WO2008116701A1 - Vibrationsdosimeter zur ermittlung der vibrationsbelastung - Google Patents

Vibrationsdosimeter zur ermittlung der vibrationsbelastung Download PDF

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WO2008116701A1
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vibration dosimeter
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Andreas Strasser
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Robert Bosch GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector

Definitions

  • the invention relates to a vibration dosimeter for
  • DE 101 19 252 Al a device for personal measurement of vibration loads is described, which act on an operator who works on a tool.
  • the facility includes a
  • Vibration sensor and contact sensors via which a contact of the operator with the vibration generating machine to be determined.
  • Exposure limit values are to be taken into account which characterize a maximum permissible daily vibration load and must not be exceeded. These limit values depend on device-specific vibration characteristics, which take account of different levels of vibration generation on the respective tool. For a correct determination of the vibration load, therefore, the consideration of the device-specific vibration characteristic value is essential.
  • the invention has for its object to provide with easy-to-implement measures a vibration dosimeter for determining the vibration load of people who are exposed by the operation of a tool mechanical vibrations, the vibration dosimeter should be characterized by high accuracy and at the same time by a high level of user-friendliness.
  • the vibration dosimeter according to the invention for determining the vibration load of persons who are exposed to mechanical vibrations by the operation of a tool has an operating time determining device for determining the effective operating time of the tool, a computer device for calculating the permissible working time on the tool and a comparison device for comparing the effective operating time with the permissible working time.
  • the permissible working time depends on the tool-specific vibration characteristic value with which the product-specific vibrations generated by the respective tool are characterized.
  • the vibration characteristic ensures that the maximum permissible tools are those with strong vibrations
  • Working time is set to a lower value than tools with lower vibrations.
  • the invention provides that the tool-specific vibration characteristic is read via an interface in the vibration dosimeter.
  • a manual input of the vibration characteristic is therefore not required.
  • the read-in of the characteristic value via the interface takes place automatically after activation of the vibration dosimeter, whereby incorrect inputs excluded are.
  • the reading of the characteristic value via the interface allows a simple change of the vibration dosimeter between different tools without the need for a manual input of the characteristic value.
  • the interface can be realized in various ways. In question is both a wireless
  • Communication interface as well as a hardware-bound interface, with wireless interfaces such as Bluetooth, WLan, infrared, barcode, UPC
  • additional device functions can also be transmitted via the interface, for example different operating states of the tool.
  • additional device functions can also be transmitted via the interface, for example different operating states of the tool.
  • Transmission over the interface can be done both from
  • Vibratory dosimeter in the direction of the tool as well as in the opposite direction.
  • the vibration characteristic value is transferred from a memory in the tool or in the power plug to the vibration dosimeter and there subjected to further processing, in the opposite direction of the
  • Vibration dosimeter via the interface for example, when reaching a limit deactivation signals for switching off the tool to be transferred.
  • a storage device is expediently provided in the vibration dosimeter, in particular the current - A -
  • Operating time and / or current load values can be stored. This makes it possible to transfer the vibration dosimeter person-bound to the new tool when changing the tool, the operating time or the load duration from the previous operation on the storage device in the vibration meter can be considered and added to the current vibration load.
  • a cumulative total load can be determined cumulatively, irrespective of any change of the tool type.
  • the respective tool-specific load value is determined here from the effective service life and the respective vibration characteristic value.
  • the vibration dosimeter advantageously also has a display device to display the current status of the vibration load.
  • FIG. 1 is a perspective view of a hand tool, with an attachable vibration dosimeter, which is to be connected via an interface with a control device of the tool,
  • Fig. 2 is a schematic representation of the
  • Fig. 4 shows the vibration dosimeter of Fig. 3 including plugged in mains plug in an enlarged
  • Fig. 5 of the power plug of the hand tool in two views.
