DE10061830A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterbrechung einer Vorschubbewegung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung schlägt ein Vorsatzgerät für einen Schrauber vor, mit dem mit Hilfe von Schrauben horizontale oder vertikale Verkleidungen befestigt werden. Damit die Verkleidungen exakt ausgerichtet werden können, wird eine Bezugsfläche durch einen rotierenden Laserstrahl definiert. Sobald beim Anschrauben das Vorsatzgerät die Bezugsfläche erreicht, werden an dem Gerät vorhandene Sensoren von dem Laserstrahl getroffen. Die Sensoren steuern eine Elektronik an, die den weiteren Vorschub des Geräts unterbricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der die Vor­ schubbewegung eines Werkzeugs unterbrochen werden kann, sowie ein Verfahren zur Unterbrechung einer solchen Vorschubbewe­ gung.

Bei dem Innenausbau von Räumen ergibt sich oft die Notwendig­ keit, eine abgehängte Decke zu montieren. Es gibt ebenfalls die Möglichkeit, vor einer Wand eine senkrechte Auskleidung anzubringen. Die Gebäude sind jedoch häufig nicht mit der notwendigen Genauigkeit gebaut, so dass die Wände, Decken oder Fußböden selbst nicht als Referenzebene dienen können. In all diesen Fällen muss die Ausrichtung gegenüber einer Ebene erfolgen, die beispielsweise mit Hilfe eines rotieren­ den Laserstrahls definiert wird, dessen Richtung um eine feste Achse rotiert. Es kann sich dabei um einen pulsierenden Laser handeln.

Ein Beispiel für einen solchen Anwendungsfall ist das Fest­ schrauben einer abgehängten Decke, die horizontal verlaufen soll, auch wenn die Decke des Gebäudes nicht exakt horizontal ist. Das Festschrauben geschieht mit Hilfe von Schrauben, die mit Hilfe eines elektrischen Schraubers in eine Unterkon­ struktion eingeschraubt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorschubbe­ wegung eines Werkzeugs so zu gestalten, dass diese mit ge­ ringem Aufwand an einer vorher festgelegten richtigen Stelle unterbrochen wird, so dass spätere manuelle Justierarbeiten nicht erforderlich werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrich­ tung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie ein Verfahren mit den im Anspruch 11 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen. Der Wortlaut der Patentansprüche wird ebenso wie der Wortlaut der Zusammenfassung durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Die Vorrichtung enthält also einen Eingang, beispielsweise eine Welle. Dieser Eingang wird mit dem Antrieb verbunden oder ist mit diesem verbunden. Mit dem Eingang ist dann beispielsweise ständig der Ausgang verbunden, mit dem in dem oben erwähnten Beispiel ein Schrauberbit in Eingriff steht. Wenn der Antrieb betätigt wird, erfolgt also ein Einschrauben einer Schraube in eine Unterkonstruktion, wobei die Schraube beispielsweise so mit einer Tafel verbunden ist, dass diese am Kopf der Schraube festgelegt ist. Sobald bei der Schraub­ bewegung die Vorrichtung und damit die einen festen Abstand von der Vorrichtung aufweisende Tafel die Ebene des Strahls erreicht, wird die Bewegung des Ausgangs und damit die Vor­ schubbewegung angehalten. Mit anderen Worten erfolgt der Vorschub automatisch so lange, bis der Sensor die Bezugsebene erreicht, die durch den Strahl definiert wird.

Zur Definition der Bezugsebene kann ein rotierender Laser­ strahl verwendet werden, der senkrecht zu einer Rotations­ achse verläuft. Solche Geräte sind auf dem Markt erhältlich. Sie können, wenn sie im sichtbaren Bereich arbeiten, eine von dem Auge des Benutzers wahrnehmbare Linie erzeugen, bei­ spielsweise eine rote Linie. Ein solches Gerät kann von der Erfindung ausgenutzt werden, ohne dass ein Benutzer eingrei­ fen muss. Der Laserstrahl braucht nicht sichtbar zu sein.

