 31 zum
Zeitpunkt t3 wirkt, wird mehr oder weniger bestimmt durch die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors 11 zu diesem Zeitpunkt. Die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors 11 zum Zeitpunkt t3 variiert gemäß der Zeit,
bei der das regenerative Bremsen des Motors 11 beginnt
(Zeitpunkt t1). Die Bremskapazität
der regenerativen Bremsschaltung 100 und die Kapazität der Sägewellenbremse 31 haben
eine enge Beziehung mit der Zeit, bei der das regenerative Bremsen des
Motors 11 beginnt, und mit der Zeit, bei der die Sägewellenbremse 31 betrieben
wird. Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Zustand-Bestimmungsabbildung 110 zu
verwenden, um die Bedingungen zu bestimmen, unter denen das regenerative
Bremsen des Motors 11 begonnen hat (wenn die Restzeit gleich
groß t1
ist) und die Bedingungen, unter welchen die Sägewellenbremse 31 betrieben
wird (wenn die Restzeit gleich groß t2 ist). In anderen Worten,
die Beschreibung in der Zustand-Bestimmungsabbildung 110 erlaubt
eine effiziente Verwendung der Kapazität der regenerativen Bremsschaltung 100 und der
Sägewellenbremse 31.
Dies verbessert die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Kreissäge 3 zuverlässig angehalten
wird, bevor das Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, damit
einen Kontakt bildet.
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In
der Tischsäge 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
wird der zweite vorgeschriebene Bereich überwacht durch das zweite Radar 47.
Die Funkwellen, die durch das zweite Radar 47 verwendet
werden, dringen durch das Arbeitsstück W und werden von dem Objekt,
das ein anderes ist als Arbeitsstück W, reflektiert. Nur das
Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, ist also ein effektiver Reflektor.
Unter Verwendung des Radars ist es möglich, das Objekt, das ein
anderes ist als Arbeitsstück W,
zu erkennen und die Wahrscheinlichkeit zu detektieren, dass dieses
Objekt in Kontakt kommt mit der rotierenden Kreissäge 3.
Dadurch werden die regenerative Bremsung des Motors 11 und
die Sägewellenbremse 31 betrieben
basierend auf dem Grad der Wahrscheinlichkeit dafür, dass
das Objekt in Kontakt mit der drehenden Kreissäge 3 kommen wird.
Durch das regenerative Bremsen des Motors 11 und durch Betreiben
der Sägewellenbremse 3 wird
die Zeitperiode, die für
das Bremsen der Kreissäge 3 erforderlich ist,
sichergestellt. Die Rotation der Kreissäge 3 kann angehalten
werden, bevor das Objekt, das ein anderes ist als das Werkstück W, damit
einen Kontakt bildet. Ferner haben die regenerative Bremsschaltung 100 und
die Sägewellenbremse 31 einen
kompakten und einfachen Aufbau, und können leicht in ihren ursprünglichen
Zustand nach einem Notstopp zurückkehren.
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In
der Tischsäge 1 wird
ein Kontakt zwischen der rotierenden Kreissäge 3 und einem Objekt,
das ein anderes ist als Arbeitsstück W, soweit wie möglich verhindert.
Die Tischsäge 1 ist
mit einer Sicherheitsabdeckung 7 bereitgestellt. Unter
Verwendung der Sicherheitsabdeckung 7 wird die Sicherheit
des Benutzers, etc. weiter sichergestellt.
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In
der Tischsäge 1 werden
zwei Radare verwendet: das erste Radar 46 und das zweite
Radar 47. Jedes dieser Radare führt unabhängig ein Überwachen durch. Folglich,
sollte eines der Radare ausfallen, kann das verbleibende Radar kontinuierlich weiter überwachen.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel
-
Eine
Tischsäge
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel,
das die Technik der vorliegenden Lehren verwendet, ist im Wesentlichen
identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel,
wobei nur Teile davon modifiziert sind. Folglich konzentriert sich
die Beschreibung auf die Teile, die von der Tischsäge 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
verschieden sind.
-
Die
Punkte, in denen sich die Tischsäge
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
von der Tischsäge 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel unterscheidet,
werden zuerst aufgelistet.
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(Unterschied
1) Die Freilaufkupplung 29 ist nicht vorhanden, und das
Getriebe 21 und die Sägewelle 27 sind
integral und koaxial fixiert.