  • the vibration dosimeter 2 is placed on the housing of the tool 1 and is provided with an interface 3, which communicates with a control device, which is arranged in the tool 1.
  • the interface 3 is preferably designed as a wireless communication interface, for example as a Bluetooth or infrared interface.
  • a hardware connection of the interface 3 on the vibration dosimeter 2 with an associated, device-side interface of the control unit into consideration.
  • the vibration dosimeter 2 is arranged in the manner of the housing of the tool 1 that accidental release of the dosimeter is excluded by the vibrations and vibrations of the tool.
  • the vibration dosimeter 2 has various structural units which communicate with one another or with the control device in the tool.
  • the vibration dosimeter 2 consists of a power supply 4, a display and control device 5 and an evaluation 6, which performs or includes various computer functions.
  • an operating time detection device for determining the effective operating life of the tool is realized, also located in the transmitter a computing device for calculating the allowable working time on the tool as
  • the transmitter 6 also includes a memory device for storing and re-reading the operating time and / or load values that have already incurred during work on the tool and cumulatively taken into account for a resumption of work on the same tool or another tool.
  • a shutdown device for switching off the tool when exceeding a limit.
  • the display and operating device 5 serves to display the current status of the vibration load as well as the manual input or control of the vibration dosimeter.
  • the interface 3 is wireless
  • a hardware interface 8 is provided, which can be connected to an associated interface on the part of the control device in the tool, so that a data exchange can also be performed via the hardware interface 8.
  • a PC interface 7 is provided for data exchange with a computer.
  • the vibration dosimeter is to be connected to a power source.
  • the effective operating life of the tool is determined, in particular as a function of measured values, which are used by a measuring unit of the vibration dosimeter for determining the vibrations of the tool.
  • the measuring unit measures, for example, the occurring accelerations.
  • the permissible maximum working time on the tool is determined in the evaluation electronics as a function of the tool-specific vibration characteristic value, which is transmitted via the interface to the tool Vibration dosimeter is read.
  • a comparison with the previously determined effective operating time is performed in the evaluation, wherein depending on the result of the comparison, further measures such as the display in the display device or a deactivation of the tool are performed.
  • the vibration dosimeter 2 is located between the power plug 11 of the tool 1 and the socket.
  • the power plug 11 on the power cable 10 of the tool 1 is inserted into the interface 3 (Fig. 4) of the vibratory dosimeter 2, which has the power plug 9, which is plugged into the socket.
  • the current consumption of the tool 1 is measured by the vibration dosimeter 2.
  • the vibration dosimeter 2 has a relatively large display as a component of the display and operating device 5.
  • the current load state is shown in the display.
  • an RFID chip 12 via which the tool-specific vibration characteristic value of the tool 1 is transmitted to the vibration dosimeter 2 for further processing, is located on the power plug 11 of the tool.
  • the vibration characteristic value is fed from the RFID chip 12 via the interface 3 into the evaluation electronics of the vibration dosimeter.

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract

Ein Vibrationsdosimeter (2) zur Ermittlung der Vibrationsbelastung von Personen umfasst eine Betriebsdauer-Ermittlungseinrichtung (6), eine Rechnereinrichtung (6) zum Berechnen der zulässigen Arbeitszeit als Funktion eines werkzeugspezifischen Vibrationskennwerts, eine Vergleichseinrichtung (6) zum Vergleichen der effektiven Betriebsdauer mit der zulässigen Arbeitszeit und eine Schnittstelle (3) zum Einlesen des Vibrationskennwerts vom Werkzeug (1).

Description

BeSchreibung
Titel
Vibrationsdosimeter zur Ermittlung der Vibrationsbelastung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Vibrationsdosimeter zur
Ermittlung der Vibrationsbelastung von Personen, die durch den Betrieb eines Werkzeugs mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind, nach dem Anspruch 1.
