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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Ausrichtungsvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Solche
Ausrichtungsvorrichtungen sind allgemein bekannt. Beispielsweise
ist aus der Druckschrift
DE 20 2004 018 003 U1 ein Positioniergerät für
Werkzeuge, insbesondere für Bohrmaschinen, bekannt, wobei
das Positioniergerät am Werkzeug befestigt ist und wobei
das Positioniergerät einen Lagesensor, in Form eines elektrischen
Sensors oder einer Libelle, zur Kontrolle der Ausrichtung des Positioniergerätes
im Raum und eine Kontrollvorrichtung aufweist, wobei die Kontrollvorrichtung,
Eingabeelemente, Ausgabeelemente und Signalelemente zur Signalisierung
der Bewegungsrichtung, in die das Positioniergerät zur
Einnahme einer vorgegebenen Position zu bewegen ist, und zur Signalisierung
der tatsächlich erfolgten Einnahme einer Position umfasst.
Nachteiligerweise ermöglicht das Positioniergerät
lediglich eine Kontrolle der Ausrichtung des Werkzeugs. Eine selbstständige
Korrektur der Ausrichtung des Werkzeugs in Abhängigkeit
der sensierten geometrischen Ausrichtung des Werkzeugs oder der
Kontrollvorrichtung ist nicht offenbart.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Ausrichtungsvorrichtung, das
erfindungsgemäße Handwerkzeug und das erfindungsgemäße
Verfahren zum Betrieb einer Ausrichtungsvorrichtung gemäß den
nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem
Stand der Technik den Vorteil, dass mittels der Aktoren die geometrische
Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung in Abhängigkeit
der Sensorparameter selbstständig korrigiert wird, so dass
eine deutlicher präzisere Positionierung und Ausrichtung
des motorgetriebenen und handgeführten elektrischen Gerätes
ermöglicht wird. Dies ist besonders bei handgeführten
Geräten von Vorteil, da durch den Benutzer des Handwerkzeugs
naturgemäß Abweichungen bei der Führung des
Gerätes auftreten und insbesondere bei vergleichsweise
schweren Handwerkzeugen eine präzise Führung unmöglich
ist. Diese Abweichungen werden durch die Aktoren selbstständig
kompensiert, so dass die Präzision bei der Arbeit mit dem
motorgetriebenen und handgeführten elektrischen Gerät
in erheblicher Weise erhöht wird. Die Sensormittel ermitteln
vorzugsweise die Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung relativ
zum Erdmagnetfeld und relativ zum Schwerefeld, so dass nicht nur
eine Ausrichtungskontrolle der Ausrichtungsvorrichtung in einer senkrechten
Ebene, d. h. senkrecht zur Erdoberfläche, sondern zusätzlich
auch eine Ausrichtungskontrolle der Ausrichtungsvorrichtung in einer
horizontalen Ebene, d. h. parallel zur Erdoberfläche durchführbar
ist. Beispielsweise ist beim Bohren eines Loches in ein Werkstück
mit einer Bohrmaschine nicht nur die senkrechte Ausrichtung der
Bohrlochs, sondern auch die horizontale Ausrichtung des Bohrlochs
von entscheidender Bedeutung. Durch die horizontale Ausrichtungskontrolle
ist es beispielsweise möglich, eine Veränderung
der horizontalen Ausrichtung der Bohrmaschine während des
Bohrvorgangs zu detektieren, selbstständig mittels der
Aktoren zu korrigieren und ggf. die Abweichung oder Korrektur einem Benutzer
der Bohrmaschine zu signalisieren. In diesem Beispiel ist eine Korrektur
mittels der Aktoren beispielswiese durch eine Veränderung
der Lage des Bohrfutters relativ zur Bohrmaschine oder durch eine Veränderung
der Lage des Haltegriffes relativ zur Bohrmaschine jeweils durch
eine entsprechende Motorik denkbar. Die Sensormittel umfassen insbesondere
einen mikromechanischen Beschleunigungssensor und/oder einen mikrotechnischen
Magnetfeldsensor, wobei der mikrotechnische Magnetfeldsensor vorzugsweise
einen GMR-Sensor und/oder einen Hallsensor umfasst. Der Begriff
Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung im Sinne der vorliegenden
Erfindung umfasst insbesondere sowohl die horizontale und/oder vertikale
Winkelausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung, als auch die Position