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(Unterschied
2) Die Zustands-Bestimmungsabbildung 110, die in dem Mikrocomputer 91 gespeichert
ist, wird modifiziert, um eine zweite Zustands-Bestimmungsabbildung
(Karte) 130 zu bilden, wie in 15 gezeigt.
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(Unterschied
1) Es gibt keine Kupplung zwischen dem Motor und der Kreissäge in dem
zweiten Ausführungsbeispiel.
Als ein Ergebnis, wenn die Bremskraft auf den Motor 11 wirkt,
fällt die
Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 integral damit
ab.
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(Unterschied
2) Die zweite Zustand-Bestimmungsabbildung 130, die in
dem zweiten Ausführungsbeispiel
verwendet wird, wird jetzt beschrieben. Die zweite Zustand-Bestimmungsabbildung 130,
wie in 15 gezeigt, ist modifiziert
worden, relativ zu der Zustand-Bestimmungsabbildung 110 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
um eine Grenze 128 (ein erstes Kriterium) zu haben zwischen
einer normalen Region 131 und einer abnormalen Region 132.
Speziell ist ein Bereich der Grenze 128 (das erste Kriterium)
weiter oben, relativ zu der Figur, als dessen Äquivalent in der Zustand-Bestimmungsabbildung 110 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel (die
gestrichelte Linie 116 gemäß 15), und
dieser Bereich ist auf einer gestrichelten Linie 126 lokalisiert.
Die Steigung der unterbrochenen Linie 126 zeigt T3. Als
Ergebnis wird ein regeneratives Bremsen des Motors 11 durchgeführt, wenn
die verbleibende Zeit (bis das detektierte Objekt, das ein anderes
ist als Arbeitsstück,
einen Kontakt bildet mit der Kreissäge 3) gleich oder
kleiner als T3 ist. Die Zeitperiode T3 ist länger als die Restzeit T1 gemäß dem Ausführungsbeispiel
1. Wenn ein Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück, sich
der Kreissäge 3 annähert, wird
die regenerative Bremsung des Motors 11 bei einem früheren Zeitpunkt
durchgeführt
bei der Tischsäge
gemäß dem Ausführungsbeispiel
2, als bei der Tischsäge 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
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Ferner
ist eine Grenze 129 (ein zweites Kriterium) zwischen der
abnormalen Region 132 und einer Risikoregion 133 ebenfalls
modifiziert. Speziell ist ein Bereich der Grenze 129 (das
zweite Kriterium) weiter unten relativ zu der Figur, als ihr Äquivalent
in der Zustand-Bestimmungsabbildung 110 des
ersten Ausführungsbeispiels
(die gestrichelte Linie 117, wie in 15 gezeigt),
und dieser Bereich ist lokalisiert auf einer gestrichelten Linie 127.
Die Steigung der gestrichelten Linie 127 zeigt T4. Als
ein Ergebnis wird die Sägewellenbremse 31 betrieben,
wenn die verbleibende Zeit (die Zeit bis das Objekt, das ein anderes
ist als das Arbeitsstück,
das detektiert worden ist, einen Kontakt bildet mit der Kreissäge 3) äquivalent oder
kleiner als T4 ist. Die Zeit T4 ist kürzer als die verbleibende Zeit
T2 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Wenn ein Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück, sich
der Kreissäge 3 annähert, wird
die Wellenbremse 31 zu einem späteren Zeitpunkt betrieben bei
der Tischsäge
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel,
als bei der Tischsäge 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
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Der
Betrieb der Tischsäge
gemäß dem Ausführungsbeispiel
2 ist ähnlich
wie bei der Tischsäge 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
in dem Flussdiagramm gemäß 13 gezeigt. Ähnlich wie 14 zeigt 16 zeitliche Änderungen
der Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 und des Motors 11 (Anzahl
an Rotationen/Zeiteinheit), wenn die Kreissäge 3 gebremst wird.
Diese zeitlichen Änderungen
sind erforderlich zum Anhalten der Drehung der Kreissäge 3 vor
der Zeit t4. Die Zeit t4 ist gleich der Zeit t4 gemäß 14,
was früher
ist als ein Zeitpunkt, wenn das Objekt einen Kontakt bildet mit
der Kreissäge 3.
