DE102006042699A1

DE102006042699A1 - Handwerkzeuge mit Sichtunterstützung

Info

Publication number: DE102006042699A1
Application number: DE102006042699A
Authority: DE
Inventors: James R. Macomb Spaulding; Richard A. Lake Orion Knoth; Nidamaluri S. West Bloomfield Nagesh; Tony J. St. Clair Shores Deschutter
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: US20070058970A1; US7471892B2; DE102006042699B4

Abstract

Ein Handwerkzeug weist zwei digitale Videokameras auf, die zum Betrachten einer Arbeitsstelle benachbart zu einem Arbeitsende des Werkzeugs an diesem montiert sind, wobei die Videokameras mit einem Paar von Flüssigkristallanzeigen (LCDs) verbunden sind, die nahe einem Bedienungsende des Werkzeugs an dem Werkzeug montiert sind. Das Handwerkzeug weist ein Rohrelement mit einem Griff an dem Bedienungsende und ein Bedienungselement zum Aktivieren des Werkzeugs auf, wobei sich das Bedienungselement in Wirkbeziehung zu dem Griff befindet und wobei das Arbeitsende des Werkzeugs an dem Ende des Rohrelements positioneirt ist, das dem Bedienungsende des Werkzeugs gegenüberliegt. In einem dargestellten Beispiel sind die Kameras und LCDs an einem pneumatischen Mutternschrauber mit einem T-Kopf-Werkzeugantrieb montiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Handwerkzeuge, insbesondere Handwerkzeuge, die eine Sichtunterstützung aufweisen, welche die Verwendung des Werkzeugs an andernfalls verdeckten Arbeitsstellen verbessert.
Gelegentlich ist bei dem Design von Produkten, wie z. B. Kraftfahrzeugen, die Platzierung von Befestigungselementen derart, dass sie für den Monteur des Befestigungselements zu einem blinden oder schwierigen Einbauablauf führt. Diese Situation kann dazu führen, spezifische Werkzeuge konstruieren zu müssen, und kann zu Frustration und Ermüdung bei den Monteuren führen, während sie die Unannehmlichkeit bewältigen, nicht sehen zu können, was sie gerade tun. Im schlimmsten Fall kann es zu einem Zustand kommen, bei dem der gewünschte Zusammenbau nicht erfolgt ("no build condition"). Dies kann eine Neukonstruktion desjenigen Abschnitts des Kraftfahrzeugs erfordern, bei dem das Sichtproblem auftritt. Viele Neukonstruktionen beeinflussen an der Fahrzeugkonstruktion mehr als nur die betroffene Arbeitsstelle und können Zusammenbau- und Reparierabläufe negativ beeinflussen und ändern, wobei sie so die Kosten eines Fahrzeugs erhöhen und zu einer Verzögerung des gewerblichen Vertriebs eines Fahrzeugs beitragen. Es ist deshalb wünschenswert, sowohl das Produktionsdesign von Fahrzeugen als auch Handwerkzeuge, mit deren Gebrauch Arbeiter in Fertigungsanlagen vertraut sind, beizubehalten.

Angesichts der vorgenannten Erwägungen ist die vorliegende Erfindung auf ein Handwerkzeug gerichtet, mit zwei daran, benachbart zu einem Arbeitsende des Werkzeugs montierten Videokameras zum Beobachten einer Arbeitsstelle in Echtzeit, die mit einem Paar von Flüssigkristallanzeigen verbunden sind, die nahe einem Bedienungsende des Werkzeugs zum Betrachten der Arbeitsstelle in Echtzeit an das Werkzeug montiert sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Handwerkzeug ein Rohrelement mit einem Griff an dem Bedienungsende, der ein Bedienelement zum Aktivieren des Werkzeugs aufweist, wobei sich das Bedienelement in Wirkbeziehung zu dem Griff befindet, und wobei das Arbeitsende des Werkzeugs an dem Ende des Rohrelements positioniert ist, das dem Bedienungsende des Werkzeugs gegenüberliegt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Kamerapaar an einer Montageplatte montiert, die einen Klemmabschnitt aufweist, der innen von dem Arbeitsende an das Rohrelement geklemmt ist, wobei an der Montageplatte durch sie hindurchgehende Öffnungen für Linsen der Kameras sowie Halterungen zum Anbringen der Kameras an die Platte zum Ausrichten des Brennpunkts der Linsen in die Richtung der Arbeitsstelle vorgesehen sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Werkzeug ein pneumatisches Werkzeug, wobei dem Werkzeug Druckluft durch eine Öffnung in dem Griff zugeführt wird, um einen pneumatischen Motor anzutreiben, der mit einer Antriebswelle verbunden ist, die sich durch das Rohrelement zu dem Arbeitsende des Werkzeugs erstreckt, um einen Werkzeugantrieb zu betreiben.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Werkzeugantrieb durch einen T-Kopf mit der Antriebswelle verbunden, um Kraft quer zu der Antriebswelle zu lenken.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist:
1 eine perspektivische Ansicht eines gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gestalteten Handwerkzeugs von vorn;
2 eine Seitenansicht eines Arbeitsendes des Handwerkzeugs;
3 eine perspektivische Ansicht eines Kamerapaars, das in der Nähe Arbeitsendes des Handwerkzeugs montiert ist; und
4 eine Seitenansicht der Rückseite eines Gehäuses, an dem ein Paar von in 1 gezeigten Flüssigkristallanzeigen montiert ist, und das Platinen zum Ansteuern der Anzeigen enthält.
