DE102016102753A1

DE102016102753A1 - Handwerkzeug mit Lagebestimmung und Verfahren zur Lagebestimmung eines Handwerkzeuges

Info

Publication number: DE102016102753A1
Application number: DE102016102753.7A
Authority: DE
Inventors: Sabrina Hoffmann; Ingo Ehring; Daniel Zuber
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2017-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug (2) zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere einer Wand, einer Decke, eines Bodens, einer Platte oder eines Möbels, mit einem Gehäuse (6), mit einem elektrischen Antriebsmittel (8) und mit einer Werkzeughalterung (10) zur Fixierung eines Werkzeugs, wobei die Werkzeughalterung (10) eine Bearbeitungsrichtung (b) vorgibt. Das technische Problem, für ein Handwerkzeug eine Messung und Überwachung der relativen Ausrichtung der Bearbeitungsrichtung zur zu bearbeitenden Oberfläche zu ermöglichen, wird dadurch gelöst, dass mindestens ein Sensormittel (20) zur Bestimmung der Bearbeitungsrichtung (b) relativ zur Oberfläche des Werkstücks vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Lagebestimmung eines Handwerkzeugs relativ zu einem Werkstück.

Description

Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere einer Wand, einer Decke, eines Bodens, einer Platte oder eines Möbels, mit einem Gehäuse, mit einem elektrischen Antriebsmittel und mit einer Werkzeughalterung zur Fixierung eines Werkzeugs, wobei die Werkzeughalterung eine Bearbeitungsrichtung vorgibt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Lagebestimmung eines Handwerkzeugs.
Als Werkzeuge kommen dabei ein sich drehendes Werkzeug wie ein Bohrer, Fräser oder ein Schleifer oder ein sich entlang einer Richtung hin und her bewegendes Werkzeug wie ein Sägeblatt in Frage. Auch kombinierte Bewegungen in zwei oder drei Raumrichtungen können durch die Werkzeuge bei der Bearbeitung durchgeführt werden.
Die Bearbeitungsrichtung der Werkzeughalterung ist entweder die Achse der Drehbewegung oder die lineare Vorschubrichtung der Hin- und Herbewegung oder eine der Raumrichtungen bei einer zwei- oder dreidimensionalen Bewegung.
Grundsätzlich betrifft die Erfindung Handwerkzeuge, die entweder mittels einer Spannung aus einem Akkumulator oder mittels einer Netzspannung mit elektrischer Energie versorgt werden. Die nachfolgende Beschreibung betrifft daher beide Typen von Handwerkzeugen.
Grundsätzlich ist es bei Handwerkzeugen, beispielsweise einem Handbohrgerät schwierig, in horizontaler und vertikaler Ausrichtung unter einem Winkel von 90° zur Werkstückoberfläche eine Bohrung einzubringen. Eine waagerechte und senkrechte Ausrichtung erfolgt meist mittels einer Dosenlibelle bzw. Wasserwaage. Somit erfolgt die Ausrichtung absolut im Raum, aber nicht relativ zu einem Werkstück. So kann eine Oberfläche eines Werkstücks schräg im Raum verlaufen, so dass das Einbringen einer senkrechten Bohrung schwierig ist, oder die Oberfläche des Werkstücks verläuft senkrecht und eine Bohrung soll unter einem schrägen Winkel erfolgen. Derartige Aufgabenstellungen müssen somit weitgehend freihändig erfolgen oder mechanische Schablonen müssen eingesetzt werden.
Aus der DE 10 2004 011 575 A1 ist bekannt, unter Einsatz von Lichtlinien das Werkzeug, beispielsweise eine Bohrmaschine, auch nach den Seiten im Winkel von 90° zur Werkstückoberfläche auszurichten. In Bohrrichtung werden auf die Werkstückoberfläche vier im Winkel von 90° versetzte paarweise Lichtlinien projiziert. Verkantet sich die Längsachse in eine Richtung, ändert sich die Parallelität der Linien. Eine Positionskorrektur zur rechtwinkligen Ausrichtung der Bohrmaschine kann per Hand erfolgen. Eine Messung der relativen Position des Werkzeugs zur Oberfläche des Werkstücks durch einen Sensor wird damit nicht realisiert.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem zugrunde, die Handhabung eines Handwerkzeugs zu vereinfachen und zu verbessern.