Erfindungsgemäss kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass der Eingang und der Ausgang der Vorrichtung ständig miteinan­ der wirkverbunden sind, wobei dann die Anhalteeinrichtung auf den Antrieb einwirkt. Bei Erreichen der Bezugsebene schaltet die Einrichtung also den Antrieb bzw. den Abtrieb durch eine Kupplung oder dergleichen ab.

Eine solche Möglichkeit ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Vorrichtung, wie die Erfindung in Weiterbildung vorschlägt, ein Teil eines Geräts sein kann, das den Antrieb enthält. Beispielsweise könnte die Vorrichtung in einen Schrauber eingebaut sein, der dann zu dem eingangs erwähnten Zweck verwendet werden kann.

Es ist aber ebenfalls möglich und wird von der Erfindung in Weiterbildung vorgeschlagen, dass die Vorrichtung als ein getrenntes Gerät ausgebildet ist, das mit einem den Antrieb enthaltenden Gerät verbunden werden kann. Bei der Verbindung kann nicht nur eine Verbindung zwischen dem Antrieb und dem Eingang der Vorrichtung hergestellt werden, sondern ggf. auch eine Steuerverbindung zum Unterbrechen des Antriebs, falls der Sensor das Erreichen der Bezugsebene meldet.

Beispielsweise kann die Vorrichtung als Vorsatzgerät für einen Schrauber oder ein sonstiges Antriebsgerät ausgebildet sein.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Möglichkeit aufweist, bei dem Verbinden der Vorrichtung mit dem Antrieb gleichzeitig auch die Steuerver­ bindung herzustellen.

Eine weitere von der Erfindung vorgeschlagene Möglichkeit kann darin bestehen, dass die Vorrichtung eine Kupplungsein­ richtung zwischen dem Eingang und dem Ausgang aufweist, die von der Anhalteeinrichtung ansteuerbar ist. Dies würde bei dem erwähnten Beispiel eines Schraubvorgangs bedeuten, dass bei Erreichen der Bezugsfläche die Kupplungseinrichtung ausgerückt wird, so dass der Antrieb zwar weiter dreht, die Abtriebswelle mit dem Werkzeug aber nicht mehr angetrieben wird. Eine solche Möglichkeit ist insbesondere dann von Vorteil, wenn einerseits eine Steuerverbindung zum Antrieb nicht möglich ist oder andererseits der Antrieb sich nicht schnell genug abschalten lässt.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung ein Zeitglied hat, das eine bestimmte Zeit nach dem Ausrücken der Kupplungseinrichtung diese wieder einrückt. Wenn die Kupplungseinrichtung ausgerückt wird, merkt der Benutzer, dass er mit seinem Vorgang fertig ist. Er kann sich jetzt auf die nächste Schraube konzentrieren, und wenn er diese einzuschrauben versucht, steht ihm der Vorschub wieder zur Verfügung. Denn zu diesem Zeitpunkt ist die Kupplungsein­ richtung wieder eingerückt worden.

Die Erfindung kann bei allen Arten von Vorschubbewegungen von Werkzeugen Anwendung finden, besonders günstig ist sie jedoch bei einer Vorschubbewegung, die als Schraubbewegung ausgebil­ det ist. Es kann sich auch um einen Ausschraubvorgang han­ deln.

Bei dem Strahl, der die Bezugsebene definiert, kann es sich insbesondere um einen Laserstrahl handeln, vor allem einen Laserstrahl im sichtbaren Bereich. Es ist möglich, die Sensoren so auszubilden, dass sie selektiv auf diesen Laser­ strahl ansprechen. Es können daher vorhandene Laserstrahlge­ räte verwendet werden.

Zur Verbesserung der Genauigkeit kann erfindungsgemäss die Vorrichtung mehr als einen Sensor aufweisen, beispielsweise zwei Sensoren. Diese können so angeordnet werden, dass sie den Laserstrahl an verschiedenen Stellen in der gleichen Ebene empfangen können.

