DE102017203149A1

DE102017203149A1 - Electric hand tool with a sensor device and method for operating an electric hand tool

Info

Publication number: DE102017203149A1
Application number: DE102017203149.2A
Authority: DE
Inventors: Fabian Purkl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-10-04

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Elektrohandwerkzeugmaschine (2), insbesondere Akku-Schrauber, mit einem Bohr- bzw. Schraubenfutter (6) zur Aufnahme von Zubehörwerkzeug (8) unterschiedlicher Durchmesser, wie z.B. Schrauben- Bits. Es wird vorgeschlagen, dass die Elektrohandwerkzeugmaschine (2) eine Sensoreinrichtung (4) aufweist, mit deren Hilfe die Orientierung/Position eines Befestigungsmittels (12), wie zum Beispiel der Kopf einer Schraube erfassbar ist.The invention relates to an electric hand tool (2), in particular cordless screwdriver, with a drill or screw chuck (6) for receiving accessory tool (8) of different diameters, such as. Screw bits. It is proposed that the electric hand-held power tool (2) has a sensor device (4), by means of which the orientation / position of a fastening means (12), such as the head of a screw, can be detected.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Elektrohandwerkzeugmaschine sowie einem Verfahren zum Betreiben einer Elektrohandwerkzeugmaschine gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9.The invention is based on an electric hand-held power tool and a method for operating an electric hand-held power tool according to the features of claims 1 and 9.

Beim Einsatz von Elektrohandwerkzeugen, wie z.B. Bohrmaschinen oder Akku-Schraubern müssen letztere durch den Benutzer zum entsprechenden Befestigungsmittel (z.B. eine in eine Wand zu befestigende Schraube) hin händisch ausgerichtet werden. Hierzu muss zuerst die Orientierung des Schraubenkopfes bestimmt werden, wie z.B. das Kreuz bei den sog. Kreuzschlitzschrauben. Das kann insbesondere an schwer einzusehenden Stellen oder bei schlechtem Licht eine Herausforderung darstellen. Das Ausrichten des Werkzeugs zum Schraubenkopf kann entweder durch händisches Drehen am Bohrfutter erreicht werden - was aber umständlich und ungenau ist - oder durch Drehen des gesamten Elektrowerkzeugs erreicht werden. Letzteres kann aber zu einer nicht ergonomischen Haltung für den Benutzer führen. Darüber hinaus kann es passieren, dass durch ein Abrutschen während des Aus- oder Eindrehens, z.B. aufgrund von leicht beschädigten oder sehr fest eingedrehten Schrauben, das Ausrichten mehrfach wiederholt werden muss.When using electric hand tools, such as Drills or cordless screwdrivers must be manually aligned by the user to the appropriate fastener (e.g., a screw to be mounted in a wall). For this, first the orientation of the screw head has to be determined, as e.g. the cross in the so-called. Phillips screws. This can be a challenge especially in hard-to-see places or in bad light. Alignment of the tool to the screw head can be achieved either by manually turning the chuck - which is cumbersome and inaccurate - or by rotating the entire power tool. The latter can lead to a non-ergonomic attitude for the user. In addition, it may happen that slippage during extraction or screwing in, e.g. due to slightly damaged or very tightly screwed screws, the alignment must be repeated several times.