Das zuvor aufgeführte technische Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein Sensormittel zur Bestimmung der Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks vorgesehen ist. Somit kann im Gegensatz zu einer Wasserwaage, die die Lage nur absolut im Raum und nicht relativ zum Werkstück misst, die Führung und Ausrichtung des Handwerkzeugs verbessert werden. Erfindungsgemäß ist eine Ausrichtung relativ zum Werkstück unabhängig von der Position, Lage und Ausrichtung des Werkstücks möglich. Somit sind beliebige Arbeitswinkel relativ zum Werkstück wählbar und überprüfbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Handwerkzeugs wird ein einfaches Kalibrieren und anschließendes Messen dadurch erreicht, dass das Gehäuse in einer ersten Stellung mit einem vorgegebenen Flächenabschnitt in Anlage an der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks steht, dass die Sensormittel geeignet sind, in der ersten Stellung die Ausrichtung der Oberfläche des Werkstücks zu bestimmen und dass die Sensormittel geeignet sind, während der Bearbeitung des Werkstücks die Bearbeitungsrichtung relativ der Oberfläche des Werkstücks zu bestimmen.
Vorzugsweise und um die Berechnung zu vereinfachen, können die Sensormittel geeignet sein, in der ersten Stellung die Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks als Basisrichtung zu bestimmen und aus der Differenz zwischen der aktuellen Bearbeitungsrichtung und der Basisrichtung die Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks zu bestimmen. Somit kann das Gehäuse in beliebiger Richtung ausgerichtet werden, während es sich in Anlage am Werkstück befindet.
In der ersten Stellung findet also eine Kalibrierung der Bearbeitungsrichtung in absoluten Koordinaten statt, wodurch eine Bestimmung der relativen Ausrichtung der Bearbeitungsrichtung während der Bearbeitung erfolgen kann. Dazu wird die Abweichung der aktuellen Bearbeitungsrichtung von der Basisrichtung bestimmt, deren Winkel zur Oberfläche des Werkstücks bekannt ist, und die Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks wird daraus berechnet.
In bevorzugter Weise ist vorgesehen, dass das Sensormittel einen Beschleunigungssensor (Accelerometer), einen Gyroskopen und/oder einen Kompass zur Bestimmung der absoluten Ausrichtung im Raum aufweist. Derartige Sensormittel sind insbesondere bei der Ausstattung von Smartphones bekannt.
Bei einem Beschleunigungssensor wird die Beschleunigung in einer Richtung gemessen, wobei eine auf einem Stab in Messrichtung verschiebbare Masse an einer Feder befestigt ist. Je größer die Beschleunigung in die eine Richtung längs des Stabes ist, desto mehr wird die Masse aufgrund ihrer Trägheit in die andere Richtung ausgelenkt. Somit wird eine Messgröße erzeugt, die aufgrund der Schwerkraft der Erde und durch die Gravitationsbeschleunigung entsteht. Ist beispielsweise für die drei kartesischen Koordinaten x, y und z jeweils ein Beschleunigungssensor vorhanden, so kann Ausrichtung und die die Lage im Raum bestimmt werden. Denn aus der Kenntnis der Gravitationsbeschleunigungen in drei Raumrichtungen lässt sich auch die Richtung in jede beliebige andere Richtung im Raum berechnen.
Ein Gyroskop ermöglicht es, die Ausrichtung der Bearbeitungsrichtung zu messen und beizubehalten. Gyroskopsensoren können Positionen, Orientierung, Richtung, eckige Bewegung und Drehung eines Gerätes detektieren.