der Ausrichtungsvorrichtung.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen,
sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zu entnehmen.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sensormittel
einen mikromechanischen Beschleunigungssensor und/oder einen Drehratensensor
zur Bestimmung einer Beschleunigung der Ausrichtungsvorrichtung
und/oder zur Bestimmung der geometrischen Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung
relativ zum Schwerefeld aufweist. Besonders bevorzugt umfassen die
Sensormittel einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor und einen
dreidimensionalen Magnetfeldsensor, so dass die Ausrichtung der
Ausrichtungsvorrichtung in vorteilhafter Weise in alle drei Raumrichtungen vorzugsweise
relativ zum Erdmagnetfeld und/oder relativ zum Schwerefeld messbar
ist. Eine Ausrichtungsänderung der Ausrichtungsvorrichtung
wird vorzugsweise mittels der Beschleunigungssensoren und/oder des
Drehratensensors detektiert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausrichtungsvorrichtung
Eingabemittel zur Eingabe von Eingabeparametern aufweist, wobei
die Eingabeparameter zur Definition einer geometrischen Soll-Ausrichtung
der Ausrichtungsvorrichtung relativ zum Erdmagnetfeld, relativ zum
Schwerefeld, relativ zu einem zu bearbeitenden Werkstück
und/oder relativ zu einer virtuellen geometrischen Referenz vorgesehen
sind und wobei die Eingabeparameter vorzugsweise Geometrieparameter
zur Definition der virtuellen geometrischen Referenz und/oder der
geometrischen Lage des Werkstücks umfassen. Besonders bevorzugt
wird durch die Eingabeparameter unmittelbar die gewünschte Soll-Ausrichtung
der Ausrichtungsvorrichtung relativ zum Schwerefeld, beispielsweise
durch die nummerische Eingabe eines gewünschten Horizontalwinkels,
und/oder relativ zum Erdmagnetfeld, beispielsweise durch die nummerische
Eingabe einer Himmelsrichtung oder Peilrichtung in Form einer Gradzahl,
eingegeben. Alternativ ist es denkbar, die Ausrichtungsvorrichtung
senkrecht und/oder horizontal in gewünschter Weise auszurichten
und mittels der Eingabeparameter die entsprechenden und durch die Sensormittel
ermittelten Horizontalwinkel und/oder Himmelsrichtung zu bestätigen
bzw. zu speichern, so dass keine nummerische Eingabe erforderlich
ist. Ferner ist vorgesehen, dass die Eingabeparameter unmittelbar
die gewünschte Soll-Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung
relativ zum Werkstück und/oder zu einer virtuellen Referenz
definiert, wobei die Eingabeparameter Parameter wie Abstand, Versatz,
Breite, Tiefe, Höhe, Überlapp, Neigung etc. der Ausrichtungsvorrichtung
relativ zum Werkstück und/oder zur virtuellen Referenz
umfassen. Diese Parameter sind ebenfalls nummerisch und/oder durch
entsprechende Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung und manuelle
Bestätigung durch die Eingabevorrichtung eingebbar. Zur
Definition der Lage einer virtuellen geometrischen Referenz im Raum und/oder
der Lage des Werkstücks im Raum, werden Geometrieparameter
durch weitere Sensoren, wie beispielsweise durch Abstandssensoren
und/oder durch Positionssensoren, insbesondere GPS-Sensoren, ermittelt
und/oder durch die Eingabevorrichtung manuell oder durch entsprechende
Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung eingegeben.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausrichtungsvorrichtung
Rechenmittel zur Bestimmung einer geometrischen Ist-Ausrichtung
in Abhängigkeit von Sensorparametern der Sensormittel und/oder
zur Bestimmung der Soll-Ausrichtung in Abhängigkeit der
Eingabeparameter und vorzugsweise in Abhängigkeit von anwendungsspezifischen
Parametern aufweist. Besonders vorteilhaft ist durch die Bestimmung
der geometrischen Ist-Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung die
Abweichung der Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung von der gewünschten
Soll-Ausrichtung bestimmbar. Die anwendungsspezifischen Parameter
umfassen insbesondere gewünschte Bearbeitungsfunktionen,
welche vorzugsweise in der Ausrichtungsvorrichtung vorgespeichert