Stand der Technik
In der DE 101 19 252 Al wird eine Einrichtung zur personengebundenen Messung von Schwingungsbelastungen beschrieben, die auf eine Bedienungsperson einwirken, welche an einem Werkzeug arbeitet. Die Einrichtung umfasst eine
Schwingungssensorik sowie Kontaktsensoren, über die ein Kontakt der Bedienperson mit der Schwingungserzeugenden Maschine festgestellt werden soll.
Aufgrund gesetzlicher Vorschriften müssen bei Arbeiten mit Schwingungserzeugenden Maschinen Auslöse- und
Expositionsgrenzwerte berücksichtigt werden, die eine maximal zulässige, tägliche Schwingungsbelastung kennzeichnen und nicht überschritten werden dürfen. Diese Grenzwerte hängen von gerätespezifischen Vibrationskennwerten ab, die einer unterschiedlich starken Schwingungserzeugung am jeweiligen Werkzeug Rechnung tragen. Für eine korrekte Ermittlung der Vibrationsbelastung ist daher die Berücksichtigung des gerätetypischen Vibrationskennwertes unerlässlich .
Offenbarung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfach durchzuführenden Maßnahmen ein Vibrationsdosimeter zur Ermittlung der Vibrationsbelastung von Personen zu schaffen, die durch den Betrieb eines Werkzeugs mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind, wobei sich das Vibrationsdosimeter durch eine hohe Messgenauigkeit und zugleich durch eine hohe Bedienerfreundlichkeit auszeichnen soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Vibrationsdosimeter zur Ermittlung der Vibrationsbelastung von Personen, die durch den Betrieb eines Werkzeugs mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind, weist eine Betriebsdauer-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung der effektiven Betriebsdauer des Werkzeugs auf, eine Rechnereinrichtung zum Berechnen der zulässigen Arbeitszeit an dem Werkzeug und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der effektiven Betriebsdauer mit der zulässigen Arbeitszeit. Die zulässige Arbeitszeit hängt von dem werkzeugspezifischen Vibrationskennwert ab, mit dem die von dem jeweiligen Werkzeug erzeugten und produktspezifischen Schwingungen charakterisiert werden. Über den Vibrationskennwert ist sichergestellt, dass bei Werkzeugen mit starken Vibrationen die maximal zulässige
Arbeitszeit auf einen geringeren Wert gesetzt wird als bei Werkzeugen mit niedrigeren Vibrationen.
Um einerseits eine flexible Anwendung des Vibrationsdosimeters auf verschiedene Werkzeugtypen zu ermöglichen und andererseits die Handhabung soweit wie möglich zu vereinfachen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der werkzeugspezifische Vibrationskennwert über eine Schnittstelle in das Vibrationsdosimeter eingelesen wird. Eine manuelle Eingabe des Vibrationskennwertes ist somit nicht erforderlich. Das Einlesen des Kennwerts über die Schnittstelle erfolgt automatisch nach Aktivierung des Vibrationsdosimeters, wodurch Fehleingaben ausgeschlossen sind. Das Einlesen des Kennwertes über die Schnittstelle ermöglicht einen einfachen Wechsel des Vibrationsdosimeters zwischen verschiedenen Werkzeugen ohne die Notwendigkeit einer manuellen Eingabe des Kennwertes.
Die Schnittstelle kann auf verschiedene Art und Weise realisiert sein. Infrage kommt sowohl eine drahtlose
Kommunikationsschnittstelle als auch eine hardwaregebundene Schnittstelle, wobei bei drahtlosen Schnittstellen beispielsweise Bluetooth-, WLan-, Infrarot-, Barcode-, UPC-
(Universal Product Code) , RFID- (Radio Frequency Identification) oder Funk-Schnittstellen in Betracht kommen. Bei hardwaregebundenen Schnittstellen werden die jeweiligen Schnittstellenteile am Werkzeug und am Vibrationsdosimeter im oder am Gehäuse des Werkzeugs in Kommunikationsverbindung gebracht .
