(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液圧式の打撃ユニット（１）の打撃動作の間にピエゾセンサ（６）に作用する加速度によって該ピエゾセンサ（６）に発生させられた、打撃ユニット（１）の打撃方向（３）で実施された作業行程の回数を検知することができる測定信号を、マイクロプロセッサ（１２）内での処理に適切なデジタル信号に変換するための装置において、
ピエゾセンサ（６）の出力部（６ａ）に接続された整流器（８）が設けられており、該整流器（８）の作用下で測定信号の負部分が抑圧されるようになっており、さらに、整流器（８）に接続されたピーク値検出器（９）が設けられており、該ピーク値検出器（９）が、測定信号の残りの正部分を包絡線に変換するようになっており、さらに、高域通過フィルタ（１０）が設けられており、該高域通過フィルタ（１０）の作用下で、時間的に連続して続く測定信号の包絡線が、それぞれ零通過を有する振幅を備えた中間信号に変換されるようになっており、さらに、高域通過フィルタ（１０）に後置された、マイクロプロセッサ（１２）のデジタル入力部（１２ａ）に出力側で接続されたコンパレータ（１１）が設けられており、該コンパレータ（１１）の作用下で中間信号が、方形の振幅経過を備えたデジタル信号に変換されるようになっていることを特徴とする、液圧式の打撃ユニットの打撃動作によってピエゾセンサに発生させられた測定信号をデジタル信号に変換するための装置。
【請求項２】
コンパレータ（１１）が、付加的にコンデンサ（１１ｃ）を装備しており、該コンデンサ（１１ｃ）が、先行した打撃動作のデジタル信号に対する設定された時間的な最小間隔を備えたデジタル信号しかコンパレータ出力部（１１ｄ）に加えないように設計されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
ピエゾセンサ（６）が、コンパレータ（１１）に前置された構成部分、すなわち、整流器（８）、ピーク値検出器（９）、高域通過フィルタ（１０）のためのエネルギ源を同時に形成しており、コンパレータ（１１）が、ピエゾセンサ（６）とは無関係のエネルギ供給部（１３）に接続されている、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
ピエゾセンサ（６）と、整流器（８）と、ピーク値検出器（９）と、高域通過フィルタ（１０）と、コンパレータ（１１）と、マイクロプロセッサ（１２）とが、機械的なユニットを形成する構成エレメント（１４′）にまとめられており、該構成エレメント（１４′）が、打撃ユニット（１）のハウジング（１ａ）に取り付けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
ピエゾセンサ（６）と、整流器（８）と、ピーク値検出器（９）と、高域通過フィルタ（１０）と、コンパレータ（１１）とが、３〜７０Ｈｚの間の打撃ユニット（１）の打撃周波数で機能することができるように設計されていて、互いに調和されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧式の打撃ユニット、特に液圧ハンマの打撃動作の間にピエゾセンサに作用する加速度によって該ピエゾセンサに発生させられた、打撃ユニットの打撃方向で実施された作業行程の回数を検知することができる測定信号を、マイクロプロセッサ内での処理に適切なデジタル信号に変換するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９２３６８０号明細書に基づき公知の解決手段のように、打撃ユニットによって実施された打撃の目下の総数が、作動運転期間を検知するための重要な量を表しているという認識から出発している。これに基づき、適宜な基準量との比較によって、該当する打撃ユニットの使用状態に関する情報も導出することができる。打撃ユニットの使用状態に関する情報は、最も単純な事例では、打撃ユニットによって実施された打撃の目下の総数が、保守なしの運転期間を規定する総打撃数に相当するオーダに達したかどうかが検査されることによって獲得することができる。
【０００３】