und von einem Benutzer abrufbar sind und welche eine Ausrichtung
der Ausrichtungsfunktion in Abhängigkeit der entsprechenden
Bearbeitungsfunktion und wahlweise in Abhängigkeit von
Eingabeparameter vorgeben. So wird beispielsweise beim Auswählen
einer Baumfällfunktion als Bearbeitungsfunktion die Ausrichtung
der Ausrichtungsvorrichtung derart vorgegeben, dass die zum Fällen
eines Baumes optimal ausgebildete Fallkerbe in den Baum durch entsprechende
Ausrichtung einer Kettensäge eingesägt wird. Denkbar
ist, dass auf diese Weise dem Benutzer eine Anleitung zum Ausführen
der gewünschten Bearbeitungsfunktion mit der dazugehörigen
Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung durch die Ausrichtungsvorrichtung
vermittelt wird. Eine vergleichsweise grobe Ausrichtung wird dem
Benutzer dabei vorzugsweise mitgeteilt, während eine feinere
Ausrichtung durch die Aktoren selbstständig durchgeführt
wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Rechenmittel
zur Bestimmung von Abweichungsparametern in Abhängigkeit
einer Differenz zwischen der Ist-Ausrichtung und der Soll-Ausrichtung
vorgesehen ist, so dass besonders vorteilhaft die Ausrichtungsvorrichtung
permanent seine Ausrichtung überprüft und mit
der Soll-Ausrichtung vergleicht.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausrichtungsvorrichtung
Ausgabemittel zur Ausgabe der Abweichungsparameter aufweist, wobei
eine Ausgabe der Abweichungsparameter in visueller, akustischer und/oder
haptischer Form vorgesehen sind und wobei die Ausgabemittel insbesondere
einen Bildschirm zur visuellen Ausgabe der Abweichungsparameter
in nummerischer und/oder graphischer Form umfassen. Besonders vorteilhaft
werden die Ist-Ausrichtung, die Soll-Ausrichtung und insbesondere
die Abweichungsparameter durch das, insbesondere frei schwenkbare,
Ausgabemittel ausgegeben, so dass einem Benutzer unmittelbar eine
ungewünschte Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung
mitgeteilt wird und/oder eine Schwenkrichtung zur Erreichung der
Soll-Ausrichtung vorgegeben wird. Besonders bevorzugt ist vorgesehen,
dass die Abweichungsparameter einem Benutzer durch Zeiger auf einem
Display, mittels einer oder mehrerer Leuchtdioden, welche insbesondere
eine Blinkfrequenz oder ihre Farbe ändern, und/oder durch
Signaltöne, welche ihre Frequenz, Tonfolge oder Lautstärke ändern,
mitgeteilt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn
die Aktoren lediglich eine vergleichsweise feine selbstständige
Korrektur der Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung erlauben und
somit größere Abweichungen von dem Benutzer der
Ausrichtungsvorrichtung korrigiert werden müssen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Aktoren
zur selbstständigen Korrektur der geometrischen Ausrichtung der
Ausrichtungsvorrichtung in Abhängigkeit der Abweichungsparameter
vorgesehen ist und/oder dass in Abhängigkeit der Abweichungsparameter
eine Steuerung von Motorparametern vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft
wird somit automatisch eine Ausrichtungskorrektur bei einer Abweichung
der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung durchgeführt.
Insbesondere ist vorgesehen, den Motor des motorgetriebenen elektrischen
Geräts bei vergleichsweisen großen Abweichungsparametern
abzustellen, so dass das motorgetriebene elektrische Gerät lediglich in
der Soll-Ausrichtung arbeitet. Somit wird vorteilhaft ein vergleichsweise
präzises Arbeiten mit vergleichsweise geringer Verletzungsgefahr
ermöglicht.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Handwerkzeug
mit einer Ausrichtungsvorrichtung, wobei das Handwerkzeug eine Bohrmaschine,
eine Heckenschere, eine Säge, insbesondere Stich-, Säbel-,
Ketten und/oder Kreissäge, eine Fräse und/oder
ein Schleifgerät umfasst, wobei das Handwerkzeug vorzugsweise
eine Anschlagsführung insbesondere zur Anlage an das Werkstück
aufweist. Besonders vorteilhaft ist somit die Ausrichtung der aufgeführten
Handwerkzeuge relativ zum Erdmagnetfeld, zum Schwerefeld, zum Werkstück
und/oder zu einer virtuellen geometrischen Referenz vorgebbar bzw.