Über die Schnittstelle können ggf. auch zusätzliche Gerätefunktionen übertragen werden, beispielsweise verschiedene Betriebszustände des Werkzeugs. So können bei Bohrhämmern der Schlagbohrbetrieb und der Meißelbetrieb unterschieden werden, die verschiedenartige Belastungen auf die bedienende Person ausüben.
Die Übertragung über die Schnittstelle kann sowohl vom
Vibrationsdosimeter in Richtung auf das Werkzeug als auch in Gegenrichtung erfolgen. Der Vibrationskennwert wird von einem Speicher im Werkzeug oder im Netzstecker auf das Vibrationsdosimeter übertragen und dort einer weiteren Verarbeitung unterzogen, in Gegenrichtung können von dem
Vibrationsdosimeter über die Schnittstelle beispielsweise bei Erreichen eines Grenzwertes Deaktivierungssignale zum Abschalten des Werkzeugs übertragen werden.
Um die Vibrationsbelastung auf eine Bedienungsperson kumulativ ermitteln zu können, ist im Vibrationsdosimeter zweckmäßig eine Speichereinrichtung vorgesehen, in der insbesondere die aktuelle - A -
Betriebsdauer und/oder aktuelle Belastungswerte abgespeichert werden können. Dadurch ist es möglich, bei einem Wechsel des Werkzeugs das Vibrationsdosimeter personengebunden auf das neue Werkzeug zu übertragen, wobei die Betriebsdauer bzw. die Belastungsdauer aus dem vorangegangenen Arbeitsvorgang über die Speichereinrichtung im Vibrationsdosimeter berücksichtigt und zu der aktuellen Vibrationsbelastung hinzuaddiert werden können. Über die Berücksichtigung des jeweils geltenden Vibrationskennwerts lässt sich kumulativ eine zulässige Gesamtbelastung ermitteln, ungeachtet eines etwaigen Wechsels des Werkzeugtyps. Der jeweils werkzeugspezifische Belastungswert ermittelt sich hierbei aus der effektiven Betriebsdauer und dem jeweiligen Vibrationskennwert.
Das Vibrationsdosimeter weist darüber hinaus vorteilhafterweise auch eine Anzeigeeinrichtung auf, um den aktuellen Status der Vibrationsbelastung darzustellen .
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Handwerkzeugs, mit einem aufsetzbaren Vibrationsdosimeter, das über eine Schnittstelle mit einer Steuerungseinrichtung des Werkzeugs zu verbinden ist,
Fig. 2 eine schematisierte Darstellung des
Vibrationsdosimeters einschließlich diverser Schnittstellen,
Fig. 3 das zwischen den Netzstecker des Handwerkzeugs und die Steckdose zwischengeschaltete
Vibrationsdosimeter,
Fig. 4 das Vibrationsdosimeter aus Fig. 3 einschließlich eingestecktem Netzstecker in vergrößerter
Darstellung, Fig. 5 der Netzstecker des Handwerkzeugs in zwei Ansichten. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Werkzeug 1 handelt es sich um eine handgeführte Werkzeugmaschine, insbesondere einen Bohrhammer. Das Vibrationsdosimeter 2 wird auf das Gehäuse des Werkzeugs 1 aufgesetzt und ist mit einer Schnittstelle 3 versehen, die in Kommunikationsverbindung mit einem Steuerungsgerät tritt, welches im Werkzeug 1 angeordnet ist. Die Schnittstelle 3 ist bevorzugt als drahtlose Kommunikationsschnittstelle ausgeführt, beispielsweise als Bluetooth- oder Infrarot-Schnittstelle. Gegebenenfalls kommt aber auch eine Hardwareverbindung der Schnittstelle 3 am Vibrationsdosimeter 2 mit einer zugeordneten, geräteseitigen Schnittstelle des Steuergerätes in Betracht. Das Vibrationsdosimeter 2 wird in der Weise am Gehäuse des Werkzeugs 1 angeordnet, dass ein versehentliches Lösen des Dosimeters durch die Vibrationen und Schwingungen des Werkzeugs ausgeschlossen ist.
