CN112423941B - 电动工具、特别是无绳钻或无绳螺丝刀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种手持式电动工具(10)、特别是电力操作的手持式电动工具，包括：壳体(12)；加工轴线(17)，沿着加工轴线布置或能够布置工具(16)；照明装置(24)，其具有至少一个能够启动的灯(26)，照明装置(24)生成在光束角(38)内的在主发射方向(36)上具有增加的光强度(40)或最大光强度(40)的工作光(28)，以便在操作期间照亮工作区域(30)；以及至少一个光传感器(44)，用于测量光强度，其特征在于，光传感器(44)在操作期间检测在工作区域(30)上被反射的工作光(28)的光强度，并且生成表示光强度的传感器信号，设置有用于设置和/或调节由照明装置(24)生成的工作光(28)的调节单元(52)，并且设置有在操作期间基于传感器信号控制调节单元(52)的控制单元(50)。

Description

电动工具、特别是无绳钻或无绳螺丝刀
技术领域
本发明涉及一种手持式电动工具、特别是电力操作的手持式电动工具，诸如电池螺丝刀或电池钻，该电动工具包括：壳体；加工轴线，沿着该加工轴线布置或可以布置工具；照明装置，具有至少一个可启动灯，照明装置在光束角内生成在主发射方向上具有增加的光强度或最大光强度的工作光，以便照亮工作区域；以及至少一个光传感器，用于测量光强度。
背景技术
这种手持式电动工具例如从EP 1072842 B1已知。在这种情况下，多个灯围绕加工轴线布置在基本上环形的电路板上。用于测量光强度的光度计也设置在电路板上。已经发现，在使用占据相对较大的安装空间的附接工具时，利用这种手持式电动工具不再确保工作区域的最佳照明。特别地，可能出现不方便的阴影。
US 6,502,949 B1公开了一种在手持式电动工具的基部处的照明装置。在这种情况下，在柔性臂上布置灯，该灯可以相应地由操作手持式电动工具的人员定位。在此，臂占据相对较大的安装空间并且可能造成妨碍的情况被证明是不利的。
US 7,185,998 B2中公开了另一种已知的手持式电动工具。所述文献中还公开了一种可手动调节的照明装置。
本发明不局限于螺丝刀或钻；而是，本发明还适用于其它手持式工具，诸如手动铣床、手锯、角磨机或角钻。
特别是在照明装置布置在手持式电动工具的基部处时，手持式电动工具与工作区域之间的距离在加工过程期间、特别是在钻孔过程期间变化或减小。然后，如果工作光的主发射方向不沿着加工轴线延伸，则被照亮的工作区域的位置和尺寸随着手持式电动工具与工作平面之间的距离变化而变化。在加工过程期间，这导致变化的阴影，这可能导致对操作手持式电动工具的人员的刺激。
发明内容
因此，本发明所解决的问题是提供一种纠正这些缺点的手持式电动工具。
该问题通过手持式电动工具来解决。特别地，根据本发明：光传感器在操作期间检测被反射到工作区域上的工作光的光强度，并且生成表示光强度的控制信号；设置用于设置和/或调节由照明装置生成的工作光的调节单元；并且设置在操作期间基于传感器信号控制调节单元的控制单元。由此，借助于控制单元和调节单元，由照明装置生成并且被反射到工作区域上的工作光可以被追踪到加工步骤，以便产生对于使用手持式电动工具的人员有利的照明条件。多个光传感器可用于该目的。工作区域可以是平坦的工作平面或是区域。调节单元可以被设计为调节工作光的参数的电子部件。还可以想到的是，调节单元被设计为致动器或机械部件，以便调节工作光的参数。
特别地，有利的是，调节单元和照明装置以如下这种方式来设计：借助于调节单元来设置或调节工作光的主发射方向、光束形状、光束角和/或光强度，和/或可以设置和/或调节被启动的灯的数量。因此，可以基于所测量的光强度为手持式电动工具的使用者提供最佳的照明条件。
有利的是，控制单元被设计为使得其在操作期间以如下这种方式控制调节单元：调节单元将主发射方向调节到光传感器的传感器轴线和/或加工轴线与工作区域相交的区域中。这确保了主发射方向(即，工作光的增加的或最大的光强度)总是在加工过程期间发生加工过程(例如钻孔时的钻孔过程)的区域中。特别是在照明装置设置在手持式电动工具的基部处时，即使工作区域与手持式工具之间的距离变化，加工过程发生的区域也总是可以被最佳地照亮。光束角在加工过程期间可以是恒定的。然而，还可以想到的是，也基于主发射方向的调节来调节光束角，以便实现有利的照明条件。