Bezugnehmend auf 1 weist ein Handwerkzeug 10 ein Arbeitsende 12 und ein Bedienungsende 14 auf, die durch einen Rohrelementabschnitt 15 verbunden sind. Das Arbeitsende 12 weist einen Werkzeugantrieb 16 zur Rotation um eine Antriebsachse 18 auf. In der dargestellten Ausführungsform ist der Werkzeugantrieb 16 als Vierkant-Zapfen 20 gestaltet, der mit einer Buchse 22 oder einem anderen Werkzeug zusammenpasst, um eine auf einem Bolzen (nicht gezeigt) montierte Mutter (nicht gezeigt) zu rotieren. Die Mutter und der Bolzen sind an einer Arbeitsstelle angeordnet, die durch andere Strukturen verdeckt ist. Z. B. kann sich die Arbeitsstelle an oder in einem Kraftfahrzeug befinden, das Konstruktionsteile aufweist, welche die Sicht auf die Arbeitsstelle verdecken. In einem speziellen Beispiel kann die Arbeitsstelle eine Batterieablage in dem Fahrzeug sein. Durch Verwendung eines Gewindeelements und eines Halte elements in Form einer Mutter wird ein an der Unterseite der Batterie befindlicher Halterand oder -streifen an der Batterieablage befestigt. Die Buchse 22 wird durch den Zapfen 20 rotiert, um das Halteelement an dem das Gewinde aufweisenden Befestigungselement zu befestigen. Da die Arbeitsstelle verdeckt ist, ist das Schrauben des Halteelements auf das Gewindeelement ohne die visuelle Unterstützung der vorliegenden Erfindung schwierig.
Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, ist ein Paar von Linsen 30 und 32 auf gegenüberliegenden Seiten der Achse 18 angeordnet, um eine Beobachtung der Arbeitsstelle und der Mutter oder des Befestigungselements, auf die oder das abgezielt wird, in Echtzeit zu ermöglichen. Wie in 3 zu sehen ist, stehen die Linsen 30 und 32 mit Videokamera-Platinen 34 und 36 in Verbindung, auf denen digitale Schaltkreise vorgesehen sind. Die Linsen 30 und 32 sind mit den Platinen 34 und 36 verpackt von Matsushita Electric unter dem Handelsnamen Panasonic erhältlich, und sind jeweils mit der Teile-Nummer GP-KX121/51 bezeichnet.
Wie am besten in den 2 und 3 zu sehen ist, sind die Linsen 30 und 32 sowie die Leiterplatten 34 und 36 an einer Tafel oder Platte 37 montiert, die mit einer C-Klemme 38 an das Arbeitsende 12 des Handwerkzeugs 10 geklemmt ist, und an der durch sie hindurchgehende Öffnungen 16a, 30a und 32a vorgesehen sind, die mit dem Werkzeugantrieb 16, der ersten Linse 30 und der zweiten Linse 32 fluchten. Eine U-förmige Abschirmung 39 fügt sich über die Platinen 34 und 36 und über rückwärtige Abschnitte der Linsen 30 und 32, um die Platinen und Linsen vor Beschädigung zu schützen.
