-
Stand der Technik
-
Es ist in der Druckschrift
DE 10 2008 041 651 A1 bereits eine Handwerkzeugvorrichtung mit zumindest einer Ortungsantenne, die eine Strahlerfläche aufweist, die bei einem Betrieb ein Ortungssignal zumindest aussendet, vorgeschlagen worden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugvorrichtung mit zumindest einer Ortungsantenne, die eine Strahlerfläche aufweist, die bei einem Betrieb ein Ortungssignal zumindest aussendet.
-
Es wird vorgeschlagen, dass die Strahlerfläche zumindest ein Funktionsloch begrenzt. Unter einer „Ortungsantenne“ soll insbesondere eine Antenne verstanden werden, die in zumindest einem Betriebszustand ein Signal zur Ortung eines verdeckten Messobjekts aussendet. Insbesondere weist die Ortungsantenne einen 3-dB-Öffnungswinkel kleiner als 120 Grad, vorteilhaft kleiner als 60 Grad, besonders vorteilhaft kleiner als 30 Grad, auf. Vorteilhaft weist die Ortungsantenne in zumindest einem Teil eines Frequenzbereichs des Ortungssignals einen Gewinn größer als 3 dBi, besonders vorteilhaft größer als 6 dBi, auf. Bevorzugt ist die Ortungsantenne dazu vorgesehen, ein breitbandiges Ortungssignal auszusenden. Insbesondere soll unter „breitbandig“ verstanden werden, dass eine Amplitude eines ausgesendeten, reflektierten und empfangenen Ortungssignals in einem Frequenzbereich, der wenigstens 25 %, vorteilhaft wenigstens 50 %, einer Mittenfrequenz des Frequenzbereichs umfasst, eine Abweichung von einer maximalen Amplitude des Ortungssignals kleiner als 10 dB aufweist. Bevorzugt liegt die Mittenfrequenz zwischen 500 MHz und 12 GHz, besonders bevorzugt zwischen 1 und 6 GHz. Unter einer „Strahlerfläche“ soll insbesondere eine elektrisch leitende Schicht verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine elektromagnetische Welle auszusenden und/oder zu empfangen. Bevorzugt weist die Ortungsantenne genau eine Strahlerfläche auf. Insbesondere strahlt die Strahlerfläche bei einem Ortungsvorgang ein Ortungssignal in unterschiedlichen Polarisationen ab. Die Strahlerfläche ist vorteilhaft, insbesondere über Anpassmittel, mit zumindest zwei, vorteilhaft vier Speisepunkten, elektrisch leitend verbunden. Vorzugsweise ist die Strahlerfläche eben ausgebildet. Alternativ könnte die Strahlerfläche gewölbt ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Strahlerfläche wenigstens 2 cm2, vorteilhaft wenigstens 4 cm2, besonders vorteilhaft wenigstens 8 cm2, groß. Insbesondere ist die Strahlerfläche nicht als eine Spule ausgebildet. Insbesondere soll unter einem „Ortungssignal“ ein Signal verstanden werden, das die Ortungsantenne zur Ortung eines Messobjekts aussendet. Vorzugsweise weist das Ortungssignal eine Bandbreite von mehr als 500 MHz, vorteilhaft mehr als 1 GHz, besonders vorteilhaft mehr als 2 GHz, auf. Alternativ oder zusätzlich könnte das Ortungssignal schmalbandig ausgebildet sein. Insbesondere soll unter dem Begriff „aussenden“ verstanden werden, dass die Strahlerfläche in zumindest einem Betriebszustand das Ortungssignal als elektromagnetische Welle in Richtung eines Werkstücks abgibt. Vorzugsweise empfängt die Ortungsantenne einen von dem Messobjekt reflektierten Anteil des Ortungssignals. Unter einem „Funktionsloch eines Bauteils“ soll insbesondere ein von dem Bauteil, insbesondere der Strahlerfläche, auf einer Lochebene zumindest größtenteils umschlossener Bereich verstanden werden, durch den eine