KR20200081421A - 베어링 배열체를 갖는 핸드헬드 전동 공구 - Google Patents

베어링 배열체를 갖는 핸드헬드 전동 공구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 워크피스 (W) 를 기계가공하기 위한 핸드헬드 전동 공구 (20) 에 관한 것으로, 핸드헬드 전동 공구는 구동 모터 (22), 구동 모터 (22) 에 의해 구동될 수 있으며, 워크피스 (W) 를 기계가공하기 위한 작업 공구 (25) 용인, 공구 홀더 (24), 및 작업 방향 (AR) 으로 워크피스 (W) 상에서 핸드헬드 전동 공구 (20) 를 안내하기 위한 가이드 표면 (31) 을 갖는 가이드 요소 (30) 를 포함하고, 공구 홀더 (24) 는 가이드 요소 (30) 에 대해 이동하도록 베어링 배열체 (40) 를 통해 장착되고, 상기 공구 홀더는 서보 모터 배열체 (50) 에 의해 구동될 수 있으며, 핸드헬드 전동 공구 (20) 는 가이드 요소 (30) 에 대한 공구 홀더 (24) 의 상대 조절을 위해, 각도를 가지면서, 특히 직각으로 가이드 표면 (31) 을 관통하는 적어도 하나의 조절 스위블 축 (S) 주위에서 베어링 배열체 (40) 를 통해 스위블될 수 있고, 핸드헬드 전동 공구 (20) 는 서보 모터 배열체 (50) 를 제어하기 위한 제어 장치 (60) 를 구비한다. 제어 장치 (60) 는, 서보 모터 배열체 (50) 가 가이드 요소 (30) 에 대해 가이드 요소 (30) 의 가이드 표면 (31) 에 평행한 이동 방향 성분 (K1, K2) 으로 조절 스위블 축 (S) 에 대한 스위블 위치를 유지하면서 가이드 요소 (30) 에 대해 공구 홀더 (24) 를 조절하는 방식으로 서보 모터 배열체 (50) 를 제어하도록 구성된다.

Description

베어링 배열체를 갖는 핸드헬드 전동 공구
본 발명은 워크피스를 기계가공하기 위한 핸드헬드 전동 공구에 관한 것으로, 핸드헬드 전동 공구는 구동 모터, 구동 모터에 의해 구동될 수 있으며, 워크피스를 기계가공하기 위한 작업 공구용인, 공구 홀더, 및 작업 방향으로 워크피스상에서 핸드헬드 전동 공구를 안내하기 위한 가이드 표면을 갖는 가이드 요소를 포함하고, 공구 홀더는 가이드 요소에 대해 이동하도록 베어링 배열체를 통해 장착되고, 상기 공구 홀더는 서보 모터 배열체에 의해 구동될 수 있으며, 핸드헬드 전동 공구는 가이드 요소에 대한 공구 홀더의 상대 조절을 위해, 각도를 가지면서, 특히 직각으로 가이드 표면을 관통하는 적어도 하나의 조절 스위블 축 주위에서 베어링 배열체를 통해 스위블될 수 있고, 핸드헬드 전동 공구는 서보 모터 배열체를 제어하기 위한 제어 장치를 구비한다.
이러한 핸드헬드 전동 공구는 US 2015/0094836 A1 에 개시되어 있다. 핸드헬드 전동 공구는 작업자에게 이미지에 작업 영역을 나타내는 라우터이고, 이른바 조작자 자신이 피드 모션을 제공한다. 조작자는 워크피스 표면을 따라 핸드헬드 전동 공구를 안내하며, 베어링 배열체 및 서보 모터 배열체는 밀링 홈을 만드는 것과 같이 워크피스를 기계가공하기 위해 작업 라인 또는 작업 영역을 뒤따르도록 공구 홀더를 제어한다. 베어링 배열체는 2 개의 편심 베어링으로 운동학을 제어하는 것을 포함하지만, 모든 유형의 핸드헬드 전동 공구에 적합하지는 않다.
과제를 해결하기 위해, 상기한 유형의 핸드헬드 전동 공구에서, 서보 모터 배열체를 작동시키기 위한 제어 장치는, 서보 모터 배열체가 가이드 요소에 대해 가이드 요소의 가이드 표면에 평행한 운동 성분 방향으로 조절 스위블 축에 대한 피봇 위치를 유지하면서 가이드 요소에 대해 공구 홀더를 조절하는 방식으로 설계된다.
제어 장치는 예를 들어 서보 모터 배열체의 그러한 제어를 위한 제어 배열체 또는 제어부를 갖는다.
핸드헬드 전동 공구는 조작자가 파지할 수 있는 하나 이상의 조작 핸들을 갖는 것이 편리하다. 바람직하게는, 핸드헬드 전동 공구는 작업 방향으로 또는 작업 방향 반대로 가이드 요소를 조절하기 위한 적어도 하나의 조작 핸들을 갖고, 서보 모터 배열체 및 베어링 배열체는 공구 홀더와 적어도 하나의 조작 핸들 사이에 배치된다. 예를 들어, 적어도 하나의 조작 핸들은 가이드 요소상에 위치된다. 적어도 하나의 조작 핸들은 예를 들어 핸들, 핸들링 돌기, 조작 표면 등을 포함한다. 베어링 배열체 및 서보 모터 배열체는 작업 영역에 대해, 특히 작업 라인에 대해 작업 공구를 올바른 위치에 유지하기 위해 조작 핸들에 대해 공구 홀더를 위치결정한다. 반면, 조작자는 작업 공구가 작업 방향을 따라 또는 작업 방향 반대로 이송되게 한다. 따라서, 조작자는 서보 모터 배열체 및 베어링 배열체가 작업 공구를 위치결정하는 동안, 이를테면 적어도 하나의 조작 핸들에서 핸드헬드 전동 공구에 힘을 가함으로써 작업 공구를 작업 방향으로 앞뒤로 이동시킨다.
본 발명의 기본 원리는, 서보 모터 배열체 및 베어링 배열체와 함께 제어 장치에 의해, 공구 홀더가 그의 작업 각도에 대해 조절될뿐만 아니라, 즉 가이드 요소에 대해 상이한 조절 각도를 가질 뿐만 아니라, 공구 홀더가 조절 스위블 축 주위에서 개별 피봇 위치를 유지하면서 가이드 표면에 평행한 적어도 하나의 이동 성분 방향으로 가이드 요소에 대해 추가적으로 조절된다는 것이다. 따라서, 이 조절은 병진 (translational) 또는 시프팅 조절이다. 따라서, 이동 방향 성분의 이동 자유도는 병진 또는 시프팅 이동 자유도이다. 따라서, 예를 들어, 공구 홀더의 일종의 평행 조절은 조절 각도를 유지하면서 제어 장치에 의해 설정되거나 제어될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 조작자가 가이드 요소, 예를 들어 톱 벤치 또는 유사한 다른 가이드 요소를 실제 운동 방향에 횡방향으로, 예를 들어 직각으로 횡방향으로 또는 비스듬히 횡방향으로 조절하면, 제어 장치는 작업 라인에 대한 작업 공구의 각도가 작업 공구의 절개 영역에서뿐만 아니라 그 정도에서 그리고/또는 공구와 맞물리는 작업 공구의 작업 길이에 대해 동일하게 유지되는 방식으로 가이드 요소에 평행한 공구 홀더의 조절을 위해 서보 모터 배열체를 제어한다.
예를 들어, 작업 공구로서 적합한 톱날 또는 유사한 다른 절삭날은 제어 장치 및 제어 모터 배열체에 의해, 예컨대 직선형 작업 라인 및/또는 워크피스에 현재 맞물리거나 진입한 작업 공구의 길이에 대한 전체 날의 각도가 유지되는 방식으로 조절될 수 있다.
제어 장치는 유리하게는, 가이드 요소가 조작자에 의해 공구 홀더에 대해 조절되더라도, 작업 공구가 워크피스를 절단하는 종방향 길이에 대해 그의 위치, 즉 그의 각도 위치 및/또는 종방향 위치를 유지하는 방식으로 서보 모터 배열체를 제어한다.
작업 공구가 작업 방향에 대한 워크피스의 관통을 위한 전방 관통 영역을 갖는 것이 편리하다. 관통 영역은 예를 들어 워크피스 내로 절단하는 치형부 배열체 또는 다른 절삭날을 포함한다. 제어 장치는 조절 축 주의의 공구 홀더의 스위블 운동 및/또는 가이드 요소의 가이드 표면에 평행한 이동 방향 성분을 갖는 이동 동안 관통 영역이 작업 방향에 대한 상대 위치를 유지하는 방식으로 서보 모터 배열체를 제어하도록 설계된다. 결과적으로, 이러한 조치는 서보 모터 배열체가 이를테면 조절 스위블 축에 대해 상대적으로 가이드 요소 및 공구 홀더를 조절함으로써 또는 가이드 요소의 가이드 표면에 평행한 이동 방향 성분으로 상대적으로 구동함으로써 가이드 요소의 부적절한 또는 바람직하지 않은 움직임을 보정한다면, 작업 공구의 관통 영역이 작업 방향으로 임의의 이송 운동을 이동시키지 않는 것을 보장한다. 이와 관련하여, 조작자가 실제로 가이드 요소를 작업 방향에 대해 앞으로 또는 뒤로 움직여서 가이드 요소에 대응 작업 동작에 의해 이를 지정한다면, 관통 영역은 단지 이송 모션 또는 또한 네거티브 이송 모션, 즉 작업 방향에 대한 후퇴 또는 복귀 운동을 겪는 것이 편리하다. 따라서, 조작자가 가이드 요소를 작업 방향으로 앞으로 또는 뒤로 작동시키지 않으면, 공작물 내로의 작업 공구의 관통 영역은 이를테면 제자리에 유지되는 한편, 제어 장치의 작동은 서보 모터 배열체가 조절 스위블 축에 대한 조절 각도에 대해 그리고/또는 가이드 요소의 가이드 표면에 평행한 이동 방향 성분에 대해 가이드 요소 및 공구 홀더를 서로에 대해 조절하게 한다.
제어 장치는 가이드 요소가 작업 방향에 대해 횡방향으로 그리고/또는 작업 방향에 대해 비스듬히 공구 홀더에 대해 조절되는 때 공구 홀더가 예컨대 선형 작업 방향에 대해 그의 각도 위치를 유지하는 방식으로 가이드 요소에 대해 공구 홀더를 조절하도록 구성되는 것이 유리하다. 따라서, 공구 홀더 자체는 가이드 요소가 조작자에 의해 조절되더라도 올바른 위치에 유지되지만, 이는 "원하는" 작업 방향에 부합하지 않는다.
제어 장치는 공구 홀더가 워크피스에 제공된 워크피스 마커와 무관한 적어도 2차원, 바람직하게는 3차원 좌표 시스템에 대해 그의 상대 위치를 유지하는 방식으로 가이드 요소에 대해 공구 홀더를 조절하도록 구성되는 것이 편리하다. 예를 들어, 좌표 시스템은 해당 기준 정보를 보내는 좌표 센서에 의해 제공된다. 따라서, 제어 장치는 공구 홀더가 말하자면 이러한 외부 좌표 시스템에 정렬되는 것을 보장한다. 예를 들어 가이드 요소를 작업 방향에 횡방향으로 조절하거나 그 자체로 타당하지 않은 각도로 설정하는 조작자의 조작 동작은 말하자면 제어 장치에 의해 자동으로 수정된다.
조정 스위블 축은 가이드 요소에 대해 고정 축일 수 있다. 예를 들어, 가이드 요소와 공구 홀더 사이에는, 조정 스위블 축을 둘러싸거나 규정하는 해당 스위블 베어링이 존재한다.
그러나, 조정 스위블 축이 가이드 요소에 대해 고정식이 아닌 것이 바람직하다. 예를 들어, 조정 스위블 축은 선형으로 조절 가능하고/하거나 다른 스위블 축 주위에서 스위블 가능하다.
서보 모터 배열체는 여러 개의 서보 모터, 예를 들어 제 1 및 제 2 서보 모터 또는 적어도 제 2 서보 모터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서보 모터 배열체가 단 2 개의, 즉 제 1 및 제 2 서보 모터를 갖는 것이 유리하다.
일 실시형태는 서보 모터 배열체가 단지 선형 드라이브, 예를 들어 제 1 및 제 2 선형 드라이브를 포함하는 것을 제공할 수 있다. 그러나, 서보 모터 배열체가 하나 이상의 회전 드라이브 또는 회전 드라이브와 선형 드라이브의 조합을 갖거나 포함하는 것도 또한 가능하다.
서보 모터 배열체 및/또는 베어링 배열체는 기계가공될 워크피스상의 가이드 요소의 돌출 표면 내에 또는 그 위에 배치되는 것이 유리하다. 이것의 이점은, 서보 모터 배열체가 말하자면 가이드 요소의 투영 표면 너머로 측방향으로 돌출하지 않거나 또는 단지 미미한 정도로 돌출한다는 것이다. 특히, 서보 모터 배열체 및/또는 베어링 배열체가 전적으로 가이드 요소의 돌출 표면 내에 또는 그 위에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태는 유리하게는, 서보 모터 배열체 및/또는 베어링 배열체가 가이드 요소의 가이드 표면의 전방에서 측방향으로 돌출하지 않는 것을 제공할 수 있다. 이러한 설계의 이점은, 베어링 배열체 또는 서보 모터 배열체가 작동을 방해하지 않는다는 것이고, 즉 조작자는 예를 들어 서보 모터 배열체 또는 베어링 배열체의 구성요소가 말하자면 장애물에 걸림이 없이 워크피스를 따라 가이드 요소를 안내할 수 있다.
선형 베어링이 제공되는 베어링 개념이 아래에서 설명된다. 선형 베어링은 또한 선형 변위 경로를 따른 슬라이딩 운동 또는 오로지 병진 슬라이딩 운동을 허용하는 슬라이딩 베어링으로서 기술될 수 있다.
베어링 배열체는 편의상 제 1 선형 베어링 및 적어도 하나의 제 2 선형 베어링을 가져야 한다. 또한, 단지 제 1 및 제 2 선형 베어링 또는 적어도 하나의 추가 선형 베어링이 제공되는 것이 가능하다.
가이드 요소에 대한 공구 홀더의 선형 조절, 특히 작업 방향에 대한 횡방향으로 공구 홀더의 선형 조절을 위해 개별 선형 베어링이 사용된다. 선형 베어링이 본질적으로 작업 방향을 따라 연장되는 것도 또한 가능하다.
제 1 및 제 2 선형 베어링은 서로 평행한 조절 축을 갖는다. 선형 베어링의 베어링 축은 선형 베어링의 적어도 하나의 위치에서 서로 평행할 수 있다. 조절 축은 또한 본질적으로 서로 평행할 수 있고, 즉 예를 들어 0°내지 5°의 각도로 약간 경사질 수 있다. 선형 베어링은, 예를 들어 선형 베어링이 예를 들어 아래에 설명된 회전 베어링들 중 하나 이상에 의해 서로에 대해 스위블되는 때 선형 베어링의 베어링 축이 각도, 특히 평행 위치로부터 벗어나는 작은 각도에 있도록 스위블될 수 있다.
이 시점에서, 적어도 하나의 선형 베어링이 스위블 베어링 또는 스위블 가능한 베어링 리셉터클에서 또한 스위블될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
그러나, 적어도 하나의 선형 베어링이 구동 유닛 또는 공구 홀더에 대해 고정식이어서, 그의 조절 축이 예를 들어 작업 방향을 따라 연장되는 것이 유리하다.
가이드 요소에는, 예를 들어, 제 1 및/또는 제 2 선형 베어링을 위한 고정 베어링 리셉터클이 존재하며, 그 위에 개별 선형 베어링의 개별 베어링 요소가 선형으로 변위 가능하게 장착된다. 베어링 요소는 피동 구성요소 또는 패시브 (passive), 이른바 캐리드 (carried) 구성요소일 수 있다.
예를 들어, 개별 베어링 요소가 예를 들어 선형 드라이브의 최종 제어 요소에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 베어링 리셉터클은 예를 들어 서보 모터의 고정자 상에 제공될 수 있다.
베어링 배열체가 작동 방향에 대해 횡방향으로 배향된 베어링 축을 갖는 적어도 2 개의 선형 베어링을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 베어링 축은 본질적으로 작업 방향에 직각으로 연장될 수 있다. 이 시점에서, 예를 들어 개별 선형 베어링이 스위블 베어링 상에 스위블 가능하게 장착된다면, 베어링 축이 또한 작업 방향에 대해 횡방향의 여러 각도를 가질 수 있다는 것에 유의해야 한다.
베어링 배열체가 가능한 한 적은 회전 자유도를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시형태는 베어링 배열체가 최대 2 개, 특히 최대 3 개의 회전 베어링을 갖는 것을 제공할 수 있다.
도면에 도시된 일 예시적인 실시형태는 베어링 배열체가 적어도 또는 정확히 3 개의 회전 베어링 및 적어도 또는 정확히 2 개의 선형 베어링, 특히 오로지 3 개의 회전 베어링 및 2 개의 선형 베어링을 갖는 것을 보여준다. 회전 베어링들 중 하나를 사용하여 선형 베어링이 가이드 요소상에 회전 가능하게 또는 스위블 가능하게 장착되는 것이 바람직하다.