In der DE 10 2014 206 289 A1 ist ein Handwerkzeugsystem beschrieben, bei dem eine mit mindestens einem Sensor ausgestattete Wandvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Ausrichtung der Handwerkzeugmaschine, insbesondere einer Bohrmaschine, zu ermitteln. Damit kann dem Benutzer beispielsweise angezeigt werden, wenn die Handwerkzeugmaschine sich in der gewünschten Ausrichtung, insbesondere senkrecht zur Wand, befindet. Mit Hilfe einer zweiten Sensoreinrichtung kann darüber hinaus die Ausrichtung der Wandvorrichtung selbst bzw. ihre Lage im Raum ermittelt werden. Weiterhin sind in der DE 10 2014 206 289 A1 Mittel zur drahtlosen Datenübertragung vorgesehen.In the DE 10 2014 206 289 A1 a hand tool system is described in which a equipped with at least one sensor wall device is adapted to determine the orientation of the power tool, in particular a drill. Thus, the user can be displayed, for example, when the hand tool is in the desired orientation, in particular perpendicular to the wall. With the aid of a second sensor device, moreover, the orientation of the wall device itself or its position in space can be determined. Furthermore, in the DE 10 2014 206 289 A1 Provided means for wireless data transmission.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe eine automatische Ausrichtung eines Elektrowerkzeugs bzw. dessen entsprechenden Zubehörwerkzeugs zu einem Befestigungsmittel, wie zum Beispiel einer Schraube, erfolgen kann.The object of the invention is to provide a device by means of which an automatic alignment of a power tool or its corresponding accessory tool to a fastening means, such as a screw, can take place.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved with the features of claim 1.

Die Erfindung geht dabei von einer Elektrohandwerkzeugmaschine, insbesondere einem Akku-Schrauber aus, der mit einem Bohr- bzw. Schraubenfutter zur Aufnahme von Zubehörwerkzeug unterschiedlicher Ausführungen, wie z.B. Schrauben- Bits, ausgestattet ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Elektrohandwerkzeugmaschine eine Sensoreinrichtung aufweist, mit deren Hilfe die Orientierung/Position eines Befestigungsmittels, wie zum Beispiel der Kopf einer Schraube, erfassbar ist.The invention is based on an electric hand tool, in particular a cordless screwdriver, with a drill or screw chuck for receiving accessory tool of different types, such as. Screw bits, is equipped. It is provided that the electric hand tool has a sensor device with the help of the orientation / position of a fastener, such as the head of a screw, can be detected.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Anordnung aufgeführt.In the dependent claims further advantageous embodiments and improvements of the inventive arrangement are listed.

In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform besteht die Sensoreinrichtung aus einer Kamera, wobei die Bilder mit einem entsprechenden Bilderkennungssystem ausgewertet werden.In a first advantageous embodiment, the sensor device consists of a camera, wherein the images are evaluated with a corresponding image recognition system.

In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform besteht die Sensoreinrichtung aus einem 3D- Tiefensensor und einer Kamera, wobei der 3D- Tiefensensor ein Muster aus Infrarotlicht aussendet, das von der Kamera erfasst und über die Position des Musters Tiefeninformationen des Befestigungsmittels errechnet werden.In a second advantageous embodiment, the sensor device consists of a 3D depth sensor and a camera, wherein the 3D depth sensor emits a pattern of infrared light, which is detected by the camera and calculated via the position of the pattern depth information of the fastener.

In einer dritten vorteilhaften Ausführungsform weist die Sensoreinrichtung einen Laserscanner auf, mit dessen Hilfe eine Vermessung der Oberfläche möglich ist.In a third advantageous embodiment, the sensor device has a laser scanner, by means of which a measurement of the surface is possible.

Wird das Zubehörwerkzeug (z.B. das Schrauben- Bit) im Bohrfutter gewechselt, erfolgt auf vorteilhafte Art und Weise eine Erst- Ausrichtung des Zubehörwerkzeugs zur Elektrohandwerkzeugmaschine. Das kann durch die Verwendung von spezialisiertem Zubehörwerkzeug erreicht werden, welches nur in einer Position/Orientierung an der Elektrohandwerkzeugmaschine bzw. im Bohrfutter montierbar ist.When the accessory tool (e.g., the screw bit) is changed in the chuck, initial alignment of the accessory tool to the power hand tool machine is advantageously accomplished. This can be achieved by the use of specialized accessory tool, which is mountable only in a position / orientation on the electric hand tool or in the drill chuck.

Alternativ ist auch die Verwendung von spezialisiertem Zubehörwerkzeug möglich, welches eine Markierung zur Bestimmung der Position/Orientierung (z.B. optisch oder magnetisch) besitzt.Alternatively, it is also possible to use specialized tooling which has a mark for determining position / orientation (e.g., optical or magnetic).