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In
der Tischsäge
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
2 tritt ein regeneratives Bremsen des Motors 11 zum Zeitpunkt
t1' auf, die Sägewellenbremse 31 wird
zum Zeitpunkt t3 betrieben, und die Drehung der Kreissäge 3 wird
zum Zeitpunkt t4 angehalten. In 16 sind
die zeitlichen Änderungen
der Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 dargestellt durch
die durchgezogene Linie 134, die die Punkte A, F, D und
E verbindet. Da die Kreissäge 3 und
der Motor 11 normalerweise in einer integrierten Art und Weise
rotieren, sind die zeitlichen Änderungen
der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 ebenfalls durch
die durchgezogene Linie 134 dargestellt.
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Zum
Zeitpunkt t1' beginnt
das regenerative Bremsen des Motors 11, und die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors 11 beginnt abzufallen. Die Rotationsgeschwindigkeit
der Kreissäge 3,
die damit rotiert, fällt
ebenfalls ab.
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Zum
Zeitpunkt t3 arbeitet die Sägewellenbremse 31.
Die Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 ist Ft2 und die
Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 ist Fm2. Die gleichen
Bedingungen, wie bei der Tischsäge 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
werden also zum Zeitpunkt t3 gewonnen. Als ein Ergebnis wird die
Kreissäge 3 zum
Zeitpunkt t4 vollständig
angehalten. Die Last, die auf die Sägewellenbremse 31 wirkt, überschreitet
nicht die gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
und es gibt keine Beschädigung
der Sägewellenbremse 31,
etc.
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Wie
oben beschrieben, ist es bei der Tischsäge gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
möglich,
die Kreissäge 3 vor
dem Zeitpunkt zu stoppen, zu dem das Objekt, das ein anderes ist
als das Arbeitsstück,
einen Kontakt bildet mit der drehenden Kreissäge 3. Ein Kontakt
zwischen der Kreissäge 3, die
dreht, und einem Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück W, kann
soweit wie möglich
verhindert werden. Da die Tischsäge
gemäß dem Ausführungsbeispiel
2 keine Freilaufkupplung hat, ist deren Aufbau einfacher.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Eine
Tischsäge
gemäß dem Ausführungsbeispiel
3 zur praktischen Umsetzung der vorliegenden Lehren ist eine Abwandlung
der Tischsäge 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel
1. Folglich konzentriert sich die Beschreibung auf Teile, die von
der Tischsäge 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel
1 verschieden sind. Die Punkte, in denen sich die Tischsäge gemäß dem Ausführungsbeispiel
3 von der Tischsäge 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel
1 unterscheidet, werden aufgelistet.
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(Unterschied
1) Statt der Freilaufkupplung 29, wie in 3 gezeigt,
ist eine Kupplung bereitgestellt, die das Getriebe 21 und
die Sägenwelle 27 zwischen
einem Eingriffszustand und einem Nichteingriffszustand schalten
kann. Der Mikrocomputer 91 steuert das Schalten der Kupplung
zwischen dem Eingriff und dem Nichteingriff.
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(Unterschied
2) Die Zustand-Bestimmungsabbildung 110, die in dem Mikrocomputer 91 gespeichert
ist, ist modifiziert, um eine dritte Zustand-Bestimmungsabbildung 140 gemäß 17 zu
bilden.
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(Unterschied
1) In der Tischsäge
gemäß dem Ausführungsbeispiel
3 wird die Übertragung
und die Nichtübertragung
von Energie zwischen dem Getriebe 21 und der Sägenwelle 27 durch
den Mikrocomputer 91 gesteuert. Diese Steuerung wird gleichzeitig
durchgeführt
mit einem Steuern der regenerativen Bremsschaltung 100.
Wenn der Mikrocomputer 91 Betriebsbefehle an die regenerative
Bremsschaltung 100 sendet, wird die Kupplung in den Nichteingriffszustand
geschaltet, und Energie wird nicht zwischen dem Getriebe 21 und
der Sägenwelle 27 übertragen.
Die Betriebsbefehle von dem Mikrocomputer 91 zu der regenerativen
Bremsschaltung 100 können als
Befehle verwendet werden, um die Kupplung zu entkoppeln.
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(Unterschied
2) Die dritte Zustand-Bestimmungsabbildung 140 der Tischsäge gemäß dem Ausführungsbeispiel
3 wird jetzt beschrieben. Die dritte Zustand-Bestimmungsabbildung 140 gemäß 17 ist
modifiziert relativ zu der Zustand-Bestimmungsabbildung 110 des
Ausführungsbeispiels 1, um
eine Grenze 138 (ein erstes Kriterium) zu haben zwischen
einer normalen Region 141 und einer abnormalen Region 142.