그러나, 베어링 배열체가 2 개의 선형 베어링 및 3 개의 회전 베어링 또는 스위블 베어링을 갖는 실시형태가 가능하다. 스위블 베어링들 또는 회전 베어링들 중 하나가 2 개의 선형 베어링들 사이에 위치되고 이들을 함께 연결하는 것이 유리하다. 선형 베어링의 베어링 요소는 예를 들어 회전 베어링에 의해, 특히 종방향 단부 영역에서 스위블 방식으로 서로 연결된다.
베어링 배열체가 작업 방향에 대해 공구 홀더의 전방에 배치된 베어링, 예를 들어 회전 베어링 및/또는 적어도 하나의 선형 베어링, 및 작업 방향에 대해 공구 홀더의 후방에 배치된 베어링, 예를 들어 또한 회전 베어링 및/또는 선형 베어링을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들어, 하나의 베어링이 이른바 작업 방향에 대해 공구 홀더의 높이에 위치되는 한편, 다른 베어링이 가이드 요소와 공구 홀더 사이에서 작업 방향에서 그것의 후방 또는 전방에 제공되는 것이 또한 가능하다.
또한, 베어링 배열체가 공구 홀더 후방에 오로지 작업 방향에 대해 또는 전방에 오로지 작업 방향에 대해 배치된 베어링, 예컨대 회전 베어링, 선형 베어링 등을 갖는 것이 가능하다.
구동 모터를 갖는 핸드헬드 전동 공구의 구동 유닛에 공구 홀더를 장착하는 것이 편리하다. 구동 유닛은 베어링 배열체에 의해 가이드 요소에 대해 이동 가능하게 장착된다. 서보 모터 배열체는 구동 유닛과 가이드 요소 사이에 위치되는 것이 유리하다. 이 실시형태에서, 공구 홀더의 하나의 각도가 동일하게 유지되는 것이 가능하다. 이와 관련하여, 구동 모터에 의해 야기된 구동 모터에 대한 공구 홀더의 회전 각도 또는 선형 위치의 변경을 제외하고, 공구 홀더와 구동 모터의 상대 위치는 변경되지 않는다.
상기 실시형태 및 다음 실시형태에서, 구동 모터와 공구 홀더 사이에 기어, 예를 들어 유성 기어, 수동 기어, 앵글 기어 등이 제공되는 것이 유리하다. 그러나, 구동 모터가 직접, 즉 중간 기어없이 공구 홀더를 구동하는 것도 또한 가능하다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 공구 홀더가 가이드 요소에 대해 서보 모터 배열체 및 베어링 배열체에 의해 조절되는 반면, 구동 유닛은 가이드 요소에 대해 고정식일 수 있다. 이를 위해, 구동 모터와 공구 홀더 사이에 대응 회전 커플링 또는 모션 커플 링이 예를 들어 가요성 회전 샤프트, 앵글 기어 등에 의해 제공된다. 예를 들어, 베벨 기어가 고려될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 작업 공구는 예를 들어 밀링 공구, 연삭 공구 등일 수 있다. 도면에 보다 상세하게 도시된 본 발명의 다른 실시형태는 작업 공구가 편평한 형상을 갖는 절삭 공구, 예를 들어 톱날, 절삭 디스크 등이거나 이를 포함하는 것을 제공한다. 또한, 특히 핸드헬드 전동 공구가 실톱으로서 구성되는 경우, 구동 모터는 예를 들어 로드형 절삭 공구를 구동할 수 있다.
구동 모터는 공구 홀더를 회전 구동하도록 배치 및/또는 구성되는 것이 편리하다. 공구 홀더 또는 구동 모터의 구동이 또한 진동 구동 운동을 수행하는 것이 당연히 가능할 것이다. 예를 들어, 공구 홀더와 구동 모터 사이에 진동 기어가 제공될 수 있다.
제어 장치는 절삭 공구의 편평한 측면에 평행한 평면에서 가이드 요소에 대한 절삭 공구의 평행 조절을 위해 서보 모터 배열체를 제어하도록 적절하게 설계된다. 따라서, 예를 들어, 절삭 공구는 그의 편평한 측면에 평행하게 조절될 수 있으며, 공구 홀더와 가이드 요소 사이의 전술한 조절 각도가 유지된다.
핸드헬드 전동 공구가 공구 홀더 및/또는 공구 홀더상에 배치된 작업 공구의 조절 범위를 나타내기 위한 디스플레이 장치를 갖는 것이 바람직하며, 이는 작업 방향에 횡방향으로 서보 모터 배열체에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 조작자는 공구 홀더 또는 작업 공구가 여전히 서보 모터 배열체에 의해 조절될 수 있는 조절 범위 내에 있는지를 확인할 수 있다. 이 조절 범위가 초과되면, 원하는 워크피스 기계가공이 더 이상 불가능하다.
또한, 핸드헬드 전동 공구가 공구 홀더 및/또는 공구 홀더에 배치된 작업 공구의, 서보 모터 배열체에 의해 설정된, 실제 위치 디스플레이하기 위한 그리고/또는 공구 홀더 및/또는 공구 홀더에 배치된 작업 공구의 설정될 목표 위치를 디스플레이하기 위한 디스플레이 장치를 갖는 것이 편리하다. 이러한 방식으로, 조작자는 공구 홀더 또는 작업 공구 또는 쌍방이 원하는 실제 위치에 있는지를 확인할 수 있다. 또한, 공구 홀더 또는 작업 공구의 목표 위치를 디스플레이함으로써, 조작자는 이른바 서보 모터 배열체가 어떤 설정을 곧 실행할 것인지를 알 수 있다.
본 발명의 일 편리한 실시형태에서, 핸드헬드 전동 공구는 후술하는 워크피스를 기계가공하기 위한 시스템의 일부를 형성하며, 시스템이 사용되는 프로세스에서 사용하기에 적합하다. 워크피스의 적어도 하나의 워크피스 마커의 좌표 데이터를 검출하기 위한 마커 검출 장치가 제공된다. 핸드헬드 전동 공구는 적어도 하나의 워크피스 마커의 좌표 데이터에 따라서 워크피스를 따라 작업 공구를 안내하기 위한 가이드 수단을 갖는다. 시스템은, 마커 검출 장치가 적어도 하나의 워크피스 마커 상에 및/또는 바로 옆에 위치될 수 있는 광학적 및/또는 기계적 기준을 갖고, 마커 검출 장치가 워크피스 마커와 무관한 적어도 2차원 좌표 시스템에 대해 적어도 하나의 워크피스 마커의 좌표 데이터를 결정하도록 설계되고, 핸드헬드 전동 공구의 가이드 수단이 적어도 하나의 워크피스 마커의 좌표 데이터에 기초하여 결정된 작업 영역 데이터에 의해 기하학적으로 규정되는 작업 영역에서 적어도 2차원 좌표 시스템에 대해 작업 공구를 안내하도록 되어 있는 것을 제공한다.
이와 관련하여, 기본 원리는, 기계적 또는 광학적 기준이 적어도 하나의 워크피스 마커 바로 위 그리고 바로 옆에 위치되어서, 한편으로 기계적/광학적 기준과 다른 한편으로 워크피스 마커 사이의 정확한 공간적 또는 국부적 일치가 획득될 수 있다는 것이다. 따라서, 워크피스 마커를 매핑하는 광학 시스템이 사용되어서, 말하자면 사용자가 매핑된 워크피스 마커에 대한 가상 기준을 설정한다는 점에서 가능한 부정확성이 종래 기술과 달리 제공되지 않는다.
워크피스 마커는 조작자가 선형 마커, 라인 마커, 도트 마커 등과 같은 워크피스에 적용하는 마커일 수 있다. 그러나, 워크피스 마커는 또한 말하자면 내추럴 워크피스 마커, 또는 워크피스의 일체 부분, 예컨대 워크피스의 표면 코팅의 워크피스 에지, 리세스, 유색 마커 또는 콘트라스트 마커 등을 형성하는 워크피스 마커일 수 있다.
좌표 시스템은 2차원 또는 3차원일 수 있다. 따라서, 좌표 시스템은 바람직하게 공간적이다.
예를 들어, 좌표 시스템은 작업 공간에 대해 고정된다.
바람직한 모범적인 실시형태는 핸드헬드 전동 공구 및/또는 마커 검출 장치 및/또는 후술하는 워크피스 위치 검출 장치가 로컬 좌표 시스템, 특히 로컬 2차원 또는 3차원 좌표 시스템을 갖는 것을 제공한다. 전술한 성분들 중 적어도 하나는 예를 들어 점, 선 또는 표면과 같은 로컬 좌표 시스템에서 결정된 기하학적 객체의 좌표 데이터를 다른 좌표 시스템으로 변환하도록 설계된다. 이를 위해, 하기 식 (1), (2) 및 (3) 이 회전 변환에 적합하다.
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예를 들어, 각도 α 만큼의 X축에 대한 회전은 식 (1) 로 기술될 수 있고, 각도 β 의 Y축에 대한 회전은 식 (2) 로 기술될 수 있고, 각도 γ 의 Z축에 대한 회전은 식 (3) 으로 기술될 수 있다. 당연히, 공통 매트릭스 시프트 (common matrix shift) 가 적합한 것으로 알려진 이동 변환 (translational transformation) 도 또한 가능하다.
하나의 좌표 시스템으로부터 다른 좌표 시스템으로, 예를 들어 핸드헬드 전동 공구 또는 마커 검출 장치의 로컬 좌표 시스템으로부터 작업 공간에 관한 글로벌 좌표 시스템으로 포인트의 시프트 연산 또는 이행 (translation) 을 계산하기 위한 대안적인 개념이 소위 쿼터니언 (quaternion) 이다. 예를 들어, 쿼터니언들의 스칼라 곱에 의해, 좌표 시스템들은 말하자면 서로 변환될 수 있다.
좌표 시스템의 변환 또는 이행은 예를 들어 마커 검출 장치, 핸드헬드 전동 공구, 특히 가이드 수단, 또는 워크피스에 부착될 수 있는 워크피스 검출 장치의 개별 제어 장치 또는 모니터링 장치에 의해 수행될 수 있다.
핸드헬드 전동 공구, 예를 들어 그의 제어 장치에 의해, 그리고/또는 마커 검출 장치에 의해 그리고/또는 워크피스 상에 위치된 또는 위치될 수 있는 워크피스 위치 검출 장치에 의해 형성되는 시스템의 적어도 하나의 구성요소는 유리하게는, 작업 공간에 관하여 개별 구성요소에 대한 로컬, 특히 2차원 또는 3차원 좌표 시스템으로부터 적어도 2차원, 특히 고정식의 좌표 시스템으로 그리고/또는 그 반대로 적어도 하나의 포인트의 좌표 데이터의 이행 및/또는 변환을 위해 구성된다.
좌표 시스템은 예컨대 기하학적 패턴을 갖는 마커 스트립에 의해 직접 워크피스상에 위치될 수 있다.
워크피스가 배치되는 작업 공간 내에 배치될 수 있는 적어도 하나의 좌표 센서에 의해 적어도 2차원, 바람직하게는 3차원 좌표 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 가이드 수단 및/또는 마커 검출 장치는 적어도 하나의 좌표 센서의 위치를 결정하고/하거나 적어도 하나의 좌표 센서에 의해 전송된 적어도 하나의 기준 정보 조각을 결정하도록 설계된다. 따라서, 좌표 센서는 어떤 의미에서는 작업 공간 내에 그리고/또는 워크피스 상에 미리 결정된 위치에 고정식으로 배치될 수 있으며, 이는 마커 검출 장치에 의해 검출되고 바람직하게는 나중에 또한 워크피스가 기계가공되고 있는 때에 가이드 수단에 의해 검출된다.
적어도 하나의 좌표 센서는 소위 패시브 좌표 센서일 수 있으며, 이의 좌표 위치는 마커 검출 장치 및/또는 가이드 수단에 의해 검출될 수 있다. 예를 들어, 마커 검출 장치 또는 가이드 수단은 적어도 하나의 좌표 센서에서 기하학적 윤곽 및/또는 색상 및/또는 콘트라스트, 예를 들어 바코드를 검출한다.
좌표 센서는 또한 기준 정보를 전송하는 활성 좌표 센서일 수 있다. 기준 정보는 예를 들어 광 펄스, 광파 등과 같은 광학 정보이다. 특히, 물리적 파, 마이크로파 등이 기준 정보로서 제공되는 것이 바람직하다.
적어도 하나의 좌표 센서는 워크피스 또는 기판, 또는 둘 다에의 부착을 위한, 접착 고정 수단, 후크 고정 수단 및/또는 흡입 고정 수단과 같은 고정 수단을 가질 수 있다. 따라서, 좌표 센서는 말하자면 고정될 수 있다. 또한, 좌표 센서가 베이스 또는 워크피스 또는 둘 다에의 배치를 위한 적어도 하나의 유틸리티 표면을 갖는 것이 유리하다. 바람직하게는, 여러 개의, 예를 들어 2 개의 좌표 센서를 갖는 시스템이 바람직하다. 이는 특히 바람직한 기하학적 구성을 가능하게 한다. 다양한 좌표 센서는 가이드 수단 또는 마커 검출 장치, 또는 둘 다가 그들의 검출 영역에 적어도 하나의 좌표 센서를 항상 갖도록 이격될 수 있다. 더욱이, 2차원 또는 3차원 좌표 시스템을 결정하기 위한 기하학적 방법, 예를 들어 삼각 측량 등이 또한 여러 개의 좌표 센서와 함께 사용될 수 있다.
적어도 하나의 좌표 센서는 상호 각도 방향들에서 그리고/또는 서로 평행한 평면들에서 기준 정보를 전송하도록 설계되는 것이 편리하다. 마커 검출 장치 또는 가이드 수단은 이 기준 정보를 검출하도록 설계된다. 이는 마커 검출 장치가 기준 정보를 최적으로 이용할 수 있음을 의미한다. 서로 각도를 갖는 방향들은 바람직하게는 직각을 이룬다. 예를 들어, 좌표 센서는 제 1 방향 및 제 1 방향에 대해 각진 방향으로 평행한 평면들에서 전송할 수 있다. 예를 들어, 일종의 스트라이프 구조가 전송될 수 있다. 서로 각도를 갖는 스트라이프 패턴이 보내질 수 있으므로, 원리적으로 그리드 구조가 좌표 센서에 의해 특정되며, 개별 그리드 라인이 동시에 또는 연속적으로 전송될 수 있다.
시스템이 그러한 좌표 센서없이 작동하는 것도 또한 가능하다. 예를 들어, 마커 검출 장치 또는 핸드헬드 전동 공구의 가이드 수단 또는 둘 다는 워크피스가 위치되는 작업 공간에서 적어도 2차원 좌표 시스템에 대한 배향을 위한 배향 수단을 갖는 것이 제공될 수 있다. 배향 수단은 작업 공간의 기하학적 윤곽, 예를 들어 벽, 룸 코너, 내부 룸 에지 등을 검출하도록 설계된다. 배향 수단이 작업 공간에서 핸드헬드 전동 공구 또는 마커 검출 장치 또는 워크피스의 위치를 특징짓는 기준 정보를 수신하도록 설계되는 것이 또한 유리하다. 예를 들어, 배향 수단은 위에서 언급된 기준 정보를 기록하는데 사용될 수 있다.
마커 검출 장치는 바람직하게는 기준이 적어도 하나의 트리거링 조건에 따라서 워크피스 마커에 대해 위치된 후에 적어도 하나의 워크피스 마커의 좌표 데이터를 검출하도록 설계된다. 이는 예를 들어, 조작자가 예컨대 적어도 하나의 워크피스 마커 또는 개별 워크피스 마커에 대해 광학적 또는 기계적 기준을 먼저 위치시킬 수 있다는 것을 의미한다. 그러면, 마커 검출 장치는 적어도 하나의 트리거링 조건에 따라서 적어도 하나의 워크피스 마커의 좌표 데이터를 기록한다.
다양한 가능한 트리거링 조건이 존재하며, 이는 또한 서로 조합될 수 있다. 다음은 몇 가지 예시적인 가능성이다:
예를 들어, 와이핑 이동, 압력 등과 같은 조작자 동작을 검출할 수 있는 센서가 마커 검출 장치 및/또는 가이드 수단 상에 제공될 수 있다. 센서는 광학 센서, 용량성 센서, 유도성 센서 등일 수 있다. 마커 검출 장치 또는 가이드 수단 또는 핸드헬드 전동 공구 상에 제공된 전기 스위치에 의한 제어 동작이 마커 검출 장치 또는 가이드 수단에 의해 검출되는 것이 또한 가능하다.
또한, 시간 조건, 예를 들어 미리 결정된 시간 동안 적어도 하나의 워크피스 마커의 기준의 체류 시간이 가능하다. 시간 조건은 예를 들어 마커 검출 장치가 미리 결정된 시간 동안 워크피스 마커에 대해 이동되지 않음을 의미할 수 있다. 상대 이동 또는 심지어 상대 이동의 부족은 마커 검출 장치에 의해, 예를 들어 미리 결정된 시간 동안 워크피스 마커의 거리 측정 또는 광학적 검출에 의해, 또한 아래에서 설명된 모션 센서에 의해 결정될 수 있다.
