DE102004024990A1 - Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung - Google Patents

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    • G01B11/22Measuring arrangements characterised by the use of optical means for measuring depth

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung mit einer Messeinheit (10) zum Bestimmen einer Eindringtiefe eines Werkzeugs (12) einer Werkzeugmaschine (14) in ein Werkstück (16). DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Messeinheit (10) zum berührungslosen Messen eines Abstands (D) zum Werkstück (16) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Werkzeugmaschine, und zwar insbesondere eine Bohrmaschine und/oder einen Bohrhammer, mit einer Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung auszustatten, die zum Bestimmen einer Eindringtiefe eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine in ein Werkstück vorgesehen ist. Dabei ist die Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung üblicherweise als Tiefenanschlag mit einer Längenskala ausgebildet. Zum Bestimmen bzw. Begrenzen der Eindringtiefe wird das Werkzeug und der Tiefenanschlag am Werkstück zur Anlage gebracht und mit Hilfe der Längenskala ein Abstand der Werkzeugmaschine zum Werkstück bestimmt. Anschließend wird der Tiefenanschlag um eine Soll-Eindringtiefe entgegen einer Eindringrichtung verschoben. Dazu wird die Soll-Eindringtiefe vom ermittelten Abstand subtrahiert und das Ergebnis mit Hilfe der Längenskala eingestellt. Während eines Arbeitsvorgangs bewegt sich die Werkzeugmaschine mit dem Tiefenanschlag in Arbeitsrichtung, bis der Tiefenanschlag beim Erreichen der Soll-Eindringtiefe das Werkstück berührt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung mit einer Messeinheit zum Bestimmen einer Eindringtiefe eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine in ein Werkstück.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Messeinheit zum berührungslosen Messen eines Abstands zum Werkstück vorgesehen ist. Dadurch kann erreicht werden, dass eine Eindringtiefe des Werkzeugs in das Werkstück besonders komfortabel bestimmt werden kann. Ein Verschieben der Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung abhängig von einer Abmessung des Werkzeugs, beispielsweise von einer Länge eines eingespannten Bohrers, kann vorteilhaft entfallen.
  • Unter „vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden. Prinzipiell ist die erfindungsgemäße Lösung in Verbindung mit allen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Werkzeugmaschinen einsetzbar, die in ein Material eines Werkstücks eindringen. Besonders vorteilhaft ist jedoch wegen des erreichbaren Komfortgewinns ein Einsatz in Verbindung mit handgeführten Werkzeugmaschinen. Wegen der großen Varianz der Abmessungen der einsetzbaren Werkzeuge ist ein Einsatz in Verbindung mit Bohrmaschinen oder Bohr- und/oder Meißelhämmern besonders gewinnbringend.
  • Ein besonders präzises Arbeiten mit der Werkzeugmaschine kann erreichbar sein, wenn die Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung ein Mittel zum Einstellen einer Soll-Eindringtiefe umfasst. Dabei kann eine besonders komfortable Einstellung der Soll-Eindringtiefe erreicht werden, wenn das Mittel einen Drehknopf umfasst.
  • Umfasst die Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung eine Signaleinheit, die dazu vorgesehen ist, ein Signal auszulösen, wenn der Abstand einen einstellbaren Wert erreicht, kann das Erreichen des Werts, insbesondere der Soll-Eindringtiefe, für einen Bediener besonders klar erkennbar gemacht werden. Dabei kann das Signal ein akustisches Signal, ein optisches Signal, ein elektronisches Steuersignal oder ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Signal sein.
  • Weist die Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung eine Anzeigeeinheit auf, die dazu vorgesehen ist, eine von dem erfassten Abstand abhängige Größe anzuzeigen, kann die Größe besonders komfortabel ablesbar sein. Dabei kann die Größe besonders vorteilhaft die Eindringtiefe darstellen.
  • Eine zumindest weitgehend materialunabhängige Messung des Abstands der Werkzeugmaschine zum Werkstück ist erreichbar, wenn die Messeinheit als optische Messeinheit ausgebildet ist. Dabei ist eine besonders sichere Entfernungsmessung erreichbar, wenn die Messeinheit dazu vorgesehen ist, einen Reflexionswinkel zu erfassen. Dabei kann die Messeinheit zum Ausblenden eines Hintergrunds als Lichttaster mit einer als Leuchtdiode oder als Laserdiode ausgebildeten Lichtquelle und mit einem Lichtsensor ausgebildet sein.
  • Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, die auf einer anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Entfernungsmessmethode beruhen. Beispielsweise ist der Einsatz akustischer Sensoren, induktiver oder kapazitiver Näherungssensoren und Radarsensoren denkbar.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung ein Mittel zum Justieren der Messeinheit umfasst. Dadurch kann ein präzises Bestimmen der Eindingtiefe auch beim Einsatz in Verbindung mit Werkzeugen, die unterschiedliche Abmessungen aufweisen erreichbar sein. Besonders vorteilhaft kann das Mittel zum Bestimmen eines Nullpunkts einer Abstandsmessung der Messeinheit vorgesehen sein.
  • Zeichnung
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Bohrhammer mit einer Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung in einer Draufsicht,
  • 2 eine alternative Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung, die in einen Handgriff integriert ist, der an einem Bohrhammer montiert ist,
  • 3 den Handgriff aus 2 in einer Draufsicht und
  • 4 einen alternativen Bohrhammer mit integrierter Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt eine als Bohrhammer ausgebildete Werkzeugmaschine 14 mit einer integrierten Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer Eindringtiefe eines als Bohrer ausgebildeten Werkzeugs 12 der Werkzeugmaschine 14 in ein Werkstück 16. Die Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung umfasst eine Messeinheit 10, die ihrerseits eine Leuchtdiode 28 und eine Lichtsensoreinheit 30 umfasst, und die zum berührungslosen Messen eines Abstands D der Werkzeugmaschine 14 in das Werkstück 16 vorgesehen ist.
  • Die Messeinheit 10 ist als optische Messeinheit ausgebildet, und zwar als Lichttaster, der zum Erfassen eines Reflexionswinkels α ausgelegt ist. Dazu umfasst die Lichtsensoreinheit 30 wenigstens zwei Sensoren zum Sensieren von Licht, das von der Leuchtdiode 28 emittiert und am Werkstück 16 reflektiert wurde. Das Verhältnis der von den beiden Sensoren der Lichtsensoreinheit 30 erfassten Lichtintensitäten ist durch den Reflexionswinkel α des sensierten Lichtanteils am Werkstück 16 bestimmt. Der Reflexionswinkel α ist durch den Abstand D der Messeinheit 10 bzw. der Werkzeugmaschine 14 vom Werkstück 16 bestimmt. Eine Kalibrierungseinheit 32 kalibriert die Signale der Lichtsensoreinheit 30 so, dass ein Ausgangssignal proportional zum Abstand D ist.
  • Auf einer Oberseite eines Gehäuses der Werkzeugmaschine 14 ist ein als Knopf ausgebildetes Mittel 18 zum Justieren der Messeinheit 10 angeordnet. Drückt ein Bediener auf das Mittel 18, wird ein in der Kalibrierungseinheit 32 gespeicherter Nullpunkt der Abstandsmessung um den aktuell erfassten Abstand D in negativer Richtung verschoben, so dass eine weitere Messung des Abstands D ohne ein zwischenzeitliches Bewegen der Werkzeugmaschine 14 das Ergebnis null liefern würde.
  • Ein zweites, als Drehknopf ausgebildetes Mittel 20 ist dazu vorgesehen, eine Soll-Eindringtiefe Ds einzustellen. Dazu ist auf dem als Drehknopf ausgebildeten Mittel 20 eine Skala angebracht, mit deren Hilfe der Bediener durch Drehen die Soll-Eindringtiefe Ds bestimmen kann.
  • Ferner umfasst die Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung eine Signaleinheit 22, die dazu vorgesehen ist, ein Signal auszulösen, wenn der Abstand D einen einstellbaren Wert erreicht, und zwar insbesondere wenn der Abstand D kleiner oder gleich dem negativen Wert der Soll-Eindringtiefe Ds ist. Ist dies der Fall, deaktiviert das Signal die Werkzeugmaschine 14, indem ein Versorgungsstrom unterbrochen wird. Ist der erfasste Abstand D größer oder gleich der negativen Soll-Eindringtiefe Ds, kann der Bediener die Werkzeugmaschine 14 durch einen Bedienknopf 34, der ansonsten blockiert ist, erneut aktivieren.
  • Während eines Bohrvorgangs geht der Bediener zum Bestimmen der Eindringtiefe bzw. der Tiefe des Bohrlochs folgendermaßen vor: Zunächst bringt er das Werkzeug 12 bei stehender Werkzeugmaschine 14 zur Anlage an das Werkstück 16. Dann justiert er die Messeinheit 10 durch Drücken des Mittels 18 und stellt durch Drehen des Mittels 20 die Soll-Eindringtiefe Ds des Werkzeugs 12 in das Werkstück 16 ein. Die letzten beiden Schritte können entfallen, wenn der Bediener sie bereits während eines früheren Bohrvorgangs ausgeführt hat. Schließlich startet der Bediener die Werkzeugmaschine 14 durch Drücken des Bedienknopfs 34 und der eigentliche Bohrvorgang beginnt, während dessen das als Bohrer ausgebildete Werkzeug 12 in das Werkstück 16 eindringt. Dabei erfasst die Messeinheit 10 ständig den Abstand D. Erreicht der Abstand D den negativen, einstellbaren Wert der Soll-Eindringtiefe Ds, löst die Signaleinheit 22 ein Signal aus, das einen Ausschaltmechanismus 24 aktiviert, der eine Unterbrechung eines Versorgungsstroms der Werkzeugmaschine 14 veranlasst und Werkzeugmaschine 14 dadurch abhängig von dem von der Messeinheit 10 erfassten Abstand D ausschaltet.