Speziell ist ein Bereich der Grenze 138 (das erste Kriterium)
nach unten relativ zu der Figur als ihr Äquivalent in der Zustand-Bestimmungsabbildung 110 von
dem Ausführungsbeispiel
1 (die gestrichelte Linie 116 wie in 17 gezeigt),
und dieser Bereich ist auf einer gestrichelten Linie 136 lokalisiert.
Die Steigung der gestrichelten Linie 136 zeigt T5. Als
ein Ergebnis wird das regenerative Bremsen des Motors 11 durchgeführ, wenn
die verbleibende Zeit (die Zeit, bis das Objekt, das ein anderes
ist als das Arbeitsstück,
das detektiert worden ist, in Kontakt kommt mit der Kreissäge 3)
gleich oder kleiner als T5 ist. Gleichzeitig verursacht die Kupplung
das Getriebe 21 und die Sägenwelle 27 in einem Zustand
zu sein, bei dem keine Energie übertragen wird.
Die verbleibende Zeit T5 ist kleiner als die verbleibende Zeit T1
gemäß dem Ausführungsbeispiel 1.
Wenn ein Objekt, das ein anderes ist als das Arbeitsstück, sich
der Kreissäge 3 nähert, wird
ein regeneratives Bremsen des Motors 11 durchgeführt zu einem
späteren
Zeitpunkt mit der Tischsäge
gemäß dem Ausführungsbeispiel
3 als mit der Tischsäge 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel
1. Ferner verursacht die Kupplung gleichzeitig, dass das Getriebe 21 und
die Sägenwelle 27 in
einem Zustand sind, bei dem keine Energie übertragen wird.
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Ferner
ist eine Grenze 139 (ein zweites Kriterium) zwischen der
abnormalen Region 142 und einer Risikoregion 143 modifiziert
worden. Speziell ist ein Bereich der Grenze 139 (das zweite
Kriterium) weiter unten relativ zu der Figur, als das Äquivalent
in der Zustand-Bestimmungsabbildung 110 des
Ausführungsbeispiels
1 (die unterbrochene Linie 117 gemäß 17), und
dieser Bereich ist auf der gestrichelten Linie 137 lokalisiert.
Die Steigung der gestrichelten Linie 137 zeigt T6. Als
ein Ergebnis wird die Sägewellenbremse 31 betrieben,
wenn die Restzeit (die Zeit bis das Objekt, das ein anderes ist
als das Arbeitsstück
und detektiert worden ist, Kontakt mit der Kreissäge 3 bildet)
gleich oder kleiner als T6 ist. Der Zeitpunkt T6 ist kleiner als
die verbleibende Zeit T2 des ersten Ausführungsbeispiels. Wenn ein Objekt,
das ein anderes ist als das Werkstück, sich der Kreissäge 3 nähert, wird
also die Wellenbremse 31 später betrieben mit der Tischsäge gemäß dem Ausführungsbeispiel
3 als mit der Tischsäge 1 des
Ausführungsbeispiels
1.
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Der
Betrieb der Tischsäge
gemäß dem Ausführungsbeispiel
3, wie der der Tischsäge 1 des
Ausführungsbeispiels
1 ist in dem Flussdiagramm gemäß 13 gezeigt. Ähnlich wie 14 zeigt 18 zeitliche Änderungen
der Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 und des Motors 11 (Anzahl
an Umdrehungen/Zeiteinheit), wenn die Kreissäge 3 gebremst wird.
Diese zeitlichen Änderungen
sind erforderlich zum Anhalten der Drehung der Kreissäge 3 vor
dem Zeitpunkt t4. Der Zeitpunkt t4 ist gleich dem Zeitpunkt t4 gemäß 14,
was früher
ist als ein Zeitpunkt, wenn das Objekt einen Kontakt bildet mit der
Kreissäge 3.
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In
der Tischsäge
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
tritt das regenerative Bremsen des Motors 11 zum Zeitpunkt
t2' auf, und die
Kupplung veranlasst gleichzeitig, dass das Getriebe 21 und
die Sägenwelle 27 in
einem Zustand sind, bei dem keine Energie übertragen wird. Die Sägewellenbremse 31 wird
zum Zeitpunkt t3' betrieben,
und die Drehung der Kreissäge 3 wird
zum Zeitpunkt t4 angehalten. In 18 sind
zeitliche Änderungen
der Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 durch die durchgezogene
Linie 144 gezeigt, die die Punkte A, H und E verbindet.