마커 검출 장치가 모션 센서를 갖는 것이 가능하다. 미리 결정된 시간 동안 마커 검출 장치의 움직임이 없으면, 이는 워크피스 마커의 검출인 것으로 간주된다.
그리고, 마커 검출 장치 및/또는 가이드 수단은 기준과 적어도 하나의 워크피스 마커 사이의 거리를 검출할 수 있는 거리 센서를 포함하거나 구비할 수 있다. 기준과 적어도 하나의 워크피스 마커 사이의 미리 결정된 한계 거리가 미달되면, 즉 한계 거리가 유지되면, 워크피스 마커는 검출되는 것으로 간주된다.
더욱이, 워크피스 마커의 동적 검출도 또한 가능하다. 예를 들어, 마커 검출 장치는 워크피스 마커 위로 이동되어, 이를 시각적으로 검출할 수 있다. 광학적 검출은 예를 들어 워크피스 마커와 워크피스의 배경 또는 표면 사이의 명암 콘트라스트를 포함한다.
또한, 마커 검출 장치가 적어도 하나의 워크피스 마커의 전술적 및/또는 광학적 선택을 위해 설계되는 것이 유리하다. 예를 들어, 마커 검출 장치는 화살표 마커, 라인 마커 등의 형태의 기계적 기준을 가질 수 있다. 기계적 기준은 또한, 예를 들어 가이드 캐리지 또는 가이드 벤치와 같은 가이드 요소의 측 에지에 의해 핸드헬드 전동 공구에 제공될 수 있다. 광학적 선택의 관점에서, 예를 들어, 지향된 광 빔이 가능하다. 예를 들어, 광원, 특히 레이저 등이 마커 검출 장치의 보드 상에 제공될 수 있다. 이 레이저 또는 다른 광원이 워크피스 마커를 지향하고 워크피스 마커와 일치하면, 워크피스 마커가 검출되는 것으로 간주된다. 예를 들어, 조작자 동작이 또한 이 목적에 유용하고, 즉, 조작자는 마커 검출 장치상의 키를 눌러서, 좌표 검출을 위한 트리거링 조건으로서, 광학 기준, 특히 광 빔과 워크피스 마커 사이의 일치를 활성화시킨다. 이는 유리한 트리거링 조건과 관련하여 위에서 이미 설명되었다.
다음의 측정은 본질적으로 독립적인 발명을 나타내지만, 또한 상기 발명의 유리한 실시형태일 수 있다. 마커 검출 장치는 핸드헬드 전동 공구로부터 분리되거나 분리될 수 있는 구성요소일 수 있다.
특히, 마커 검출 장치는 핸드헬드 전동 공구보다 훨씬 더 가볍다. 예를 들어, 핸드헬드 전동 공구 중량의 단지 약 10-20 % 이다.
또한, 마커 검출 장치가 핸드헬드 전동 공구보다 더 작은 공간 크기, 예를 들어 적어도 하나의 차원 (예컨대, 횡방향 폭, 횡방향 길이 등) 또는 여러 차원에서 핸드헬드 전동 공구의 공간 크기의 단지 10-20 % 을 갖는 것이 유리하다. 예를 들어, 마커 검출 장치는 2차원, 특히 단면에서 핸드헬드 전동 공구보다 훨씬 더 작을 수 있다. 그러나, 예를 들어 마커 검출 장치가 핀형상 또는 막대형상인 경우, 핸드헬드 전동 공구와 대략 동일한 길이 또는 높이를 가질 수도 있다.
마커 검출 장치가 예를 들어 가이드 요소 상에 기준을 위치시킴으로써 전동 공구의 일부를 형성하는 것이 또한 가능하다. 워크피스 마커의 선택과 관련된 좌표 데이터의 결정은 또한 마커 검출 장치가 탑재되어 있다면 핸드헬드 전동 공구에 의해 직접 수행될 수 있다.
핸드헬드 전동 공구는 편리하게는 마커 검출 장치를 위한 유선 또는 무선 인터페이스 또는 쌍방을 갖는다. 마커 검출 장치는 개별 인터페이스를 통해, 예를 들어 블루투스, WLAN 등을 통해 적어도 하나의 워크피스 마커의 좌표 데이터를 핸드헬드 전동 공구로 전송할 수 있다. 그러나, 이들 좌표 데이터의 유선 전송이 또한 예를 들어 시리얼 데이터, 버스 데이터 등을 통해 가능하다. 특히, 마커 검출 장치와 핸드헬드 전동 공구 사이에, 예를 들어 블루투스, I2C 버스 등을 통해, 디지털 프로토콜을 이용한 버스 인터페이스 또는 버스 전송의 제공이 가능하다.
핸드헬드 전동 공구는 마커 검출 장치를 유지하기 위한 유지 고정구를 가질 수 있다. 예를 들어, 포켓, 리세스 또는 다른 유사한 유지 고정구가 마커 검출 장치를 위해 제공될 수 있다. 그러나, 핸드헬드 전동 공구는 마커 검출 장치를 위한 클램프 또는 다른 유사한 지지부 또는 유지 고정구를 갖는 것이 또한 가능하다. 유지 고정구는 예를 들어 핸드헬드 전동 공구의 머신 하우징에 제공된다. 예를 들어, 머신 하우징은 구동 모터와 공구 홀더를 수용한다. 유지 고정구는 또한 가이드 요소 상에 제공될 수 있다.
마커 검출 장치는 편리하게는 모터가 없거나 또는 작업 공구를 구동하기 위한 구동 모터를 갖지 않는다. 결과적으로, 마커 검출 장치는 말하자면 수동 작동식 또는 수동 작동 장치인 반면, 시스템의 모터 구성요소는 핸드헬드 전동 공구에 의해 제공된다. 구동 모터가 비교적 무거우며, 이것이 핸드헬드 전동 공구의 중량을 결정한다. 한편, 마커 검출 장치는 빛을 형성하거나 가질 수 있으므로, 용이하게 관리할 수 있는 유닛을 형성하거나 가질 수 있다.
워크피스 마커를 검출할 때, 어쨌든 마커 검출 장치가 모터 구동되지 않거나 구동될 수 없는 것이 유리하다. 예를 들어, 핸드헬드 전동 공구 자체는 마커 검출 장치를 구비하거나 디스플레이할 수 있다. 그러나, 적어도 워크피스 마커의 검출 동안에, 핸드헬드 전동 공구의 작동이 제공되지 않는다. 핸드헬드 전동 공구가 워크피스 마커의 검출 시 구동 모터의 작동을 차단하는 것이 유리할 수 있다. 어쨌든, 적어도 하나의 워크피스 마커의 검출 동안 마커 검출 장치가 모터 구동되지 않으면, 구동 모터의 진동 또는 유사한 다른 영향이 방해하지 않는다.
마커 검출 장치는 핀을 포함하거나 핀형상일 수 있다. 따라서, 검출 장치는 포인팅 장치의 방식으로 설계되는 것이 바람직하다. 기준은 바람직하게는 핀 또는 핀형상 마커 장치의 팁 또는 종방향 단부에 의해 형성된다.
마커 검출 장치가 레이저 빔과 같은 광학 기준을 제공하기 위한 광학 광원을 갖는 것이 또한 가능하다. 이와 관련하여, 거리 측정이 제공되는 것이 또한 유리하다. 예를 들어, 광학 광원이 워크피스 마커까지의 특정된 한계 거리를 초과하지 않으면, 말하자면 좌표 또는 좌표 데이터의 검출이 가능하게 된다. 그러므로, 좌표 검출이 적어도 2차원 좌표 시스템에 대해 능동적으로 스위칭되도록, 광원은 워크피스 마커에 가까이 있어야 한다.
가이드 수단은 말하자면 공구 홀더를 능동적으로 안내하거나 또는 심지어 공구 홀더 그리고 따라서 작업 공구의 최적 안내를 위한 작업자용 보조 정보만을 출력하는 것이 가능하다.
예를 들어, 가이드 수단은 목표 작업 라인과 같은 작업 영역에 관한 또는 작업 영역을 규정하는 디폴트 정보의 조작자에게의 시각적 및/또는 청각적 출력을 위한 출력 장치를 포함할 수 있다. 작업 영역은 또한 예를 들어 작업 표면을 규정하도록 공간 형상을 가질 수 있다. 이 작업 표면 또는 작업 영역은 출력 장치에 또한 디스플레이될 수 있다. 출력 장치는 예를 들어 디스플레이, 특히 LCD 디스플레이, 그래픽-가능 디스플레이 등이다.
가이드 수단은 유리하게는 가이드 요소에 대한 공구 홀더의 상대 위치를 조절하기 위한 적어도 하나의 서보 모터를 갖는 서보 모터 배열체를 포함한다. 적어도 하나의 서보 모터는 예를 들어 전기 모터, 공압 드라이브 등이다. 결과적으로, 가이드 수단은 말하자면 가이드 요소에 대해 공구 홀더, 특히 공구 홀더를 포함하는 구동 모터를 조절하여, 말하자면 공구 홀더 그리고 따라서 작업 공구가 목표 작업 라인 또는 목표 작업 영역을 뒤따른다. 이는 말하자면 작업 영역이 자동으로 유지되거나 규제된다는 것을 의미한다.
이미 언급한 바와 같이, 작업 영역은 바람직하게는 작업 공구가 워크피스에 대해 안내되어야 하는 작업 라인을 포함한다. 작업 영역이 워크피스를 기계가공하도록 의도된 워크피스의 기계가공 영역을 포함하거나 이에 의해 형성되는 것이 또한 가능하다.
가이드 수단 및/또는 마커 검출 장치가, 예를 들어 서로 거리를 두고 배치된 적어도 2 개의 워크피스 마커들의, 적어도 2차원 좌표 시스템에 관련된, 좌표 데이터에 기초하여, 워크피스 마커들 사이에 연장되는 적어도 부분적으로 직선인 작업 라인 또는 완전한 작업 라인에 대해, 작업 영역의 작업 영역 데이터를 결정하도록 설계되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 워크피스에 2 개의 라인 마커 또는 도트 마커가 제공될 수 있다. 마커 검출 장치 또는 가이드 수단은 말하자면 2차원 좌표 시스템에 대한 그들의 위치를 평가하고 이로부터 작업 라인을 결정할 수 있다. 그러한 워크피스 마커가 여러 개 존재한다면, 가상 직선 작업 라인을 생성하기 위해 바람직하게는 보간법 (interpolation) 이 가능하다. 그러나, 가이드 수단 또는 마커 검출 장치에 의해 예를 들어 각도 섹션 및/또는 곡률 및/또는 곡선을 갖는 작업 라인 등을 후속하여 결정하기 위해, 여러 워크피스 마커가 그대로 판독되거나 또는 그들의 좌표 데이터가 마커 검출 장치에 의해 결정되는 것이 또한 가능하다. 그러므로, 시스템은 말하자면 작업 영역 데이터 자체를 결정할 수 있다.
가이드 수단 또는 마커 검출 장치, 또는 둘 다는 작업 라인과 같은 작업 영역을 규정하는 디폴트 데이터를 수신하기 위한 수신 인터페이스를 편리하게 가질 수 있다. 이러한 디폴트 데이터를 수신하기 위한 수신 인터페이스로서, 예를 들어 USB 인터페이스, WLAN 인터페이스, 블루투스 인터페이스 등이 제공된다. 디폴트 데이터는 예를 들어 CAD 장치, 컴퓨터 등으로부터 수신된다. 또한, 가이드 수단 및/또는 마커 검출 장치는 디폴트 데이터에 따라 작업 영역의 작업 영역 데이터를 결정하도록 설계된다. 예를 들어, 가이드 수단 또는 마커 검출 장치는 적어도 하나의 검출된 워크피스 마커의 함수로서 작업 영역을 정렬하고/하거나 작업 영역의 시작점을 규정한다.
마커 검출 장치 및/또는 핸드헬드 전동 공구의 개별 위치를 검출하기 위한 시스템이 적어도 하나의 좌표 검출 장치를 포함하는 것이 바람직하며, 이 좌표 검출 장치는 워크피스가 배치되는 작업 공간에 배치될 수 있으며 핸드헬드 전동 공구 또는 마커 검출 장치의 기준으로부터 분리된 조립 유닛을 형성한다. 좌표 검출 장치는 예를 들어 하나 이상의 카메라, 특히 스테레오 카메라 또는 복수의 스테레오 카메라의 배열체일 수 있다. 좌표 검출 장치는 말하자면 공작물 마커 또는 핸드헬드 전동 공구 또는 둘 다와 정렬될 기준의 위치를 검출한다. 예를 들어, 좌표 검출 장치는 마커 검출 장치의 일부를 형성할 수 있다.
상기한 시나리오에서, 워크피스 마커 또는 마커들이 검출된 후, 워크피스가 제자리에 유지되는, 즉 2차원 또는 3차원 좌표 시스템에 대한 워크피스의 공간적 또는 로컬 위치가 유지되는 것으로 주로 가정되었다. 그러므로, 적어도 하나의 워크피스 마커의 좌표 데이터는 워크피스가 처리될 때까지 변경되지 않은 채 유지된다.
그러나, 상기 조치는 또한, 워크피스가 적어도 하나의 워크피스 마커의 검출 후 정지 상태로 유지될 필요가 없으며, 워크피스가 기계가공되기 전에 이동되는, 예를 들어 방향 전환되고, 더 바람직한 기계가공 위치 등으로 이동되는 본 발명의 후속 실시형태와 관련하여 적용될 수 있다.
구체적으로, 시스템은 마커 검출 장치에 의한 적어도 하나의 워크피스 마커의 검출 후 핸드헬드 전동 공구에 의한 워크피스의 기계가공을 위한 기계가공 위치까지 워크피스의 이동을 추적하기 위한 추적 수단을 포함하는 것이 편리하다. 추적 수단은 이러한 이동 또는 기계가공 위치를 특징짓는 추적 데이터를 제공하도록 설계되어서, 핸드헬드 전동 공구의 가이드 수단은 추적 데이터 및 적어도 하나의 워크피스 마커의 좌표 데이터로부터 결정된 작업 영역 데이터에 기초하여 작업 공구를 안내하거나 안내할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 워크피스 마커의 좌표 데이터의 이행이 추적 데이터를 사용하여 행해질 수 있고, 따라서 변환된 좌표 데이터를 포함하여 워크피스 마커의 새로운 위치가 결정될 수 있다. 따라서, 워크피스 마커의 좌표 데이터는 적어도 2차원 좌표 시스템에 대한 워크피스의 새로운 위치에 따라서 더 추적되거나 변환된다.
이제 추적은 예를 들어 작업 공간에 배치될 수 있는 상기한 좌표 검출 장치, 예를 들어 스테레오 카메라를 사용하여 수행될 수 있다. 이는 예를 들어 적어도 하나의 워크피스 마커가 검출되는 때 존재하는 워크피스의 위치와 핸드헬드 전동 공구에 의해 기계가공되기 전에 가정된 적어도 2차원 좌표 시스템에 대한 워크피스의 위치를 기록할 수 있다.
그러나, 다음의 조치가 특히 편리하며, 여기서 적어도 하나의 워크피스 마커의 검출 후 그리고 적어도 기계가공 위치에의 도달까지 워크피스에 부착된 적어도 하나의 워크피스 위치 검출 장치 및/또는 워크피스 위치 기준 마커를 포함하는 것이 제공된다. 워크피스 위치 검출 장치는 예를 들어 상기한 하나 또는 복수의 좌표 센서의 기준 정보를 또한 검출하는 능동 구성요소일 수 있다. 그러나, 워크피스 위치 기준 마커, 예를 들어 워크피스 마커 또는 유사한 다른 마커가 워크피스에 부착되고, 이는 추적 수단에 의해 추적되는 것도 또한 가능하다. 예를 들어, 하나의 시나리오에서, 워크피스 위치 기준 마커는 워크피스 위치 기준 마커로서 기능하는 워크피스의 워크피스 에지이다. 그러나, 워크피스에 부착하기 위한 접착 수단 (흡입 수단, 접착제 등) 을 포함하는 워크피스 위치 기준 마커가 또한 제공될 수 있다. 이 워크피스 위치 기준 마커는 예를 들어 색상 콘트라스트, 명암 콘트라스트 등을 가지며, 이는 추적 수단에 의해 검출될 수 있다. 또한 가능하다.
적어도 2차원 좌표 시스템에서 배향을 결정하기 위한 복수의 장치 기준 마커 및/또는 센서가 마커 검출 장치 및/또는 핸드헬드 전동 공구 및/또는 이미 언급된 워크피스 위치 검출 장치에 편리하게 배치된다. 장치 기준 마커는 예를 들어 작업 공간에 위치된 카메라에 의해 검출될 수 있다.
다음 조치는 좌표의 기하학적으로 정확한 결정에 기여한다. 적어도 2차원 좌표 시스템에서 배향을 결정하기 위한 적어도 2 개의 장치 기준 마커 또는 적어도 2 개의 센서가 서로 떨어져 있는 개별 마커 검출 장치 또는 핸드헬드 전동 공구의 말단부 또는 말단 영역 또는 둘 다에서 마커 검출 장치 및/또는 핸드헬드 전동 공구에 배치된다. 또한, 장치 기준 마커 또는 센서의 거리가 핸드헬드 전동 공구 또는 마커 검출 장치의 개별 연장 길이의 2/3 이상 또는 절반 이상에 해당하는 것이 유리하다. 따라서, 예를 들어, 기계가 높이 H 를 갖는 경우, 센서 또는 장치 기준 마커는 높이의 절반 또는 높이의 1/3 에 해당하는, 이 높이에 대한 거리에 위치된다.