kontrollierbar. Die Ausrichtungsvorrichtung ist insbesondere für
derartige Handwerkzeuge vorgesehen, bei welchen die horizontale
und/oder vertikale Ausrichtung des Handwerkzeugs und/oder die Ausrichtung
des Handwerkzeugs relativ zum Werkstück vergleichsweise
wichtig zur Bearbeitung des Werkstücks sind. Die Aktoren sind
jeweils zur Bewegung der Handgriffe der Handwerkzeuge relativ zum
restlichen Teil des Handwerkzeugs, welcher insbesondere den Motor
und die motorgetriebenen beweglichen Teile aufweist, vorgesehen.
Alternativ ist es denkbar, dass die Aktoren den Motor und/oder die
motorgetriebenen beweglichen Teile zur Korrektur der Ausrichtung
bewegen.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Betrieb einer Ausrichtungsvorrichtung, wobei in einem ersten
Betriebsschritt die Ist-Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung
relativ zum Erdmagnetfeld, zum Schwerefeld, zum Werkstück
und/oder zur virtuellen geometrischen Referenz bestimmt wird, so
dass wie oben bereits detailiert besonders vorteilhaft die Ausrichtung der
Ausrichtungsvorrichtung in allen drei Raumrichtung bestimmbar ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem zweiten
Betriebsschritt die Soll-Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung
in Abhängigkeit der Eingabeparameter bestimmt wird, wobei
die Soll-Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung insbesondere in
Abhängigkeit der anwendungsspezifischen Parameter bestimmt
wird. Besonders vorteilhaft ist somit eine gewünschte Soll-Ausrichtung
der Ausrichtungsvorrichtung durch den Benutzer definierbar, wobei
die Soll-Ausrichtung durch eine manuelle nummerische Eingabe der
Eingabeparameter, durch eine Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung
in die gewünschte Soll-Ausrichtung durch den Benutzer und/oder
durch Auswählen von anwendungsspezifischen Parametern durch
den Benutzer erfolgt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem
dritten Betriebsschritt die Abweichungsparameter in Abhängigkeit
einer Differenz zwischen Ist-Ausrichtung und Soll-Ausrichtung bestimmt
wird. Besonders vorteilhaft wird somit die Ist-Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung
insbesondere kontinuierlich und/oder taktweise bezüglich
der gewünschten Soll-Ausrichtung kontrolliert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem
vierten Betriebsschritt die Abweichungsparameter in visueller, akustischer
und/oder haptischer Form von der Ausgabevorrichtung ausgegeben werden.
Besonders vorteilhaft wird eine Abweichung der Ist-Ausrichtung von
der Soll-Ausrichtung einem Benutzer unmittelbar mitgeteilt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem
fünften Betriebsschritt die Aktoren in Abhängigkeit
der Sensorparameter und insbesondere in Abhängigkeit der
Abweichungsparameter und/oder der Eingabeparameter gesteuert werden,
so dass die Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung mittels der
Aktoren in vorteilhafter Weise selbstständig korrigierbar
ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Ausrichtungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
schematische Ansicht einer Bohrmaschine mit einer Ausrichtungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
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3 eine
schematische Ansicht einer Heckenschere mit einer Ausrichtungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
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4 eine
schematische Ansicht einer Stichsäge mit einer Ausrichtungsvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung und
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5 eine
schematische Ansicht einer Kettensäge mit einer Ausrichtungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung
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In 1 ist
eine schematische Ansicht einer Ausrichtungsvorrichtung 1 gemäß einer
beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dargestellt, wobei die Ausrichtungsvorrichtung 1 ein