Des Weiteren kann auch ein Kompass, insbesondere ein Digitalkompass eingesetzt werden, der vorzugsweise als Magnetometer ausgebildet sein kann. Dieser misst abhängig vom Erdmagnetfeld die genaue Himmelsrichtung. Wenn also eine Anwendung des Sensormittels nur die Ausrichtung in horizontaler Richtung (x- und y-Richtung) erfordert, dann kann auch mittels eines Kompasses der erfindungsgemäße Erfolg erreicht werden.
Die zuvor erläuterten Sensoren stellen nur Beispiele dar, wie die Sensormittel ausgestaltet sein können. Insbesondere können diese Sensoren mittels mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) realisiert sein. Diese Technologie wendet mechanische Funktionen auf kleine Strukturen mit Dimensionen im Mikrometer-Bereich an. Die Beschleunigungssensoren und Gyroskope der erfindungsgemäßen Sensormittel können daher in MEMS-Technologie verwenden.
Zuvor ist eine bevorzugte Ausgestaltung des Handwerkzeugs mit einer anfänglichen Kalibrierung der Ausrichtung des Gehäuses zur zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks beschrieben worden. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel kommt ohne eine solche Kalibrierung aus. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Abstandssensoren am Gehäuse vorgesehen sind, dass die Abstandssensoren in Bearbeitungsrichtung ausgerichtet sind und den Abstand zur Oberfläche des Werkstücks messen und dass Auswertemittel zur Bestimmung der relativen Ausrichtung des Gehäuses zur Oberfläche des Werkstücks aus den Messwerten der Abstandssensoren vorgesehen sind. Somit kann durch eine Dreipunktmessung der Abstände dreier Punkte des Gehäuses die relative Ausrichtung zur Oberfläche bestimmt werden.
In bevorzugter Weise können die Abstandssensoren als akustische Sensoren, insbesondere Ultraschallsensoren oder als optische Sensoren oder Infrarot-Sensoren ausgebildet sein. Die Anforderung an die Sensoren ist lediglich, dass eine ausreichende Genauigkeit der Messwerte, beispielsweise im Bereich von 0,1 mm über einen Abstand im Bereich von Zentimetern, gewährleistet ist.
Somit liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die relative Ausrichtung des Werkzeugs mit und ohne anfängliche Kalibrierung der Ausrichtung des Werkzeugs zur Oberfläche bestimmt werden kann.
Des Weiteren können Einstellmittel zur Vorgabe einer Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks vorgesehen sein. Somit kann ein Benutzer vor dem Beginn der Bearbeitung des Werkstücks einen Winkel zwischen der Bearbeitungsrichtung und der Oberfläche des Werkstücks eingeben, der innerhalb einer ebenfalls vorzugebenen oder voreingestellten Winkelabweichung eingehalten werden soll.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Handwerkzeugs ist mindestens ein Hinweismittel, vorzugsweise ein optisches, akustisches oder mechanisches Hinweismittel, für eine Anzeige der Abweichung der Bearbeitungsrichtung von der vorgegebenen Bearbeitungsrichtung vorgesehen. Somit kann dem Benutzer des Handwerkzeugs angezeigt werden, ob das Handwerkzeug sich in der richtigen Ausrichtung befindet, um innerhalb vorgegebener Grenzen eine Bearbeitung des Werkstücks mit der gewählten Bearbeitungsrichtung zu gewährleisten. Somit können beispielsweise in beliebig geneigte Oberflächen von Werkstücken freihändig rechtwinklige Bohrungen eingebracht werden, ohne dass es zusätzlicher Hilfsmittel bedarf.