이하에서, 도면을 사용하여 본 발명의 모범적인 실시형태들을 설명한다.
도 1 은 워크피스 기계가공 전에 2 개의 좌표 센서와 워크피스뿐만 아니라 핸드헬드 전동 공구가 있는 시스템을 포함하는 경사 사시도이다.
도 2 는 핸드헬드 전동 공구에 의한 워크피스 기계가공 중에 있는 도 1 에 나타낸 시스템을 보여준다.
도 3 은 도 1 에 나타낸 시스템의 좌표 센서의 상세도이다.
도 4 는 디스플레이 및 기준 마커를 갖는 마커 검출 장치가 있는 다른 시스템을 보여준다.
도 5 는 워크피스 기계가공 중에 있는 도 1 에 나타낸 워크피스 및 도 1 에 나타낸 핸드헬드 전동 공구의 개략 상면도로서, 디스플레이 장치가 개략적으로 도시되어 있다.
도 6 은 제 1 서보 모터 배열 및 제 1 베어링 배열체를 갖는, 도 1, 도 2 및 도 4 에 나타낸 유형의 핸드헬드 전동 공구의 이동 운동학의 개략 상면도이다.
도 7 은 공구 홀더 및 가이드 요소의 제 1 상대 위치에서의 도 6 에 나타낸 바와 같은 핸드헬드 전동 공구를 보여준다.
도 8 은 공구 홀더 및 가이드 요소의 제 2 상대 위치에서의 도 6 및 도 7 에 나타낸 바와 같은 핸드헬드 전동 공구를 보여준다.
도 9 는 기본 위치에서 다른 베어링 개념과 다른 서보 모터 배열체를 가진 핸드헬드 전동 공구의 다른 실시형태를 보여준다.
도 10 은 제 1 조절 위치에서의 도 9 에 나타낸 바와 같은 핸드헬드 전동 공구를 보여준다.
도 11 은 제 2 조절 위치에서의 도 9 및 도 10 에 나타낸 바와 같은 핸드헬드 전동 공구를 보여준다.
도 12 는 핸드헬드 전동 공구의 추가 베어링 배열체 및 서보 모터 배열체를 개략적으로 보여준다.
도 13 은 상기 도면들에 도시된 바와 같은 핸드헬드 전동 공구의 제어 장치를 개략적으로 보여준다.
도 14 는 도 1 에 나타낸 바와 같은 시스템의 수정예를 보여주는데, 기계가공될 워크피스는 작업 공간에서 제 1 위치에 배치되어 있다.
도 15 는 도 14 에 따른 배열체를 보여주는데, 기계가공될 워크피스는 작업 공간에서 제 2 위치에 배치되어 있다.
도 16 은 도 1 에 나타낸 바와 같은 마커 검출 장치의 개략도이다.
도 17 은 카메라를 갖는 핸드헬드 전동 공구가 있는 시스템을 보여준다.
도 18 은 복수의 로컬 좌표 시스템을 갖는 도 1 에 나타낸 시스템을 보여준다.
도 1 에 도시된 바와 같은 시스템의 핸드헬드 전동 공구 (20) 는 구동 모터 (22) 를 수용하는 머신 하우징 (21) 을 갖는다. 구동 모터 (22) 는 스위치 (23) 에 의해 켜지고 꺼질 수 있다. 조작자는 예를 들어 스위치 (23) 를 누를 수 있다. 구동 모터 (22) 는 회전축 (D) 을 중심으로 회전하도록 공구 홀더 (24) 를 구동하는데 사용된다. 구동 모터 (22) 와 공구 홀더 (24) 사이에는 기어 (22A) 가 제공될 수 있다.
작업 공구 (25) 는 예를 들어 나사, 베이어닛 조인트 등에 의해 공구 홀더 (24) 에 탈착 가능하게 부착될 수 있다. 이 경우 작업 공구 (25) 는 절삭 공구 (25A) 이다. 작업 공구 (25) 는 디스크형 (disc-like) 또는 잎형 (leaf-like) 형상을 갖는다. 예를 들어, 작업 공구 (25) 는 톱날이다.
핸드헬드 전동 공구 (20) 는 톱 기계 (sawing machine), 특히 플런지 톱 기계 등이다. 핸드헬드 전동 공구 (20) 는 바람직하게는 목공용으로 의도되며, 플라스틱, 금속 등과 같은 다른 재료도 또한 기계가공될 수 있다.
작업 공구 (25) 는 말하자면 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 하나의 종방향 측면에 배치된다. 편평한 측면 (26) 은 본질적으로 독립형이므로, 핸드헬드 전동 공구 (20) 로 에지 가까이에서 톱질할 수 있다.
핸드헬드 전동 공구 (20) 는 전기 핸드헬드 전동 공구이며, 본 발명에 따른 개념은 공압 드라이브, 즉 공구 홀더 및 작업 공구를 위한 공압 드라이브를 구비한 핸드헬드 전동 공구에도 또한 적용 가능하다.
핸드헬드 전동 공구 (20) 의 전력 공급을 위해, 핸드헬드 전동 공구 (20) 가 전력 공급 네트워크, 예를 들어 교류 네트워크에 연결될 수 있게 하는 전력 공급 케이블 (28A) 이 제공될 수 있다 (도 2). 예를 들어, 전기 콘센트에 연결하기 위해 전력 공급 케이블 (28A) 에 전원 플러그 (28B) 가 제공된다. 그러나, 핸드헬드 전동 공구 (20) 가 온보드 에너지 저장 장치 (28), 예를 들어 배터리 팩 또는 이와 유사한 것을 이미 구비하는 보다 이동성의 또는 오프-그리드 개념이 바람직하다.
구동 모터 (22), 적용 가능하다면 기어 (22A), 및 작업 공구 (25) 는 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 구동 유닛 (29) 의 구성요소들이다. 에너지 저장 장치 (28) 에 대한 인터페이스는 이 구동 유닛 (29) 상에 배치되며, 즉 에너지 저장 장치 (28) 는 구동 유닛 (29) 상에 배치된다. 그러나, 소위 가이드 벤치 또는 가이드 플레이트가 예를 들어 아래에서 설명되는 가이드 요소 (30) 상에 또한 배치될 수 있다.
가이드 요소 (30) 는 구동 유닛 (29) 으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측, 특히 하측에 가이드 표면 (31) 을 가지며, 이는 워크피스 (W), 예를 들어 그의 상부 측을 따라 안내될 수 있다. 이 경우 가이드 표면 (31) 은 편평한 표면이다. 그러나, 본 발명에 따른 핸드헬드 전동 공구의 경우, 만곡 또는 구부러진 가이드 표면과 같은 비평면의 가이드 표면이 또한 제공될 수 있다.
이 경우, 가이드 요소 (30) 는 플레이트형이거나 가이드 플레이트를 갖거나 이와 같이 설계된다. 예를 들어, 가이드 요소 (30) 는 실질적으로 직사각형이다. 가이드 요소 (30) 는 작업 방향의 전방 횡방향 측면 (32), 작업 방향의 후방 횡방향 측면 (33) 및 이 횡방향 측면들 (32, 33) 사이에서 연장되는 종방향 측면들 (34, 35) 을 갖는다. 작업 공구 (25) 는 작업 방향으로 우측 종방향 측면 (35) 의 영역에 배치되고, 워크피스 (W) 를 기계가공하기에 적합한 적어도 하나의 깊이 조절 위치에서 가이드 표면 (31) 의 앞에서 하향 돌출한다.
구동 유닛 (29) 은 베어링 배열체 (40) 에 의해 가이드 요소 (30) 와 관하여 조정 가능하게 장착된다. 이는 공구 홀더 (24) 및 필요하다면 작업 공구 (25) 가 베어링 배열체 (40) 에 의해 가이드 요소 (30) 에 관하여 조정될 수 있도록 (예컨대, 스위블 가능, 슬라이딩 가능 또는 둘 다) 또한 장착된다는 것을 의미한다.
이 시점에서, 구동 모터 (22), 가능하게 기어는 구동 유닛 (29) 의 구성요소들이며, 전체적으로 베어링 배열체 (40) 에 의해 가이드 요소 (30) 에 관하여 조정 가능하게 장착된다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 구동 모터 (22) 가 가이드 요소 (30) 에 고정되면, 구동 모터 (22) 의 동력은 동력 전달 장치, 예를 들어 가요성 샤프트에 의해 공구 홀더 (24) 에 전달될 수 있다.
베어링 배열체 (40) 는 깊이 조절 베어링 (36) 을 포함하며, 이로써 공구 홀더 (24) 는 가이드 표면 (31) 에 관하여 적어도 2 개의 깊은 조절 위치들 사이에서 조절될 수 있도록 장착된다. 본 경우에, 깊이 조절 베어링 (36) 은 예를 들어 작업 방향에서 전방 또는 후방에 스위블 베어링을 포함한다. 예를 들어, 핸드헬드 전동 공구 (20) 는 플런지 쏘 (plunge saw) 방식으로 설계된다. 공구 홀더 (24) 가 깊이 조절 베어링 (36) 의 깊이 조절 축 (T) 을 중심으로 구동 유닛 (29) 을 스위블시킴으로써 조절되는 때, 공구 홀더 (24) 는 예를 들어, 작업 공구 (25) 가 가이드 표면 (31) 의 앞에서 돌출하지 않는 상부 깊이 조절 위치로부터 작업 공구 (25) 가 가이드 표면 (31) 의 앞에서 돌출하여 워크피스 (W) 를 기계가공하는 적어도 하나의 하부 깊이 조절 위치, 바람직하게는 몇몇의 하부 깊이 조절 위치까지 조절될 수 있다. 그러나, 스위블 베어링 대신에, 깊이 조절 베어링 (36) 을 제공하기 위해 슬라이딩 베어링 또는 슬라이딩 베어링 배열체가 제공될 수도 있다.
또한, 공구 홀더 (24), 및 공구 홀더 (24) 상에 위치될 수 있는 작업 공구 (25) 를, 작업 방향 (AR) 에 평행하게 그리고/또는 가이드 요소 (30) 의 종방향 (35) 에 평행하게 연장되는 마이터 축 (mitre axis; G) 을 중심으로 스위블시키는 것이 가능하다. 따라서, 아무 문제없이 워크피스 (B) 로의 대각선 절단이 가능하다. 마이터 베어링 (37) 은 예를 들어 공구 홀더 (24), 특히 작업 공구 (25) 의 전방 및 후방에 작업 방향 (AR) 으로 배치된 2 개의 부분 마이터 베어링들 (37A, 37B) 을 포함한다. 깊이 조절 베어링 (36) 및 마이터 베어링 (37) 은 수동으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 그 자체로 공지된 방식으로, 이들은 가이드 요소 (30) 에 관하여 마이터 축 (G) 및/또는 깊이 조절 축 (T) 에 관하여 구동 유닛 (29) 을 조절하기 위해 해제되는 고정 요소들을 포함한다.
그러나, 베어링 배열체 (40) 는 손으로 조절할 수 없고 모터에 의해 조절될 수 있는 베어링을 여전히 포함한다. 이와 관련하여, 다양한 베어링 개념이 도 6 내지 도 12 에 도시되어 있으며, 이는 아래에서 예로서 설명된다:
도 6, 도 7 및 도 8 에 도시된 실시형태에서 베어링 배열체 (40) 는 예를 들어 공구 홀더 (24) 의 전방 및 후방에 작업 방향 (AR) 으로 배치된 선형 베어링 (41, 42) 을 포함한다. 선형 베어링 (41, 42) 은 스위블 베어링 (43, 44) 을 사용하여 구동 유닛 (29) 에 커플링된다. 회전 베어링 (43) 은 예를 들어 머신 하우징 (21) 에 의해 구동 유닛 (29) 에 직접 커플링된다. 한편, 회전 베어링 (44) 은 추가 선형 베어링 (45) 에 의해 구동 유닛 (29) 에 커플링된다. 회전 베어링 (43, 44) 은 회전축 (D1, D2) 을 갖는다.
선형 베어링 (41, 42) 은 조절 축 (L1) 을 따라 선형 베어링 (41) 에서 그리고 조절 축 (L2) 을 따라 선형 베어링 (42) 에서, 베어링 리셉터클 (47) 상에 선형 운동을 위해 장착되는 베어링 요소 (46) 를 각각 갖는다.
베어링 리셉터클들 (47) 은 회전 가능한 베어링 블록들 또는 롤러들 (48) 을 포함하며, 이들 사이에 로드형 또는 바아형 베어링 요소들 (46) 이 수용된다. 당연히, 가이드 그루브, 슬라이딩 지지부 또는 유사한 선형 베어링 윤곽이 베어링 리셉터클 (47) 로서 또한 제공될 수 있다. 여기의 도면은 일례로서 이해되어야 한다.
선형 베어링 (42) 의 베어링 요소 (46) 는 회전 베어링 (44) 을 사용하여 선형 베어링 (45) 의 베어링 요소 (46) 에 회전 가능하게 커플링된다. 회전 베어링 (44) 은 선형 베어링들 (42, 45) 의 베어링 요소들 (46) 의 개별 종방향 단부 영역들 또는 자유 단부 영역들에 제공되며, 베어링 요소들 (46) 을 스위블 가능하게 커플링시킨다.
선형 베어링 (45) 은 조절 축 (L3) 을 따른 슬라이딩 운동을 위해 그의 베어링 요소 (46) 를 지지한다. 베어링 축 (L3) 은 본질적으로 작업 방향 (AR) 에 평행하지만, 작업 방향 (AR) 에 관하여 그의 배향 또는 각도를 변경할 수 있으며, 이는 아래에서 보다 명확해진다.
가이드 요소 (30) 에 대한 공구 홀더 (24) 의 상대 위치는 조절 스위블 축 (S) 주위에 그리고 그에 대해 횡방향으로, 즉 공구 홀더 (24) 의 회전축 (D) 에 실질적으로 평행하게 그리고/또는 작업 방향 (AR) 에 대해 횡방향으로 연장되는 이동 성분 (K1), 및 유리하게는 작업 방향 (AR) 을 따라 그리고/또는 공구 홀더의 회전축 (D) 에 직각으로 정렬되는 이동 방향 성분 (K2) 으로, 베어링 배열체 (40) 에 의해 조절될 수 있다. 조절 스위블 축 (S) 은 가이드 표면 (31) 을 각도로, 특히 직각으로 통과한다.
본질적으로, 베어링 배열체 (40) 는, 공구 홀더 (24) 및 따라서 작업 공구 (25) 가 작업 방향 (AR) 및/또는 목표 작업 라인 (AL) (이를 따라 작업 공구 (25) 가 워크피스 (W) 와 맞물려, 예를 들어 톱이 절단하게 함) 에 대해 그들의 배향을 유지하도록 제어 장치 (60) 가 서보 모터들 (51, 52) 을 갖는 서보 모터 배열체 (50) 를 제어할 수 있는 방식으로 구성된다.
서보 모터들 (51, 52) 은 선형 베어링들 (41, 42) 에 할당된다. 예를 들어, 서보 모터들 (51, 52) 은 선형 베어링들 (41, 42) 의 베어링 요소들 (46) 을 구동한다. 베어링 요소들 (46) 이 예를 들어 서보 모터들 (51, 52) 의 출력 드라이브들에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 선형 베어링들 (41, 42) 이 서보 모터들 (51, 52) 의 구성요소들일 수 있다.
제어 장치 (60) 가 선형 베어링들 (41, 42) 의 베어링 요소들 (46) 을 동시에 그리고 동일하게 빠르게 전진하도록 서보 모터들 (51, 52) 을 제어하면, 조절 스위블 축 (S) 에 대한 공구 홀더 (24) 의 각도가 유지된다. 이는 예를 들어 도 6 에 실선으로 도시된 조절 위치 (SP1) 와 도 6 에서 점선으로 도시된 조정 위치 (SP2) 사이에서 작업 공구 (25) 를 평행하게 변위시킬 것이다. 당연히, 가이드 요소 (30) 의 종방향 측면 (35) 이 작업 라인 (AL) 에 평행하게 연장된다면, 이러한 평행 조절뿐만 아니라 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 작업 공구 (25) 의 편평한 측면 (26) 및/또는 회전축 (D) 에 대한 가이드 요소 (30) 의 스위블 위치들도 또한 가능하다.
그러나, 서보 모터 배열체 (50) 는, 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 특히 목표 작업 라인 (AL) 에 대한 공구 홀더 (24) 및/또는 작업 공구 (25) 의 정렬을 유지하기 위해, 회전축 (D) 이 조정 스위블 축 (S) 에 대한 그의 스위블 위치를 변경하는 방식으로 제어 장치 (60) 에 의해 또한 제어될 수 있다. 이는 예를 들어 가이드 평면 또는 가이드 표면 (31) 을 직각으로 관통하는 조절 스위블 축 (S) 에 대한 조절 축들 (L1, L2) 의 각도를 변경한다. 이 시점에서, 조절 스위블 축 (S) 은 가이드 요소 (30) 에 대해 고정되지 않지만, 서보 모터들 (51, 52) 이 예에 도시된 두 위치 사이에서 평행하게 작업 공구 (25) 또는 공구 홀더 (24) 를 변위 또는 조절한다면, 가이드 부재 (31) 내에서 예를 들어 이동 성분 (K1) 으로 조절된다는 것에 유의해야 한다.