还有利的是，控制单元被设计为使得其在操作期间以如下这种方式控制调节单元：工作区域中的工作光的增加的或最大的光强度是恒定的或基本上恒定的。这也允许提供有利的照明条件。这一点的背景是，如果手持式电动工具在加工过程期间接近工作区域，则工作区域中的光强度由于接近的照明装置而增加。手持式电动工具越靠近工作区域，工作区域被照亮的越亮。为了避免不利的眩光，本发明允许光强度在整个加工步骤期间恒定或基本上恒定，因此可以防止不期望的眩光。
根据本发明，还可以想到的是，光传感器和/或至少一个另外的光传感器检测环境光的强度，并且控制单元被设计为使得其在操作期间基于环境光控制调节单元。这样，根据存在的环境光的强度，可以获得足够的工作光。如果已经存在足够的环境光，则没有光可经由照明装置获得，因此可以避免眩光并且还可以节省电池电量。
为了调节工作光，照明装置和/或至少一个灯可被布置成使得其可至少围绕一个枢转轴线枢转。特别地，调节单元可以围绕至少一个枢转轴线枢转。在此有利的是，枢转轴线优选垂直于加工轴线延伸，使得当围绕枢转轴线枢转时，主发射方向总是与加工轴线相交。通过设置这种枢转轴线，当手持式电动工具与工作平面之间的距离变化时，工作光因此可以被跟踪到工作区域中的目标区域，即手持式电动工具与工作平面相互作用的区域。
如果手持式电动工具具有用于影响工作光的光学器件，则也是有利的。光学器件可以包括透镜、棱镜和/或反射器，并且优选地以如下这种方式设计：它们可以用于调节主发射方向、光束角和/或光强度。
有利地，光传感器以如下这种方式布置在壳体中或壳体上：光传感器的传感器轴线位于加工轴线中或加工轴线附近。这确保了光传感器可以用于安全地监测加工发生的区域中的工作平面。优选地，光传感器的传感器轴线被布置为与加工轴线平行、接近加工轴线或沿加工轴线延伸。然而，光传感器或其传感器轴线也可以与加工轴线隔开和/或设计为与加工轴线相交，然后必须进行相应的校正计算以确定沿加工轴线的光强度。
可以想到的是，围绕加工轴线布置多个光传感器，使得加工轴线位于其检测区域中。光传感器优选地围绕加工轴线对称地布置。
如果至少一个光传感器的传感器轴线可以手动地与工作区域中的目标区域对齐，则也是有利的。然后，即使手持式电动工具改变其位置，工作光的增加的或最大的光强度也自动地指向目标区域。因此，使用手持式电动工具的人员可以指定在加工过程期间也被照亮的目标区域。
根据本发明的另一有利实施例，照明装置被设计为将信息投射到工作区域上。特别地，可以想到的是，照明装置被设计为数字投影仪(视频播放器beamer)，使得信息可以被投射到工作区域上。例如，该信息可以是安全通知。可以设想的是，使用手持式电动工具的人员被通知在某个区域中不允许钻孔；在这种情况下，安全通知可以是：“警告：这里不钻孔”。还可以设想的是，机器状态(诸如可再充电电池的充电状态、机器温度、磨损状态等)借助于灯被投射到工作区域上。也可以相应地显示来自手册的操作规程或摘录。
至少一个光传感器可以包括光电二极管、光敏电阻和/或CCD传感器，或者可以被设计为包括CCD传感器的照相机。优选地设置多个光传感器，以便能够提供冗余系统。
当壳体具有手柄部和基部时获得有利的手持式电动工具，工具设置在手柄部的远离基部的一侧上，并且照明装置布置在基部中或基部上。
如开头所述，手持式电动工具尤其可以被设计为无绳螺丝刀或无绳钻，于是可以将可再充电电池布置在基部中或基部上。
上述问题还通过一种用于操作手持式电动工具、特别是根据本发明的手持式电动工具的方法来解决，其中，光传感器的传感器轴线指向工作区域中的目标区域，照明装置照亮工作区域并且由此被设置或调节，并且主发射方向指向目标区域。这确保了目标区域(即优选地为加工发生的区域)总是被最佳地照亮。例如，目标区域可以是加工在工作区域中开始的区域。在钻孔过程中，例如，目标区域是钻头放置到工作平面上或钻头伸入工作平面中的区域。
附图说明