Gegebenenfalls kommt auch eine Anordnung des Vibrationsdosimeters 2 innerhalb des Gehäuses des Werkzeugs in Betracht. Auch in diesem Fall ist aber vorteilhaft das Vibrationsdosimeter lösbar mit dem Steuergerät im Werkzeug zu verbinden .
Wie der schematisierten Darstellung gemäß Fig. 2 zu entnehmen, weist das Vibrationsdosimeter 2 verschiedene Baueinheiten auf, die untereinander bzw. mit der Steuerungseinrichtung im Werkzeug kommunizieren. Das Vibrationsdosimeter 2 besteht aus einem Netzteil 4, einer Anzeige- und Bedieneinrichtung 5 und einer Auswerteelektronik 6, die verschiedene Rechnerfunktionen ausführt bzw. umfasst. In der Auswerteelektronik 6 ist eine Betriebsdauer-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung der effektiven Betriebsdauer des Werkzeugs realisiert, außerdem befindet sich in der Auswerteelektronik eine Recheneinrichtung zur Berechnung der zulässigen Arbeitszeit an dem Werkzeug als
Funktion eines werkzeugspezifischen Vibrationskennwerts. Dieser Vibrationskennwert wird automatisch über die Schnittstelle 3 vom Steuergerät des jeweiligen Werkzeugs eingelesen, wodurch sich eine manuelle Eingabe des Vibrationskennwerts in das Vibrationsdosimeter 2 erübrigt. Vorteilhafterweise umfasst die Auswerteelektronik 6 auch eine Speichereinrichtung zum Abspeichern und Wiederauslesen der Betriebsdauer und/oder von Belastungswerten, die bei Arbeiten an dem Werkzeug bereits angefallen sind und für eine Wiederaufnahme der Arbeit am gleichen Werkzeug oder einem anderen Werkzeug kumulativ berücksichtigt werden. In die Auswerteelektronik kann außerdem eine Abschalteinrichtung zum Abschalten des Werkzeugs bei Überschreitung eines Grenzwerts integriert sein.
Die Anzeige- und Bedieneinrichtung 5 dient zur Darstellung des aktuellen Status der Vibrationsbelastung sowie der manuellen Eingabe bzw. Steuerung des Vibrationsdosimeters .
Die Schnittstelle 3 ist als drahtlose
Kommunikationsschnittstelle ausgeführt. Zusätzlich ist eine Hardware-Schnittstelle 8 vorgesehen, die mit einer zugeordneten Schnittstelle auf Seiten der Steuereinrichtung im Werkzeug verbunden werden kann, so dass ein Datenaustausch auch über die Hardware-Schnittstelle 8 durchgeführt werden kann.
Des Weiteren ist eine PC-Schnittstelle 7 zum Datenaustausch mit einem Computer vorgesehen.
Über einen Netzstecker 9 ist das Vibrationsdosimeter mit einer Stromquelle zu verbinden.
In der Auswerteelektronik 6 wird die effektive Betriebsdauer des Werkzeugs ermittelt, insbesondere als Funktion von Messwerten, die von einer Messeinheit des Vibrationsdosimeters zur Ermittlung der Vibrationen des Werkzeugs dienen. Die Messeinheit misst beispielsweise die auftretenden Beschleunigungen. Die zulässige, maximale Arbeitszeit an dem Werkzeug wird in der Auswerteelektronik als Funktion des werkzeugspezifischen Vibrationskennwerts ermittelt, der über die Schnittstelle in das Vibrationsdosimeter eingelesen wird. Anschließend wird in der Auswerteelektronik ein Vergleich mit der zuvor ermittelten effektiven Betriebsdauer durchgeführt, wobei je nach Ergebnis des Vergleichs weitere Maßnahmen wie die Anzeige in der Anzeigeeinrichtung oder eine Deaktivierung des Werkzeugs durchgeführt werden.
