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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Um von Hand geführte Maschinen senkrecht zu einer Oberfläche auszurichten, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zum Beispiel kann eine Bohrmaschine mit Hilfe eines Haarwinkels senkrecht zu einer Oberfläche ausgerichtet werden.
DE20109136 beschreibt eine Vorrichtung für eine Bohrmaschine bei der mittels Wasserwaage-Libelle waagerecht oder senkrecht gebohrt werden kann.
DE202017000927U1 zeigt wie der Bohrer einer Handbohrmaschine mit Hilfe einer Bohrvorrichtung geführt werden kann. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Taschenspiegeln, wie von SteffenH am 29. August 2011 in https://www.woodworker.de/forum/threads/senkrecht-bohren-u-u-mit-freiem-hand.87060/ beschrieben.
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Bei gewölbten, sehr kleinen oder unregelmäßigen Flächen ist der Haarwinkel, die Taschenspiegel und die Bohrvorrichtung aus
DE202017000927U1 nur unzureichend oder gar nicht anwendbar. Eine genaue Ausrichtung mit dem Haarwinkel ist zeitaufwändig. Während des Bohrens kann die Ausrichtung nicht kontrolliert werden. Die Taschenspiegel müssen extra befestigt werden. Außerdem müssen die Spiegel immer im Blickfeld sein. Bei der Verwendung von einer oder mehrerer Libellen, ist die Ausrichtung der Maschine auf das Schwerefeld der Erde beschränkt, auch wenn die Libellen einstellbar sind. Die Ausrichtung ist somit nur in 2 Dimensionen möglich. Außerdem kann die Maschine bei waagerechten Bohrungen nicht frei um die Bohrachse gedreht werden. Die Libelle muss immer oben sein.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Vorrichtung zu schaffen, die eine schnelle und präzise Ausrichtung handgeführter Maschinen, insbesondere Bohrmaschinen, Akkuschrauber, Akkubohrer, Gewindebohrer, Hobel und Heckenscheren im Raum über alle 3 Dimensionen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Maschine, ein Gerät oder eine Hilfsvorrichtung nach einer beliebig im Raum orientierten Fläche ausgerichtet werden kann. Die Ausrichtung kann also frei in 3 Dimensionen erfolgen. Außerdem ist eine beliebig definierte Ausrichtung ohne Bezugsfläche im Raum möglich. So lässt sich beispielsweise eine Gefällebohrung herstellen, ohne sich an einer Fläche orientieren zu müssen. Die Ausrichtung ist während des kompletten Bohr-, Schneid-, oder Schraubvorgangs überwachbar. Somit kann eine Abweichung von der gewünschten Ausrichtung schnell erkannt und ggf. noch korrigiert werden. Das senkrechte Bohren, Gewindeschneiden und Schrauben an kleinen, unregelmäßigen oder gewölbten Flächen ist möglich. Zusätzliche Ausrichthilfen werden nach dem Ansetzen des Bohrers, Geschwindeschneiders oder der Schraube nicht benötigt. Mit Hilfe der Erfindung kann eine Maschine, ein Gerät oder eine Hilfsvorrichtung auch in einem definierten Winkel zu einer Oberfläche ausgerichtet werden. Die Anzeige und Kontrolle der Bohrtiefe ist möglich und verhindert so beispielsweise einen ungewollten Mauerdurchbruch oder ermöglicht definierte Sacklöcher. Beim Gewindescheiden kann der Gewindeschneider koaxial zum Kernloch geführt werden, wodurch der Gewindeschneider nicht abbricht. Die Erfindung ermöglicht es im Trockenbau, die Schaube schnell senkrecht zur Wand auszurichten. Dadurch wird die Deckpappe einer Gipskartonplatte nicht beschädigt und die Schraube ist plan zur Oberfläche. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei zu kleinen oder unregelmäßigen Flächen die Referenzierung auch an anderen, aber gleich orientierten, Flächen vorgenommen werden kann. Die Maschine muss also nicht direkt an der zu bohrenden Fläche ausgerichtet werden. Vorteilhaft ist auch, dass die Vorrichtung in eine Maschine integrierbar ist oder als zusätzliches Gerät angebracht werden kann. Für die Ausrichtung ist es außerdem von Vorteil, dass die Maschine beliebig um die Bohrachse gedreht werden kann, ohne den Ausrichtvorgang zu beeinflussen. Durch zusätzlich Signale erhält der Anwender ein Feedback über die Ausrichtung ohne die Anzeige an der Maschine ständig im Blick haben zu müssen. Das ist besonders von Vorteil, wenn die Maschine an schwer zugänglichen Stellen benutzt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen
- 1: eine Akkubohrmaschine mit integrierter Ausrichthilfe, kombiniertem Sensor, großen Display und Vibrationsmotor; und
- 2: eine kabelgebundene Maschine mit aufgesteckter Ausrichthilfe, einzelnen Sensoren, Fadenkreuzdisplay und Piezo-Summer; und
- 3: eine Referenzierhilfe für eben Flächen; und
- 4: eine Referenzierhilfe für schmale Flächen mit rechtwinkliger Hilfsfläche
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Bei einer Akkubohrmaschine (1) wird eine Ausrichthilfe integriert, die aus mindestens 3 Komponenten besteht: einem Sensor (4) zur Ermittlung der absoluten Orientierung im Raum, einem Taster (3) bzw. (11) um die aktuelle Orientierung als Referenz zu speichern und einer Möglichkeit die Abweisung der aktuellen Orientierung zur Referenzorientierung darzustellen. In 1 ist das ein Display (2) und in 2 einzelne LEDs als Fadenkreuz (7) angeordnet. Als Sensoren zur Bestimmung der absoluten Orientierung im Raum wird ein Beschleunigungssensor (zur Messung der Erdbeschleunigung) und ein Magnetfeldsensor (zur Messung des Erdmagnetfeldes) verwendet. Ein optionaler Rotationssensor stabilisiert die gemessene Orientierung. Die 2 bzw. 3 Sensoren können einzeln (8) oder als ein kombinierter Sensor (4), bei dem die verschiedenen Sensoren integriert sind, verwendet werden. Die Auswertung der Sensorsignale und die Weiterverarbeitung übernimmt ein Mikrocontroller, der entweder schon vorhanden ist oder extra für die Ausrichthilfe installiert wird. In 2 ist die Ausrichtungshilfe (9) nicht integriert, sondern wird als zusätzliches Gerät aufgesteckt. Auch andere Befestigungsformen wie Bajonettverschluss, Aufschrauben, Aufdrehen oder magnetisch anhaften sind mögliche Anwendungsbeispiele.
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Um senkrecht zu einer Oberfläche bohren zu können, muss die senkrechte Achse zunächst referenziert werden. Dazu wird entweder die Maschine senkrecht zu der Oberfläche gehalten oder die Ausrichthilfe (9) wird abgesteckt und direkt auf die Oberfläche aufgesetzt. Um die Ausrichtung der Maschine an einer Oberfläche zu erleichtern, können Referenzierhilfen wie in den 3 und 4 verwendet werden. Wobei die Referenzierhilfe (12) für größere Flächen geeignet ist. Die Referenzierhilfe (14) eignet sich für schmale Flächen mit rechtwinkliger Kante, wie beispielsweise die Stirnseite eines Brettes. In beiden Fällen wird die Referenzierhilfe mittels Anschlussstück (13) bzw. (15) direkt in den Bithalter gesteckt oder in das Bohrfutter gespannt. Ist eine Fläche zu klein oder unregelmäßig, kann auch eine andere Fläche mit gleicher Orientierung als Referenzfläche verwendet werden. Die Maschine muss also nicht direkt an der zu bohrenden Fläche ausgerichtet werden. Wird die Ausrichtungshilfe direkt auf eine Oberfläche aufgesetzt, kann auf eine Referenzierhilfe, wie in 3 und 4, verzichtet werden. Eine weitere Möglichkeit um die Referenzorientierung zu bestimmen, ist die Festlegung einer bestimmten Richtung nach dem Schwere- und/oder dem Magnetfeld der Erde. Somit kann festgelegt werden, dass definiert senkrecht, waagerecht oder in einem bestimmten Winkel zur Erdbeschleunigung gebohrt, gefräst oder geschraubt werden soll. Gleiches gilt für das Magnetfeld und die Kombination beider Felder. Ist die Maschine ausgerichtet bzw. die Ausrichtungshilfe positioniert, wird mittels Tastendruck (3) bzw. (11) oder einer anderen Eingabemöglichkeit die aktuelle absolute Orientierung im Raum als Referenzorientierung gespeichert. Alternativ kann die Referenzorientierung auch in einer Datenbank, also mehrere Speicherplätze, organisiert und geladen werden.