In einer weiteren Ausgestaltung des Handwerkzeugs kann eine Halterung für ein Smartphone vorgesehen sein und das Sensormittel und ggf. das Hinweismittel ist als Smartphone ausgebildet. Da viele Smartphones die zuvor erläuterte Funktionalität einer Lagemessung beinhalten, kann ein solches Smartphone zusammen mit einer entsprechenden Software-Anwendung (App) dazu benutzt werden, um die Funktionalität der Sensormittel und ggf. Hinweismittel zu realisieren. Durch die Halterung wird das Smartphone in einer festen vorgegebenen Position relativ zum Handwerkzeug gehalten, wobei die relative Ausrichtung der Bearbeitungsrichtung zur Halterung bekannt ist. Wenn dann die Ausrichtung des Smartphones zur zu bearbeitenden Oberfläche gemessen und bestimmt wird, dann ist daraus auch die relative Richtung der Bearbeitungsrichtung relativ zu Oberfläche des Werkstückes in der Kalibrierungsposition bekannt.
Das oben aufgezeigte technische Problem wird erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren zur Lagebestimmung eines Handwerkzeugs relativ zu einem Werkstück gelöst, wobei das Handwerkzeug eine Werkzeughalterung für Werkzeuge zur Bearbeitung des Werkstücks aufweist und wobei die Werkzeughalterung eine Bearbeitungsrichtung vorgibt, bei dem die Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks bestimmt wird. Somit werden die gleichen Vorteile erreicht, wie sie zuvor für das Handwerkzeug erläutert worden sind.
In bevorzugter Weise wird das Gehäuse des Handwerkzeugs mit einem vorgegebenen Flächenabschnitt in einer ersten Stellung in Anlage an die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks gebracht, in der ersten Stellung die Ausrichtung der Oberfläche des Werkstücks bestimmt und während der Bearbeitung des Werkstücks die Bearbeitungsrichtung relativ der Oberfläche des Werkstücks bestimmt. Daher kann während der Bearbeitung des Werkstücks die relative Ausrichtung der Bearbeitungsrichtung zum Werkstück bestimmt werden.
Insbesondere kann in der ersten Stellung die Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks als Basisrichtung bestimmt und aus der Differenz zwischen der aktuellen Bearbeitungsrichtung und der Basisrichtung die Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks bestimmt werden. Dadurch wird die Berechnung und die Kontrolle der aktuellen Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche vereinfacht.
Des Weiteren kann für die durchzuführende Bearbeitung des Werkstücks eine Bearbeitungsrichtung relativ zur zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks vorgegeben und mit Hilfe mindestens eines Hinweismittels die Abweichung der Bearbeitungsrichtung von der vorgegebenen Bearbeitungsrichtung relativ zum Werkstück angezeigt werden. Somit kann ein Benutzer eine vorgegebene Ausrichtung der Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks einhalten.
Vorzugsweise kann mittels einer Halterung ein Smartphone mit dem Handwerkzeug verbunden und mittels eines Applikationsprogramms die Ausrichtung des Werkzeugs zum Werkstück gemessen und gegebenenfalls angezeigt werden. Somit kann das Handwerkzeug auch ohne eine eingebaute Sensorik mit einem Smartphone betrieben werden, gegebenenfalls kann ein existierendes Handwerkzeug damit nachgerüstet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen
1 ein erfindungsgemäßes Handwerkzeug,
2a bis c das Handwerkzeug nach 1 in verschiedenen Stellungen relativ zu einem zu bearbeitenden Werkstück,
3 ein erfindungsgemäßes Handwerkzeug mit einer Halterung für ein Smartphone und
4 ein erfindungsgemäßes Handwerkzeug mit akustischen Abstandssensoren.
In der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen, auch wenn die Bauteile bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen in ihrer Dimension oder Form Unterschiede aufweisen können.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Handwerkzeug 2 zum Bearbeiten eines Werkstücks 4, insbesondere einer Wand, einer Decke, eines Bodens, einer Platte oder eines Möbels. Das Handwerkzeug 2 weist ein Gehäuse 6, einen elektrischen Antrieb in Form eines Motors 8 und eine Werkzeughalterung 10 zur Fixierung eines Werkzeugs 12, vorliegend in Form eines herkömmlichen Bohrers, auf.