Es ist auch möglich, dass die Sensoreinrichtung oder ein zusätzlicher Sensor ein Wechsel des Werkzeugzubehörs beobachtet und die entsprechende Position/Orientierung detektiert.It is also possible for the sensor device or an additional sensor to observe a change of the tool accessory and to detect the corresponding position / orientation.

Das erste Ausrichten zwischen Werkstück und Werkzeug nach dem Montieren des Zubehörs erfolgt manuell durch den Benutzer. Dieser Schritt wird vom eingebauten Sensor beobachtet und die Daten als Kalibrierung für weitere Schritte genutzt.The first alignment between workpiece and tool after mounting the accessory is done manually by the user. This step is monitored by the built-in sensor and the data is used as a calibration for further steps.

Das Verfahren zur Ausrichtung zwischen einem Zubehörwerkzeug einer Elektrohandwerkzeugmaschine, die mit einer entsprechenden Sensoreinrichtung ausgestattet ist, und einem Befestigungsmittel, wie z.B. eine in einer Wand zu befestigende Schraube, ist dadurch gekennzeichnet, dass als erstes die Orientierung/Position des Befestigungsmittels durch die Sensoreinrichtung detektiert wird, danach das Bohr- bzw. Schraubenfutter gedreht wird, bis die Ausrichtung des Werkzeugzubehörs zum Befestigungsmittel übereinstimmt und das Aufsetzen des Werkzeugs auf das Befestigungsmittel erfolgt.The method of alignment between an accessory tool of an electric hand tool machine, which is equipped with a corresponding sensor device, and a Fastening means, such as a screw to be mounted in a wall, is characterized in that first the orientation / position of the fastener is detected by the sensor means, then the drill or screw is rotated until the alignment of the tool attachment to the fastener coincides and the tool is placed on the fastening means.

Weitere vorteilhafte Verfahrensschritte sind in den entsprechenden Unteransprüchen aufgeführt.Further advantageous process steps are listed in the corresponding subclaims.

Figurenlistelist of figures

1 shows a schematic representation of the equipped with a sensor device electric hand tool and
2 the automatic alignment function between the fastener and the accessory tool of the electric power tool.

Ausführungsbeispieleembodiments

In 1 ist eine Elektrohandwerkzeugmaschine 2 in Form eines Akku-Schraubers dargestellt, der mit einer Sensoreinrichtung 4 ausgestattet ist. Die später noch näher beschriebene Sensoreinrichtung 4 kann als Zusatzmodul an dem Akku- Schrauber montiert sein oder ist im Gehäuse des Akku- Schraubers 2 integriert.In 1 is an electric hand tool machine 2 represented in the form of a cordless screwdriver, with a sensor device 4 Is provided. The later described in more detail sensor device 4 Can be mounted as an additional module to the cordless screwdriver or is in the housing of the cordless screwdriver 2 integrated.

Der Akku- Schrauber 2 weist ein Bohrfutter 6 auf, mit dessen Hilfe entsprechende Zubehörwerkzeuge, wie z.B. sog. Schrauben- Bits 8, unterschiedlicher Form und Größe befestigt werden können. Des Weiteren weist der Akku- Schrauber 2 einen Knopf 10 auf, der als Art Schalter den Akku-Schrauber 2 in Betrieb setzt.The cordless screwdriver 2 has a drill chuck 6 with the help of appropriate accessories tools, such as so-called screw bits 8th , different shape and size can be fixed. Furthermore, the cordless screwdriver 2 a button 10 on, as a kind of switch the cordless screwdriver 2 in operation.

Die mit einem berührungslosen Sensor ausgestattete Sensoreinrichtung 4 besteht in einem ersten Ausführungsbeispiel aus einer Kamera mit einem Bilderkennungsalgorithmus, mit deren Hilfe die Orientierung/Position eines Befestigungsmittels 12, wie zum Beispiel eine Schraube, erfassbar ist.The equipped with a non-contact sensor sensor device 4 consists in a first embodiment of a camera with an image recognition algorithm, by means of which the orientation / position of a fastening means 12, such as a screw, can be detected.