도 7 및 도 8 에서, 조절 축들 (L1, L2) 은 조절 스위블 축 (S) 주위에서 반시계방향 (도 7) 및 시계방향 (도 8) 으로 조절된다. 선형 베어링 (46) 의 조절 축 (L3) 은 편평한 측면 (26) 에 대한 그의 평행 위치 또는 공구 홀더 (24) 의 회전축 (D) 에 대한 그의 수직 위치를 유지한다.
이러한 조치는, 특히 조작자가 말하자면 워크피스 (W) 에 대해 핸드헬드 전동 공구 (20) 를 전진시키고, 즉 목표 작업 라인을 따라 전진 또는 후진시키고, 예를 들어 전진 또는 후진시킴으로써, 적어도 워크피스 (W) 에 대해 작업 방향 (AR) 에 대한 방향 성분으로 또는 작업 방향 (AR) 에서 가이드 요소 (30) 를 조절하면 목표 작업 라인 (AL) 에 대한 가이드 요소 (30) 의 각도를 유지할 수 없을 수 있기 때문에 필수적이다. 이러한 목적을 위해, 조작자는 예를 들어 조작 핸들 (39), 특히 핸들에 의해 핸드헬드 전동 공구를 파지할 수 있다. 조작 핸들 (39) 은 가이드 요소 (30) 상에, 특히 작업 방향 (AR) 에서 후방 영역에, 예를 들어 횡방향 측면 (33) 또는 그 부근에 위치되는 것이 바람직하다.
따라서, 조작상의 부정확성으로 인해, 목표 작업 라인 (AL) 에 평행한 방향 성분으로 핸드헬드 전동 공구 (20) 를 조절하거나 전진시킬 때, 조작자는 정확히 목표 작업 라인 (AL) 을 따라 가이드 요소 (30) 의 상대 위치를 이상적으로 조절할 뿐만 아니라 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 의도하지 않게 각도로 조절한다. 그럼에도 불구하고, 제어 장치 (60) 는 코스 상에 작업 공구 (25) 를 유지하고, 말하자면, 즉, 목표 작업 라인 (AL) 에 대해 그 배향을 떠나지 않지만, 최대로 이동 방향 성분으로 작업 방향 (AR) 을 따라 조작자에 의해 조절될 수 있다.
대안적인 베어링 개념이 도 9 내지 도 11 에 도시된 바와 같이 베어링 배열체 (140) 에 구현된다. 베어링 배열체 (40) 로부터 알려진 동일하거나 유사한 구성요소에는 베어링 배열체 (140) 에서 동일하거나 유사한 도면부호가 제공된다.
베어링 배열체 (140) 는 작업 방향 (AR) 에서 전방의 선형 베어링 (141) 및 작업 방향 (AR) 에서 후방의 선형 베어링 (141, 142) 을 포함하며, 이들의 조절 축들 (L1, L2) 은 작업 방향 (AR) 에 대략 직각으로 바람직하게는 적어도 하나의 위치에서 횡방향으로 연장된다.
선형 베어링 (141) 은 선형 베어링 (41) 에 대응하고, 회전축 (D1) 을 갖는 회전 베어링 (43) 으로 구동 유닛 (29) 에, 따라서 공구 홀더 (24) 에 스위블 가능하게 커플링된다.
한편, 선형 베어링 (142) 은 회전 베어링 (144) 을 통해 구동 유닛 (29) 에, 따라서 공구 홀더 (24) 에 회전식으로 커플링된다. 회전 베어링 (144) 은 선형 베어링 (42) 의 베어링 요소의 자유 단부 영역에 위치되고, 구동 유닛 (29) 에 스위블 가능하게 또는 회전 가능하게 연결시킨다. 회전 베어링 (144) 은 회전축 (D2) 을 갖는다.
그러나, 선형 베어링 (142) 의 베어링 리셉터클 (47) 은 선형 베어링 (42) 의 경우와 같이 가이드 요소 (30) 에 고정되지 않지만, 회전 베어링 (145) 에 의해 스위블될 수 있다. 회전 베어링 (145) 은 베어링 리셉터클 (47) 및 서보 모터 (52) (이는 선형 베어링 (142) 의 베어링 요소 (46) 를 구동하도록 의도됨) 쌍방을, 가이드 표면 또는 가이드 평면 (31) 을 직교하게 통과하는 스위블 축 또는 회전축 (D3) 주위로 스위블 가능하게 지지한다. 이 시점에서, 회전 베어링들 (43, 44, 144, 145) 의 회전축들 (D1, D2) 또는 스위블 축들은 또한 가이드 표면 또는 가이드 평면 (31) 을 직교하게 통과한다는 점에 유의해야 한다.
회전 베어링들 (143, 144) 은 회전 베어링들 (42, 44) 과 유사한 회전축들 (D1, D2) 을 가지며, 이는 가이드 표면 (31) 을 수직으로 또는 대략 수직으로 관통한다.
따라서, 베어링 배열체 (40) 는 2 개의 회전 베어링들 및 3 개의 선형 베어링들을 포함한다. 대조적으로, 베어링 배열체 (140) 는 단 2 개의 선형 베어링들, 그러나 3 개의 회전 베어링들을 포함한다. 쌍방의 경우에, 조절 스위블 축 (S) 에 대한 공구 홀더 (24) 의 평행 조절이 가능하다. 회전 베어링들 (43, 44) 은 가이드 평면 또는 가이드 표면 (31) 을 수직으로 또는 대략 수직으로 관통하는 베어링 축들 (D1, D2) 을 갖는다.
도 9, 도 10 및 도 11 에서, 베어링 배열체 (140) 에서도, 이동 방향 성분 (K1 및/또는 K2) 중 일방 또는 쌍방으로 가이드 요소 (30) 및 공구 홀더 (24) 를 서로에 대해 조절한다면, 특히 공구 홀더 (24) 에 대해 가이드 요소 (30) 를 조절한다면, 제어 장치 (60) 가 가이드 요소 (30) 에 대한 공구 홀더 (24) 및 작업 공구 (25) 의 스위블 위치를 용이하게 유지할 수 있다는 것을 알 수 있다. 작업 공구 (25) 는 목표 작업 라인 (AL) 에 대해 항상 최적으로 정렬된 채로 유지되므로, 예를 들어 워크피스 (W) 로 톱질된 커프 (kerf) 에서 기울어지지 않는다.
추가의 베어링 개념이 도 12 에 도시되어 있으며, 즉 베어링 배열체 (240) 를 사용한다. 베어링 배열체 (240) 에 3 개의 회전 베어링들 (243, 244, 245) 이 제공된다. 회전 베어링들 (243, 244) 은 작업 방향 (AR) 에 대하여 구동 유닛 (29) 및/또는 공구 홀더 (24) 의 전방 및 후방에 배치된다.
구동 유닛 (29) 은 회전 베어링들 (243, 244) 에 편심으로, 즉 연결 링크들 (246) 에 의해 연결되고, 회전 베어링들 (243, 244) 에 대한 그 부착 지점들 (D12, D22) 은 회전 베어링들 (243, 244) 의 회전축들 (D11, D21) 에 대해 편심 (E1, E2) 을 갖는다.
회전 베어링 (243) 또는 작동 방향에서 전방의 회전 베어링의 실시형태에서, 회전 베어링들 중 하나 (243 또는 244) 사이의 연결 부재 (246) 는 구동 유닛 (29) 또는 공구 홀더 (24) 에 견고하게 연결되어서, 후자는 회전축 (D1) 을 중심으로 편심 (E1) 으로 스위블한다. 다른 한편으로, 다른 연결 링크 (246) 는 구동 유닛 (29) 에 그리고 따라서 공구 홀더 (24) 에, 즉 회전 베어링 또는 스위블 베어링 (245) 에 의해 회전 가능하게 커플링된다. 회전 베어링 (245) 은 회전축 (D31) 을 갖는다.
회전 베어링들 (243, 244) 은 서보 모터 배열체 (250) 에 의해 구동된다. 예를 들어, 서보 모터 배열체 (250) 는 회전 모터 또는 회전 드라이브로서 구성된 서보 드라이브들 또는 서보 모터들 (251, 252) 을 포함하며, 이로써 회전 베어링 요소들 그리고 따라서 연결 요소들 (246) 은 회전 가능하게 또는 스위블 가능하게 구동되거나 구동될 수 있다. 서보 모터들 (251, 252) 은 이미 설명된 바와 같이 제어 유닛 (60) 에 의해, 예를 들어 무선 또는 유선으로 제어되는 것이 유리하다.
베어링 배열체 (240) 는 또한 제어 장치 (60) 가 서보 모터들 (251, 252) 의 적절한 제어에 의해 조절 스위블 축 (S) 주위에서 작업 공구 (25) 를 스위블하게 할 수 있고, 또한 이동 방향 성분 (K1 및 바람직하게는 K2) 으로 조절 스위블 축 (S) 에 대한 개별 스위블 위치 또는 스위블된 위치를 유지하면서 가이드 요소 (30) 에 대해 작업 공구 (25) 를 조절할 수 있다. 도 12 의 도면은 작업 공구 (25) 가 조절 스위블 축 (S) 주위에서 스위블된 것을 보여준다. 그러나, 이 조정에 의해 가이드 요소 (30) 가 회전축 (D) 또는 공구 홀더 (24) 에 대한 그의 상대 위치를 변화시키는 것을 알 수 있다. 이는 가이드 요소 (30) 가 목표 작업 라인 (AL) 에 대해 조작자에 의해 스위블되는 때 작업 공구 (25) 를 목표 작업 라인 (AL) 과 정렬되게 유지하는 역할을 한다.
서보 모터 배열체 (50) 및 베어링 배열체 (40) 뿐만 아니라 대안적인 베어링 배열체 (140, 240) 및 대안적인 서보 모터 배열체 (250) 로 핸드헬드 전동 공구 (20) 에 제공되는 조절 운동학은 반자동 워크피스 기계가공, 특히 조작자가 예를 들어 목표 작업 라인 (AL) 을 따라 톱 절단을 수행하기 위해 단지 작업 방향 (AR) 으로 또는 작업 방향 (AR) 반대로 워크피스 (W) 를 따라 핸드헬드 전동 공구 (20) 를 안내하는 반자동 톱질 작업에 적합하다. 이 대체로 자동화된 톱질 작업 또는 대체로 자동화된 워크피스 기계가공, 및 서보 모터 배열체 (50, 250) 의 협력작동 또는 그 존재 없이, 즉 목표 작업 라인 (AL) 을 따라 핸드헬드 전동 공구 (20) 를 손으로 안내하는 조작자에 의해 핸드헬드 전동 공구 (20) 가 조작되는 워크피스 기계가공 모두에 대해, 목표 작업 라인 (AL) 의 정의가 상당히 용이해지는 후술하는 방법이 적합하다.
예를 들어 워크피스 (W) 는 작업 공간 (R) 안에 위치된다 (도 1 참조). 워크피스 (W) 는 목표 작업 라인 (AL) 을 따라 기계가공되어야 하고, 예를 들어 워크피스 부분 (W1) 은 워크피스 부분 (W2) 으로부터 절단되어야 한다. 직선형 톱 절단을 하기 위해, 종래 기술에 따르면, 가이드 룰러 또는 가이드 레일이 워크피스의 상부 편평한 측면 (WO) 상에 위치될 것이며, 이를 따라 핸드헬드 전동 공구 (20) 가 안내될 것이다. 이는 예를 들어 도시되지 않은 가이드 레일에 맞물리기 위해 상세하게 설명되지 않은 가이드 표면 (31) 상의 가이드 윤곽에 의해 핸드헬드 전동 공구 (20) 로 용이하게 가능하지만, 이는 아래 설명된 원리로 반드시 필요한 것은 아니다.
목표 작업 라인 (AL) 을 결정하기 위해, 예를 들어, 서로 거리를 두고 있으며 현재 직선인 목표 작업 라인 (AL) 이 사이에 있는 워크피스 마커들 (M1, M2) 이 충분하다. 예를 들어, 워크피스 마커 (M1, M2) 는 상부 편평한 측면 (WO) 상의 라인 마커 또는 도트 마커이다. 그의 밑면, 하부 편평한 측면 (WO) 으로, 워크피스는 예를 들어 베이스, 특히 작업대, 베어링 블록 등에 놓인다. 가공 라인 (AL) 은 워크피스 전방 측면 (WS) 으로부터 시작하여 종방향 워크피스 측면들 (WLR, WLL) 사이의 반대편 워크피스 전방 측면까지 실행되어야 한다.
그러나, 조작자는 직선형 목표 작업 라인 (AL) 을 위치시키거나 시각적으로 추적하기 위해 워크피스 마커들 (M1, M2) 사이에 연결 라인을 그릴 필요가 없고, 말하자면, 후술하는 마커 검출 장치 (70) 를 사용한다. 마커 검출 장치는 핀형 마커 센서 (71) 를 포함한다. 예를 들어, 조작자는 마커 센서 (71) 를 수동으로 파지할 수 있고, 이는 도 1 에서 조작자의 손 (H) 의 개략적인 표현으로 표시되어 있다.
마커 센서 (71) 는 팁 또는 종방향 단부 형태의 기계적 기준 (72) 을 가지며, 조작자는 기준 (72) 을 개별 워크피스 마커 (M1, M2) 에 또는 그 위에 위치시킴으로써 워크피스 마커 (M1) 및 워크피스 마커 (M2) 와 순차적으로 일치시킨다.
마커 검출 장치 (70) 는 작업 공간 (R) 내에 클램핑된, 적어도 2차원 좌표 시스템 (KR2) 에 대한 워크피스 마커 (M1, M2) 의 개별 위치, 즉 그들의 좌표 데이터 (KD1, KD2) 를 검출한다. 예를 들어, 좌표 시스템 (KR2) 은 워크피스 편평한 측면 (WO) 에 평행하게 연장될 수 있다. 예를 들어, 좌표 데이터 (KD1, KD2) 는 좌표 시스템 (KR2) 의 좌표 축 (kx, ky) 에 관한 값, 선택적으로는 좌표 시스템 (KR3) 의 좌표 축 (kz) 에 관한 값을 각각 포함한다. 좌표 시스템 (KR3) 은 3차원 좌표 시스템이다.
좌표 시스템 (KR2, KR3) 은 예를 들어 작업 공간 (AR) 에 대해 고정식이다. 그러나, 다른 실시형태에서, 좌표 시스템 (KR2, KR3) 은 또한 워크피스 (W) 에 대해 고정식일 수 있다.
그러나, 3차원 좌표 검출이 선호되고, 즉, 마커 검출 장치 (70) 는 3차원 좌표 데이터로서 좌표 데이터 (KD1, KD2) 를 검출한다.
예를 들어, 2차원 좌표 데이터 시스템 (K2) 은 좌표 축 kx 및 ky 를 포함하고, 3차원 좌표 시스템 (KR3) 은 좌표 축 kz 를 추가로 포함한다. 좌표축 kx, ky 및 kz 는 서로 수직인 것이 바람직하다. 예를 들어, 좌표축 kx 및 ky 는 워크피스 (W) 의 편평한 측면 (WO) 에 평행하게 연장되는 반면, 좌표축 kz 는 그에 수직하여, 말하자면 편평한 측면 (WO) 을 통해 법선을 생성한다.
좌표 시스템 (KR2, KR3) 은 또한 당연히 작업 공간 (R) 에 대하여 다르게 배향될 수 있다. 그러나, 도면에 도시된 실시형태에서, 좌표 시스템 (KR2 또는 KR3) 의 설명된 배향이 유리하고, 예컨대 좌표 센서들 (80, 81) 이 좌표축 kz 에 대해 동일한 위치를 갖도록, 좌표 센서들 (80, 81) 이 직접 편평한 측면 (WO) 상에 위치될 수 있다.
당연히, 좌표 센서 (80, 81) 는 또한 도 14 및 도 15 에 도시된 바와 같이 작업 공간 (R) 내의 다른 곳에 위치될 수 있다. 특히 이 경우에, 그리고 또한 워크피스 편평한 측면 (WO) 에서의 위치결정을 위해, 좌표 센서들 (80, 81) 중 적어도 하나가 3차원 좌표 시스템 (KR3) 을 제공하도록 구성되고/되거나 사용 가능하다면 유리하다.
좌표 센서들 (80, 81) 은 예를 들어 그들의 밑면에서 유틸리티 표면 (82) 이 있는 워크피스의 편평한 측면 (WO) 에 놓일 수 있다. 따라서, 좌표 센서 (80, 81) 의 하우징 (85) 내에 배치된 좌표 센서 (84) 의 위치는 하우징 (85) 상에 제공된 유틸리티 표면 (82) 에 대해 미리 알려져 있어서, 좌표 축 kz 는 자체적으로 중요할 필요는 없지만, 다음 고려사항에 분명히 포함될 수 있다.