Das elektrisch betriebene Handwerkzeug 2 weist einen Akkumulator 14 zur Versorgung des Motors 8 mit elektrischer Energie auf, die über elektrische Leitungen 16 zugeführt wird. In herkömmlicher Weise ist ein Handschalter 18 vorgesehen, mit dem der Motor 8 wahlweise mit elektrischer Energie aus dem Akkumulator 14 versorgt wird.
Des Weiteren gibt die Werkzeughalterung 10 eine Bearbeitungsrichtung vor, die mit einem Pfeil b in 1 dargestellt ist und die vorliegend im rechten Winkel zur Oberfläche des Werkstücks 4 ausgerichtet ist. Die dargestellte Bearbeitungsrichtung stimmt dabei mit der Achse der Drehbewegung des Bohrers 12 überein. Bei einer Stichsäge ist beispielsweise die Bearbeitungsrichtung parallel zur linearen Vorschubrichtung eines Sägeblattes einer Stichsäge ausgerichtet.
Erfindungsgemäß ist ein Sensormittel 20 zur Bestimmung der Bearbeitungsrichtung b relativ zur Oberfläche des Werkstücks 4 vorgesehen. Dazu weist das Sensormittel 20 einen Beschleunigungssensor zur Bestimmung der absoluten Ausrichtung im Raum auf, bevorzugt in Form eines mikroelektromechanischen Systems. Ebenso oder zusätzlich können auch ein Gyroskop und/oder ein Kompass vorgesehen sein. Jedenfalls ist das Sensormittel 20 in der Lage, die Ausrichtung der Bearbeitungsrichtung im Raum zu bestimmen. Weitere elektronische Mittel, die im Sensormittel 20 integriert sind oder auch als separater Baustein realisiert sein können, können dann die weitere Auswertung des Sensorsignals übernehmen. Diese werden nachfolgend beschrieben.
Das Gehäuse 6 weist einen oberen Flächenabschnitt als Anschlagfläche 22 auf, so dass das Gehäuse 6 in einer ersten Stellung mit der Anschlagfläche 22 in Anlage an der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 4 gebracht werden kann. Die Sensormittel 20 bestimmen in der ersten Stellung die Ausrichtung der Oberfläche des Werkstücks 4 und während der Bearbeitung des Werkstücks 4 die Bearbeitungsrichtung relativ der bevorzugt ebenen Oberfläche des Werkstücks. Somit lässt sich auch die relative Ausrichtung der Bearbeitungsrichtung b des Handwerkzeugs 2 zur Oberfläche des Werkstücks 4 in allen weiteren Lagen anhand der kalibrierten Ausgangsrichtung berechnen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels kann vorgesehen sein, dass die Sensormittel 20 in der ersten Stellung die Bearbeitungsrichtung b relativ zur Oberfläche des Werkstücks als Basisrichtung bestimmen und aus der Differenz zwischen der aktuellen Bearbeitungsrichtung und der Basisrichtung die Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks bestimmen. Diese Vorgehensweise vereinfacht die Berechnung und Überprüfung der Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks.
Wie 1 weiterhin zeigt, ist ein Einstellmittel 24, vorliegend als Drehknopf ausgebildet, zur Vorgabe einer relativen Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks 4 vorgesehen. Mit dem Drehknopf 24 kann der Benutzer die gewünschte Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche auswählen. Vorzugsweise sind zwei Einstellmittel für zwei relative Winkel, beispielsweise 90° jeweils in zwei orthogonalen Richtungen auf der Oberfläche, vorgesehen. Während der Bearbeitung des Werkstücks kann dann durch die Sensormittel 20 bestimmt werden, ob die aktuelle Bearbeitungsrichtung von der vorgegebenen Ausrichtung abweicht und ggf. kann auch die Größe der Abweichung bestimmt werden.
