DE102008055057A1

DE102008055057A1 - Werkzeugmaschine, insbesondere handgehaltene Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102008055057A1
Application number: DE200810055057
Authority: DE
Inventors: Thilo Koeder; Joachim Platzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-06-24
Also published as: RU2009147296A; GB2466383A; RU2533073C2; GB0922239D0; GB2466383B

Abstract

Eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine handgehaltene Werkzeugmaschine, wird mit einer Sensorik (24) zur Erfassung und Bestimmung der Werkstoffart des jeweils zu bearbeitenden Werkstückes (5) ausgestattet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine handgehaltene Werkzeugmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Werkzeugmaschinen, insbesondere auch handgehaltene Werkzeugmaschinen, bieten immer mehr Einsatzmöglichkeiten und in Verbindung mit der Vielfalt dieser Einsatzmöglichkeiten zunehmend benutzerseitige Einstellmöglichkeiten. Insgesamt wird damit die Zahl der Fehlermöglichkeiten immer größer, dementsprechend werden, um Fehler zu vermeiden, vom Benutzer immer weitgehendere Kenntnisse verlangt. In Anbetracht des beim Benutzer häufig nur sporadisch gegebenen Einsatzes solcher Werkzeugmaschinen ist das aktuelle Wissen um die Möglichkeiten und die damit verbundenen Fehlerquellen auch bei gutem Informationsmaterial aber meist nicht vollständig, insbesondere nicht präsent.
Werkzeugmaschinen werden deshalb in immer weitergehendem Umfang mit maschinenseitigen Hilfen für den Benutzer ausgerüstet, wie zum Beispiel mit Führungshilfen für den Benutzer beim Arbeiten mit Stichsägen in der Verfolgung vorgegebener Arbeitslinien. Entsprechende maschinenseitige Unterstützungseinrichtungen arbeiten häufig rechnergestützt. Auf dieser Basis werden dem Benutzer gegebenenfalls in einem Display entsprechende Führungshinweise gegeben. In weiteren Ausbaustufen solcher Stichsägen, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2006 052 808 A1 bekannt sind, wird der Benutzer aber auch in der Führung des Werkzeuges maschinell unterstützt. Dies dadurch, dass das Werkzeug, also bei einer Stichsäge das hubbeweglich angetriebene Sägeblatt, um seine Hubachse drehbar ist und maschinell auf die jeweilige Arbeitslinie ausgerichtet wird.
Diese wird hierzu durch eine maschinenseitig vorgesehene Sensorik, insbesondere eine Kamera, optisch erfasst und es wird auf Basis einer nachgeordneten Auswerte- und Recheneinheit über eine Stelleinrichtung das Sägeblatt in seiner Drehlage auf die vorgegebene Arbeitslinie jeweils ausgerichtet. Damit ergibt sich ein halbautonomer Betrieb, bei dem der Benutzer hinsichtlich der Führung der Stichsäge auf der Arbeitslinie von der Führungsarbeit zumindest weitgehend entlastet ist und im Wesentlichen nur noch die Grobausrichtung der Stichsäge sowie deren Abstützung übernehmen muss.
Die Komplexität solcher Stichsägen, und in entsprechender Weise auch anderer Werkzeugmaschinen, bringt eine höhere Abhängigkeit von werkstückseitigen Gegebenheiten mit sich und verlangt, um gute Arbeitsergebnisse zu erreichen, hinsichtlich der im Regelfall austauschbaren Werkzeuge eine Anpassung an die Arbeitsverhältnisse, insbesondere auch in die jeweilige Werkstoffart des Werkstückes.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art hinsichtlich der Hilfestellungen, die dem Benutzer maschinenseitig in der Handhabung und Nutzung der Maschine zur Verfügung gestellt werden, weiter zu verbessern.
Erreicht wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1, die Unteransprüche geben zweckmäßige Ausbildungen an.