上述したドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９２３６８０号明細書によって、液圧式の打撃ユニットの運転期間と使用状態とを、打撃ユニットの、時間的に連続して続く個々の運転区分の間に検知するために、打撃ユニットの打撃ピストンによって運動方向で実施された行程を検知することができる測定信号を発生させることがすでに提案されている。これによって、信号の回数が連続的に合計されて総数としてメモリされ、その都度目下の信号の総数が、使用状態を示す示度の形で少なくとも一時的に認知され得る。この場合、打撃数を示す測定信号を発生させるためには、打撃ピストンに基づき発生させられた振動動作を検出するピエゾセンサの形の測定値発生器が使用され得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ピエゾセンサによって発生させられた該当する測定信号をデジタル信号に変換するための装置を改良して、液圧式の打撃ユニットの使用時に見込まれ得る粗野な作業条件にもかかわらず、変換装置が十分確実に所要の情報を供給しかつ低いエネルギ要求を有しているようにすることである。さらに、新たな変換装置が、コンパクトな構造を可能にしていて、したがって、問題なしにかつ特に手間をかけることなしに、打撃ユニットの、測定信号の発生に適した箇所に対応配置され得るように形成されていることが望ましい。さらに、変換装置が、監視したい打撃ユニットの構造形式、構造サイズおよびその他の特性数と十分に無関係となる点でも優れていることが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、ピエゾセンサの出力部に接続された整流器が設けられており、該整流器の作用下で測定信号の負部分が抑圧されるようになっており、さらに、整流器に接続されたピーク値検出器が設けられており、該ピーク値検出器が、測定信号の残りの正部分を包絡線に変換するようになっており、さらに、高域通過フィルタが設けられており、該高域通過フィルタの作用下で、時間的に連続して続く測定信号の包絡線が、それぞれ零通過を有する振幅を備えた中間信号に変換されるようになっており、さらに、高域通過フィルタに後置された、マイクロプロセッサのデジタル入力部に出力側で接続されたコンパレータが設けられており、該コンパレータの作用下で中間信号が、方形の振幅経過を備えたデジタル信号に変換されるようになっているようにした。
【０００６】
【発明の効果】
本発明の基本思想は、ピエゾセンサによって発生させられた測定信号を、連続して続く複数の段階でデジタル信号に変換することにある。このデジタル信号は、打撃ユニットによって実施された打撃動作に関する十分確実な情報を認めていて、マイクロプロセッサ内での処理に適切な形をとっている。高域通過フィルタによって、導入された信号の状態は、この信号の振幅がそれぞれ申し分のない零通過を有するように変化させられる。したがって、変換装置は所属の打撃ユニットに自動的に適合され、この結果、変換装置は組換えなしに、種々様々に形成された打撃ユニットに相俟って使用することができる。本発明の枠内では、ピエゾセンサとして圧電式の衝撃センサを使用することができる。この衝撃センサは、たとえばハードディスクを保護するためにラップトップに使用される。
【０００７】
本発明の思想は、コンパレータが、付加的にコンデンサを装備しており、該コンデンサが、先行した打撃動作のデジタル信号に対する設定された時間的な最小間隔を備えたデジタル信号しかコンパレータ出力部に加えないように設計されている（請求項２参照）ことによって十分に形成することができる。すなわち、付加的なコンデンサは、たとえばピエゾセンサによって付加的に発生させられた「エラー信号」が抑圧されることを保証している。このエラー信号は、たとえば打撃ユニットの、通常見込みたくない加速度によって発生させられる。
【０００８】
有利には、本発明の思想は、ピエゾセンサが、コンパレータに前置された構成部分、すなわち、整流器、ピーク値検出器、高域通過フィルタのためのエネルギ源を同時に形成しており、コンパレータが、ピエゾセンサとは無関係のエネルギ供給部に接続されている（請求項３参照）ように形成されている。したがって、この構成の利点は、変換装置がコンパレータを除いて外部のエネルギ供給部を必要としておらず、低いエネルギ消費しか有していないことにある。これに相応して、変換装置と、後置されたマイクロプロセッサとが、組み込まれたバッテリユニットを装備していることが可能となる。このバッテリユニットによって、場合によっては、５年よりも多くの運転期間が可能となる。この場合、バッテリユニットは、特に１つまたはそれ以上のリチウム・塩化チオニルバッテリから成っている。
【０００９】
変換装置の操作および経済性は、ピエゾセンサと、整流器と、ピーク値検出器と、高域通過フィルタと、コンパレータと、マイクロプロセッサとが、機械的なユニットを形成する構成エレメントにまとめられており、該構成エレメントが、打撃ユニットのハウジングに取り付けられている（請求項４参照）ことによって改善することができる。有利には、前記構成部分ならびに上述したバッテリユニットおよび場合によっては、コンパレータに付加的に対応配置されたコンデンサは弾性的な充填コンパウンドを介して金属製のスリーブの内部に取り付けられている。このスリーブ自体は弾性的な減衰層を介して打撃ユニットのハウジングに支持されている。この場合、充填コンパウンドと減衰層とは互いの振動特性に関連して、打撃ユニットから出発した加速度がピエゾセンサに十分確実に所要の信号を発生させるように設計されていなければならない。