Das automatische Ausrichten des Zubehörwerkzeugs 8 relativ zum Befestigungsmittel 12 wird anhand von Figur 2 näher erläutert.The automatic alignment of the accessory tool 8th relative to the fastening means 12 is based on FIG 2 explained in more detail.

Nach dem Start 14 wird im Entscheidungszweig 16 als erstes abgefragt, ob die Position des Zubehörwerkzeugs 8 relativ zur Elektrohandwerkzeugmaschine 2 bekannt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt als erster Schritt im Programmpunkt 18 eine Erst- Ausrichtung des Zubehörwerkzeugs 8 zur Elektrohandwerkzeugmaschine 2. Die Orientierung des im Bohrfutter 6 befestigten Zubehörwerkzeugs 8 muss bekannt sein, damit später die automatische Ausrichtung des Zubehörwerkzeugs 8 zum Befestigungsmittel 12 möglich ist. Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten: In einer ersten Ausführungsform kommt spezielles Zubehörwerkzeug 8 zum Einsatz, welches nur in einer vordefinierten Position im Bohrfutter 6 montiert werden kann. Alternativ dazu kann das spezielle Zubehörwerkzeug 8 eine Markierung zur Bestimmung der Orientierung (z.B. optisch oder magnetisch) aufweisen. Des Weiteren ist die Orientierung auch mit Hilfe der Sensoreinrichtung 4 oder eines zusätzlichen Sensors möglich.After the start 14 is in the decision branch 16 First asked if the position of the accessory tool 8th relative to the electric hand tool machine 2 is known. If this is not the case, the first step in program item 18 is an initial alignment of the accessory tool 8th to the electric hand tool 2. The orientation of the drill chuck 6 attached accessory tool 8th must be known so that later the automatic alignment of the accessory tool 8th to the fastener 12 is possible. There are various possibilities for this: In a first embodiment comes special accessory tool 8th used, which only in a predefined position in the chuck 6 can be mounted. Alternatively, the special accessory tool 8th have a marker for determining the orientation (eg optical or magnetic). Furthermore, the orientation is also with the help of the sensor device 4 or an additional sensor possible.

In einer vierten Ausführungsform erfolgt das erste Ausrichten zwischen der Elektrohandwerkzeugmaschine 2 und dem Befestigungsmittel 12 nach dem Montieren des Zubehörwerkzeugs 8 manuell durch den Benutzer. Dieser Schritt wird von einem eingebauten Sensor beobachtet und die Daten als Kalibrierung für die weiteren Schritte genutzt.In a fourth embodiment, the first alignment takes place between the electric hand-held power tool 2 and the fastening means 12 after mounting the accessory tool 8th manually by the user. This step is monitored by a built-in sensor and the data is used as a calibration for the next steps.

Damit die Routine zum automatischen Ausrichten starten kann - ansonsten ist die Elektrohandwerkzeugmaschine 2 im Stromsparmodus auf „inaktiv“ gesetzt (siehe Programmpunkt 20), wird im Entscheidungszweig 22 abgefragt, ob die Funktion aktiviert ist; die Aktivierung erfolgt dabei durch den Benutzer, z.B. durch die Betätigung des Knopfes 10. Hierzu wird der Knopf 10 bis zu einem ersten Druckpunkt betätigt, bei dem die Ausrichtungsfunktion gestartet wird, ohne dass das Elektrohandwerkzeug 2 in Betrieb gesetzt wird (vergleichbar mit der Auto-Fokusfunktion einer Kamera).So that the automatic alignment routine can start - otherwise it is the electric hand tool 2 in power save mode set to "inactive" (see program item 20 ), is in the decision branch 22 queried if the function is activated; the activation is carried out by the user, eg by pressing the button 10 , This is the button 10 operated to a first pressure point at which the alignment function is started without the electric hand tool 2 in operation (comparable to the auto focus function of a camera).