  • In den 24 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele soll sich auf Unterschiede zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel beschränken. In Hinblick auf gleichbleibende Merkmale kann auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in 1 verwiesen werden. Analoge Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • In 2 ist eine in einen lösbaren Handgriff 36 einer als Bohrhammer ausgestalteten Werkzeugmaschine 14 integrierte Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung dargestellt. Der Handgriff 36 ist in einem vorderen Bereich der Werkzeugmaschine 14 mit diesem verspannt und weist eine als Flüssigkristalldisplay ausgebildete Anzeigeeinheit 26 auf, die dazu vorgesehen ist, eine von einer Messeinheit 10 der Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung erfassten Abstand D abhängige Größe darzustellen. Eine hier nicht explizit dargestellte Recheneinheit der Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung bestimmt diese Größe als Differenz zwischen einem Nullpunkt der Abstandsmessung und dem erfassten Abstand D.
  • Der Nullpunkt der Abstandsmessung kann von einem Bediener durch Drücken eines als Knopf ausgebildeten Mittels 18 jederzeit auf einen aktuell von der Messeinheit 10 erfassten Abstand D justiert werden. Die Größe gibt eine aktuelle Eindringtiefe an. Ein automatisches Ausschalten der Werkzeugmaschine 14 kann in diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft entfallen, da der Bediener durch die Anzeigeeinheit 26 jederzeit Rückmeldung über die aktuelle Eindringtiefe erhält.
  • 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, in der ein Mittel 18 zum Justieren und ein Mittel 20 zum Einstellen einer Soll-Eindringtiefe Ds in einen Haltegriff einer Werkzeugmaschine 14 integriert ist. Dabei ist das Mittel 20 als ein den Haltegriff umgreifender Ring ausgebildet, der von einem Bediener zum Einstellen der Soll-Eindringtiefe Ds in Umfangsrichtung gedreht werden kann. An einer im Betrieb dem Bediener zugewandten Rückseite der Werkzeugmaschine 14 ist ein Anzeigeeinheit 26 angeordnet, die eine aktuelle Eindringtiefe darstellt.
  • 10
    Messeinheit
    12
    Werkzeug
    14
    Werkzeugmaschine
    16
    Werkstück
    18
    Mittel
    20
    Mittel
    22
    Signaleinheit
    24
    Ausschaltmechanismus
    26
    Anzeigeeinheit
    28
    Leuchtdiode
    30
    Lichtsensoreinheit
    32
    Kalibrierungseinheit
    34
    Bedienknopf
    36
    Handgriff
    D
    Abstand
    Ds
    Soll-Eindringtiefe
    α
    Reflexionswinkel

Claims (12)

  1. Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung mit einer Messeinheit (10) zum Bestimmen einer Eindringtiefe eines Werkzeugs (12) einer Werkzeugmaschine (14) in ein Werkstück (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (10) zum berührungslosen Messen eines Abstands (D) zum Werkstück (16) vorgesehen ist.
  2. Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Mittel (18) zum Justieren der Messeinheit (10).
  3. Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Mittel (20) zum Einstellen einer Soll-Eindringtiefe (Ds).
  4. Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (20) einen Drehknopf umfasst.
  5. Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signaleinheit (22) dazu vorgesehen ist, ein Signal auszulösen, wenn der Abstand (D) einen einstellbaren Wert erreicht.
  6. Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Ausschaltmechanismus (24) zum Ausschalten der Werkzeugmaschine (14) abhängig von dem von der Messeinheit (10) erfassten Abstand (D).
  7. Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (26), die dazu vorgesehen ist, eine von dem erfassten Abstand (D) abhängige Größe anzuzeigen.
  8. Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (10) als optische Messeinheit ausgebildet ist.
  9. Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (10) dazu vorgesehen ist, einen Reflexionswinkel (α) zu erfassen.
  10. Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (10) als Lichttaster ausgebildet ist.
  11. Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (10) in einen Handgriff (36) der Werkzeugmaschine (14) integriert ist.
  12. Werkzeugmaschine (14) mit einer Eindringtiefenbestimmungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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