Sensormittel 2 in Form eines Magnetfeldsensors 2',
ein Sensormittel 2 in Form eines Beschleunigungssensors 2'',
ein Eingabemittel 3, ein Rechenmittel 4, eine
Ausgabevorrichtung 5 und Aktoren 6 aufweist. Das
Eingabemittel 3 umfasst insbesondere eine Mehrzahl von
Schaltern, eine Tastatur, eine berührungssensitive Oberfläche
und/oder einen berührungssensitiven Bildschirm. Der Magnetfeldsensor 2' erzeugt
in Abhängigkeit der Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung 1 im
Erdmagnetfeld erste Sensorparameter 20, der Beschleunigungssensor 2'' erzeugt
in Abhängigkeit einer Beschleunigung der Ausrichtungsvorrichtung 1 und/oder
in Abhängigkeit der Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung 1 im Schwerefeld
zweite Sensorparameter 20'. Die Eingabemittel 3 ermöglichen
eine Eingabe von Eingabeparametern 30. Die Eingabeparameter 30 umfassen vorzugsweise
Werte zur Festlegung einer Soll-Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung 1 im
Raum, wie beispielsweise Horizontalwinkel, Himmelsrichtung, Peilrichtung
und/oder Abstand, Versatz, Tiefe, Höhe, Neigung und/oder Überlapp
zu einem Werkstück (103) oder zu einer virtuellen
Referenz. Die Eingabeparameter 30 werden dabei besonders
bevorzugt durch einen Benutzer nummerisch in die Eingabevorrichtung 3 eingegeben
oder durch Ausrichten der Ausrichtungsvorrichtung 1 im
Raum durch den Benutzer in die gewünschte Soll-Ausrichtung
und anschließendes Abspeichern der Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung 1 durch
einen entsprechenden in die Eingabevorrichtung 3 durch
den Benutzer eingegebenen Befehle durchgeführt. Alternativ
umfassen die Eingabeparameter 30 auch Geometrieparameter 30' zur
Definition der Ausrichtung des zu bearbeitenden Werkstücks 103 im
Raum und/oder zur Definition der Ausrichtung einer virtuellen geometrischen
Referenz im Raum, so dass beispielsweise eine virtuelle Ebene oder
Gerade im Raum festgelegt wird, entlang welcher die Ausrichtungsvorrichtung 1 bewegt
werden soll. Mittels der Eingabevorrichtung 3 ist ferner
die Auswahl von anwendungsspezifischen Parametern vorgesehen, wobei
durch einen Benutzer vorzugsweise eine bestimmte Bearbeitungsfunktion
des Handwerkzeugs beispielsweise aus einem virtuellen Menü der
Ausgabevorrichtung 5 auswählbar ist und die Bearbeitungsfunktion
eine bestimmte Soll-Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung 1 insbesondere
relativ zum Werkstück 103, relativ zum Erdmagnetfeld
oder relativ zum Schwerefeld in Abhängigkeit der gewünschten
Bearbeitungsfunktion vorgibt. Das Rechenmittel 4 ist zur
Berechnung der Soll-Ausrichtung und/oder der Ist-Ausrichtung vorgesehen
und empfängt hierzu die ersten Signalparameter 20,
die zweiten Signalparameter 20', die Eingabeparameter 30 und/oder
die Geometrieparameter 30'. Bevorzugt werden durch das
Rechenmittel 4 Abweichungsparameter 40 berechnet,
welche von einer Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung
abhängig sind. Diese Abweichungsparameter 40 werden
mittels eines Ausgabemittels 5 dem Benutzer visuell, akustisch
und/oder haptisch mitgeteilt. Das Ausgabemittel 5 umfasst
insbesondere ein bewegliches Display 5', auf welchem die
Abweichungsparameter 40 beispielsweise in Form von Pfeilen
visuell dargestellt werden und somit einem Benutzer eine Abweichung
der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung und insbesondere eine
Richtungsangabe zur Korrektur der Ist-Ausrichtung in Richtung der
Soll-Ausrichtung mitgeteilt wird. Ferner werden die Abweichungsparameter 40 an
die Aktoren 6 gesendet, so dass ggf. eine selbstständige
Korrektur der geometrischen Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung 1 in
Abhängigkeit der Abweichungsparameter 40 mittels
der Aktoren 6 durchgeführt wird, vorzugsweise
solange bis die Ist-Ausrichtung der Soll-Ausrichtung entspricht.
Die Aktoren 6 umfassen dazu besonders bevorzugt wenigstens
einen Motor.