【００１０】
通常の事例では、ピエゾセンサと、整流器と、ピーク値検出器と、高域通過フィルタと、コンパレータとが、３〜７０Ｈｚの間の打撃ユニットの打撃周波数で機能することができるように設計されていて、互いに調和されていれば十分である（請求項５参照）。この構成の結果、変換装置は後続の適合手段なしに、打撃ユニットの構造形式、構造サイズおよびその他の特性値と十分に無関係となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１２】
まず図１には、液圧ハンマ１の形の自体公知の液圧式の打撃ユニットが示してある。液圧ハンマ１のハウジング１ａ内には、打撃ピストン１ｂが長手方向で往復運動可能に案内されていて、制御装置（図示せず）の作用下で、たがね２として形成された工具に作用する。この場合、打撃ピストン１ｂから出発する運動エネルギは打撃エネルギに変換される。作業行程の方向（打撃方向）での打撃ピストン１ｂの運動は矢印３によって示してある。ハウジング１ａは、支持ハウジングまたは支持フレームとして形成された支持エレメント４に固定されている。この場合、この支持エレメント４は接続ブラケット５を有している。この接続ブラケット５を介して、支持エレメント４は支持装置、特に液圧掘削機のブームに結合することができる。この支持装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９２３６８０号明細書に記載されているように、液圧ハンマ１の運転のために必要となる液圧エネルギを供給する。
【００１３】
液圧ハンマ１の運転状態、すなわち、打撃ピストン１ｂの打撃動作の間に生ぜしめられる加速度はピエゾセンサ６にも作用し、液圧ハンマ１の打撃方向（矢印３）で実施される作業行程の回数を検知することができる測定信号をピエゾセンサ６に発生させる。このピエゾセンサ６の出力部６ａは回路技術的に変換装置７に接続されている。この変換装置７は、主要構成部分として、整流器８と、ピーク値検出器９と、高域通過フィルタ１０と、コンパレータ１１とを有している。このコンパレータ１１は出力側でマイクロプロセッサ１２のデジタル入力部１２ａに接続されている。マイクロプロセッサ１２には、コンパレータ１１の作用下で発生させられたデジタル信号がメモリされ、引き続き処理される。
【００１４】
マイクロプロセッサ１２は特に、収容されたデジタル信号をメモリしかつ合計し、これに基づき、液圧ハンマ１の作動運転期間に関するデータを導出し、設定された保守間隔に関連して、液圧ハンマ１の使用状態に関する情報を提供するために役立つ。マイクロプロセッサ１２によって全体的に提供された情報は赤外線インタフェース１２ｂを介してワイヤレスに、たとえばラップトップまたは携帯電話を介して読み出すことができる。さらに、赤外線インタフェース１２ｂは、データと、プログラムと、命令とをマイクロプロセッサ１２に伝えるために働く。マイクロプロセッサ１２およびコンパレータ１１へのエネルギ供給のためには、バッテリユニット１３が設けられている。このバッテリユニット１３は少なくとも１つのリチウム・チオニル・クロライド・バッテリ（リチウム・塩化チオニルバッテリ）を有している。バッテリ１３の運転期間を増加させるためには、ピエゾセンサ６が同時に整流器８、ピーク値検出器９および高域通過フィルタ１０のためのエネルギ源を形成するように変換装置７が形成されている。すなわち、変換装置７の前記構成部分８，９，１０は外部のエネルギ供給部に依存する必要はない。
【００１５】
図１に一点鎖線で示した方形面１４のように、構成部分６〜１３は、機械的なユニットを形成する構成エレメントにまとめられている。この構成エレメントは液圧ハンマ１のハウジング１ａに取り付けられている。方形周縁１４によって規定された構成エレメントはハウジング１ａに符号１４′で示してある。これとは異なり、上述した構成エレメントは、本発明の枠内では、支持エレメント４、接続ブラケット５または支持装置、たとえば液圧掘削機のブームに組み付けられていてもよい。
【００１６】
図２に示した概略図から、構成部分６，８，９，１０，１１の回路技術的な接続と、構成部分８〜１１の基本的な構造とを知ることができる。したがって、ピエゾセンサ６は、２つのダイオード８ａ，８ｂを備えた整流器８に接続されている。この場合、ダイオード８ｂはピーク値検出器９の構成部分も成している。ピエゾセンサ６自体はピーク値検出器９に接続されている。このピーク値検出器９は、高オーム抵抗９ａと、この高オーム抵抗９ａに並列接続されたコンデンサ９ｂとを有している。構成部分９には、コンデンサ１０ａと高オーム抵抗１０ｂとを備えた高域通過フィルタ１０が接続されている。この高域通過フィルタ１０には、２つの高オーム抵抗１１ａ，１１ｂを備えたコンパレータ１１が後置されている。