Wie in 1 zu sehen ist, werden Bilder von den Videokamera-Platinen 34 und 36 über Verbindungskabel 40 in einer Ummantelung 42 zu einem Paar von Flüssigkristallanzeigen (LCDs) 44 und 46 übertragen, die an einem Gehäuse 48 montiert sind, das an dem Rohrelementabschnitt 15 des Handwerkzeugs 10 zum Betrachten der Arbeitsstelle in Echtzeit befestigt ist. Des Weiteren sind, wie in 4 zu sehen ist, die LCD-Flüssigkristallanzeigen 44 und 46 mit LCD-Schaltkreisen 50 und 52 in dem Gehäuse 48 verbunden. Die Schaltkreise 50 und 52 sind an oder auf Paaren von senkrecht angeordneten Leiterplatten 54 und 56 montiert, für jedes der LCDs eine oder eines, um in dem Gehäuse 48 Platz bereitzustellen, um den Rohrelementabschnitt 15 des Handwerkzeugs 10 aufzunehmen. Die LCDs 50 und 52 und zugehörige Schaltkreise 50 und 52 auf Platinen 54 und 56 sind von ACCELVISION erhältlich und sind mit der Teile-Nummer LCD25M bezeichnet.
Wie in 4 zu sehen ist, ist das Gehäuse 48 durch eine C-Klemme 60 an den Rohrelementabschnitt 15 des Werkzeugs 10 geklemmt, die durch Bolzen 61 und 62 gehalten wird, die in die Wand des Gehäuses geschraubt sind, um das Gehäuse an der Stelle zu befestigen. Wie in 1 zu sehen ist, ist vorzugsweise ein Stecker oder eine Buchse 66 für eine Stromversorgung 67 an oder in dem Gehäuse 48 montiert und durch ein Stromversorgungskabel 68 mit der Stromversorgung verbunden, die vorzugsweise eine Batterie 70 ist. Auf diese Weise wird das Werkzeug 10 nicht durch das Gewicht der Stromversorgung 70 für die Kamera-Platinen 34 und 36 sowie die LCD-Schaltkreise 50 und 52 belastet.
Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das in 1 gezeigte Bedienungsende 14 einen Griff 74 mit einem daran angelenkten Bedienungsteil 76. Auf Drücken des Bedienteil-Hebels 76 mit dem Daumen wird Druckluft durch das Ende 80 des Bedienungsgriffs 74 zur Verfügung gestellt, um einen pneumatischen Motor (nicht gezeigt) in dem Rohrelementabschnitt 15 des Handwerkzeugs 10 anzutreiben. Der pneumatische Mo tor rotiert eine Antriebswelle, die über ein Getriebe unter Verwendung einer T-Kopf-Verbindung 90 mit dem drehbaren Zapfen 20 verbunden ist.
Wie in der dargestellten Ausführungsform zu sehen ist, umfasst ein optisches System die Kameras 34 und 36, wobei die Flüssigkristallanzeigen 44 und 46 so an dem Rohrelement 15 des Handwerkzeugs 10 montiert sind, dass die Achse 18 schief ist in Bezug auf die durch die Vorderseite der Flüssigkristallanzeigen 44 und 46 definierten Ebene. Die Klemme 60, die das Gehäuse 48 befestigt, das die Flüssigkristallanzeigen 44 und 46 trägt, kann gelöst werden, so dass das Gehäuse 48 um die Achse des Handwerkzeugs 10 drehbar ist, um in irgendeine gewünschte Winkelposition in Bezug auf die Werkzeugantriebsachse 18 und das Bedienteil 76 auf dem Griff 74 ausgerichtet zu werden. Folglich wird optisches Betrachten der Arbeitsstelle durch ergonomische Positionierung der Flüssigkristallanzeigen 44 und 46 in Bezug auf das Bedienteil 76 und die Achse 18 des Antriebszapfens 20 und der Buchse 22 erleichtert.
Wenn die Arbeitsstelle dunkel ist, kann das Handwerkzeug 10 durch Bereitstellen einer angebrachten Glühlampe (nicht gezeigt) oder LED (nicht gezeigt) eine ergänzende Beleuchtung an dem Arbeitsende 12 aufweisen.
Ein bestehendes Handwerkzeug 10, das als pneumatisches Werkzeug ausgebildet ist, wie z. B. ein pneumatischer Mutternschrauber, der von Cleco Air Tools erhältlich ist und als "55 series T-head 28 to 170 NM" gekennzeichnet ist, wird als ein bevorzugtes Werkzeug verwendet, mit dem die vorliegende Anordnung zum Betrachten einer Arbeitsstelle benutzt wird. Es können jedoch Handwerkzeuge anderer Ausgestaltungen, wie z. B., aber nicht darauf beschränkt, elektrisch betriebene Werkzeuge oder manuell betriebene Werkzeuge, mit anderen Funktionen wie z. B. Schrauben Drehen, Nieten, Hämmern, etc., ausgebildet werden, um die Anord nung zum Betrachten einer Arbeitsstelle der vorliegenden Erfindung zu benutzen.