本发明的另外细节和有利实施例可以在以下描述中找到，基于该描述，将更详细地描述和说明本发明的实施例。
附图中：
图1示出了处于第一加工位置的根据本发明的手持式电动工具；
图2示出了处于第二工作位置的根据图1的手持式电动工具；
图3示出了处于第三工作位置的根据图1的手持式电动工具；以及
图4示意性地示出了根据图1的手持式电动工具的放大部分。
具体实施方式
图1至图3所示的无绳电池螺丝刀形式的手持式电动工具10包括具有工具保持架14的壳体12，该工具保持架14用于沿着加工轴线17接收工具，在这种情况下，用于接收钻头16。当然也可以使用其它工具，诸如螺钉附件、抛光附件等，而不是钻头16。工具保持架14可以是插入式保持架、钻夹头或任何其它工具保持架。
壳体12具有手柄部18和其中容纳可再充电电池的基部20。在壳体12内设置马达(未示出)和用于驱动工具保持架14或钻头16的齿轮机构。马达可以经由压力开关22控制。
如从图1至图3清楚的，在基部20上设置带有灯26的照明装置24，这可以在根据图4的部分中看到。带有灯26的照明装置24用于在工作区域30内提供工作光28。工作区域30可以是基本上平坦的表面，例如墙壁32的表面。
为了照亮工作区域30，照明装置24生成围绕主发射方向36延伸的光锥34。光锥34围成光束角38。工作光28在主发射方向36上具有增加的光强度，这在图1至图3中通过工作光28的示意性指示的光分布的最大值应当是清楚的。在根据图1的视图中，增加的光强度40不在钻头16的尖端作用于工作区域30的区域(目标区域)中；而是，它偏移了量42。
手持式电动工具10还包括用于测量工作区域30中的光强度的光传感器4。光传感器44优选地被布置为使得其传感器轴线46沿着加工轴线17延伸。
光传感器44也以如下这种方式来设计：其具有沿着传感器轴线46延伸的相对小的检测区域48，用于检测光强度。
即使在图1至图3中仅设置一个光传感器44，也可以想到特别是围绕加工轴线17在壳体12上布置多个光传感器。这些光传感器44也用于检测在检测区域44中的光强度。
在操作期间，如上所述，光传感器44用于检测在工作区域30上反射的工作光28。光传感器44生成表示光强度并被送到控制单元50的传感器信号。控制单元50用于控制调节单元52，借助于该调节单元，基于光传感器44生成的传感器信号来控制照明装置24。借助于调节单元，可以以如下这种方式设置或调节照明单元24：可以设置和/或调节主发射方向36、光束角38、工作光28的光强度和/或可启动灯26的数量。
调节单元52可以包括多个致动器。根据图4中的示意图，调节单元52包括例如调节驱动器54和调节光学器件56。借助于调节驱动器54，例如照明装置24可围绕枢转轴线58枢转，枢转轴线58优选地布置成垂直于加工轴线17延伸。通过枢转照明装置24，可相对于电动工具10或相对于工作区域30调节主发射方向36。根据本发明，还可想到的是，照明装置24被布置为不仅可围绕一个枢转轴线58枢转，而且可围绕多个枢转轴线枢转。为此，可以想到的是，照明装置24经由对应合适的接头60(例如球接头)安装在载体62上。
调节光学器件56特别可以包括透镜、棱镜和/或反射器，并且优选地可以被设计为使得可以调节光束角38和光束形状。
调节单元52也可以设计为使得可以调节由灯26生成的工作光28的强度。
控制单元50被设计为使得在操作期间，其特别地控制调节单元52，使得主发射方向36被调节到围绕光传感器44的传感器轴线46的检测区域48中，如图2所示。工作光28的增加的光强度40与传感器轴线46且由此与加工轴线17之间的距离42被最小化，并且优选地为零。
在手持式电动工具10的操作期间，这可以如下实现。如图1所示，将手持式电动工具10放置为钻头16的尖端处于工作区域30上。使光传感器44指向检测区域48，该区域表示在工作区域30中提供增加的光强度的目标区域。在下一步骤中，灯26照亮可设想的工作区域30，例如通过使照明装置24围绕枢转轴线58从一个枢转端部位置枢转到另一个枢转端部位置。由此，增加的光强度40的区域在整个可设想的工作区域上移动。当工作光28在整个工作区域30上移动的同时，光传感器44检测在检测区域48中的光强度。在该校准过程期间，由此可以确定光传感器44检测到最大光强度40的照明装置24的设置。由此，在该设置中，在工作区域30的目标区域中，即在主发射方向36指向检测区域48的区域中，或者在主发射方向36与传感器轴线46相交的区域中，存在最佳的照明条件。如从图2清楚的，最大光强度40于是位于加工轴线17或传感器轴线46上。