Die zeitlichen Änderungen
der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11 sind durch die
durchgezogene Linie 145 gezeigt, die die Punkte A, G und J
verbindet.
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Zum
Zeitpunkt t2' beginnt
das regenerative Bremsen des Motors 11, und die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors 11 beginnt abzufallen. Die Kupplung veranlasst
das Getriebe 21 und die Sägenwelle 27 in einem
Nichteingriffszustand zu sein. Die Kreissäge 3 dreht weiter
mit ungefähr
der gleichen Geschwindigkeit aufgrund der Trägheit. Alternativ, wenn die
Kreissäge 3 in
Eingriff ist mit dem Verarbeitungswerkstück W bremst die Reibung zwischen
der Kreissäge 3 und
dem Arbeitsstück
W die Kreissäge 3,
und die Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 fällt.
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Zum
Zeitpunkt t3' arbeitet
die Sägewellenbremse 31.
Die Kreissäge 3 ist
nicht in einem Eingriffszustand mit dem Motor 11, der ein
großes
Trägheitsmoment
hat. Folglich fällt
die Rotationsgeschwindigkeit der Kreissäge 3 rapide. In der
Tischsäge
gemäß dem Ausführungsbeispiel
3 kann die Geschwindigkeit der Kreissäge 3 reduziert werden, ohne
dass diese irgendeine Verbindung mit der Geschwindigkeit des Motors 11 hat.
Die Kreissäge 3 wird
schnell gebremst, und zum Zeitpunkt t4 vollständig angehalten. Es ist also
nicht notwendig, den Motor 11 mit der Tischsäge gemäß dem Ausführungsbeispiel
3 anzuhalten. Die regenerative Bremsschaltung 100 kann
beispielsweise auch weggelassen werden.
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Wie
oben beschrieben, ist es bei der Tischsäge gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 möglich, den
Betrieb der Kreissäge 3 anzuhalten,
bevor dem Zeitpunkt, bei dem das Objekt, das ein anderes ist als das
Werkstück,
einen Kontakt bildet mit der betriebenen Kreissäge 3. Die Kreissäge 3 kann
angehalten werden, ohne den Motor 11 anzuhalten in der
Tischsäge
gemäß dem Ausführungsbeispiel
3. Als ein Ergebnis kann die Zeitperiode, die für das Bremsen erforderlich
ist, vom Beginn der Bremsung bis zum vollständigen Anhalten der Kreissäge 3 reduziert
werden. Das Bremsen ist eingestellt, um zu einem späteren Zeitpunkt
zu beginnen, und dies verhindert folglich Unterbrechungen für Operationen
des Benutzers, die durch Operationsfehler verursacht werden.
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Die
Kupplung der Tischsäge
gemäß dem Ausführungsbeispiel
3 kann beispielsweise eine elektromagnetische Energiekupplung sein,
eine pneumatische Kupplung, etc. Ferner kann auch eine Zentrifugalkupplung
als zusätzliche
Bremse für
das Bremsen des Motors 11 verwendet werden. Die Zentrifugalkupplung überträgt Energie
an die Sägenwelle 27,
wenn der Motor 11 oberhalb einer vorbestimmten Anzahl an
Umdrehungen rotiert, und überträgt keine Energie
an die Sägenwelle 27,
wenn der Motor 11 unterhalb einer vorbestimmten Anzahl
an Umdrehungen rotiert. Als ein Ergebnis, wenn der Motor 11,
der bei einer gestuften Rotation rotiert, gebremst wird, fällt die
Rotationsgeschwindigkeit des Motors 11, und das Getriebe 21 und
die Sägenwelle 27 nehmen
einen Nichteingriffszustand an. Die Antriebsoperation des Motors 11 schaltet
also das Getriebe 21 und die Sägenwelle 27 zwischen
einem Eingriffszustand und einem Nichteingriffszustand, wenn das
Bremsen gesteuert wird. Die Tischsäge gemäß diesem Aspekt kann realisiert
werden, indem die Freilaufkupplung 29 durch die Zentrifugalkupplung
in der Tischsäge 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel
1 ersetzt wird.