Zusammengefasst weist ein Handwerkzeug zwei digitale Videokameras auf, die zum Betrachten einer Arbeitsstelle benachbart zu einem Arbeitsende des Werkzeugs an diesem montiert sind, wobei die Videokameras mit einem Paar von Flüssigkristallanzeigen (LCDs) verbunden sind, die nahe einem Bedienungsende des Werkzeugs an dem Werkzeug montiert sind. Das Handwerkzeug weist ein Rohrelement mit einem Griff an dem Bedienungsende und ein Bedienungselement zum Aktivieren des Werkzeugs auf, wobei sich das Bedienungselement in Wirkbeziehung zu dem Griff befindet und wobei das Arbeitsende des Werkzeugs an dem Ende des Rohrelements positioniert ist, das dem Bedienungsende des Werkzeugs gegenüberliegt. In einem dargestellten Beispiel sind die Kameras und LCDs an einem pneumatischen Mutternschrauber mit einem T-Kopf-Werkzeugantrieb montiert.

Claims

Handwerkzeug zum Verrichten einer Arbeit an einer verdeckten Arbeitsstelle, das umfasst: einen Werkzeugkörper, der ein Arbeitsende und ein Bedienungsende aufweist, die voneinander versetzt angeordnet sind, wobei das Arbeitsende einen Werkzeugantrieb aufweist, welcher bezüglich einer Antriebsachse betreibbar und durch Betätigung eines Bedienelements an dem Bedienungsende aktivierbar ist; zumindest eine Kamera, die an einer Kamerastelle positioniert ist, welche sich an dem Arbeitsende befindet, um ein Bild einer Arbeit, die verrichtet wird, bereitzustellen; und eine Anzeige, die nahe dem Bedienungsende positioniert ist, um das Bild der Arbeit, die verrichtet wird, in Echtzeit zu empfangen und anzuzeigen.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei digitale Videokameras vorgesehen sind, von denen jede eine Linse aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugantriebs angeordnet sind, und die Anzeige zwei LCD-Bildschirme zum Betrachten von Bildern von gegenüberliegenden Seiten der Arbeitsstation in Echtzeit umfasst, wobei jeder digitalen Kamera ein LCD-Bildschirm zugeordnet ist.
Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige zwischen dem Arbeitsende und dem Ansteuerungsende des Werkzeugs positioniert ist, wobei sich Verbindungskabel zwischen den Kameras und der Anzeige erstrecken.
Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Netzanschluss zum Anschließen der Anzeige an eine entfernte Stromquelle für die Anzeige und die Kameras vorgesehen ist.
Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug ein Rohrelement mit einem Griff an dem Bedienungsende und ein mit dem Griff in Verbindung stehendes Bedienteil zum Aktivieren des Werkzeugs umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug durch eine Druckluftleitung pneumatisch angetrieben wird, die durch den Griff in das Werkzeug eintritt und den Werkzeugantrieb durch einen in dem Rohrelement angeordneten pneumatischen Motor antreibt, der durch eine Antriebswelle mit dem Werkzeugantrieb verbunden ist.
Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugantrieb quer zu der Antriebswelle ausgerichtet ist und die Linse jeder Kamera so ausgerichtet ist, dass sie in derselben Richtung wie die Achse des Werkzeugantriebs fokussiert.
Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras an einer Montagetafel bzw. -platte montiert sind, durch die eine Öffnung vorgesehen ist, die den Werkzeugantrieb aufnimmt, wobei an der Tafel eine Klemme vorgesehen ist, um die Tafel an das Rohrelement zu klemmen, wobei an der Tafel durch sie hindurchgehende Linsenöffnungen und zwei Kamerahalterungen zum Befestigen der Kameras an der Tafel vorgesehen sind, wobei die Linse jeder Kamera mit den Linsenöffnungen fluchtet.
Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagetafel eine daran angebrachte Schutzabschirmung aufweist, die über den Kameras liegt.
Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse zum Aufnehmen von Schaltkreisen vorgesehen ist, die mit Ausgängen von den digitalen Videokameras verbunden sind, um die LCD-Bildschirme anzusteuern, wobei an dem Gehäuse eine Klemme zum Befestigen des Gehäuses an dem Rohrelement des Werkzeugs zwischen dem Bedienungsende und dem Arbeitsende des Werkzeugs vorgesehen ist.
Handwerkzeug zum Verrichten einer Arbeit an einer verdeckten Arbeitsstelle, das umfasst: einen Werkzeugkörper, der ein Arbeitsende und ein Bedienungsende aufweist, die voneinander versetzt angeordnet sind, wobei das Arbeitsende einen Werkzeugantrieb zur Rotation um eine Antriebsachse aufweist, der durch Betätigung eines Bedienelements an dem Bedienungsende aktiviert wird; zwei digitale Videokameras, die an einer Kamerastelle positioniert sind, welche sich an dem Arbeitsende befindet, wobei jede digitale Kamera eine Linse aufweist, die jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugantriebs angeordnet sind, um ein Bild einer Arbeit zu liefern, die an der Arbeitsstelle verrichtet wird; und eine Anzeige, die zwei LCD-Bildschirme umfasst, wobei jeder Kamera ein LCD-Bildschirm zugeordnet ist, wobei die zwei LCD-Bildschirme nahe dem Bedienungsende des Werkzeugs positioniert sind, um in Echtzeit Bilder der Arbeit, die vor dem Werkzeugantrieb verrichtet wird, von gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugantriebs zu empfangen und anzuzeigen.
Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige zwischen dem Arbeitsende und dem Ansteuerungsende des Werkzeugs positioniert ist, wobei sich Verbindungskabel zwischen den Kameras und den Anzeigen erstrecken.
Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anzeige ein Netzanschluss zum Anschließen der Anzeige an eine entfernte Batterie zum Anschluss an eine entfernte Stromquelle zum Versorgen der Anzeige und der Kameras mit Strom vorgesehen ist.
Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug ein Rohrelement mit einem in axialer Richtung von der Anzeige versetzt angeordneten Griff an dem Bedienungsende und ein mit dem Griff in Verbindung stehendes Bedienteil zum Aktivieren des Werkzeugs umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug durch eine Druckluftleitung pneumatisch angetrieben wird, die durch den Griff in das Werkzeug eintritt und den Antrieb mit einem in dem Rohrelement angeordneten pneumatischen Motor antreibt, der durch eine Antriebswelle mit dem Werkzeugantrieb verbunden ist.
Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugantrieb quer zu der Antriebswelle ausgerichtet ist und die Linsen der Kameras so ausgerichtet sind, dass sie in derselben Richtung wie die Achse des Werkzeugantriebs fokussieren.
Werkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras an einer Montageplatte montiert sind, durch die eine Öffnung vorgesehen ist, die den Werkzeugantrieb aufnimmt; wobei an der Montageplatte eine Klemme zum Klemmen der Platte an das Rohrelement vorgesehen ist, wobei an der Platte durch sie hindurchgehende Linsenöffnungen und zwei Kameraschaltkreishalterungen zum Befestigen von Kameraschaltkreisen vorgesehen sind, wobei die Linsen der Kameras mit den Linsenöffnungen fluchten.
Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte eine daran angebrachte Schutzabschirmung aufweist, die über den Kameraschaltkreisen liegt.
Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse zum Aufnehmen eines Paars von LCD-Schaltkreisen vorgesehen ist, von denen jeder mit einem Ausgang von einer der Videokameras zum Ansteuern eines der LCD-Bildschirme verbunden ist, wobei an dem Gehäuse eine C-Klemme zum einstellbaren Befestigen des Gehäuses an dem Rohrelement des Werkzeugs zwischen dem Bedienungsende und dem Arbeitsende des Werkzeugs in Winkelpositionen in Bezug auf die Achse des Werkzeugantriebs vorgesehen ist.
Werkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der LCD-Schaltkreise zwei Platinen umfasst, die quer zueinander in dem Gehäuse ausgerichtet sind, um die Schaltkreise an gegenüberliegenden Seitenwänden und einer unteren Wand des Gehäuses anzuordnen, wodurch ein zentraler Raum in dem Gehäuse bereitgestellt wird, der offen ist, um durch ihn hindurchgehend das Rohrelement des Handwerkzeugs aufzunehmen, wobei die zwei Bildschirme an dem Gehäuse in radialer Richtung von dem Rohrelement versetzt auf einer Vorderseite des Gehäuses angeordnet sind.