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Ein Mikrocontroller, der hier nicht expliziert dargestellt ist, vergleicht ständig die aktuelle Orientierung im Raum mit der gespeicherten Referenzorientierung. Die Abweichung wird beispielsweise als Fadenkreuz (7) mit einzelnen LEDs oder auf einem Display (2) als virtuelle Libelle, Pfeil und/oder als absolute Abweichung in ° oder % dargestellt. Zur Anzeige kann ein Farbdisplay oder monochromes Display verwendet werden. Auch ein Farbverlauf oder die Änderung der Hintergrundfarbe kann zum darstellen der Abweichung verwendet werden. Mit Hilfe der Beschleunigungssensoren können optional auch die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Bohrtiefe ermittelt werden. Die Referenzierung der „Null-Tiefe“ muss dabei gesondert erfolgen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden auch Maschinenparameter wie Akkustand, Drehzahl oder Drehmoment ermittelt und auf dem Display dargestellt. Eine weitere mögliche Option besteht darin, Einstellung wie Grenzdrehzahl oder Grenzmoment über das Display vornehmen zu können.
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Damit der Anwender nicht immer einen direkten Blick auf das Display bzw. die Anzeige haben muss, können auch zusätzliche Hilfskomponenten für ein direktes Feedback in Form von optischen, akustischen und/oder haptischen Signalen integriert werden. Beispielsweise kann immer ein Signal abgegeben werden, wenn die Referenzorientierung in vorgegebenen oder einstellbaren Grenzen erreicht und/oder verlassen wird. Als Signale eignen sich aufblitzen am Display (2), einer zusätzlichen LED oder der Bohrfeldbeleuchtung, falls vorhanden. In 2 dient ein Piezo-Summer (10) als akustisches Signal. Für ein haptisches Feedback kann ein Vibrationsmotor (5) wie in 1 eingesetzt werden. Die oben genannten Signale lassen sich auch als Feedback für andere Eigenschaften wie Bohrtiefe, Drehzahl oder Drehmoment anwenden.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Antrieb der Maschine erst bei Erreichen einer ausreichend genauen Ausrichtung freizugeben oder beim Verlassen dieser und/oder erreichen einer festgelegten Bohrtiefe abzuschalten.
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In einem weiteren aber nicht dargestellten Anwendungsbeispiel wird die Ausrichtungshilfe über eine drahtlose oder drahtgebundene Verbindung mit einem zusätzlichen Gerät, z. B. Smartphone, Smartwatch, Tablet oder Laptop, gekoppelt. All die zuvor genannten Anzeigen, Einstellungen oder ein Feedback zur Ausrichtung können dann über das gekoppelte Gerät erfolgen. Auch die Festlegung der Referenzorientierung kann über die Sensoren der gekoppelten Geräte erfolgen.
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Die Anwendung der Ausrichtungshilfe ist auch in weiteren Maschinen und Geräten wie Heckenschere, Gewindebohrmaschinen, Trockenbauschrauber, Akkuschrauber, handgeführte Fräsmaschinen oder Hobel anwendbar. Die Ausrichtungshilfe ist allgemein an kabelgebundenen und akkubetriebenen Maschinen und Geräten einsetzbar.
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In einem weiteren Anwendungsbeispiel ist die Ausrichtungshilfe abnehmbar und kompatibel mit mehreren Geräten und/oder Gerätetypen. Dadurch wird nur eine Ausrichtungshilfe benötigt, die dann wahlweise an der verwendeten Maschine angebracht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20109136 [0002]
- DE 202017000927 U1 [0002, 0003]
