ВИБРОДОЗИМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИБРАЦИОННОЙ НАГРУЗКИ
VIBRODOSIMETER FOR DETERMINING VIBRATION LOAD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к вибродозиметру для определения вибрационной нагрузки на людей, подвергающихся воздействию механических колебаний во время работы механизированным инструментом, согласно пункту 1 формулы изобретения.
Уровень техники
В публикации DE 10119252 A1 описано устройство для персонального измерения вибрационных нагрузок, действующих на оператора, работающего механизированным инструментом. Устройство содержит датчики вибраций, а также датчики контакта, которые должны устанавливать наличие контакта оператора с вибрирующей машиной.
В силу законодательных норм при работе с вибрирующими (т.е. генерирующими вибрации) машинами необходимо учитывать пороговое предельное значение нагрузки и экспозиционное предельное значение нагрузки, которое характеризует максимально допустимую вибрационную нагрузку за день и не должно превышаться. Эти предельные значения зависят от вибрационных характеристик, специфических для конкретных типов или моделей механизированных инструментов и учитывающих то, что различные типы механизированных инструментов генерируют вибрации с различной интенсивностью. Поэтому корректное определение вибрационной нагрузки невозможно без учета вибрационной характеристики, специфической для конкретного типа механизированного инструмента.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения положена задача, используя простые в осуществлении конструктивные мероприятия, разработать вибродозиметр для определения вибрационной нагрузки на людей, подвергающихся воздействию механических колебаний во время работы механизированным инструментом, причем такой вибродозиметр должен отличаться высокой точностью измерений и одновременно высоким удобством использования.
Эта задача решается в соответствии с изобретением признаками пункта 1 формулы изобретения. Частные предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Предлагаемый в изобретении вибродозиметр для определения вибрационной нагрузки на людей, подвергающихся воздействию механических колебаний во время работы механизированным инструментом, включает в себя:
- измерительный элемент для определения вибраций механизированного инструмента,
- устройство определения времени работы, предназначенное для определения эффективного времени работы механизированного инструмента,
- вычислительное устройство для вычисления допустимого времени работы механизированным инструментом как функции вибрационной характеристики, специфической для конкретного типа механизированного инструмента,
- сравнивающее устройство для сравнения эффективного времени работы с допустимым временем работы,
- интерфейс для считывания вибрационной характеристики из устройства управления механизированного инструмента и
- устройство индикации для отображения текущего состояния вибрационной нагрузки.
Как указано выше, допустимое время работы зависит от вибрационной характеристики, специфической для конкретного типа механизированного инструмента и характеризующей колебания, генерируемые механизированным инструментом и свойственные ему как изделию. Использование вибрационной характеристики гарантирует, что при работе механизированным инструментом с более сильной вибрацией максимально допустимое время работы будет установлено меньшим, чем максимально допустимое время работы механизированным инструментом с менее сильной вибрацией.
Для того чтобы, с одной стороны, обеспечить гибкость применения вибродозиметра на механизированных инструментах различных типов, а с другой стороны, сделать вибродозиметр как можно более простым в обращении, в соответствии с изобретением вибрационная характеристика, специфическая для конкретного типа механизированного инструмента, записывается в вибродозиметр через интерфейс (адаптер или устройство сопряжения) из устройства управления механизированного инструмента. Таким образом, отпадает необходимость во вводе вибрационной характеристики вручную. Считывание этой характеристики через интерфейс происходит автоматически после включения вибродозиметра, что исключает возможность ошибок ввода. Считывание вибрационной характеристики через интерфейс обеспечивает возможность простого переключения вибродозиметра между различными механизированными инструментами без необходимости ввода вибрационной характеристики вручную.