Das Verfahren zur Unterbrechung der Vorschubbewegung wird, exemplifiziert an dem Vorgang des Anschraubens einer Decke, folgendermassen durchgeführt. Zunächst wird ein Laserstrahl­ gerät so installiert, dass es eine korrekte Bezugsebene defi­ niert. Der Abstand von der Spitze des Schrauberbits zu den Sensoren wird bei der Einrichtung der Bezugsebene berücksich­ tigt. Anschliessend wird eine erste Schraube mit einer Holztafel in die Decke eingeschraubt, ohne dass der Monteur nähere Rücksicht auf bestimmte Abmessungen nimmt. Sobald beim Einschrauben der Schraube der Sensor des Geräts die Bezug­ sebene erreicht, was er durch Feststellen des Laserstrahls merkt, wird die Vorschubbewegung abgebrochen. Der Monteur merkt dies und zieht den Schrauber zurück. Er kann nun die nächste Schraube in dergleichen Weise festschrauben.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie an Hand der Zeichnung. Hier bei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer von der Erfindung vorge­ schlagenen Vorrichtung mit geschnittenem Gehäuse;

Fig. 2 einen Schnitt etwa durch eine die Achse enthaltende Ebene;

Fig. 3 eine Detailansicht des Gehäuses im Bereich des Ab­ triebsteil.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung ist bei der dargestellten Ausführungsformen als Vorsatzteil für eine Bohrmaschine ausgebildet. Die Vorrichtung ist in einem glatt­ flächigen Gehäuse 1 untergebracht, das beispielsweise einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist, der seitlich durch einen Ansatz 2 ergänzt ist. In diesem Ansatz 2 ist ein Fach 3 für Batterien 4 untergebracht. Innerhalb des Gehäuses ist ein Rahmen 5 gehaltert, an dem das Gehäuse festgelegt ist. Der Rahmen 5 weist vier quer zur Längsachse der Vorrichtung verlaufende Platten 6 auf, die zur Lagerung verschiedener Teile dienen.

Zunächst wird jetzt auf die Fig. 2 verwiesen, die einen Längsschnitt durch die Vorrichtung durch die Achse der Vor­ richtung darstellt. Die beiden in Fig. 2 und in Fig. 1 unteren quer verlaufenden Platten 6, die einen gegenseitigen Abstand aufweisen, dienen zur Lagerung einer ersten Welle 7, die aus der äusseren Platte 6 herausragt und mit einem Ansatz 8 auch das Gehäuse durch eine dort vorhandene Öffnung 9 verlässt. Diese erste Welle weist an ihrem dem aus dem Gehäuse 1 herausragenden Ende 8 entgegengesetzten Ende ein Zahnrad 10 auf, das fest mit der Welle 7 verbunden ist. Die Welle 7 stellt bei der dargestellten Ausführungsform die Eingangswelle bzw. allgemeiner gesagt den Eingang dar. In dem Raum zwischen den beiden Platten 6 ist Platz beispielsweise für einen Teil der Elektronik 11.

In axialer Ausrichtung zu der ersten Welle 7 ist in dem Gehäuse mit Hilfe der beiden übrigen Platten 6 eine zweite Welle 12 gelagert, die an dem in Fig. 1 und 2 oberen Ende aus dem Gehäuse 1 herausragt. Dort weist die Welle 12 eine Aufnahme 13 für einen Bit auf. An dem gegenüberliegenden, der ersten Welle 7 zugewandten Ende ist die Welle 12 mit einem Zahnrad 14 versehen, das identisch zu dem Zahnrad 10 der ersten Welle 7 ausgebildet ist. Die beiden Zahnräder 10, 14 weisen einen geringen axialen Abstand voneinander auf. Die mit der Aufnahme 13 für das Werkzeug versehene Welle 12 ist die Abtriebswelle. Sie kann auch ganz allgemein als Ausgang aus der Vorrichtung bezeichnet werden. In dem Raum zwischen den beiden der Lagerung der Ausgangswelle 12 dienenden Platten 6 ist Platz für einen Elektromotor 15, dessen Funk­ ton später beschrieben wird. Anstelle einer Bitaufnahme könnte auch ein Bohrfutter angebracht sein, da mit der Vor­ richtung selbstverständlich möglich ist.