Im Entscheidungszweig 24 wird dann des Weiteren abgefragt, ob ein Befestigungsmittel 12 durch den Sensor bzw. die Kamera 4 detektiert wurde. Wenn durch die Kamera 4 ein Befestigungsmittel 12, wie z.B. der Kopf einer (Kreuzschlitz-) Schraube detektiert wurde, wird im Programmpunkt 26 die Ausrichtung des Befestigungsmittels 12 bestimmt. Danach wird im Programmpunkt 28 die Ausrichtung des Befestigungsmittels 12 mit der Ausrichtung des Zubehörwerkzeugs 8 verglichen. Solange die Ausrichtung nicht übereinstimmt (siehe Entscheidungszweig 30), wird im Programmpunkt 32 das im Bohrfutter 6 befestigte Zubehörwerkzeug 8 soweit verdreht, bis die Ausrichtung des Kreuzschlitz- Bits 8 mit der (Kreuzschlitz-) Schraube 12 übereinstimmt.In the decision branch 24 is then further queried, whether a fastener 12 by the sensor or the camera 4 was detected. If through the camera 4 a fastener 12 how the head of a (Phillips) screw was detected, is in the program point 26 the orientation of the fastener 12 certainly. Thereafter, in program item 28, the orientation of the fastener 12 with the orientation of the accessory tool 8th compared. As long as the alignment does not match (see decision branch 30 ), is in the program point 32 in the chuck 6 attached accessory tool 8th as far as twisted, until the orientation of the crosshead bits 8th with the (Phillips) screw 12 matches.

Bei einer Änderung der Position des Zubehörwerkzeugs 8 oder des Befestigungsmittels 12 kann das Zubehörwerkzeug 8 kontinuierlich nachgeführt werden. Um diese kontinuierliche Anpassung zu gewährleisten, wird mit Hilfe der Kamera 4 die relative Position des Zubehörwerkzeugs 8 zum Befestigungsmittel 12 über die Berechnung des optischen Flusses nachverfolgt. Zusätzlich können Änderungen in der Haltung der Elektrohandwerkzeugmaschine 2 durch optionale, weitere Sensoren wie Inertialsensoren (z.B. Drehraten- oder Beschleunigungssensor) oder Magnetfeldsensoren detektiert werden.When changing the position of the accessory tool 8th or the fastener 12 may be the accessory tool 8th be tracked continuously. To ensure this continuous adjustment, the camera 4 uses the relative position of the accessory tool 8th to the fastener 12 tracked by the calculation of the optical flow. In addition, changes in the attitude of the electric hand tool machine 2 through optional, additional sensors such as Inertial sensors (eg rate of rotation or acceleration sensor) or magnetic field sensors are detected.

Der Benutzer wird z.B. durch akustische oder optische Signale darauf hingewiesen, wenn die korrekte Ausrichtung gefunden bzw. nachgeführt wurde.The user is e.g. indicated by acoustic or optical signals when the correct orientation has been found or tracked.

Die Funktion des automatischen Ausrichtens des Zubehörwerkzeugs 8 zum Befestigungsmittel 12 kann alternativ zur Betätigung über den Knopf 10, auch dauerhaft automatisch aktiviert sein. In diesem Fall wird das automatische Ausrichten gestartet, sobald die Kamera bzw. die Sensoreinrichtung 4 ein geeignetes Befestigungsmittel 12 beim Annähern detektiert hat. Bei einer derartigen Ausführung ist ein Sicherheitsschalter vorgesehen, der beispielsweise erkennt, wenn der Benutzer die Elektrohandwerkzeugmaschine 2 aus der Hand legt, um daraufhin die Funktion automatisch zu deaktivieren.The function of automatically aligning the accessory tool 8th to fastener 12 may alternatively be actuated via the button 10 , also permanently activated automatically. In this case, the automatic alignment will be started as soon as the camera or the sensor device 4 a suitable fastener 12 when approaching has detected. In such an embodiment, a safety switch is provided, which detects, for example, when the user, the electric power tool 2 from the hand and then automatically deactivate the function.