좌표 데이터 (KD1, KD2) 가 후술하는 바와 같이 결정되면, 워크피스 (W) 에서의 개별 좌표 센서 (80, 81) 의 유지를 개선하기 위해, 고정 수단 (83), 예를 들어 접착 고정 수단 (83A), 예를 들어 고무 코팅 및/또는 흡입 고정 수단 (86), 예를 들어 흡입 헤드 등이 유틸리티 공간 (82) 상에 또는 이에 부가하여 제공될 수 있다. 좌표 센서 (80, 81) 의 좌표 송신기 (84) 가 기준 정보 (RX, RY), 예를 들어 각진, 예컨대 서로 수직인 라인들의 패턴을 보낸다. 좌표 송신기 (84) 가 개별 라인 패턴 또는 기준 정보 (RX, RY) 를 순차적으로 또는 동시에 전송하는 것이 가능하다. 기준 정보 RX 및 RY 는 좌표 데이터 KD1, KD2 의 3차원 획득, 즉 3차원 좌표 시스템 (KR3) 에 대한 3차원 획득에 적합하다. 그러나, 예를 들어, 좌표 센서 (84) 가 2차원 좌표 시스템 (KR2) 에 대한 2차원 배향을 가능하게 하는 기준 정보 (RX) 만을 전송하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 기준 정보 (RX) 는, 좌표축 kz 에 평행하게 연장되며 좌표축 kx 및/또는 ky 에 대해 나란히 배치되는 라인들을 포함한다. 예를 들어, 좌표 송신기 (84) 는 기준 정보 RX 및/또는 RY 의 라인들을 순차적으로 또는 동시에 보낸다.
좌표 센서들 (80, 81) 은 워크피스 (W) 상에 거리를 두고 배치된다. 결과적으로, 마커 검출 장치 (70) 가 삼각 측량에 의해 좌표 시스템 KR2 및/또는 KR3 에서의 개별 위치를 결정하는 것이 또한 가능하다. 그러나, 공간적으로 이격된 기준 정보 RX 및 RY 에 기초하여, 좌표 센서들 중 하나 (80 또는 81) 가 존재하면 충분하다.
기준 정보 (RX, RY) 의 조각들은 예를 들어 비접촉으로 전송될 수 있는 광 신호, 마이크로파 또는 유사한 다른 기준 정보이다. 광 신호는 또한 비가시 범위, 예를 들어 적외선 범위 또는 자외선 범위에 있을 수 있다. 어쨌든, 마커 검출 장치 (70) 는 좌표 데이터 KD1 및 KD2 를 검출하기 위해 적어도 하나의 좌표 센서 (80 및/또는 81) 에 의해 좌표 시스템 (KR2, KR3) 에 대한 개별 위치를 찾아내고/찾아내거나 결정할 수 있다.
적어도 하나의 센서 (73), 바람직하게는 여러 센서들 (73) 의 배열체가 마커 검출 장치 (70) 에 배치된다.
예를 들어, 센서들 (73) 은 기준 (72) 으로부터 멀리 떨어진 마커 센서 (71) 의 종방향 단부 영역에 위치된다.
센서들 (73) 은 센서들 (73) 중 적어도 하나가 기준 정보 (RX 및/또는 RY) 를 수신할 수 있도록 서로 적절하게 이격되어 있다. 마커 센서 (71) 상에 서로 거리를 둔 센서들 (73) 의 배열체는 또한 좌표 센서들 (80, 81) 중 하나만이 존재하더라도 좌표 (KD1, KD2) 의 삼각 측량 또는 다른 공간 결정을 가능하게 한다.
마커 검출 장치 (70) 는 좌표 데이터 (KD1, KD2) 를 제공하기 위해 적어도 하나의 센서 (73) 에 대한 기준 (71) 의 국부적인 관계를 결정하는 경사 센서 (79) 를 갖는 것이 편리하다.
마커 검출 장치 (70) 는 적어도 하나의 트리거링 조건의 함수로서 좌표 데이터 (KD1, KD2) 를 검출할 수 있다. 예를 들어, 마커 센서 (71) 는 스위치 (75), 특히 전기 압력 스위치, 전기 스위치, 바람직하게는 압력 스위치 등일 수 있다. 용량성 또는 다른 수동 작동 센서가 또한 스위치 (75) 로서 적합하다. 조작자가 스위치 (75) 를 작동시키는 때, 마커 검출 장치 (70) 는 개별 기준 (72) 의 위치를 기록하고, 따라서 좌표 데이터 (KD1 및/또는 KD2) 를 결정한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 시간 조건이 또한 트리거링 조건으로서 적합하다. 예를 들어, 조작자가 10 초 이상과 같은 미리 결정된 시간 동안 기준 (72) 에서 기준 (72) 을 유지한다면, 이는 마커 검출 장치 (70) 로부터 좌표 데이터 (KD1 또는 KD2) 를 검출하기 위한 트리거링 조건으로서 해석된다. 마커 검출 장치 (70) 는 예를 들어 워크피스 마커 (M1 또는 M2) 중 하나에서 기준 (72) 의 미리 결정된 체류 시간을 결정하기 위해 모션 센서 (77) 를 갖는다.
마커 검출 장치가 거리 측정에 기초하여, 예를 들어 거리 센서 (76), 예컨대 광학 센서를 사용하여 워크피스 마커 (M1 또는 M2) 에서 기준 (72) 의 일치 또는 공간적 배치를 결정하는 것도 또한 가능하다. 예를 들어, 편평한 측면 (WO) 상의 워크피스 표면과 비교하여, 워크피스 마커 (M1 또는 M2) 는 광학적으로 검출될 수 있는 대조적인 워크피스 마커이다.
마커 검출 장치 (70) 가 좌표 데이터 (KD1 및 KD2) 를 획득한 경우, 이를 예를 들어 송신기 (74) 에 의해 핸드헬드 전동 공구 (20) 로 전송할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 마커 고정 장치 (70) 를 유지하기 위해 유지 고정구 (38), 예를 들어 플러그인 고정구가 핸드헬드 전동 공구 (20) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 유지 고정구 (38) 에 삽입될 수 있다.
마커 검출 장치 (70) 는 송신기 (74) 에 의해 무선으로 또는 유선 네트워크를 통해 좌표 데이터 (KD1 및 KD2) 를 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 인터페이스, 예를 들어 블루투스 인터페이스, USB 인터페이스, I2C 인터페이스 등으로 전송한다. 인터페이스 (64) 및 좌표 센서 (84) 는 예를 들어 USB 버스 인터페이스, I2C 버스 인터페이스, WLAN 인터페이스, 블루투스 인터페이스 등을 갖는다. 인터페이스 (64) 는 예컨대 유지 고정구 (38) 내에 위치될 수 있다. 그러나, 좌표 데이터 (KD1, KD2) 를 전송하기 위해 유지 고정구 (38) 는 필요하지 않고, 즉 마커 검출 장치 (70) 는 핸드헬드 전동 공구 (20) 에 반드시 부착될 필요는 없다.
제어 장치 (60) 는 프로세서 (61) 및 저장 장치 (62) 를 갖는다. 제어 프로그램 (63) 이 저장 장치 (62) 에 저장되며, 예컨대 이는 프로세서 (61) 에 의해 실행 가능한 프로그램 코드를 포함한다. 제어 프로그램 (63) 은 목표 작업 라인 (AL) 을 따라 존재하는, 작업 영역에서 좌표 데이터 (KD1, KD2) 에 따라 핸드헬드 전동 공구 (20) 를 안내하기 위한 가이드 수단 (65) 을 형성한다.
예를 들어, 가이드 수단 (65) 은 좌표 데이터 (KD1, KD2) 를 판독하고, 각각의 좌표 데이터는 좌표 축 kx, ky 및 kz 에 대한 부분 좌표를 포함한다. 그 자체로 설명적 지오메트리로부터 알려진 방법을 사용하여, 가이드 수단 (65) 은 좌표 데이터 (KD1, KD2) 로부터 작업 라인 (AL) 을 나타내는 작업 영역 데이터 (AD) 를 결정할 수 있고, 바람직하게는 이를 저장 장치 (62) 에 저장한다. 예를 들어, 작업 영역 데이터 (AD) 를 결정하기 위해, 가이드 수단 (65) 은 좌표 데이터 KD1 와 KD2 사이에 벡터 차이를 형성한다.
가이드 수단 (65) 은 그 다음에 작업 라인 (AL) 을 따라 핸드헬드 전동 공구 (20) 를 안내하며, 서보 모터 배열체 (50) 는 작업 도구 (25) 가 작업 라인 (AL) 을 따라 이동하도록 제어된다. 이와 관련하여, 핸드헬드 전동 공구 (20), 특히 가이드 수단 (65) 이 좌표 시스템 (KR2 또는 KR3) 으로 배향되는 것이 또한 유리하고, 이를 위해 좌표 센서 (80 및/또는 82) 가 유리하다. 예를 들어, 핸드헬드 전동 공구 (20) 에는 기준 정보 (RX 및/또는 RY) 의 수신을 위해 센서 (66), 특히 복수 또는 적어도 2 개의 센서 (66) 가 제공된다. 이러한 방식으로, 핸드헬드 전동 공구는 항상 작업 공간 (R) 에서의 그의 위치, 특히 목표 작업 라인 (AL) 에 대한 위치를 결정할 수 있다.
센서 (66) 는 작업 공간 (R) 에서의 그리고/또는 좌표 시스템 (KR2 및/또는 KR3) 에 대한 배향을 위한 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 배향 수단 (67) 의 구성요소이다.
센서 (67) 의 형태에서, 마커 검출 장치 (70) 는 배향 수단 (78) 을 갖고, 이로써 좌표 시스템 (KR2, KR3) 에 대해 자신을 배향시킬 수 있다.
가이드 수단 (65) 은 목표 작업 라인 (AL) 을 위한 작업 영역 데이터 (AD), 예를 들어 작업 라인 (AL) 을 나타내는 직선의 시작점 및 좌표 축 kx 및 ky, 선택적으로 kz 에 대한 추가 코스를 결정한다.
당연히, 선형 작업 영역 대신에, 예를 들어 워크피스 (W) 을 밀링하기 위한 2차원 또는 편평한 작업 영역이 또한 전술한 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 추가적인 워크피스 마커 (M3) 가 마커 검출 장치 (70) 에 의해 검출될 수 있다. 워크피스 마커 (M1, M2, M3) 가 예를 들어 본 발명에 따른 핸드헬드 전동 공구에 의해 연삭 또는 밀링되는 표면을 갖는 삼각형의 코너에 제공된다. 마커 검출 장치 (70) 는 전술한 방식으로, 예를 들어 M1, M2 및 M3 에서 워크피스 마커의 좌표 데이터 (KD1, KD2, KD3) 를 결정하고, 이것 또는 (워크피스 마커 (M1, M2, M3) 에 의해 정의된 영역 내에 위치됨) 작업 영역 (AB) 을 이미 정의하는 작업 영역 데이터 (AD2) 를 핸드헬드 전동 공구 (20) 로 전송한다. 제어 장치 (60) 자체가 예를 들어 제어 프로그램 (63) 을 사용함으로써 작업 영역 (AB) 을 정의하는 작업 영역 데이터 (AD2) 를 결정하는 것이 또한 가능하다.
마지막으로, 작업 영역 데이터 (AD) 는 반드시 직선을 나타낼 필요는 없다. 특히, 본 발명에 따른 핸드헬드 전동 공구가 실톱으로 설계된다면, 굴곡부 및 곡선을 갖는 코스도 또한 가능하다. 예를 들어, 워크피스 마커 (M1) 로부터 워크피스 마커 (M4) 를 통해 워크피스 마커 (M2) 까지 연장되는, 워크피스 (W) 에서 목표 작업 라인 (AL2) 을 톱질하는 것이 필요할 수 있다. 마커 센서 (71) 는 기준 (72) 이 워크피스 마커 (M1, M4, M2) 의 개별 좌표 데이터를 기록하도록 워크피스 마커 (M1, M4, M2) 상에 위치되어야 한다. 그러면, 가이드 수단 (65) 및/또는 마커 검출 장치 (70) 는 예를 들어 핸드헬드 전동 공구 (20) 를 안내하기 위한 목표 작업 라인 (AL2) 으로서 워크피스 마커들 (M1, M4, M2) 에 의해 규정된 원호형 라인 또는 삼각형 라인을 제공할 수 있다.
조작자는 바람직하게는 핸드헬드 전동 공구의 광학 디스플레이, 특히 디스플레이 장치 (55) 에 의해 핸드헬드 전동 공구 (70) 를 안내하는 데 도움을 받는다. 이는 도 5 에 개략적으로 도시되어 있다. 디스플레이 장치 (55) 는 예를 들어 가이드 표면 (31) 에서 멀어지는 쪽을 향하는 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 측면, 특히 상측면에 위치되어서, 조작자가 용이하게 볼 수 있다. 디스플레이 장치 (55) 는 바람직하게는 서보 모터 배열체 (50) 에 의해 조절 가능한 조절 범위 (SB) 를 디스플레이 장치 (55), 이른바 코리더 또는 윈도우에 나타내며, 그 안에서 작업 공구 (25) 는 유지될 목표 작업 라인 (AL) 에 대해 서보 모터 배열체 (50) 에 의해 조절될 수 있다.
조작자는 디스플레이 장치 (55) 에서 추가적인 유용한 정보, 예를 들어 작업 공구 (25) 의 실제 위치를 나타내는 실제 표시기 (IP) 및/또는 이상적인 라인, 목표 작업 라인 (AL) 으로부터 가이드 요소 (30) 의 편차를 나타내는 편차 표시기 (IA) 를 또한 제공받는다. 표시기 (IA, IP) 는 편의상 선형이다.
예를 들어, 도 5 에서, 표시기들 (IA, IP) 이 평행하지만, 워크피스 (W) 에 대해 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 좌측 위치에서 오프셋되고, 마커들 또는 표시기들 (IA, IP) 이 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 중간 및 우측 도시에서 서로 상이한 각도상 및 횡방향 거리를 갖는 것을 볼 수 있다. 이는 목표 작업 라인 (AL) 에 대해 핸드헬드 전동 공구 (20) 를 최적으로 전진시키는 방법 또는 서보 모터 배열체 (50) 에 대해 작업을 더 용이하게 하기 위해 어떤 각도를 설정해야 하는지를 조작자에게 말해 준다.
출력 장치 (56) 또는 출력 장치 (56) 의 구성요소를 나타내는 디스플레이 장치 (55) 대신에 또는 그에 부가하여, 예를 들어, 표시기 라이트 (57A, 57B) 가 또한 제공될 수 있으며, 이는 핸드헬드 전동 공구 (20) 가 목표 작업 라인 (AL) 의 영역에서 또는 목표 작업 라인 (AL) 을 따라 최적으로 안내되는지 여부를 유색 광, 예를 들어 적색 및 녹색, 및/또는 광학 기호 (화살표 등) 에 의해 조작자에게 보여준다.
또한, 음향 신호가 또한 유용할 수 있다. 예를 들어, 출력 장치 (56) 는, 서보 모터 배열체 (50) 에 의해 조절 가능한 조절 영역이 초과되는 방식으로 조작자가 가이드 요소 (30) 를 안내하는 때, 예를 들어 경고음에 의해 조작자에게 음향 신호를 제공하는 스피커 (58) 를 갖는다.
또한, 상기한 시각적 표시기 (IA, IP) 및/또는 표시기 라이트 (57A, 57B) 는 핸드헬드 전동 공구 (20) 가 목표 작업 라인 (AL) 을 따라 수동으로 안내되는 때 서보 모터 배열체 (50, 150) 없이 사용될 수 있다. 이러한 표시 수단은 목표 작업 라인 (AL) 을 유지하기 위해 핸드헬드 전동 공구 (20) 를 조작하는 방법을 조작자에게 보여주기 위해 사용될 수 있다.
워크피스 마커 (M1, M2) 의 검출을 위한 추가 감각 개념이 도 4 에 도시된 바와 같은 시스템 (110) 을 사용하여 예시된다. 마커 검출 장치 (70) 와 같은 마커 검출 장치 (170) 는 드라이브 없이 핸드헬드 전동 공구 (20) 와는 별개의 구성요소이고, 따라서 이동이 가능하고 취급이 용이하다. 마커 검출 장치 (70) 의 마커 센서 (171) 는 예를 들어 워크피스 마커 (M1 또는 M2) 의 하나 또는 둘 다에, 예컨대 그의 종방향 측면 등에 직접 기계적 기준으로서 적용될 수 있는 하우징 (176) 을 갖는다. 그러나, 광학 기준 (172), 즉 라이트 빔이 광원 (173) 에 의해 출력되는 광학 개념이 구현되었다. 광원 (173) 은 예를 들어 조작자가 워크피스 마커 (M1, M2) 로 향하게 하는 레이저 빔 등을 포함한다.
마커 검출 장치 (171) 는 또한 카메라 (175) 및 좌표 데이터 (KD1, KD2) 를 위한 송신기 (174) 를 가지며, 이는 카메라 (175) 를 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 카메라 (175) 는 이른바 광학적 또는 기계적 좌표 센서 (180) 에 대한 워크피스 마커 (M1, M2) 를 기록한다.