von dem Bauteil mechanisch unabhängige Funktion wirkt. Insbesondere ist ein Loch, das ausschließlich zur Befestigung des Bauteils dient kein Funktionsloch. Vorzugsweise wirkt ein zumindest teilweise auf einer Seite der Lochebene angeordnetes Funktionsmittel in zumindest einem Betriebszustand durch das Funktionsloch insbesondere auf ein Werkstück, das auf einer anderen Seite der Lochebene angeordnet ist. Vorzugsweise weist das Funktionsloch der Strahlerfläche eine maximale Erstreckung auf der Lochebene auf, die zwischen 10 % und 90 %, vorteilhaft zwischen 25 % und 75 %, einer maximalen Erstreckung der Strahlerfläche beträgt. Unter einem „auf einer Lochebene zumindest größtenteils umschlossenen Bereich“ soll insbesondere ein Bereich verstanden werden, der auf der Lochebene zu mehr als 180 Grad, vorteilhaft zu mehr als 270 Grad, besonders vorteilhaft zu 360 Grad, von dem Bauteil umgeben ist. Vorzugsweise sind eine Haupterstreckungsebene der Strahlerfläche und eine Lochebene des Funktionslochs parallel ausgerichtet. Insbesondere ist die Lochebene des Funktionslochs deckungsgleich mit einer Haupterstreckungsebene des Funktionslochs. Insbesondere ist die Lochebene des Funktionslochs senkrecht zu einer Hauptabstrahlrichtung der Strahlerfläche ausgerichtet. Insbesondere soll unter dem Begriff „begrenzen“ verstanden werden, dass das das Funktionsloch begrenzende Bauteil eine Größe des Funktionslochs definiert. Insbesondere weist das Bauteil eine Fläche und/oder Kante auf, die auf der Lochebene eine Begrenzung des Funktionslochs bildet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Handwerkzeugvorrichtung kann, während das Messgerät an einer Messstelle eines Werkstücks positioniert ist, eine Funktion durch das Funktionsloch bewirkt werden. Beispielsweise kann ein Einsatzwerkzeug durch das Funktionsloch wirken und/oder mittels eines Markierungsmittels durch das Funktionsloch die Messstelle auf dem Werkstück markieren.
-
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Strahlerfläche das Funktionsloch auf einer Ebene vollständig umschließt, wodurch eine besonders kompakte Antenne bereitgestellt werden kann. Unter der Wendung „vollständig umschließen“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Strahlerfläche jeden Punkt des Funktionslochs auf der Lochebene des Funktionslochs um 360 Grad umgibt.
-
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Funktionsloch in einer Mitte der Strahlerfläche angeordnet ist, wodurch eine Beeinflussung des Ortungssignals durch das Funktionsloch und insbesondere durch ein durch das Funktionsloch wirkendes Funktionsmittel minimiert werden kann. Unter einer „Mitte der Strahlerfläche“ soll insbesondere ein Flächenmittelpunkt der Strahlerfläche auf einer Haupterstreckungsebene der Strahlerfläche verstanden werden. Insbesondere sind der Flächenmittelpunkt des Funktionslochs auf der Lochebene und der Flächenmittelpunkt der Strahlerfläche auf der Haupterstreckungsebene der Strahlerfläche an einem gleichen Punkt angeordnet.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Strahlerfläche das Funktionsloch symmetrisch begrenzt, wodurch eine besonders vorteilhafte Abstrahlcharakteristik der Ortungsvorrichtung erreicht werden kann. Insbesondere soll unter der Wendung „symmetrisch begrenzen“ verstanden werden, dass das Funktionsloch punktsymmetrisch zu einem Flächenmittelpunkt des Funktionslochs begrenzt ist.