Zwischen den beiden den beiden Zahnrädern 10, 14 unmittelbar benachbarten mittleren Platten 6 ist eine Kupplungseinrich­ tung 16 angeordnet, die eine Schaltwalze 17 mit einem Zahnrad 18 aufweist. Die Schaltwalze 17 ist in beiden genannten Platten 6 axial verschiebbar gelagert. Das Zahnrad 18 weist eine axiale Länge auf, die derer axialen Erstreckung beider Zahnräder 10, 14 und des Zwischenraums zwischen diesen ent­ spricht. Die Schaltwalze 17 ist mit dem Elektromotor 15 der­ art verbunden, dass eine Betätigung des Elektromotors 15 die Schaltwalze axial so verschiebt, dass das Zahnrad 18 ausser Eingriff mit dem der Eingangswelle zugeordneten Zahnrad 10 zieht. In dieser Position ist die Schaltwalze 17 noch in beiden Platten 6 gelagert. Das Herausziehen des Zahnrads 18 ausser Eingriff mit dem Zahnrad 10 erfolgt gegen die Wirkung einer Zugfeder 19, die in Fig. 1 angedeutet ist.

Ohne die Kupplungseinrichtung 16 sind die beiden Wellen 7, 12 der Vorrichtung nicht miteinander verbunden. Durch die Kupp­ lungseinrichtung erfolgt eine Verbindung der beiden Zahnräder 10, 14 und damit der beiden Wellen 7, 12. Diese Drehverbin­ dung der beiden Wellen kann durch Betätigen des Elektromotors 15 in der gerade beschriebenen Weise aufgehoben werden.

An dem der Aufnahme 13 für das Werkzeug zugeordneten Ende sind in dem Gehäuse zwei Sensoren 20, 21 angeordnet, die auf die Strahlung eines für die Vorrichtung verwendeten Laser­ strahls ansprechen. Beide Sensoren 20, 21 weisen von dem Ende der Aufnahme 13 den gleichen axialen Abstand auf. Sie sind mit einer in der Vorrichtung angeordneten Elektronik 11 verbunden, die gleichzeitig auch noch ein Zeitglied für den Betrieb der Vorrichtung aufweist. Im Normalzustand, der in Fig. 1 dargestellt ist, sind die beiden Zahnräder 10, 14 durch das Zahnrad 18 der Kupplungseinrichtung 16 miteinander verbunden. Sobald der Laserstahl auf einen der beiden Sen­ soren 20, 21 auf trifft, schaltet die Elektronik den Elektro­ motor 15 ein, der seine Stromversorgung von den Batterien 4 erhält. Der Elektromotor zieht die Schaltwalze 17 nach oben gegen die Wirkung der Feder 19. Das Zahnrad 18 gelangt ausser Eingriff mit dem der Eingangswelle 7 zugeordneten Zahnrad 10. Nach einer bestimmten durch die Elektronik festgelegten Zeit wird der Servomotor von der Zugfeder 19 in Ausgangsposition gebracht, so dass das Zahnrad 18 wieder in Eingriff mit dem Zahnrad 10 gelangt.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung wird fol­ gendermassen verwendet. Das Vorsatzgerät wird mit seinem An­ satz 8 in ein Bohrfutter eines Schraubers eingespannt. Der Schrauberbit wird in die Aufnahme 13 an dem gegenüberliegen­ den Ende der Vorrichtung eingesetzt. Zum Montieren einer horizontalen Deckenplatte wird nun eine Schraube verwendet, die mit der Vorrichtung eingeschraubt wird. Die Bezugsebene wird durch einen rotierenden oder einen hin- und herschwen­ kenden Laserstrahl definiert. Sobald beim Einschrauben die Vorrichtung eine solche Position erhält, dass die Sensoren 20, 21 in der Ebene des Laserstrahls liegen, wird die Kupp­ lungseinrichtung 16 in der beschriebenen Weise ausgerückt. Der Antrieb stoppt, auch wenn die Bohrmaschine bzw. der Elektroschrauber weiter läuft. Der Benutzer merkt das Anhal­ ten sofort. Er weiss, dass er die korrekte Position erreicht hat. Er setzt das Gerät von der Schraube ab und wendet sich der nächsten Stelle zu, wo er eine Schraube einschrauben will. Wenn er so weit ist, dass er die nächste Schraube ein­ schrauben kann, hat das Zeitglied die Kupplungseinrichtung wieder eingerückt, so dass er ohne weiteres weiterarbeiten kann.