Dadurch, dass die Werkzeugmaschine mit Mitteln zur Erfassung der Werkstoffart des jeweiligen zu bearbeitenden Werkstückes ausgerüstet wird, lassen sich eine Vielzahl der maschinenseitig gegebenen Möglichkeiten zur Optimierung der Arbeits gezielt nutzen, und dies in vielen Fällen ohne jegliches Eingreifen des Benutzers, gegebenenfalls aber mit zusätzlichen Hinweisen für den Benutzer, um mögliche Fehlerquellen auszuschließen. Zu den angesprochenen Möglichkeiten zählt es beispielsweise, bezogen auf die Werkstoffart des jeweiligen Werkstückes eine automatische Drehzahl- oder Hubzahlanpassung seitens der Werkzeugmaschine vorzusehen, Rückmeldungen darüber zu vermitteln, ob das jeweils genutzte Werkzeug bezogen auf die detektierte Werkstoffart geeignet ist und/oder ob die jeweils eingestellte Betriebsart der Werkzeugmaschine in Verbindung mit der festgestellten Werkstoffart zur jeweiligen Bearbeitung des Werkstückes geeignet ist.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Bestimmung der Werkstoffart erfolgt im Rahmen der Erfindung durch oberflächenseitige Detektion am Werkstück und kann zum Beispiel induktiv, kapazitiv oder unter Nutzung elektromagnetischer Wellen erfolgen, wobei auf bekannte Detektionsmittel, wie beispielsweise Hallsensoren, Wirbelstromsensoren oder auch Scanner zurückgegriffen werden kann, wie sie unter anderem zur Detektion der Beschaffenheit von Wänden im Baubereich bereits eingesetzt werden.
Für den erfindungsgemäßen Zweck ist es ausreichend, wenn die jeweiligen Werkstoffe der Werkstücke in grober Klassifizierung, also primär hinsichtlich der Werkstoffart, erfasst werden, so beispielsweise klassifiziert nach Holz, Metall, Aluminium und/oder Kupfer. Damit kann der Aufwand für die eingesetzten sensorischen Erfassungssysteme gering gehalten werden. Hierzu trägt auch bei, dass kein Eingriff in das jeweilige Werkstück erforderlich ist, sondern die Detektion oberflächenseitig erfolgt.
Ausgehend vom Detektionsergebnis können nicht nur Hinweise auf die jeweils zweckmäßige Hub- oder Drehzahl bzw. das jeweils bevorzugt einzusetzende Werkzeug gegeben werden, sondern es können entsprechend eingestellte Werte und eingesetzte Werkzeuge auch daraufhin überprüft werden, ob sie für den Einsatz am jeweiligen, hinsichtlich seiner Werkstoffart detektierten Werkzeug geeignet sind. Zu den maschinenseitig zu beeinflussenden Arbeitsgrößen zählen beispielsweise auch die Vorschubgeschwindigkeit, die einzustellende Pendelhubstellung bei Stichsägen, eine automatische Einstellung der Momentenbegrenzung bei Schraubern. Ferner kann die Erfindung in Verbindung mit Sicherheitsabfragen zum Schutz der Maschine genutzt werden.
Über die automatisiert und damit ohne Zutun des Benutzers durchzuführenden Eingriffe hinausgehend erweist es sich als zweckmäßig, wenn der Benutzer beispielsweise in einem Display Verhaltensrichtlinien erhält, sei es hinsichtlich der Führungsarbeit für die Maschine, des Arbeitszustandes der Maschine oder auch notwendiger Warnungen.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, die als Beispiel einer handgehaltenen Werkzeugmaschine in perspektivischer Darstellung eine an einem Werkstück angesetzte Stichsäge zeigt.
Die als Stichsäge 2 veranschaulichte Werkzeugmaschine 1 weist ein Gehäuse 3 auf, das über eine Fußplatte 4 auf einem Werkstück 5 verschieblich abgestützt ist. Die Geradeausarbeitsrichtung der Stichsäge 2 ist durch den Pfeil 6 angedeutet. In Geradeausarbeitsrichtung liegt die Ebene des Sägeblattes 8, das das Arbeitswerkzeug 7 der Maschine bildet.
Das Sägeblatt 8 ist in einer Werkzeugaufnahme 9 gehalten und längs seiner Hubachse entsprechend dem Pfeil 10 verstellbar angetrieben. Zudem ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der Stichsäge 2 eine Verdrehbarkeit des Sägeblattes 8 um eine seiner Hubachse entsprechende Drehachse 12 entsprechend dem Pfeil 11 gegeben. Zusätzlich ist ein Pendelantrieb 13 für das Sägeblatt 8 vorgesehen, durch den das Sägeblatt 8 um eine nicht gezeigte, senkrecht zur Drehachse 12 und quer zur Arbeitsrichtung 6 verlaufende Achse pendelnd verstellbar ist.