因此，可以确保将最佳的光分布(即增加光强度的区域40)调节到目标区域中，在该目标区域中，钻头16作用于工作区域30。调节自动进行，而不涉及人员引导手持式电动工具10。
在加工过程期间，钻头12穿入工作区域30或墙壁32，这在图3中示出。这改变了手持式电动工具10与工作区域30之间的距离。现在控制单元50被设计为使得其在加工过程期间以如下这种方式控制调节单元52：工作光28、特别是主发射方向38保持在工作区域中的检测区域48中。因此，手持式电动工具10越靠近工作区域，传感器轴线46与主发射方向36之间的角度64越大。由照明装置24发射的光因此被跟踪，使得在检测区域48中或在传感器轴线46与工作区域30相交的区域中存在最佳的照明条件。
由于手持式电动工具10在加工过程期间接近工作区域30，工作区域30中的工作光28的光强度也增加。照明装置24越靠近工作区域30，在那里反射的工作光变得越亮。图3中的虚线66示出了增加的光强度，该光强度将在手持式电动工具10更靠近工作区域30时产生，而无需调节由灯26发射的光的光强度。为了抵消这种情况，灯26由控制单元50以如下这种方式控制：手持式电动工具10越靠近工作区域30，发出的光的强度越小。因此，在整个加工过程期间实现了整体恒定的光强度，如图3中实线指示的。
在手持式电动工具10上还可以设置用于检测环境光的另外光传感器。根据环境光的亮度，控制单元50可以以可以基于环境光提供最佳的照明的这种方式控制灯26。这样，特别可以避免影响操作手持式电动工具的人员的眩光。
光传感器44被布置为是可调节的。由此，光传感器44的传感器轴线或光传感器44的检测区域48可以移动到工作区域30中的另一个点。这导致该目标区域或光传感器的检测区域48在加工期间被最佳地照亮，因为主发射方向36然后在加工过程期间与该目标区域对齐。
照明装置24也可以设计为数字投影仪，以便在工作区域30上显示信息。信息例如可以是用于手持式电动工具的安全通知或操作规程。还可以想到的是显示机器状态、可再充电电池的充电状态、机器温度等。
至少一个光传感器例如可以被设计为光电二极管、光敏电阻或CCD传感器。

Claims (15)

1.一种手持式电动工具(10)，包括：壳体(12)；加工轴线(17)，沿着所述加工轴线(17)布置或能够布置工具(16)；照明装置(24)，其具有至少一个能够启动的灯(26)，所述照明装置(24)生成在光束角(38)内的在主发射方向(36)上具有增加的光强度(40)或最大光强度(40)的工作光(28)，用以照亮工作区域(30)；以及至少一个光传感器(44)，用于测量所述光强度，
其中，所述光传感器(44)在操作期间检测在所述工作区域(30)上被反射的所述工作光(28)的光强度，并且生成表示所述光强度的控制信号，
其中，设置有用于设置和/或调节由所述照明装置(24)生成的所述工作光(28)的调节单元(52)，并且在于，设置有在操作期间基于光传感器信号控制所述调节单元(52)的控制单元(50)，
其特征在于，所述控制单元(50)被设计为使得其在操作期间以如下方式控制所述调节单元(52)：所述主发射方向(36)被调节到目标区域中，在所述目标区域中，根据所述手持式电动工具(10)与所述工作区域(30)之间的变化距离，所述光传感器(44)的传感器轴线(46)和/或所述加工轴线(17)与所述工作区域(30)相交。
2.根据权利要求1所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，所述调节单元(52)和所述照明装置(24)以如下方式来设计：所述主发射方向(36)、光束形状和/或所述光束角(38)能够借助于所述调节单元(52)来设置和/或调节。