예를 들어, 좌표 센서 (180) 는 워크피스 (W) 상에서 조작자에 의해 작업 라인 (AL) 을 따라 또는 작업 라인 (AL) 옆에 위치될 수 있는 표면 (181), 특히 스트립을 포함한다. 표면 (181) 에는 마커 검출 장치 (170) 가 자신을 배향시킬 수 있는 고유 패턴의 식별자 (182) 가 제공된다. 식별자 (182) 는 예를 들어 분포가 고르지 않은 큐브 패턴 등을 포함한다. 좌표 센서 (180) 는 예를 들어 워크피스 단부면 (WS) 에 부착될 수 있는 고정 수단 (183), 특히 후크를 사용하여 워크피스 (W) 에 고정될 수 있다. 당연히, 표면 (181) 은 또한 필름 또는 벽 등에 의해 형성될 수 있으며, 이는 다른 접착의 음압 등으로 인해 편평한 측면 (WO) 에 접착될 수 있다. 따라서, 마커 검출 장치 (170) 는 카메라 (174) 를 사용하여 좌표 센서 (180) 에 대한 워크피스 마커 (M1, M2) 를 검출하고 이를 디스플레이 장치 (175) 에 표시한다. 예를 들어, 마커 검출 장치 (70) 는 한편으로는 워크피스 마커 (M1, M2) 와 다른 한편으로는 좌표 센서 (180) 사이의 거리에 기초하여 좌표 데이터 (KD1, KD2) 를 결정하고, 좌표 센서 (174) 를 사용하여 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 인터페이스 (64) 에 이를 전송할 수 있다.
핸드헬드 전동 공구 (20) 는 좌표 센서 (180) 상의 배향을 위한 배향 수단 (167), 예를 들어 카메라 (166) 를 갖는다. 제어 장치 (60) 는 예를 들어 서보 모터 배열체 (50) 를 제어하여 목표 작업 라인 (AL) 을 유지하고, 카메라 (166) 또는 배향 수단 (167) 으로부터의 데이터를 평가한다.
단 하나의 워크피스 마커, 예를 들어 워크피스 마커 (M1) 가 검출되고, 이는 기계가공될 워크피스 영역의 시작점을 규정하는 것도 또한 가능하다. 이 경우, 워크피스 마커 (M1) 의 배향이 또한 예를 들어 목표 작업 라인 (AL) 에 대한 방향 성분으로 알려진 경우, 이 정보는 마커 검출 장치 (70) 및/또는 제어 장치 (60) 가 목표 작업 라인 (AL) 을 결정하기에 충분하다.
또한, 디폴트 데이터 (VO), 특히 CAD 데이터는 예를 들어 작업 영역, 예컨대 작업 라인 (AL) 의 코스 및/또는 길이, 작업 영역 (AB) 의 지오메트리 등을 규정하는 CAD 프로그램에 의해 컴퓨터 (11) 에 저장 및/또는 생성될 수 있다. 이 작업 영역, 예를 들어 기계가공될 작업 라인 또는 표면을 워크피스 (W) 상에 위치결정하거나 위치시키기 위해, 이른바 조작자는 예를 들어 마커 검출 장치 (70) 를 사용하여 워크피스 마커 (M1) 를 인덱싱하고, 그의 좌표 데이터 (KD1) 를 핸드헬드 전동 공구 (20) 로 전송할 수 있다. 이는 디폴트 데이터 (VO) 를 수신하기 위한 수신 인터페이스 (69) 를 갖는다. 워크피스 마커 (M1) 의 좌표 데이터 (KD1) 및 디폴트 데이터 (VO) 를 사용하여, 예를 들어 목표 작업 라인 (AL 또는 AL2) 또는 편평한 영역 (AB) 이 규정될 수 있다. 예를 들어, 제어 프로그램 (63) 은 디폴트 데이터 (VO) 및 좌표 데이터 (KD1) 에 기초하여 작업 영역 데이터 (AD) 를 결정한다.
이전의 실시형태에서, 워크피스 (W) 는 적어도 하나의 워크피스 마커 (M1, M2) 의 검출 후에 2차원 또는 3차원 좌표 시스템 (KR2 또는 KR3) 에 대해 제자리에 유지되는 것으로 가정되었다. 그러나, 워크피스 마커(들)의 검출과 워크피스 기계가공 사이에 워크피스 (W) 가 이동되는 것이 또한 가능하며, 이는 도 14 및 도 15 에 도시된 실시형태에서 보다 상세하게 설명된다.
예를 들어, 마커 검출 장치 (70) 가 먼저 2 개의 워크피스 마커 (M1, M2) 를 검출한 다음, 워크피스 (W) 가 바람직하게는 작업 공간 (R) 내에 자유롭게 배치되는 좌표 센서 (80, 81) 에 대해 다른 위치로 이동되지만, 어쨌든 이전 실시형태에서와 같이 기계가공될 워크피스 (W) 상에 배치되지 않는 것이 가능하다. 따라서, 워크피스 마커 (M1, M2) 는 이른바 워크피스 (W) 과 완전히 독립적인 2차원 또는 3차원 좌표 시스템과 관련된다.
이제, 예를 들어 작업 공간 (R) 내에 또한 자유롭게 배치되는 카메라 (90) 에 의해, 이른바 워크피스 마커 (M1, M2) 의 검출 후에 워크피스 (W) 의 워크피스 이동을 뒤따르는 것이 가능하다. 예를 들어, 카메라 (90) 는 워크피스 (W) 의 좌표 데이터를 핸드헬드 전동 공구 (20) 로 전송한다. 이 데이터는 워크피스 마커 (M1, M2) 가 검출되는 때 워크피스 (W) 의 위치를 나타낸다.
예를 들어, 무선 또는 유선 송신기 (91) 에 의해, 카메라 (90) 는 도 14 에 도시된 바와 같이 워크피스 마커 (M1, M2) 를 포착하면서, 워크피스 (W) 의 좌표 데이터, 즉 워크피스 위치 데이터 (WP1) 를 인터페이스 (64) 로 전송한다.
워크피스 (W) 가 이동되면, 예를 들어 작업 라인 (AL) 에 평행한 축 주위에서 스위블되면, 편평한 측면 (WU) 가 이른바 올라오고 (도 15), 워크피스 (W) 가 기계가공 위치 (BP) 를 차지하면, 카메라 (90) 는 워크피스 (W) 의 좌표 데이터, 즉 워크피스 위치 데이터 (WP2) 를 포착하고, 카메라 (90) 는 이를 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 인터페이스 (64) 로 전송한다.
제어 프로그램 (63) 은 워크피스 마커 (M1, M2) 의 좌표 데이터 (KD1, KD2) 및 워크피스 위치 데이터 (WP1, WP2) 를 사용하여 작업 영역 데이터 (AD) 를 결정할 수 있으며, 이를 카메라 (90) 는 도 15 에 따라, 워크피스 마커 (M1, M2) 가 검출되는 때 그리고 핸드헬드 전동 공구에 의한 기계가공 직전에 워크피스 (W1) 의 위치를 사용하여 결정한다. 예를 들어, 제어 프로그램 (3) 은 워크피스 위치 데이터 WP2 와 WP1 사이의 차이를 형성하고, 그 차이로부터 획득된 해당 추적 데이터 (VD) 로 좌표 데이터 (KD1, KD2) 를 변환한다.
당연히, 워크피스 위치 데이터 (WP1 및 WP2) 에 더하여, 카메라 (90) 는 또한 예를 들어 기계가공 위치 (BP) 로의 워크피스 (W) 의 이동 동안, 추적 데이터 (VD) 에 입력되는 추가의 워크피스 위치 데이터를 결정할 수 있다.
카메라 (90) 는 바람직하게는 작업 공간 (R) 에서의 워크피스 (W) 의 위치를 입체적으로 그리고 따라서 공간적으로 기록하기 위해 렌즈와 센서 (92, 93) 의 2 가지 조합을 갖는 스테레오 카메라이다. 바람직하게는, 카메라 (90) 는 또한 예를 들어 스트라이프 패턴 또는 다른 식별 구조 또는 릴리프 패턴을 투영하기 위한 프로젝터 (94) 를 갖는다. 따라서, 카메라는 예를 들어 워크피스 (W) 의 3차원 이미지를 결정할 수 있다.
이 시점에서, 핸드헬드 전동 공구는 당연히 카메라 (90) 와 상호작용식으로 안내될 수 있으며, 즉, 예를 들어 가이드 수단 (65) 이 목표 작업 라인 (AL) 에 따라 작업 공구 (25) 을 안내하기 위해 좌표 시스템 (KR2 또는 KR3) 에 대한 핸드헬드 전동 공구의 개별 상대 위치를 카메라 (90) 로부터 수신한다는 것이 추가되어야 한다.
카메라 (90) 는 예를 들어 좌표 시스템 (KR2 또는 KR3) 에 대한 워크피스 (W) 및/또는 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 좌표를 기록할 수 있는 좌표 검출 장치 (95) 를 형성한다.
좌표 검출 또는 위치 검출은, 예를 들어 하나 또는 복수의 장치 기준 마커 (68) 가 핸드헬드 전동 공구 (20) 상에 배치되고/되거나 하나 이상의 워크피스 위치 기준 마커 (98) 가 워크피스 (W) 상에 배치된다는 사실에 의해 용이하게 될 수 있다.
장치 기준 마커들 (68) 은 바람직하게는 핸드헬드 전동 공구 (20) 상에, 예를 들어 머신 하우징 (29) 의 반대 말단들에 비교적 큰 거리에 배치된다. 장치 기준 마커 (68) 는 예를 들어 카메라 (90) 에 의해 검출 가능한 반사 마커, 콘트라스트 마커 등을 포함한다.
예를 들어, 좌표 센서 (180) 는 워크피스 위치 기준 마커로서 적합하다. 3차원 마커는 또한 워크피스 위치 기준 마커, 예를 들어 후술하는 워크피스 위치 검출 장치 (97) 의 본체 또는 하우징으로서 제공될 수 있다. 카메라 (90) 는 이른바 도 14 에 도시된 위치 및 도 15 에 따른 처리 위치 (BP) 에서 그의 위치를 기록할 수 있다.
워크피스 위치 검출 장치 (97A, 97B) 는 예를 들어 고정 수단 (197), 예를 들어 접착 수단, 특히 접착 요소, 흡입 헤드 등에 의해 워크피스 (W) 에 탈착 가능하게 부착될 수 있다. 예를 들어, 워크피스 위치 검출 장치 (97A) 는 편평한 측면 (WO) 에 위치되고, 워크피스 위치 검출 장치 (97B) 는 편평한 측면 (WU) 에 위치된다.
워크피스 위치 검출 장치들 (97A, 97B) 이 이른바 그들의 개별 위치, 따라서 작업 공간 (R) 에서의 워크피스 (W) 의 위치를 능동적으로 검출한다는 개념이 편리하다. 워크피스 위치 검출 장치 (97B, 97B) 는 예를 들어 좌표 센서 (80, 81) 의 기준 정보 (RX 및/또는 RY) 를 수신하기 위한 센서 (99) 를 갖는다. 따라서, 워크피스 위치 검출 장치 (97B, 97B) 는 예를 들어 인터페이스 (64) 를 통해 무선으로 또는 유선 네트워크를 통해 워크피스 마커 (M1, M2) (도 14) 및 핸드헬드 전동 공구 (20) 에 의한 기계가공을 위해 제공된 기계가공 위치 (BP) 의 검출 (도 15) 동안 워크피스 (W) 의 개별 위치에 대응하는 워크피스 위치 데이터 (WP1, WP2) 를 제어 장치 (60) 로 전송할 수 있고, 이러한 목적을 위해 이는 예컨대 유선 및/또는 무선 전송 송신기 (100) 를 갖는다.
워크피스 위치 데이터 (WP1, WP2) 를 이용하여, 제어 장치 (60) 는 예를 들어, 목표 작업 라인 (AL) 을 결정하기 위해 추적 데이터 (VD) 를 결정할 수 있고, 이는 워크피스 마커 (M1, M2) 의 좌표 데이터 (KD1, KD2) 및 이 추적 데이터 (VD) 를 이용하여, 이제 위로 향한 편평한 측면 (WU) 상에 위치된다.
도 17 에 도시된 시스템 (310) 에서, 핸드헬드 전동 공구 (20) 는 하나 이상의 카메라 (366, 367) 를 갖는다. 적어도 하나의 카메라 (366, 367) 는 예를 들어 먼저 검출 위치 또는 측정 위치 (PM) 에서 워크피스 마커를 검출할 수 있다. 워크피스 마커는 예를 들어 워크피스 마커 (M1) 의 유형의 광학 워크피스 마커, 예를 들어 연필 마크 및/또는 가상의 선, 또는 가이드 요소 (30) 의 종방향 측면 (35) (이 경우, 기계적 기준 (35A) 을 제공하거나 형성함) 과 워크피스의 종방향 측면 (WLR) 사이의 원하는 거리에 의해 규정된다. 워크피스 마커가 검출되는 동안, 구동 모터 (22) 는 스위치 오프되는데, 이것이 핸드헬드 전동 공구 (20) 가 그의 현재 위치 및 따라서 기준 (35A) 을 검출하기 위해 워크피스 (W) 에 대해 최적으로 고정되는 이유이다. 또한, 핸들링이 간단하다.
예를 들어, 적어도 하나의 카메라 (366) 는 가이드 요소 (30) 근처에 위치된다. 반면, 카메라 (367) 는 예를 들어 머신 하우징 (21) 상에 가이드 요소 (30) 로부터 거리를 두고 위치된다. 예를 들어, 적어도 하나의 카메라 (366, 367) 는 작업 공간 (R) 의 공간 윤곽 (KR) 의 검출에 기초하여 작업 공간 (R) 에서의 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 위치를 검출한다. 이러한 목적을 위해, 조작자는 예를 들어 구동 모터 (22) 의 스위치 온 없이 스위치 (23) 를 탭할 수 있다. 그러나, 마커 검출 장치 (70) 의 스위치 (75) 와 같은 특수 스위치 (375) 가 또한 적어도 하나의 워크피스 마커 (M1) 의 위치 또는 기준 위치를 검출하기 위해 제공될 수 있다.
공간 윤곽 (KR) 은 예를 들어 서로 비스듬한 표면들 F1, F2 및 F3 을 포함한다. 표면들 F1 과 F2 사이에는 공간-내부 코너 (E1) 가 있고, 표면들 F2 와 F3 사이에는 공간-외부 코너 (E2) 가 있다. 이러한 방식으로, 핸드헬드 전동 공구 (20) 는, 예를 들어 먼저 검출 위치 (PM) 에서 워크피스 마커 (M1) 를 결정한 후, 구동 모터 (22) 의 스위치 온 다음에, 가이드 수단 (65) 을 사용하여 목표 작업 라인 (AL) 에 대해 작업 공구 (25) 를 안내하기 위해, 이른바 공간 윤곽 (KR) 에 기초하여 작업 공간 (AR) 에서 자신을 배향시킬 수 있다.
물론, 하나 이상의 카메라 (366, 367) 및/또는 카메라 (90) 대신에, 공간 윤곽 (KR) 을 기록하거나 예를 들어 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 위치를 결정하기에 적합한 라이다 (lidar), 레이더 등이 또한 제공될 수 있다.
좌표 및 좌표 시스템의 일부 변환 프로세스가 도 18 에 도시된 실시형태를 사용하여 설명될 것이다. 예를 들어, 좌표 시스템 (KR3) 은 작업 공간 (R) 에 대해 고정되고, 이른바 좌표 센서 (80 및/또는 81) 에 의해 특정된다. 좌표 센서 (80, 81) 는 작업 공간 (R) 내에, 즉 워크피스 (W) 로부터 떨어져 자유롭게 배치될 수 있다.
예를 들어, 마커 검출 장치 (70) 는 로컬 3차원 좌표 시스템 (KM3) 을 가지며, 이의 좌표 축 mx, my 및 mz 는 서로 각도를 이룬다. 기준점 (72) 은 이 좌표 시스템 (KM3) 으로부터, 예를 들어 축 mz 에 대해 거리 값, 예를 들어 5 cm 만큼 떨어져 있다. 예를 들어, 쿼터니언으로서, 도 18 에 따라 기준 (72) 이 위치되는 워크피스 마커 (M2) 와 동시에 도면 예에서 기준 (72) 의 위치는 다음과 같이 기술된다:
Q[72] = (0,0,0 -5)
예를 들어, 마커 검출 장치 (70) 에 대한 쿼터니언을 사용하는 경우, 한편으로는 기준 (72) 또는 워크피스 마커 (M2) 의 쿼터니언 그리고 다른 한편으로는 좌표 시스템 (KM3) 의 쿼터니언을 검출하는 것이 가능하고, 이들은 함께 곱해져서 중간 쿼터니언을 획득하다.
워크피스 마커 (M2) 의 좌표는 이제 중간 쿼터니언에 중간 쿼터니언-1 (반전된 쿼터니언) 을 곱함으로써 획득된다.
마커 검출 장치 (70) 또는 마커 센서 (71) 의 센서들 (73) 은 특히 좌표 시스템 (KR3) 에 대한 좌표 시스템 (KM3) 의 병진 변위에 의해 작업 공간 (R) 에 대해 고정되어 있는 글로벌 좌표 시스템 (KR3) 에 대한, 마커 검출 장치 (70) 와 관련된 로컬 좌표 시스템 (KM3) 의 위치를 결정한다. 그리고, 센서들 (73) 또는 그들의 평가 장치 (도면에 개별적으로 도시되지 않음) 는 좌표 시스템 (KR3) 에 대한 좌표 시스템 (KM3) 의 회전을, 예를 들어 위에서 언급된 식 (1), (2) 및 (3) 을 사용하여 결정할 수 있다. 이러한 방식으로, 기준 (72), 즉 워크피스 마커 (M2) 의 위치 또는 지점은 좌표 시스템 (KR3) 으로 변환될 수 있다. 이는 설명된 바와 같이 마커 검출 장치 (70) 에 의해 달성될 수 있으며, 또한 예를 들어 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 제어 장치 (60) 가 마커 검출 장치 (70) 의 로컬 좌표 시스템 (KM3) 의 배향에 관한 적어도 하나의 정보 및 기준 (72) 의 위치 또는 워크피스 마커 (M2) 의 좌표 데이터를 수신한다면 이 제어 장치에 의해서도 달성될 수 있다.