-
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Ortungsantenne als eine LCR-Antenne ausgebildet ist, wodurch eine besonders geringe Baugröße und eine über eine große Bandbreite vorteilhafte Abstrahlcharakteristik möglich sind. Des Weiteren soll unter einer „LCR-Antenne (Large-Current-Radiator-Antenne)“ insbesondere eine Antenne verstanden werden, die ein Abstrahlelement aufweist, durch welches im Betrieb ein großer Strom fließt. Vorzugsweise weist die Strahlerfläche der LCR-Antenne einen Wellenwiderstand kleiner als 20 Ohm, vorteilhaft kleiner als 10 Ohm, besonders vorteilhaft kleiner als 5 Ohm, auf. Bevorzugt ist ein magnetischer Anteil des Ortungssignals im Nahfeld der Ortungsantenne wenigstens doppelt so groß wie ein elektrischer Anteil des Ortungssignals. Vorzugsweise ist die Antenneneinheit symmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene ausgerichtet, wobei die Symmetrieebene senkrecht zu dem Abstrahlelement ausgerichtet ist. Die Antenneneinheit ist vorteilhafterweise zumindest teilweise von einem insbesondere korrosionsbeständigen Metallblech, insbesondere von einem gebogenen Metallblech, gebildet, wie beispielsweise einem Metallblech aus einem Edelstahl und/oder ein verzinktes und/oder ein vergoldetes Blech usw. Alternativ ist eine Ausbildung der Antenneneinheit als Kunststoffkörper denkbar, wobei Flächen und/oder Teilbereiche, insbesondere zur Leitung von Signalen, zumindest teilweise metallisiert sind, wobei eine spezifische Dielektrizitätskonstante des Kunststoffkörpers bei einer Konstruktion und/oder Berechnung der Antenneneinheit zu berücksichtigen ist. Alternativ könnte die Ortungsantenne als eine Patchantenne und/oder als eine dipolähnliche Antenne ausgebildet sein.
-
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Ortungsantenne eine Massefläche aufweist, die zumindest ein Funktionsloch begrenzt, wodurch die Funktionseinheit hinter der Massefläche angeordnet werden kann. Des Weiteren kann durch die Massefläche eine besonders vorteilhafte Abstrahlcharakteristik erreicht werden. Insbesondere soll unter einer „Massefläche“ ein Element verstanden werden, das zu einer Abschirmung und/oder vorteilhaft zu einer Reflexion von einem in eine unerwünschte Richtung ausgesendeten Anteil des Ortungssignals vorgesehen ist. Insbesondere soll unter einer „unerwünschten Richtung“ eine Richtung verstanden werden, die zwischen 90 Grad und 180 Grad von einer Hauptabstrahlrichtung der Ortungsantenne abweicht. Vorzugsweise ist ein Bereich zwischen der Strahlerfläche und der Massefläche mit einem Dielektrikum und/oder bevorzugt mit Luft gefüllt.
-
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugvorrichtung ein Gerätegehäuse umfasst, das ein Funktionsloch begrenzt, wodurch das Funktionsmittel von einer Seite des Gerätegehäuses auf die andere Seite des Gerätegehäuses wirken kann. Unter einem „Gerätegehäuse“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die mehrere in einem Innenraum des Gerätegehäuses angeordnete Baugruppen mechanisch verbindet. Vorzugsweise begrenzt das Gerätegehäuse einen Innenraum, in dem zumindest teilweise wenigstens die Ortungsantenne angeordnet ist.
-
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Ortungsantenne dazu vorgesehen ist, zwei orthogonale Polarisationen des Ortungssignals zu empfangen, wodurch eine vorteilhafte Auswertung des Ortungssignals möglich ist. Insbesondere kann durch eine Auswertung eines bei einer Reflexion an einem Messobjekt von der einen Polarisation auf die andere Polarisation gedrehten Teils des Ortungssignals eine Reflexion des Ortungssignals an einer Oberfläche eines Werkstücks unterdrückt werden. Unter „orthogonale Polarisationen“ sollen insbesondere zwei Polarisationen verstanden werden, deren elektrische Anteile senkrecht zueinander stehen und/oder zwei unterschiedliche zirkulare Polarisationen verstanden werden.
-
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Handwerkzeugvorrichtung zumindest eine Funktionseinheit aufweist, die in zumindest einem Betriebszustand durch das Funktionsloch wirkt, wodurch in einer Hauptabstrahlrichtung der Ortungsantenne in einem Ortungsbereich der Ortungsantenne auf das Werkstück eingewirkt werden dann. Unter einer „Funktionseinheit“ soll insbesondere eine, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende auf das Werkstück wirkende Einheit, vorzugsweise jedoch ein Markierungsmittel und/oder besonders vorteilhaft ein Einsatzwerkzeug, wie beispielsweise ein Bohrer oder ein Sägeblatt, verstanden werden. Insbesondere soll unter der Wendung „durch das Funktionsloch wirken“ verstanden werden, dass eine auf einer dem Werkstück abgewandten Seite der Lochebene insbesondere auf die Funktionseinheit abgegebene Energie von der Funktionseinheit durch das Funktionsloch auf das Werkstück gesendet und/oder vorteilhaft geleitet wird.