Die Erfindung wurde anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem die Vorrichtung als Vorsatzgerät ausgebildet ist. Die Vorrichtung kann natürlich auch in einem Gerät eingebaut sein, dass einen Schrauberantrieb enthält.

Die Vorrichtung kann auch bei anderen Arten von Vorschub­ bewegungen verwendet werden, beispielsweise bei schlagenden Vorschubbewegungen.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Unterbrechung einer Vorschubbewe­ gung eines Werkzeugs an einer durch einen quer zur Vorschubrichtung verlaufenden Strahl bestimmten Stelle, mit

• 1. 1.1 einem Eingang (7), der
  • 1. 1.1.1 mit einem Antrieb zur Erzeugung der Vorschubbewe­ gung verbindbar bzw. verbunden ist,
• 2. 1.2 einem Ausgang (12), der
  • 1. 1.2.1 mit dem Eingang (7) mindestens während der Vor­ schubbewegung wirkverbunden ist und
  • 2. 1.2.2 mit dem das Werkzeug in Eingriff steht,
• 3. 1.3 mindestens einem Sensor (20, 21) zum Erfassen des Stahls bei Erreichen der vorbestimmten Stelle, sowie mit
• 4. 1.4 einer Einrichtung zum Anhalten der Bewegung des Ausgangs, die
  • 1. 1.4.1 von dem Sensor (20, 21) ansteuerbar bzw. auslösbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Eingang (7) und der Ausgang (12) ständig miteinander wirkverbunden sind und die Anhalteeinrichtung auf den Antrieb einwirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ausgebildet als Teil eines den Antrieb enthaltenden Gerätes.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ausgebildet als Vorsatzgerät, das mit einem den Antrieb enthalten­ den Gerät verbindbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der eine Verbin­ dung zwischen dem Antrieb und der Anhalteeinrich­ tung herstellbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, mit einer Kupplungseinrichtung (16) zwischen dem Eingang (7) und dem Ausgang (12), die von der Anhalteeinrichtung ansteuerbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, bei der die Anhalteeinrichtung nach Ablauf einer bestimmten Zeit die Bewegung des Ausgangs wieder ermöglicht.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, bei der die Vorschubbewegung ein Schraub­ vorgang ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, bei der der Strahl ein Laserstrahl ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, mit zwei Sensoren (20, 21).

11. Verfahren zum Unterbrechen der Vorschubbewegung eines Werkzeugs an einer bestimmten Stelle, bei dem

• 1. 11.1 ein Strahl zur Definition einer quer zur Vorschub­ bewegung verlaufenden Bezugsfläche verwendet wird,
• 2. 11.2 das Werkzeug quer zur Bezugsfläche vorwärts bewegt und
• 3. 11.3 die Vorschubbewegung angehalten wird, sobald das Werkzeug die Bezugsfläche erreicht.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem ein um eine ortsfeste Achse rotierender bzw. schwenkender Strahl verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das Erreichen der Bezugsfläche durch einen Sensor (20, 21) festgestellt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem bei Erreichen der Bezugsfläche eine die Vor­ schubbewegung ermöglichende Kupplung (16) ausge­ rückt wird.