Die Sensoreinrichtung 4 kann alternativ zum ersten Ausführungsbespiel aus einem 3D- Tiefensensor und einer Kamera bestehen, wobei der 3D-Tiefensensor ein Muster aus Infrarotlicht aussendet, das von der Kamera erfasst und über die Position des Musters Tiefeninformationen des Befestigungsmittels (Schraubenkopf) errechnet werden (sog. „light coding“- Technologie ähnlich zu dem Entwicklungstool Kinect der Firma Microsoft).The sensor device 4 As an alternative to the first exemplary embodiment, it can consist of a 3D depth sensor and a camera, wherein the 3D depth sensor emits a pattern of infrared light detected by the camera and depth information of the fastening means (screw head) is calculated via the position of the pattern (so-called "light coding "technology similar to the development tool Kinect from Microsoft).

Auch ein Laserscanner kann als Sensoreinrichtung 4 eingesetzt werden.Even a laser scanner can as a sensor device 4 be used.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt, sondern kann generell bei Werkzeugen eingesetzt werden, wo eine automatische Ausrichtung zu dem zu bearbeitenden Werkstück hilfreich ist.The invention is not limited to the described embodiments, but can generally be used in tools where automatic alignment to the workpiece to be machined is helpful.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014206289 A1 [0003]

Claims

Electric hand tool (2), in particular cordless screwdriver, with a drill or screw chuck (6) for receiving accessory tool (8) of different designs, such as screw bits, characterized in that the electric hand tool (2) comprises a sensor device (4) by means of which the orientation / position of a fastening means (12), such as the head of a screw, can be detected.

Electric hand tool according to Claim 1 , characterized in that the sensor device (4) operates without contact and has a camera with an image recognition system.

Electric hand tool according to Claim 1 , characterized in that the sensor device comprises a 3D depth sensor and a camera, wherein the 3D depth sensor emits a pattern of infrared light, which is detected by the camera and the position of the pattern depth information of the fastening means (12) are calculated.

Electric hand tool according to Claim 1 , characterized in that the sensor device (4) comprises a laser scanner.

Electric hand tool according to Claim 1 , characterized in that the electric hand tool (2) and / or the accessory tool (8) has a device by means of which the alignment of both is calibrated to one another.

Electric hand tool according to Claim 5 , characterized by the use of specialized accessory tool, which can be mounted only in a position / orientation on the electric hand tool (2) or in the drill chuck (6).

Electric hand tool according to Claim 5 characterized by the use of specialized accessory tool (8) having a marker for determining position / orientation (eg optical or magnetic).

Electric hand tool according to Claim 1 and 5 , characterized in that the sensor device (4) or an additional sensor observes a change of the accessory tool (8) and detects the corresponding position / orientation.

Method for alignment between an accessory tool (8) of an electric handheld power tool (2) according to the features of Claim 1 and a fastener (12), such as a screw to be mounted in a wall, characterized by the steps of: - detecting the orientation / position of the fastener (12) by the sensor means (4); and - turning the drill bit (6) ) until the alignment of the tool accessory (8) matches the attachment means (12) and - placing the tool accessory (8) on the attachment means (12).

Method according to Claim 9 , characterized in that the alignment function by the switch (knob 10) of the electric power tool (2) is started by the switch (10) is led to a first pressure point, but not put the electric hand tool (2) in the actual operation ,

Method according to Claim 9 , characterized in that the alignment function is started automatically as soon as the sensor device (4) detects a suitable fastening means (12) when approaching.

Method according to Claim 11 , characterized in that it is detected by the use of a safety switch that the electric hand tool (2) has been put out of hand to disable the automatic alignment function.

Method according to one of Claims 9 to 12 , characterized in that the user is indicated by an audible or visual signal when the correct alignment has occurred.