3.根据权利要求1或2所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，所述调节单元(52)和所述照明装置(24)以如下方式来设计：所述工作光(28)的所述光强度和/或启动的灯(26)的数量能够借助于所述调节单元(52)来设置和/或调节。
4.根据权利要求1或2所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，所述控制单元(50)设计为使得其在操作期间以如下方式控制所述调节单元(52)：所述工作区域(30)中的所述工作光(28)的所述增加的光强度(40)或最大的光强度(40)是恒定的或基本上恒定的。
5.根据权利要求1或2所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，所述光传感器(44)和/或至少一个另外的光传感器检测环境光的强度，并且在于，所述控制单元(50)被设计为使得其在操作期间基于所述环境光来控制所述调节单元(52)。
6.根据权利要求1或2所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，所述照明装置(24)和/或至少一个灯(26)被布置成使得其能够至少围绕一个枢转轴线(58)枢转，以便调节所述主发射方向(36)。
7.根据权利要求1或2所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，设置有用于影响所述工作光(28)的光学器件(56)。
8.根据权利要求1或2所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，所述至少一个光传感器(44)布置在所述壳体中或所述壳体上，并且在于，所述光传感器(44)的传感器轴线(46)位于所述加工轴线(17)中或所述加工轴线(17)附近。
9.根据权利要求1或2所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，围绕所述加工轴线(17)布置有多个光传感器(44)，使得所述加工轴线(17)位于其检测区域中。
10.根据权利要求1或2所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，所述至少一个光传感器(44)的传感器轴线(46)能够与所述工作区域(30)中的目标区域手动地对齐。
11.根据权利要求1或2所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，所述照明装置(24)设计为将信息投射到所述工作区域(30)上。
12.根据权利要求1或2所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，所述光传感器(44)包括至少一个光电二极管、光敏电阻和/或CCD传感器，或者被设计为包括CCD传感器的照相机。
13.根据权利要求1或2所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，所述壳体(12)具有手柄部(18)和基部(20)，所述工具(16)设置在所述手柄部(18)的远离所述基部(20)的一侧上，并且所述照明装置(24)布置在所述基部(20)中或所述基部(20)上。
14.根据权利要求13所述的手持式电动工具(10)，其特征在于，所述手持式电动工具(10)设计为电池螺丝刀或电池钻，其中，能够将可再充电电池布置在所述基部(20)中或所述基部(20)上。
15.一种用于操作根据权利要求1至14中任一项所述的手持式电动工具(10)的方法，其特征在于，所述光传感器(44)的传感器轴线(46)指向所述工作区域(30)中的目标区域，并且在于，所述照明装置(24)照亮所述工作区域(30)并且被设置或调节为使得所述主发射方向指向所述目标区域，在操作所述手持式电动工具期间，根据所述手持式电动工具(10)与所述工作区域(30)之间的变化距离，所述主发射方向(36)被调节到所述目标区域。
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