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In 2 ist
eine schematische Ansicht einer Bohrmaschine 100 mit einer
Ausrichtungsvorrichtung 1 gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei die Ausrichtungsvorrichtung 1 die Bohrmaschine 100 integriert
ist, wobei die Ausrichtungsvorrichtung 1 einen dreiachsigen Beschleunigungssensor 2'' und
einen dreiachsigen Magnetfeldsensor 2' zur Sensierung der
Ist-Ausrichtung der Bohrmaschine 100 umfasst und wobei
die Bohrmaschine 100 eine Anschlagsführung 101 parallel
zur Bohrrichtung 102 zur Anlage an das zu bearbeitende
Werkstück 103 aufweist. Der Benutzer legt die
Anschlagsführung 101 parallel zur Werkstückoberfläche 103' an
das Werkstück 103 an und speichert diese erste
Ausrichtung mittels der Eingabevorrichtung 3, so dass auf
der Ausgabevorrichtung 5 beispielsweise eine Winkelangabe
von 0 Grad für die horizontale Ausrichtung der Bohrmaschine 100 im Erdmagnetfeld
in Abhängigkeit der gespeicherten ersten Ausrichtung erscheint.
Anschließend richtet der Benutzer die Bohrmaschine 100 in
eine zweite Ausrichtung derart aus, dass auf der Ausgabevorrichtung 5 als
Ist-Ausrichtung der Bohrmaschine 100 relativ zur ersten
Ausrichtung die Winkelangabe von 90 Grad erscheint und somit die
Ausrichtung der Bohrmaschine 100 in der zweiten Ausrichtung
exakt rechtwinklig zur Ausrichtung der Bohrmaschine 100 in
der ersten Ausrichtung angeordnet ist. Gleichzeitig wird mittels
des dreiachsigen Beschleunigungssensors 2'' die senkrechte
Ausrichtung der Bohrmaschine 100 kontrolliert und Anweisungen
für den Benutzer auf der Ausgabevorrichtung 5 zur
Ausrichtung der Ausrichtungsvorrichtung 1 dargestellt,
bis die Bohrmaschine 100 durch den Benutzer exakt waagerecht im
Schwerefeld ausgerichtet ist. Die Bohrmaschine 100 ist
nun in der Soll-Ausrichtung und der Bohrer 104 der Bohrmaschine 100 steht
exakt senkrecht zum Werkstück 103. Die Bohrmaschine 100 ist
mit entsprechenden nicht abgebildeten Aktoren 6 ausgerüstet,
um eine Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position selbstständig
zu korrigieren, ähnlich wie bei der optischen Bildstabilisierung
von Kameras. Auf die beschriebene Weise sind entsprechend auch Bohrungen
mit Winkeln ungleich 90 Grad gegenüber dem Werkstück 103 realisierbar.
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In 3 ist
eine schematische Ansicht einer Heckenschere 200 mit einer
Ausrichtungsvorrichtung 1 gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei die Ausrichtungsvorrichtung 1 in die Heckenschere 200 integriert,
wobei der Benutzer Eingabeparameter 30 zur Definition einer
virtuellen geometrischen Referenz in Form einer virtuellen Ebene
in die Eingabevorrichtung 3 eingibt. Dazu zeigt er mit
dem Messer 201 der Heckenschere 200 in die Himmelsrichtung
der virtuellen Ebene und legt somit einen Ebenenvektor fest, anschließend
definiert der Benutzer die vertikale Ausrichtung entweder ebenfalls
durch eine entsprechende Ausrichtung des Messers 201 oder
durch eine nummerische Eingabe einer Wandsteilheit. Sobald die Heckenschere 200 die
virtuelle Ebene verlässt, wird der Benutzer mittels der
Ausgabevorrichtung 5 gewarnt, während der Benutzer
die Heckenschere 200 innerhalb der virtuellen Ebene frei
drehen kann, um ergonomische Arbeitsvorgänge zu ermöglichen.
Verlässt das Messer 201 die virtuelle Ebene, d.
h. dass eine Abweichung der Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung
erzeugt wird, wird die geometrische Ausrichtung des Messers 201 durch
entsprechende nicht abgebildete Aktoren 6 korrigiert. Die
Aktoren 6 ermöglichen beispielsweise einen Schwenken
des Messers um einen Handgriff 250 der Heckenschere 200 in
einer ersten Ebene 260 und einer zur ersten Ebene 260 senkrechten
zweiten Ebene 270. Ferner ist beispielsweise eine Drehung
des Messers 201 um die Längsachse 280 des
Messers 201 vorgesehen. In einer anderen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Aktoren 6 lediglich den Handgriff 250 relativ
zum restlichen Teil 290 der Heckenschere 200 bewegen.