가이드 수단 (65) 또는 제어 장치 (60) 는 또한 핸드헬드 전동 공구 (20) 와 관련된 로컬 좌표 시스템, 예를 들어 서로 수직한 좌표축 wx, wy 및 wz 를 갖는 핸드헬드 전동 공구 (20) 와 관련된 좌표 시스템 (KW3) 으로 작동할 수 있다. 이들은 또한 위에서 언급한 회전 행렬 (1), (2) 및 (3) 을 사용하여, 예를 들어 제어 프로그램 (63) 이 포함하고 있으며 프로세서 (61) 가 실행할 수 있는 프로그램 코드를 사용하여, 작업 공간 (R) 과 관련된 글로벌 좌표 시스템 (KR3) 으로 변환될 수 있다. 예를 들어, 가이드 수단 (65) 또는 제어 장치 (60) 는 작업 영역 (AB), 특히 작업 라인 (AL) 에 대해 최적으로 작업 공구 (25) 을 위치결정 및/또는 안내하기 위해 작업 공구 (25) 의 관통 영역 (EB) (예컨대, 워크피스 (W) 내로의 전방 절삭 에지) 의 좌표를 로컬 좌표 시스템 (KW3) 에 관련시킬 수 있다.
동일한 방식으로, 작업 공간 (R) 에서의 워크피스 (W) 의 위치는 또한 예를 들어, 좌표축 tx, ty 및 tz 를 갖는 로컬 좌표 시스템 (KT3) 을 또한 갖는 워크피스 위치 검출 장치 (97) 를 사용하여 추적될 수 있으며, 이는 이른바 작업 공간 (R) 에 대해 이동식이다. 기준 (72) 또는 워크피스 마커 (M2) 의 위치는 마커 검출 장치 (70) 의 로컬 좌표 시스템 (KM3) 에 대해 그리고 워크피스 위치 검출 장치 (97) 의 좌표 시스템 (KT3) 에 대해 도 18 에 도시된 상황에서 알려져 있다. 좌표 시스템 (KT3) 상의 워크피스 마커 (M2) 의 위치가 이제 알려지고 워크피스 (W) 가 이동되면, 워크피스 (W) 의 재위치결정 후에 좌표 시스템 (KT3) 의 새로운 위치, 예를 들어 그의 회전 및/또는 병진 변위가 결정될 수 있고, 이는 워크피스 마커 (M2) 의 위치 또는 좌표가 관련된다. 이로써, 작업 공간 (R) 을 참조하는 글로벌 좌표 시스템 (KM3) 에 대해 워크피스 마커 (M2) 의 새로운 좌표가 결정될 수 있다. 축, 예를 들어 종방향 축 또는 종방향 중심 축을 중심으로 하는 워크피스 (W) 의 회전이 특히 좌표 시스템 (KR3) 에 대해 서두에 언급된 식 (1) 내지 (3) 에 의해 추적될 수 있다.
10 시스템 11 컴퓨터
20 핸드헬드 전동 공구 21 머신 하우징
22 구동 모터 22A 기어
23 스위치 24 공구 홀더 (D 회전축)
25 작업 공구 25A 절삭 공구
26 편평한 측면 27 작업 공구의 전방 에지
28 에너지 저장 장치 28A 전력 공급 케이블
28B 전원 플러그 29 구동 유닛
30 가이드 요소 31 가이드 표면
32 전방 횡방향 측면 33 후방 횡방향 측면
34 좌측 종방향 측면 35 우측 종방향 측면
36 깊이 조절 베어링 (T 깊이 조절 축)
37 마이터 베어링 (G 마이터 축) 38 유지 고정구
39 조작 핸들 40 베어링 배열체
41, 42 선형 베어링 43, 44, 243, 244 회전 베어링
45 선형 베어링 145, 245 회전 베어링
46 선형 베어링 (41, 42) 의 베어링 부재
47 베어링 리셉터클 48 베어링 리셉터클 (47) 의 롤러
50 서보 모터 배열체 51, 52 서보 모터
55 디스플레이 장치 56 출력 장치
57 표시기 라이트 58 스피커
60 제어 장치 61 프로세서
62 저장 장치 63 제어 프로그램
64 마커 검출 장치 (70) 용 인터페이스
65 가이드 수단 66 센서
67 배향 수단 68 장치 기준 마커
69 수신 인터페이스 70 마커 검출 장치
71 마커 센서 72 기준
73 센서 74 좌표 데이터 송신기
75 스위치 76 거리 센서
77 모션 센서 78 배향 수단
79 경사 센서 80 좌표 센서
81 좌표 센서 82 유틸리티 표면
83 접착 고정 수단 84 좌표 송신기
85 하우징 86 흡입 고정 수단
90 카메라 91 송신기
92 렌즈/센서 93 렌즈/센서
94 프로젝터 95 좌표 검출 장치
96 추적 수단 97 워크피스 위치 검출 장치
98 워크피스 위치 기준 마커 99 센서
100 송신기 197 고정 수단
W 워크피스 WO 상부 편평한 측면
WU 하부 편평한 측면 WS 워크피스 전방 측면
WLR, WLL 워크피스 종방향 측면 VO 디폴트 데이터
WP1, WP2 워크피스 위치 데이터 VD 추적 데이터
SP1, SP2 조절 위치 IA 편차 표시기
IP 실제 표시기 AB 조절 영역
EB 관통 영역 166 카메라
167 배향 수단 170 마커 검출 장치
171 마커 센서 172 광학 기준
173 광원 174 송신기
175 카메라 176 하우징
R 작업 공간 IN 표시기
IP 실제 위치 AB 조절 영역
AB 작업 영역 AD 작업 영역 데이터
KDx 좌표 데이터 RX, RY 기준 정보
kx, ky, kz 좌표축 KR2, KR3 고정된 좌표 시스템
Mx 워크피스 마커
L1, L2, L3 선형 베어링 (41, 42, 45) 의 조절축
S 조절 스위블 축
K1 작업 방향 (AR) 에 대해 횡방향의 이동 성분
K2 작업 방향 (AR) 을 따른 이동 성분
AL 목표 작업 라인 AR 작업 방향
KR 공간 윤곽 180 좌표 센서
181 표면 182 식별자
183 고정 수단 240 베어링 배열체
243, 244, 245 회전 베어링 246 연결 부재
250 서보 모터 배열체 251, 252 서보 모터 회전 드라이브

Claims (22)

  1. 워크피스 (W) 를 기계가공하기 위한 핸드헬드 전동 공구 (20) 로서,
    구동 모터 (22),
    상기 구동 모터 (22) 에 의해 구동될 수 있으며, 상기 워크피스 (W) 를 기계가공하기 위한 작업 공구 (25) 용인, 공구 홀더 (24), 및
    작업 방향 (AR) 으로 상기 워크피스 (W) 상에서 상기 핸드헬드 전동 공구 (20) 를 안내하기 위한 가이드 표면 (31) 을 갖는 가이드 요소 (30) 를 포함하고,
    상기 공구 홀더 (24) 는 상기 가이드 요소 (30) 에 대해 이동하도록 베어링 배열체 (40) 를 통해 장착되고, 상기 공구 홀더는 서보 모터 배열체 (50) 에 의해 구동될 수 있으며,
    상기 핸드헬드 전동 공구 (20) 는 상기 가이드 요소 (30) 에 대한 상기 공구 홀더 (24) 의 상대 조절을 위해, 상기 가이드 표면 (31) 을 각도를 가지면서, 특히 직각으로 관통하는 적어도 하나의 조절 스위블 축 (S) 주위에서 상기 베어링 배열체 (40) 를 통해 스위블될 수 있고,
    상기 핸드헬드 전동 공구 (20) 는 상기 서보 모터 배열체 (50) 를 제어하기 위한 제어 장치 (60) 를 구비하며,
    상기 서보 모터 배열체 (50) 를 제어하기 위한 상기 제어 장치 (60) 는, 상기 서보 모터 배열체 (50) 가 상기 가이드 요소 (30) 에 대해 상기 가이드 요소 (30) 의 상기 가이드 표면 (31) 에 평행한 이동 방향 성분 (K1, K2) 으로 조절 스위블 축 (S) 에 대한 스위블 위치를 유지하면서 가이드 요소 (30) 에 대해 공구 홀더 (24) 를 조절하도록 설계되는, 핸드헬드 전동 공구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 핸드헬드 전동 공구는 상기 작업 방향 (AR) 으로 또는 상기 작업 방향 (AR) 의 반대로 상기 가이드 요소 (30) 를 조절하기 위한 적어도 하나의 조작 핸들 (39) 을 갖고, 상기 서보 모터 배열체 (50) 및 상기 베어링 배열체 (40) 는 공구 홀더 (24) 와 상기 적어도 하나의 조작 핸들 (39) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 작업 공구 (25) 는 상기 워크피스 (W) 내로의 관통을 위해 상기 작업 방향 (AR) 에 대해 전방 관통 영역 (EB) 을 갖고, 상기 제어 장치 (60) 는 상기 서보 모터 배열체 (50) 가 활성화되도록 상기 서보 모터 배열체 (50) 를 제어하게 구성되며, 상기 조절 스위블 축 (S) 주위의 상기 공구 홀더 (24) 의 스위블 이동 및/또는 상기 가이드 요소 (30) 의 가이드 표면 (31) 에 평행한 이동 방향 성분 (K1, K2) 의 방향을 갖는 이동 동안 상기 관통 영역 (EB) 이 상기 작업 방향 (AR) 에 대해 상대 위치를 유지하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치 (60) 는 상기 가이드 요소 (30) 가 상기 작업 방향 (AR) 에 대해 횡방향으로 그리고/또는 상기 작업 방향 (AR) 에 대해 비스듬히 상기 공구 홀더 (24) 에 대해 조절되는 때 상기 공구 홀더 (24) 가 특히 선형 작업 방향 (AR) 에 대해 그의 각도 위치를 유지하는 방식으로 상기 가이드 요소 (30) 에 대해 상기 공구 홀더 (24) 를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치 (60) 는 상기 공구 홀더 (24) 가 상기 워크피스 (W) 에 제공된 워크피스 마커 (M1, M2) 와 무관한 적어도 하나의 2차원 좌표 시스템 (KR2, KR3) 에 대해 그의 상대 위치를 유지하는 방식으로 상기 가이드 요소 (30) 에 대해 상기 공구 홀더 (24) 를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 스위블 축 (S) 은 상기 가이드 요소 (30) 에 대해 고정식이 아닌 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서보 모터 배열체 (50) 는 제 1 서보 모터 (51) 및 제 2 서보 모터 (52) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서보 모터 배열체 (50) 는 오로지 선형 드라이브를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서보 모터 배열체 (50) 및/또는 상기 베어링 배열체 (40) 는, 특히 전적으로, 기계가공될 워크피스 (W) 상의 상기 가이드 요소 (30) 의 돌출 표면 내에 또는 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서보 모터 배열체 (50) 및/또는 상기 베어링 배열체 (40) 는 상기 가이드 요소 (30) 의 가이드 표면 (31) 의 전방에서 측방향으로 돌출하지 않는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 배열체 (40) 는 상기 가이드 요소 (30) 에 대한 상기 공구 홀더 (24) 의 선형 조절을 위해, 특히 상기 작업 방향 (AR) 에 대한 횡방향의 상기 공구 홀더 (24) 의 선형 조절을 위해, 제 1 선형 베어링 (41) 및 적어도 하나의 제 2 선형 베어링 (42) 또는 오로지 제 1 및 제 2 선형 베어링 (41, 42) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  12. 제 11 항에 있어서,
    제 1 선형 베어링 (41, 42) 및 제 2 선형 베어링 (41, 42) 은 적어도 하나의 스위블 위치 또는 기본 위치에서 상호 평행한 조절 축들 (L1, L2) 을 갖고/갖거나 상기 가이드 요소 (30) 상에 고정 방식으로 배치된 베어링 리셉터클들 (47) 을 갖고, 상기 베어링 리셉터클들 상에는 개별 선형 베어링 (41, 42) 의 개별 베어링 부재 (46) 가 선형 변위 가능한 방식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 배열체 (40) 는 적어도 2 개의 선형 베어링들 (41, 42) 을 포함하고, 상기 선형 베어링들의 베어링 축들은 상기 작업 방향 (AR) 에 대해 횡방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 배열체 (40) 는 최대 또는 정확히 3 개의 회전 베어링들 (43, 44, 145) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 배열체 (40) 는 3 개의 회전 베어링 (143, 144, 145) 및 2 개의 선형 베어링 (141, 142) 을 포함하고, 특히 오로지 3 개의 회전 베어링 (143, 144, 145) 및 2 개의 선형 베어링 (141, 142) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 배열체 (40) 는 상기 작업 방향 (AR) 에 대해, 상기 공구 홀더 (24) 의 전방에 배치된 베어링, 특히 적어도 하나의 회전 베어링 (43) 및/또는 적어도 하나의 선형 베어링 (41), 및 상기 작업 방향 (AR) 에 대해 상기 공구 홀더 (24) 의 후방에 배치된 베어링, 특히 적어도 하나의 회전 베어링 (44, 145) 및/또는 적어도 하나의 선형 베어링 (42) 을 갖는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구 홀더 (24) 는 상기 구동 모터 (22) 를 포함하는 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 구동 유닛 (29) 에 제공되고, 상기 구동 유닛 (29) 은 상기 베어링 배열체 (40) 를 통해 상기 가이드 요소 (30) 에 대해 이동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작업 공구 (25) 편평한 형상의 절삭 공구 (25A), 특히 톱날이거나 이를 포함하고, 그리고/또는 상기 구동 모터 (22) 는 상기 공구 홀더 (24) 를 회전 가능하게 구동하도록 배치되고/되거나 구성되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치 (60) 는 절삭 공구 (25A) 의 편평한 측면 (26) 에 평행한 평면에서 상기 가이드 요소 (30) 에 대한 절삭 공구 (25A) 의 평행 이동을 위해 상기 서보 모터 배열체 (50) 를 제어하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸드헬드 전동 공구는 상기 공구 홀더 (24) 및/또는 상기 공구 홀더 (24) 에 배치된 작업 공구 (25) 의 조절 영역 (SB) 을 디스플레이하기 위한 디스플레이 장치 (55) 를 포함하고, 상기 조절 영역 (SB) 은 상기 작업 방향 (AR) 에 대해 횡방향으로 상기 서보 모터 배열체 (50) 에 의해 조절 가능한 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸드헬드 전동 공구는 상기 공구 홀더 (24) 및/또는 상기 공구 홀더 (24) 에 배치된 작업 공구 (25) 의, 상기 서보 모터 배열체 (50) 에 의해 설정된, 실제 위치 및/또는 상기 공구 홀더 (24) 및/또는 상기 공구 홀더 (24) 에 배치된 작업 공구 (25) 의, 상기 서보 모터 배열체 (50) 에 의해 설정되는, 목표 위치를 디스플레이하기 위한 디스플레이 장치 (55) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸드헬드 전동 공구는 상기 워크피스 (W) 의 적어도 하나의 워크피스 마커 (M1, M2) 의 좌표 데이터 (KD1, KD2) 를 검출하기 위한 마커 검출 장치 (70) 를 포함하는 워크피스 (W) 를 기계가공하기 위한 시스템의 일부를 형성하고, 상기 핸드헬드 전동 공구 (20) 는 상기 적어도 하나의 워크피스 마커 (M1, M2) 의 좌표 데이터 (KD1, KD2) 에 따라 상기 워크피스 (W) 를 따라서 상기 작업 공구 (25) 를 안내하기 위한 가이드 수단 (65) 을 포함하고,
    상기 마커 검출 장치 (70) 는 상기 적어도 하나의 워크피스 마커 (M1, M2) 상에 및/또는 바로 옆에 위치될 수 있는 광학적 및/또는 기계적 기준 (71) 을 갖고, 상기 마커 검출 장치 (70) 는 상기 워크피스 마커 (M1, M2) 와 무관한 적어도 2차원 좌표 시스템 (KR2, KR3) 에 대해 상기 적어도 하나의 워크피스 마커 (M1, M2) 의 좌표 데이터 (KD1, KD2) 를 결정하도록 설계되고,
    상기 핸드헬드 전동 공구 (20) 의 가이드 수단 (65) 은 상기 적어도 하나의 워크피스 마커 (M1, M2) 의 좌표 데이터 (KD1, KD2) 에 기초하여 결정된 작업 영역 데이터 (AD) 에 의해 기하학적으로 규정되는 작업 영역 (AB) 에서 상기 적어도 2차원 좌표 시스템 (KR2, KR3) 에 대해 상기 작업 공구 (25) 를 안내하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 전동 공구 (20).
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