Bei dieser Ausgestaltung kann mit der Stichsäge 2 in unterschiedlichen Betriebsweisen gearbeitet werden, die über eine Schalteinrichtung 15 einstellbar sind und von denen eine, als Regelarbeitsstellung, der Geradeausarbeitsrichtung 6 entspricht. Bei zugeschaltetem Pendelantrieb 13 ergibt sich der sogenannte Pendelhubbetrieb, und in Verbindung mit der Drehbarkeit des Sägeblattes 8 um die Drehachse 12 ist die Stichsäge 2 als sogenannte „Scrolling Jigsaw” zu betreiben, das heißt in einer halbautonomen Betriebsweise. In dieser übernimmt der Benutzer im Wesentlichen nur die jeweilige Abstützung der aus dem Arbeitsbetrieb resultierenden Reaktionskräfte sowie den Vorschub der Stichsäge 2, die mit ihrem Sägeblatt 8 maschinell auf eine jeweils vorgegebene, gerade oder krumme Arbeitslinie ausgerichtet wird und dieser folgt. Die Ein- und Ausschaltung der Stichsäge 2 erfolgt über eine Schaltanordnung 14, die im Griffbereich des Gehäuses 3 vorgesehen ist.
Der Frontbereich 16 des Gehäuses 3 nimmt in seinem unteren, stufenartig über die Werkzeugaufnahme 9 vorspringenden Bereich 17 eine auf den Arbeitsbereich des Sägeblattes 7 und damit die jeweilige Arbeitslinie ausgerichtete Sensorik 18 auf, über die die Lage des Sägeblattes 8 relativ zur jeweiligen werkstückseitigen Arbeitslinie optisch zu erfassen ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Arbeitsbereich des Sägeblattes 8 innerhalb der auf das Werkstück 5 aufgesetzten Fußplatte 4 durch eine hier nur teilweise sichtbare Ausnehmung 19 umgrenzt, durch deren Überdeckungsbereich zum Werkstück 5 auch die jeweilige Arbeitslinie verläuft.
Angedeutet ist weiter ein im Frontbereich 16 vorgesehenes und im Sichtbereich des Benutzers liegendes Display 20, das insbesondere der Darstellung benutzerrelevanter Informationen dient.
Nur schematisch veranschaulicht sind am Frontbereich 16 eine der Stichsäge 2 zugehörige Recheneinheit 21, eine Steuerelektronik 22 und auch die Stelleinrichtung 23 für das Sägeblatt 8, über die dieses in seiner Drehstellung auf die jeweilige Arbeitslinie ausgerichtet werden kann.
Zur Bestimmung der Werkstoffart des Werkstückes 5 ist ferner zumindest eine Sensorik 24 vorgesehen, die je nach Art ihrer Ausgestaltung beispielsweise benachbart zur Sensorik 18 im stufenförmig zurückspringenden Teil des Frontbereiches 16 vorgesehen sein kann, bevorzugt aber insbesondere in einer zum Werkstück 5 möglichst unmittelbar benachbarten Lage angeordnet wird, so beispielsweise in einer Position 25 im zur Fußplatte 4 umschließenden Rand 26. Die dargestellte, bevorzugte Position 25 liegt dabei im nach unten auf die Ausnehmung 19 offenen Randbereich, so dass sich zur Werkstückoberfläche 27 ein minimaler und gleichmäßiger Abstand ergibt.
Die Sensorik 24 kann durch induktuv oder kapazitiv arbeitende Sensoren, Hallsensoren oder auch Sensoren gebildet sein, die als Emitter/Empfängereinheiten auf Basis elektromagnetischer Wellen eine Bestimmung der Werkstückart des jeweiligen Werkstückes 5 ermöglichen. Schon auf Basis einfach aufgebauter, kostengünstiger Sensoren lässt sich so eine Grobklassifizierung von Werkstoffen, wie zum Beispiel Holz, Metall, Aluminium oder Kunststoff anhand derer elektrischen oder mechanischen Eigenschaften vornehmen, wobei die Messung an der Werkstückoberfläche erfolgt. Grundsätzlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, kombiniert mehrere Arten solcher Sensoren 24 einzusetzen, falls über eine Grobklassifizierung des Werkstückes 5 hinsichtlich seiner Werkstoffart hinausgehende Informationen gewünscht werden.