Mittels eines optischen Hinweismittels 26 in Form einer LED wird an der Außenseite des Gehäuses 6 ein Lichtsignal erzeugt, das den Benutzer des Handwerkzeugs 2 darüber informiert, ob die vorgegebene Ausrichtung des Handwerkzeugs 2 eingehalten wird oder nicht. Möglich ist dabei eine Anzeige mit drei Farben grün, gelb und rot, um einem Ampelsystem entsprechend einen Hinweis auf die Richtigkeit der Ausrichtung des Handwerkzeugs 2 zu geben. Anstelle einer einzelnen LED kann auch ein Display mit einer Pfeildarstellung vorgesehen sein, mit der die aktuelle Abweichung der aktuellen Bearbeitungsrichtung von der vorgegebenen Bearbeitungsrichtung in Betrag und Richtung angezeigt werden kann.
Zusätzlich zu oder anstelle einer Leuchtanzeige kann auch ein akustisches Hinweismittel 28 für eine Anzeige der relativen Abweichung der Bearbeitungsrichtung von einer vorgegebenen Ausrichtung der Bearbeitungsrichtung vorgesehen sein. Nicht in 1 dargestellt, aber auch eine Möglichkeit ein Hilfsmittel auszugestalten, besteht darin, das Hinweismittel 26 mechanisch als Vibrationselement auszugestalten.
Neben der Anwendung des Handwerkzeugs 2 als Bohrmaschine, wie sie in 1 dargestellt ist, kann das Handwerkzeug auch als Stichsäge mit einem sich hin und her bewegenden Sägeblatt ausgebildet sein. Dabei verläuft die Bearbeitungsrichtung parallel zur Sägekante, wobei zusätzlich auch noch die Sägerichtung definiert wird, in der sich das Sägeblatt durch das Material einer Platte bewegt. Somit spannen die Bearbeitungsrichtung und die Sägerichtung eine Sägeebene auf. Die Sensormittel dienen dann dazu, die aktuelle Sägeebene mit der vorgegebenen Sägeebene zu überwachen.
Daneben sind weitere Anwendungen und Ausgestaltungen möglich, bei denen eine Bearbeitung des Werkstücks 4 durchgeführt werden soll und bei denen es auf eine korrekte Ausrichtung des Werkzeugs 12 und somit des Handwerkzeugs 2 relativ zum zu bearbeitenden Werkstück ankommt.
In 2 wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Lagebestimmung eines Handwerkzeugs 2 relativ zu einem Werkstück 4 dargestellt. Zunächst wird gemäß 2a das Gehäuse 6 mit der Anschlagfläche 22 an der Oberfläche des Werkstücks 4 angelegt. Mit Hilfe des Sensormittels 20 wird in dieser ersten Stellung, also im Anschlag an dem Werkstück 4, die absolute Ausrichtung des Handwerkzeugs 2 und somit der Bearbeitungsrichtung b zum Werkstück 4 bestimmt. Somit wird in der ersten Stellung die absolute Bearbeitungsrichtung des Werkzeugs 2 zum Kalibrieren bestimmt.
Mit Hilfe der Einstellmittel 24 wird dann beispielsweise ein relativer Winkel von 90° zur ebenen Oberfläche des Werkstücks 4 eingestellt, unter dem die Bohrung in das Werkstück 4 eingebracht werden soll.
In weiteren Stellungen des Handwerkzeugs 2 gemäß den 2b und 2c wird dann mittels der Sensormittel 20 die relative Ausrichtung des Handwerkzeugs 2 und somit der Bearbeitungsrichtung b zum Werkstück 4 bestimmt.
Ist dabei gemäß 2b der Winkel der Bearbeitungsrichtung b ungefähr 45° in der Zeichenebene und soll eine Bohrung unter einem Winkel von 90° in das Werkstück 4 eingebracht werden, so zeigen die Hinweismittel 26 und/oder 28 an, dass die aktuelle Ausrichtung des Handwerkzeugs 2 nicht der vorgegebenen Ausrichtung entspricht. Beispielsweise kann das optische Hinweismittel 26 ein rotes Signal und das akustische Hinweismittel 28 einen Warnton abgeben. Somit wird während der Bearbeitung des Werkstücks 4 die relative Ausrichtung des Werkzeugs 12, insbesondere die relative Ausrichtung der Bearbeitungsrichtung b zum Werkstück 4 bestimmt.