In den Figuren 3 bis 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Vibrationsdosimeter 2 sich zwischen dem Netzstecker 11 des Werkzeugs 1 und der Steckdose befindet. Der Netzstecker 11 am Stromkabel 10 des Werkzeuges 1 wird in die Schnittstelle 3 (Fig. 4) des Vibrationsdosimeters 2 eingesteckt, das über den Netzstecker 9 verfügt, welcher in die Steckdose eingesteckt wird. Gemessen wird in diesem Fall von dem Vibrationsdosimeter 2 die Stromaufnahme des Werkzeuges 1.
Wie Fig. 4 zu entnehmen, verfügt das Vibrationsdosimeter 2 über ein verhältnismäßig großes Display als Bestandteil der Anzeige- und Bedieneinrichtung 5. In dem Display wird der aktuelle Belastungszustand dargestellt.
Am Netzstecker 11 des Werkzeuges befindet sich, wie Fig. 5 zu entnehmen, ein RFID-Chip 12, über den der werkzeugspezifische Vibrationskennwert des Werkzeuges 1 auf das Vibrationsdosimeter 2 zur Weiterverarbeitung übertragen wird. Der Vibrationskennwert wird von dem RFID-Chip 12 über die Schnittstelle 3 in die Auswerteelektronik des Vibrationsdosimeters eingespeist.

Claims

Ansprüche
1. Vibrationsdosimeter zur Ermittlung der Vibrationsbelastung von Personen, die durch den Betrieb eines Werkzeugs (1) mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind, mit einer Betriebsdauer-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung der effektiven Betriebsdauer des Werkzeugs (1), einer
Rechnereinrichtung zum Berechnen der zulässigen Arbeitszeit an dem Werkzeug (1) als Funktion eines "werkzeugspezifischen Vibrationskennwerts, einer Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der effektiven Betriebsdauer mit der zulässigen Arbeitszeit und einer Schnittstelle (3) zum Einlesen des Vibrationskennwerts vom Werkzeug (1) .
2. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (3) als drahtlose Kommunikationsschnittstelle ausgeführt ist, beispielsweise als Bluetooth-, WLan-, Infrarot-, Barcode, UPC- (Universal Product Code), RFID- oder Funk-Schnittstelle.
3. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die Schnittstelle (3) zusätzliche Gerätefunktionen übertragbar sind.
4. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über die Schnittstelle (3) verschiedene Betriebszustände des Werkzeugs (1) übertragbar sind, beispielsweise Bohrhammerbetrieb und Meiselbetrieb.
5. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass über die Schnittstelle (3) im Falle der Überschreitung eines Grenzwerts ein Deaktivierungssignal auf das Werkzeug (1) zur Deaktivierung des Antriebsmotors übertragbar ist.
6. Vibrationsdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdauer- Ermittlungseinrichtung eine Messeinheit zur Ermittlung der auftretenden Beschleunigungen umfasst.
7. Vibrationsdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinrichtung zum Abspeichern und Auslesen der Betriebsdauer und/oder von Belastungswerten vorgesehen ist, die die aktuelle
Vibrationsbelastung der bedienenden Person repräsentieren.
8. Vibrationsdosimeter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Belastungswert (b) aus der effektiven Betriebsdauer und dem werkzeugspezifischen Vibrationskennwert ermittelbar ist.
9. Vibrationsdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeige- und/oder Abschalteinrichtung (5) zum Anzeigen des aktuellen Status und/oder Abschalten des Werkzeugs (1) bei Überschreitung eines Grenzwerts vorgesehen ist.
10. Vibrationsdosimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Schnittstelle (7) zum Anschluss an einen externen Computer vorgesehen ist.
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