Интерфейс может быть реализован различными путями. Для этого подходит как беспроводной коммуникационный интерфейс, так и аппаратный интерфейс, причем в числе беспроводных интерфейсов можно рассматривать, например, интерфейс Bluetooth, интерфейс беспроводной локальной вычислительной сети (БЛВС), инфракрасный интерфейс, интерфейс для считывания штрихкодов, интерфейс для считывания универсальных товарных кодов (УТК), интерфейс радиочастотной идентификации или радиоинтерфейс. В случае аппаратных интерфейсов соответствующие части разъема, расположенные на механизированном инструменте и вибродозиметре, находящемся в корпусе механизированного инструмента или на нем, состыковывают с образованием соединения для установления связи.
При необходимости через интерфейс можно передавать и дополнительную информацию о функциях инструмента, например о различных рабочих состояниях механизированного инструмента. Так, в случае перфораторов можно проводить различие между режимом ударного бурения и режимом долбления, в которых работающий инструментом человек испытывает нагрузки различного рода.
Передача через интерфейс может осуществляться как от вибродозиметра по направлению к механизированному инструменту, так и в обратном направлении. Вибрационная характеристика передается из запоминающего устройства, расположенного в механизированном инструменте или вилке сетевого питания, на вибродозиметр и в нем подвергается дальнейшей обработке, в обратном же направлении с вибродозиметра через интерфейс могут передаваться, например при достижении предельного значения, сигналы выключения, являющиеся командами на отключение механизированного инструмента.
Для обеспечения возможности определения действующей на оператора вибрационной нагрузки с ее суммированием или накоплением в вибродозиметре целесообразно предусмотреть запоминающее устройство, в котором можно сохранять, в частности, текущее время (длительность) работы и/или текущие значения нагрузки. Это позволяет при смене механизированного инструмента переводить вибродозиметр на новый механизированный инструмент, сохраняя привязку к оператору, причем время работы, т.е. длительность воздействия нагрузки, на предшествующем этапе работы может учитываться посредством находящегося в вибродозиметре запоминающего устройства и прибавляться к текущему значению вибрационной нагрузки. Учет вибрационных характеристик, соответствующих применявшимся оператором инструментам, позволяет определять суммированием (накоплением) допустимую общую нагрузку, невзирая на то, что оператор мог переключаться с механизированного инструмента одного типа на механизированный инструмент другого типа. При этом значение нагрузки, полученной при работе тем или иным механизированным инструментом, определяется на основании эффективного времени работы и соответствующей этому инструменту вибрационной характеристики.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и целесообразные варианты осуществления изобретения раскрыты в формуле изобретения, приведенном ниже описании и на сопровождающих его чертежах, на которых показано:
на фиг.1 - объемное изображение ручного механизированного инструмента с насаживаемым на него вибродозиметром, который посредством интерфейса соединяется с устройством управления механизированного инструмента,
на фиг.2 - схематическое изображение вибродозиметра, включая различные интерфейсы,
на фиг.3 - вибродозиметр, включенный между вилкой сетевого питания ручного механизированного инструмента и розеткой,
на фиг.4 - увеличенное изображение вибродозиметра, показанного на фиг.3, c вставленной в него вилкой сетевого питания,
на фиг.5 - вилка сетевого питания ручного механизированного инструмента в двух видах.
Осуществление изобретения
Изображенный на фиг.1 механизированный инструмент 1 представляет собой ручную машину, в частности перфоратор. Вибродозиметр 2 посажен на корпус механизированного инструмента 1 и снабжен интерфейсом 3, соединяемым с расположенным в механизированном инструменте 1 устройством управления для установления с ним связи. Интерфейс 3 в предпочтительном случае выполнен в виде беспроводного коммуникационного интерфейса, например в виде интерфейса Bluetooth или инфракрасного интерфейса. Вместе с тем, можно использовать и аппаратное соединение интерфейса 3 на вибродозиметре 2 с соответствующим расположенным на стороне инструмента интерфейсом устройства управления. Вибродозиметр 2 установлен на корпусе механизированного инструмента 1 таким образом, чтобы исключить его случайное отделение под действием вибраций и сотрясений механизированного инструмента.
При необходимости вибродозиметр 2 может быть размещен и внутри корпуса механизированного инструмента. Но и в этом случае вибродозиметр целесообразно соединить с расположенным в механизированном инструменте устройством управления разъемным образом.