-
Ferner geht die Erfindung aus von einem Handwerkzeug mit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugvorrichtung wodurch besonders einfach vor einem Arbeitsvorgang ein Werkstück auf Ortungsobjekte überprüft werden kann. Insbesondere soll unter einem „Handwerkzeug“ ein, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Werkzeug, vorteilhaft jedoch eine Bohrmaschine, ein Bohrhammer, ein Schlaghammer, eine Säge, ein Hobel, ein Schrauber, eine Fräse, ein Schleifer, ein Winkelschleifer, ein Gartengerät und/oder ein Multi-funktionswerkzeug, verstanden werden. Vorzugsweise weist das Handwerkzeug ein Gerätegehäuse auf, das zur Führung von einem Bediener greifbar ausgebildet ist.
-
Weiterhin geht die Erfindung aus von einem Handortungsgerät mit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugvorrichtung. Unter einem „Handortungsgerät“ soll insbesondere ein Gerät verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, von einem Bediener mit der Hand an einem Werkstück entlanggeführt, in dem Werkstück verdeckt angeordnete Bauelemente, beispielsweise Stromleitungen, Wasserrohre und/oder Holzbalken, zu erkennen und vorteilhaft eine Position, insbesondere eine Entfernung von dem Gerät, zu ermitteln. Vorzugsweise weist das Handortungsgerät ein Gerätegehäuse auf, das zur Führung von einem Bediener greifbar ausgebildet ist.
-
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 ein Handortungsgerät mit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugvorrichtung und einer Ortungsantenne,
-
2 die Ortungsantenne aus 1 in einer perspektivischen Darstellung und
-
3 einen Strahler und eine Massefläche der Ortungsantenne aus 1 in einer perspektivischen Darstellung.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
1 zeigt ein Handortungsgerät 28 mit einer Handwerkzeugvorrichtung 10, einer Anzeigeeinheit 30, einer Eingabeeinheit 32 und einem Gerätegehäuse 22. Der Bediener führt das Handortungsgerät 28 bei einem Betrieb an dem Gerätegehäuse 22 über ein Werkstück 36. Die Handwerkzeugvorrichtung 10 sendet dabei ein Ortungssignal durch eine dem Anzeigeeinheit 30 abgewandte Seite des Gerätegehäuses 22 in das Werkstück 36. Das Werkstück 36 ist hier als Teil einer Wand ausgebildet. Bei einem Ortungsvorgang reflektiert ein in dem Werkstück 36 verdeckt angeordnetes Ortungsobjekt 40, hier ein Armierungseisen, einen Teil des Ortungssignals. Die Handwerkzeugvorrichtung 10 empfängt einen Teil des Ortungssignals und bestimmt daraus zumindest eine Information über das Ortungsobjekt 40. In diesem Ausführungsbeispiel bestimmt die Handwerkzeugvorrichtung 10, ob das Ortungsobjekt in einer Hauptabstrahlrichtung 38 vor der Ortungsantenne 12 angeordnet ist und eine Tiefe, in der das Ortungsobjekt 40 angeordnet ist.
-
Die 2 und 3 zeigen eine Ortungsantenne 12 der Handwerkzeugvorrichtung 10. Die Ortungsantenne 12 ist als eine LCR-Antenne ausgebildet. Die Ortungsantenne 12 umfasst eine Strahlerfläche 14, eine Massefläche 18, vier Anpassmittel 42, vier Speisepunkte 44 und eine Befestigungsvorrichtung 46. Die Ortungsantenne 12 sendet und empfängt bei einem Betrieb zwei orthogonale Polarisationen des Ortungssignals voneinander getrennt. Dazu werden die vier Speisepunkte 44 der Ortungsantenne 12 einzeln angeregt und ein empfangender Teil des Ortungssignals an den vier Speisepunkten 44 gemessen.