このコンパレータ１１にはバッテリユニット１３（図１参照）によってエネルギが供給される。抵抗１１ａ，１１ｂは基準電圧を発生させるので、変換装置７は外部の妨害電圧に対して不感となる。付加的にコンパレータ１１はコンデンサ１１ｃを装備している。このコンデンサ１１ｃは、先行した打撃動作の信号に対する設定された時間的な最小間隔を下回る信号を抑圧するために働く。すでに上述したように、コンパレータ１１の出力部１１ｄはマイクロプロセッサ１２（図１参照）のデジタル入力部１２ａに接続されている。その他の点では、ピエゾセンサ６と、整流器８と、ピーク値検出器９と、高域通過フィルタ１０と、コンパレータ１１とは、構成部分８〜１１から形成された変換装置７を３〜７０Ｈｚの間の液圧ハンマ１の打撃周波数に対して使用することができるように設計されていて、互いに調和されている。
【００１７】
以下に、ピエゾセンサ６と、変換装置７の構成部分８〜１１との作用形式を図３ａ〜図３ｅにつき詳しく説明する。この場合、それぞれ該当する信号の振幅経過が時間（ミリ秒）に関連して示してある。
【００１８】
液圧ハンマ１の打撃動作に基づき生ぜしめられる、ピエゾセンサ６にも作用する加速度は、ピエゾセンサ６に図３ａに示した測定信号を発生させる。この測定信号には、図３ｂによれば、整流器８の作用下で影響が与えられる。これによって、整流器８に供給された測定信号の負部分が抑圧される（すなわち遮断される）。ピーク値検出器９によって、測定信号の残りの正部分が包絡線に変換される（図３ｃ参照）。この包絡線は、図３ｄに認知することができるように、時間的に相前後して続く中間信号の振幅経過がそれぞれ「きれいな」零通過を有するように、高域通過フィルタ１０の作用下で移動させられる。このように処理された中間信号はコンパレータ１１によって、方形の振幅経過を備えたデジタル信号に変換され、これによって、このデジタル信号は、後置されたマイクロプロセッサ１２によって収容することができ、処理することができる。
【００１９】
構成部分６，８，９，１０，１１の、前述した構成および回路技術的な接続によって、一方では、変換装置７を組換え手段なしに、種々様々に形成された液圧式の打撃装置に相俟って使用することが可能となる。他方では、構成部分６，８，９，１０を適切に設計することによって、コンパレータ１１を除いて、変換装置７に付加的なエネルギ源が不要となることを達成することができる。すなわち、本発明は、すでにドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９２３６８０号明細書に記載された情報の内容を容易にするかもしくは経済的な観点で改善することに寄与している。この観点から、液圧式の打撃ユニットの作動運転期間に関する情報と、たとえば設定された保守間隔に関する打撃ユニットの使用状態とを導出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液圧ハンマと協働する新たな変換装置の基本的な構造ならびにマイクロプロセッサおよびバッテリユニットの概略図である。
【図２】図１に示した変換装置の概略的な回路図である。
【図３ａ】測定信号を、方形の振幅経過を備えたデジタル信号に変換する第１段階の経過を示す線図である。
【図３ｂ】測定信号を、方形の振幅経過を備えたデジタル信号に変換する第２段階の経過を示す線図である。
【図３ｃ】測定信号を、方形の振幅経過を備えたデジタル信号に変換する第３段階の経過を示す線図である。
【図３ｄ】測定信号を、方形の振幅経過を備えたデジタル信号に変換する第４段階の経過を示す線図である。
【図３ｅ】測定信号を、方形の振幅経過を備えたデジタル信号に変換する第５段階の経過を示す線図である。
【符号の説明】
１  液圧ハンマ、  １ａ  ハウジング、  １ｂ  打撃ピストン、  ２  たがね、  ３  矢印、  ４  支持エレメント、  ５  接続ブラケット、  ６  ピエゾセンサ、  ６ａ  出力部、  ７  変換装置、  ８  整流器、  ８ａ  ダイオード、８ｂ  ダイオード、  ９  ピーク値検出器、  ９ａ  高オーム抵抗、  ９ｂ  コンデンサ、  １０  高域通過フィルタ、  １０ａ  コンデンサ、  １０ｂ  高オーム抵抗、  １１  コンパレータ、  １１ａ  高オーム抵抗、  １１ｂ  高オーム抵抗、  １１ｃ  コンデンサ、  １１ｄ  出力部、  １２  マイクロプロセッサ、  １２ａ  デジタル入力部、  １２ｂ  赤外線インタフェース、  １３  バッテリユニット、  １４  方形周縁、  １４′  構成エレメント
【図１】
0004259814.tif 000002
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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