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In 4 ist
eine schematische Ansicht einer Stichsäge 300 mit
einer Ausrichtungsvorrichtung 1 gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei die Ausrichtungsvorrichtung 1 gemäß der
zweiten Ausführungsform im Wesentlichen identisch der Ausrichtungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt in 1 ist,
wobei die Ausrichtungsvorrichtung 1 als Sensormittel 2 lediglich
einen Magnetfeldsensor 2' aufweist und die Ausrichtungsvorrichtung 1 in
die Stichsäge 300 integriert ist, wobei die Stichsäge 300 vorzugsweise
eine Anschlagsführung 101 zur Führung
der Stichsäge 300 auf dem zu bearbeitenden Werkstück 103 aufweist
und wobei der Magnetfeldsensor 2' die Ist-Ausrichtung der
Stichsäge 300 relativ zum Erdmagnetfeld misst.
Der Benutzer gibt eine gewünschte Soll-Ausrichtung der
Stichsäge 300 mittels der Eingabevorrichtung 3 vor.
Mittels der Ausgabevorrichtung 5 wird der Benutzer gewarnt,
sobald die Ist-Ausrichtung von der Soll-Ausrichtung abweicht. Die
Stichsäge 300 weist ferner nicht abgebildete Aktoren 6 auf,
welche eine Kompensation geringer Abweichungen beispielsweise durch
ein Drehen des Sägeblatts 301 um die Längsachse
des Sägeblatts 301 durchführt. Bei nicht
waagerechten Schnitten wird alternativ zusätzlich ein Beschleunigungssensor 2'' zur Überprüfung
der senkrechten Ausrichtung der Stichsäge 300 im
Schwerefeld eingesetzt.
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In 5 ist
eine schematische Ansicht einer Kettensäge 400 mit
einer Ausrichtungsvorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt,
wobei die Kettensäge 400 einen ersten und einen
zweiten Handgriff 410, 410' und eine die Kette 430 aufweisende
Schiene 420 aufweist, wobei die Ausrichtungsvorrichtung 1 in
die Kettensäge 400 integriert ist, wobei die Ausrichtungsvorrichtung 1 einen
dreiachsigen Beschleunigungssensor 2'' und einen dreiachsigen
Magnetfeldsensor 2' zur Sensierung der Ist-Ausrichtung
der Kettensäge 400 umfasst. Der Benutzer definiert
durch eine entsprechende Ausrichtung der Kettensäge 400 die
Fallrichtung eines zu fällenden Baumes. Anschließend wird
durch den Magnetfeldsensor 2' eine Ausrichtung der Kettensäge 400 in
der horizontalen Ebene senkrecht zur Fallrichtung vorgegeben, während
mittels des Beschleunigungssensors 2'' eine waagerechte Ausrichtung
der Kettensäge 400 im Schwerefeld vorgegeben wird.
In einem nachfolgenden Schritt wird ein Rollwinkel, d. h. die Neigung 402 der
Kettensäge 400 um ihre Längsachse 401,
von beispielsweise 60 Grad als Soll-Ausrichtung vorgegeben um einen
ersten Schnitt einer Fallkerbe im Baum herzustellen. Anschließend
wird zur Erzeugung eines zweiten Schnittes der Fallkerbe im Baum
mit einem Rollwinkel von 30 Grad vorgegeben, während die
Ausrichtung der Kettensäge 400 in der horizontalen
Ebene senkrecht zur Fallrichtung und in der senkrechten Ebene waagerecht
zum Schwerefeld vorgegeben wird. In einem nachfolgenden Schritt
wird der Fällschnitt zum Fällen des Baumes mit
einem vorgegebenen Rollwinkel von 90 Grad durchgeführt.
Die Kettensäge 400 weist ferner nicht abgebildete
Aktoren 6 auf, welche die Lage des ersten und/oder des
zweiten Handgriffs 410, 410' relativ zur Schiene 420 zur
Korrektur einer Abweichung zwischen Ist-Ausrichtung und Soll-Ausrichtung
dient.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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U1 [0002]