-
Die Strahlerfläche 14 sendet und empfängt bei einem Betrieb das Ortungssignal in der Hauptabstrahlrichtung 38. Sie ist quadratisch geformt. Die Speisepunkte 44 regen über die Anpassmittel 42 die Strahlerfläche 14 zur Aussendung des Ortungssignals an. Jeder der Speisepunkte ist mehr als 25 mm von jedem der anderen Speisepunkte beabstandet angeordnet. Dabei transformieren die Anpassmittel 42 einen Wellenwiderstand der Speisepunkte 44, hier 50 Ohm, zu einem Wellenwiderstand der Strahlerfläche 14, hier kleiner als 10 Ohm. Die Anpassmittel 42 verlaufen trapezförmig von den Speisepunkten 44 zu der Strahlerfläche 14. Die Strahlerfläche 14 und die Anpassmittel 42 werden von einer einstückig ausgebildeten leitenden Fläche gebildet.
-
Dabei verjüngen sich die Anpassmittel
42 von der Strahlerfläche
14 in Richtung der Speisepunkte
44. Die Speisepunkte
44 sind auf einer Ebene der Massefläche
18 angeordnet. Die Massefläche
18 erstreckt sich bei den Speisepunkten
44 parallel zu der Strahlerfläche
14. Eine weitere Ausgestaltung der Ortungsantenne
12 kann der Druckschrift
DE 10 2008 041 651 A1 entnommen werden.
-
Die Strahlerfläche 14, die Massefläche 18 und das Gerätegehäuse 22 begrenzen jeweils ein Funktionsloch 16, 20, 24. Die Speisepunkte 44 sind gleichmäßig um das Funktionsloch 20 der Massefläche 18 herum angeordnet. Das Funktionsloch 20 der Massefläche 18 liegt somit zwischen den Speisepunkten 44. Des Weiteren begrenzt eine nicht näher dargestellte Elektronikplatine der Handwerkzeugvorrichtung 10 ein Funktionsloch. Die Funktionslöcher 16, 20, 24 bilden gemeinsam eine Funktionsöffnung 34. Die Strahlerfläche 14, die Massefläche 18 und das Gerätegehäuse 22 umschließen die jeweiligen Funktionslöcher 16, 20, 24 jeweils auf einer Ebene vollständig. Das Funktionsloch 16 der Strahlerfläche 14 ist in einer Mitte der Strahlerfläche 14 angeordnet. Die Strahlerfläche 14 begrenzt das Funktionsloch 16 punktsymmetrisch. In diesem Ausführungsbeispiel begrenzt die Strahlerfläche 14 das Funktionsloch 16 kreisförmig.
-
Die Anzeigeeinheit 30 zeigt einem Bediener bei einem Betrieb zumindest ein Ortungsergebnis an. Mittels der Eingabeeinheit 32 kann ein Bediener zumindest eine Ortungsart und/oder eine Darstellungsart des Ortungsergebnisses beeinflussen. Bei dem Betrieb greift der Bediener das Gerätegehäuse 22. Die Funktionseinheit 26 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Stift ausgebildet. Der Bediener kann durch die Funktionsöffnung 34 eine Stelle einer Ortung auf dem Werkstück 36 markieren, ohne das Handortungsgerät 28 hierzu von der Wand wegnehmen zu müssen, wodurch eine besonders genaue Markierung der Stelle der Ortung möglich ist. Somit wirkt die Funktionseinheit 26 in zumindest einem Betriebszustand durch die Funktionslöcher 16, 20, 24.
-
In einer weiteren nicht näher dargestellten Ausgestaltung weist ein Handwerkzeug eine erfindungsgemäße Handwerkzeugvorrichtung auf. Das Handwerkzeug ist als eine Bohrmaschine ausgebildet. Eine Ortungsantenne der Handwerkzeugvorrichtung ist mechanisch mit einer Funktionseinheit verbunden. Die Ortungsantenne ist an einem Vorsatz befestigt, der in Arbeitsrichtung vor einem Bohrfutter des Handwerkzeugs angeordnet ist. Bei einem Arbeitsvorgang wirkt ein Einsatzwerkzeug, hier ein Bohrer, durch eine Funktionsöffnung der Handwerkzeugvorrichtung auf ein Werkstück.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008041651 A1 [0001, 0022]