2c zeigt dann das Handwerkzeug 2 in der richtigen Ausrichtung der Bearbeitungsrichtung relativ zur Wand 4 von 90° in der Zeichenebene. Das optische Hinweismittel 26 ist auf grün geschaltet und das akustische Hinweismittel 28 ist ruhig. Dadurch wird dem Benutzer die richtige Ausrichtung des Handwerkzeugs 2 zur Oberfläche des Werkstücks 4 angezeigt.
Für die durchzuführende Bearbeitung des Werkstücks 4, vorliegend das Einbringen einer Bohrung, wird eine Ausrichtung des Werkzeugs 12 relativ zur zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 4 vorgegeben und mit Hilfe mindestens eines Hinweismittels 26 und/oder 28 wird die Abweichung und/oder die Einhaltung der vorgegebenen Ausrichtung des Werkzeugs 12 relativ zum Werkstück 4 angezeigt.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Handwerkzeugs 2, das eine Halterung 30 für ein Smartphone 32 aufweist. Die Halterung 30 fixiert das Smartphone 32 in einer festen Position am Gehäuse 6. Das Smartphone 32 weist Sensormittel 20 auf, mit denen die Lage im Raum bestimmt werden kann.
Mittels eines Applikationsprogramms, das auf dem Smartphone aktiviert ist, wird die Ausrichtung des Werkzeugs 12 zum Werkstück 4 in der gleichen Weise gemessen, wie zuvor anhand der 2 erläutert worden ist. Als Hinweismittel wird das Display des Smartphones genutzt, um den Benutzer über die Abweichung der Bearbeitungsrichtung des Werkzeugs 12 von der vorgegebenen Richtung zu informieren.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche des Werkstücks 4 geneigt dargestellt und die Bohrung in das Werkstück 4 soll unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Zeichenebene eingebracht werden. Dementsprechend ist ein von 90° verschiedener Winkel als Vorgabe eingegeben worden, der anschließend während der Bearbeitung bestimmt und überwacht wird.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Handwerkzeugs 2, das im Bereich der Werkzeugaufnahme 10 drei am Gehäuse 6 befestigte Abstandssensoren 40 aufweist, von denen aus perspektivischen Gründen nur zwei Abstandssensoren 40 zu erkennen sind. Die Abstandssensoren 40 sind in Bearbeitungsrichtung b ausgerichtet und messen mittels Ultraschall den Abstand zur Oberfläche des Werkstücks 4. Die Messsignale der Abstandssensoren 4 werden einem Auswertemittel 42 zugeleitet. Die Auswertemittel 42 bestimmen die relative Ausrichtung des Gehäuses 6 zur Oberfläche des Werkstücks 4 aus den Messwerten der Abstandssensoren 40.
Da die Abstandssensoren 40 in einer Ebene senkrecht zur Bearbeitungsrichtung b angeordnet sind, kann dann eine rechtwinklige Ausrichtung des Handwerkzeugs 2 zur Oberfläche 4 festgestellt werden, wenn alle drei Abstandssensoren 40 den gleichen Abstand zur Oberfläche 4 messen. Soll ein bestimmter Winkel abweichend vom rechten Winkel eingenommen werden, so kann dieser Winkel mit den Einstellmitteln 24 eingestellt werden. Dann werden die einzuhaltenden Abstände der drei Abstandssensoren für das Einhalten des Winkels berechnet und überwacht. Wenn der Winkel eingenommen wird, dann wird diese richtige Ausrichtung mittels der Hinweismittel 26 und 28 in gleicher Weise, wie zuvor anhand der 1 beschrieben worden sind, angezeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004011575 A1 [0006]

Claims

Handwerkzeug zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere einer Wand, einer Decke, eines Bodens, einer Platte oder eines Möbels, – mit einem Gehäuse (6), – mit einem elektrischen Antriebsmittel (8) und – mit einer Werkzeughalterung (10) zur Fixierung eines Werkzeugs, – wobei die Werkzeughalterung (10) eine Bearbeitungsrichtung (b) vorgibt, dadurch gekennzeichnet, – dass mindestens ein Sensormittel (20) zur Bestimmung der Bearbeitungsrichtung (b) relativ zur Oberfläche des Werkstücks vorgesehen ist.
Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass das Gehäuse (6) in einer ersten Stellung mit einem vorgegebenen Flächenabschnitt (22) in Anlage an der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks steht, – dass die Sensormittel (20) geeignet sind, in der ersten Stellung die Ausrichtung der Oberfläche des Werkstücks zu bestimmen und – dass die Sensormittel (20) geeignet sind, während der Bearbeitung des Werkstücks die Bearbeitungsrichtung relativ der Oberfläche des Werkstücks zu bestimmen.
Handwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die Sensormittel (20) geeignet sind, in der ersten Stellung die Bearbeitungsrichtung (b) relativ zur Oberfläche des Werkstücks als Basisrichtung zu bestimmen und – dass die Sensormittel (20) geeignet sind, aus der Differenz zwischen der aktuellen Bearbeitungsrichtung und der Basisrichtung die Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks zu bestimmen.
Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel (20) einen Beschleunigungssensor, einen Gyroskopen und/oder einen Kompass zur Bestimmung der absoluten Ausrichtung im Raum aufweist.
Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass mindestens drei Abstandssensoren (40) am Gehäuse (6) vorgesehen sind, – dass die Abstandssensoren (40) in Bearbeitungsrichtung (b) ausgerichtet sind und den Abstand zur Oberfläche des Werkstücks messen und – dass Auswertemittel (42) zur Bestimmung der relativen Ausrichtung des Gehäuses (6) zur Oberfläche des Werkstücks aus den Messwerten der Abstandssensoren (40) vorgesehen sind.
Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Einstellmittel (24) zur Vorgabe einer Bearbeitungsrichtung (b) relativ zur Oberfläche des Werkstücks vorgesehen sind.
Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hinweismittel (26, 28), vorzugsweise ein optisches, akustisches oder mechanisches Hinweismittel, für eine Anzeige der Abweichung der Bearbeitungsrichtung (b) von der vorgegebenen Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks vorgesehen sind.
Handwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Halterung (30) für ein Smartphone vorgesehen ist und – dass das Sensormittel (20) und ggf. das Hinweismittel (24) als Smartphone ausgebildet ist.
Verfahren zur Lagebestimmung eines Handwerkzeugs relativ zu einem Werkstück, wobei das Handwerkzeug eine Werkzeughalterung für Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstücks aufweist und wobei die Werkzeughalterung eine Bearbeitungsrichtung vorgibt, – bei dem die Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, – bei dem das Gehäuse des Handwerkzeugs mit einem vorgegebenen Flächenabschnitt in einer ersten Stellung in Anlage an die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks gebracht wird, – bei dem in der ersten Stellung die Ausrichtung (p, u, v) der Oberfläche des Werkstücks bestimmt wird und – bei dem während der Bearbeitung des Werkstücks die Bearbeitungsrichtung relativ der Oberfläche des Werkstücks bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, – bei dem in der ersten Stellung die Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks als Basisrichtung bestimmt wird und – bei dem aus der Differenz zwischen der aktuellen Bearbeitungsrichtung und der Basisrichtung die Bearbeitungsrichtung relativ zur Oberfläche des Werkstücks bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, – bei dem für die durchzuführende Bearbeitung des Werkstücks eine Bearbeitungsrichtung relativ zur zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks vorgegeben wird und – bei dem mit Hilfe mindestens eines Hinweismittels die Abweichung der Bearbeitungsrichtung von der vorgegebenen Bearbeitungsrichtung relativ zum Werkstück angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, – bei dem mittels einer Halterung ein Smartphone mit dem Handwerkzeug verbunden wird und – bei dem mittels eines Applikationsprogramms die Ausrichtung des Werkzeugs zum Werkstück gemessen und gegebenenfalls angezeigt wird.