Как схематически показано на фиг.2, вибродозиметр 2 имеет различные модули, взаимодействующие, т.е. поддерживающие связь, между собой и с расположенным в механизированном инструменте устройством управления. Вибродозиметр 2 состоит из сетевого блока 4 питания, устройства индикации и управления 5 и электронной схемы 6 обработки, выполняющей, или включающей в себя, различные вычислительные функции. В электронной схеме 6 обработки реализовано устройство определения времени работы для определения эффективного времени работы механизированного инструмента, а также в составе электронной схемы обработки находится вычислительное устройство для вычисления допустимого времени работы механизированным инструментом как функции вибрационной характеристики, специфической для конкретного типа механизированного инструмента. Эта вибрационная характеристика автоматически считывается из устройства управления соответствующего механизированного инструмента через интерфейс 3, что избавляет пользователя от необходимости ввода вибрационной характеристики в вибродозиметр 2 вручную. В предпочтительном исполнении электронная схема 6 обработки содержит также запоминающее устройство для сохранения и последующего считывания времени работы инструментом и/или значений нагрузки, уже зарегистрированных при работе механизированным инструментом и учитываемых суммированием при возобновлении работы с тем же самым или другим механизированным инструментом. Кроме того, в электронную схему обработки может быть встроено устройство отключения, предназначенное для выключения механизированного инструмента при превышении предельного значения.
Устройство 5 индикации и управления служит для отображения текущего состояния вибрационной нагрузки, а также для ручного ввода информации в вибродозиметр и управления им.
Интерфейс 3 выполнен в виде беспроводного коммуникационного интерфейса. Дополнительно предусмотрен аппаратный интерфейс 8, который может быть соединен с соответствующим ему интерфейсом на стороне расположенного в механизированном инструменте устройства управления, в результате чего обмен данными может осуществляться также через аппаратный интерфейс 8.
Кроме того, для обмена данными с компьютером предусмотрен интерфейс 7 персонального компьютера.
Вибродозиметр соединяется с источником тока через вилку 9 сетевого питания.
В электронной схеме 6 обработки определяется эффективное время работы механизированного инструмента, в частности как функция значений параметров, измеряемых измерительным элементом вибродозиметра и используемых для определения вибраций механизированного инструмента. Измерительный элемент измеряет, например, виброускорения на механизированном инструменте. Максимально допустимое время работы механизированным инструментом определяется в электронной схеме обработки как функция специфической для конкретного типа механизированного инструмента вибрационной характеристики, которая вводится в вибродозиметр через интерфейс. Затем в электронной схеме обработки выполняется сравнение этого допустимого времени с определенным до этого эффективным временем работы механизированного инструмента, причем в зависимости от результата сравнения предпринимаются дальнейшие меры, такие как указание состояния нагрузки в устройстве индикации или отключение механизированного инструмента.
На фиг.3-5 представлен еще один вариант осуществления изобретения, в котором вибродозиметр 2 находится между вилкой 11 сетевого питания механизированного инструмента 1 и розеткой. Вилка 11 сетевого питания на кабеле 10 сетевого питания механизированного инструмента 1 вставляется в интерфейс 3 (фиг.4) вибродозиметра 2, имеющий вилку 9 сетевого питания, вставляемую в розетку. В этом случае вибродозиметром 2 измеряется потребление электроэнергии механизированным инструментом 1.
Как показано на фиг.4, вибродозиметр 2 обладает сравнительно большим дисплеем как составной частью устройства 5 индикации и управления. На дисплее отображается текущее состояние нагрузки.
На вилке 11 сетевого питания механизированного инструмента находится, как видно на фиг.5, чип 12 радиочастотной идентификации, посредством которого специфическая вибрационная характеристика механизированного инструмента 1 передается в вибродозиметр 2 для последующей обработки. Вибрационная характеристика, посланная с чипа 12 радиочастотной идентификации, вводится через интерфейс 3 вибродозиметра в электронную схему обработки.