Über die Bestimmung der Werkstoffart lassen sich insbesondere dem ungeübten Benutzer vielfältige Hinweise zur Maschineneinstellung und auch Werkzeugbestückung geben, so beispielsweise Hinweise zur Auswahl des jeweils werkstoffgeeigneten Werkzeuges und, insbesondere auch in Berücksichtigung dieser Wahl, geeignete Dreh- und/oder Hubzahlwerte für das Arbeitswerkzeug 7, wobei erfindungsgemäß bevorzugt Dreh- bzw. Hubzahl des Arbeitswerkzeugs 7 auch automatisch an das jeweils eingespannte Werkzeug angepasst werden können, was insbesondere in Verbindung mit einer entsprechenden Kodierung des Werkzeuges 7 zweckmäßig ist. Bei entsprechender Ausgestaltung des Gerätes mit einer solchen Werkzeugerkennung auf Basis RFID-Technologie oder auch mit Kodierungsnoppen lässt sich zudem sogar eine Plausibilitätsprüfung durchführen, so dass für den Benutzer die Handhabung der Maschine wesentlich vereinfacht ist und auch benutzerseitig Fehler in der Werkzeugwahl und in der Maschineneinstellung vermieden werden können. Im Falle einer für den Pendelhubbetrieb ausgestalteten Stichsäge kann in Berücksichtigung der Werkstoffart ferner auch die jeweils richtige Pendelhubstellung gegebenenfalls im Display 20 aufgezeigt, bevorzugt aber automatisiert eingestellt werden und Gleiches gilt in der Auswahl der Vorschubgeschwindigkeit. In Verbindung mit als Schraubern oder Bohrern ausgebildeten Werkzeugmaschinen 1 bietet sich im Rahmen der Erfindung insbesondere auch automatische Einstellung der Momentenbegrenzung in Berücksichtigung der Werkstoffart und/oder des jeweils eingesetzten Werkzeuges in Abhängigkeit von dessen Art und Größe an.
Solche Hinweise sind auch bei weiteren Geräten hilfreich, und dies insbesondere in Bezug auf Sachverhalte, die für Laien als Benutzer oft nicht zum geläufigen Wissen gehören. So beispielsweise bei Schleifern Vorgaben zur Körnung, bei Sägen alter Art auf die Härte des Materials, bei Bohrmaschinen und Fräsen auf die Drehzahl. Generell ist ferner eine Plausibilitätsüberprüfung zweckmäßig und für den Benutzer auch als Bestätigung bei der Arbeit von Vorteil.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006052808 A1 [0003]

Claims

Werkzeugmaschine, insbesondere handgehaltene Werkzeugmaschine, mit maschinenseitig vorgesehenen Mitteln zur insbesondere berührungslosen, also sensorischen Erfassung werkstückseitiger Gegebenheiten, zur Verarbeitung von Informationen über die erfassten Gegebenheiten und/oder zur Vermittlung dieser Informationen an den Benutzer, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung durch eine die Werkstoffart des Werkstückes (5) bestimmende Sensorik (24) gebildet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (24) als lediglich oberflächenseitig zum Werkstück (5) messende Sensorik ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (24) als induktiv und/oder kapazitiv arbeitende Sensorik ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (24) zumindest einen magnetischen Sensor, insbesondere einen Hallsensor, umfasst.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (24) einen Wirbelstromsensor umfasst.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (24) durch eine auf Basis elektromagnetischer Wellen arbeitende Emitter/Empfängereinheit gebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (24) an oder auf der Berührfläche des Arbeitswerkezeugs (7) zum Werkstück (5) vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Erfassung der Werkstoffart ein Scanner vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (24) an einem am Werkstück (5) anzulegenden Maschinenteil, insbesondere an einer Fußplatte (4) einer am Werkstück (5) anzusetzenden Werkzeugmaschine 1), wie einer Stichsäge (2), einer Kreissäge, einem Fräser oder einem Hobel vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (1) optische Mittel, insbesondere in Form eines Displays (20), zur Vermittlung erfasster Informationen an den Benutzer aufweist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (1) mit Einrichtungen versehen ist, über die die erfassten Informationen in Einstellwerte für die Maschine und/oder zu deren Werkzeugbestückung umgesetzt und/oder zur Plausibilitätsprüfung solcher eingestellter Werte zu den erfassten Informationen entsprechenden Werten genutzt werden.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine mit einer Rechen- und Verarbeitungseinheit für die erfassten Informationen, insbesondere mit nachgeordneten Stelleinrichtungen versehen ist.