Handhubsägemaschine

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Handhubsäge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind beispielsweise gemäß der Druckschrift US 2005/0060896 Al und US 2005/0257985 Al Stichsägen bekannt, die als „Scrolling Jigsaws" bezeichnet werden und bei denen das Sägeblatt zusätzlich zur Hubbewegung unabhängig von der Sägenbewegung um die eigene Achse manuell drehbar angeordnet ist. Diese Zusatz- funktion vereinfacht das Sägen kurvenreicher Schnitte.

Ohne zusätzliche Führungshilfen erfordert das exakte Sägen entlang einer vorgezeichneten Kontur mittels einer Stichsäge einen hohen Grad an übung. Erschwert wird dies zusätzlich durch Querkräfte, die zum Ver-

laufen des Sägeblatts führen. Durch seitlich stützende Hilfssysteme oder verschiedene Peilhilfen (z.B. Laser) werden diese Probleme vermindert aber nicht beseitigt .

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Handhubsäge, insbe- sondere einer Scrolling Jigsaw.

Es wird vorgeschlagen, dass Steuermittel vorgesehen sind, mittels denen ein Nachführen eines Sägeblatts und/oder der Handhubsäge entlang von Anrisslinien au- tomatisierbar ist. Hierbei sollen unter einem „Steuermittel" insbesondere Mittel verstanden werden, mittels denen eine nötige Ausrichtung das Sägeblatts und/oder der Handhubsäge bzw. eines Bestandteils der Handhubsäge, wie etwa einem Gleitelement, erfasst und/oder die Ausrichtung angepasst werden kann. Dieses Mittel kann eine Detektionseinheit, wie eine Sen- sorik in der Form eines Sensors, und/oder eine Aktua- torik in der Form einer Aktoreinheit, wie ein Servo- und/oder ein Schrittmotor und/oder ein Piezoaktor, sein. Alternativ wäre auch ein Gleichstrommotor denkbar. Ein „Nachführen" definiert hier ein Orientieren entlang eines vorgegebenen Wegs, der bevorzugt durch eine Markierung gekennzeichnet ist. Diese Markierung kann eine Anrisslinie, wie beispielsweise ein vorge- zeichneter Bleistiftstrich und/oder eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Markierung,

wie etwa eine Einkerbung und/oder eine weitere Profilierung, sein.

Das System dient zur Unterstützung eines Bedieners und damit zur Vereinfachung des Sägevorgangs. Durch Nutzung des vorhandenen Freiheitsgrades des Sägeblatts in Form der bereits realisierten Drehachse, wird die Handhubsäge mit einer speziellen Sensorik zur Erkennung einer vorgezeichneten Linie bzw. einer Anrisslinie und einer ent- sprechenden Aktuatorik zur automatischen Verstellung des Sägeblattwinkels aus einem Winkelbereich eines Schwenkwinkels ausgestattet. Die Drehachse ist hierbei durch eine Normale definiert, die durch einen Mittelpunkt einer Ebene verläuft, wobei die Ebene durch eine Dicke und eine Breite des Sägeblatts aufgespannt wird. Alternativ kann die Drehachse des Sägeblatts auch abweichend von dessen Mittelpunkt angeordnet sein. Hierbei stellt der Schwenkwinkel den Winkel dar, um den das Sägeblatt um seine Längsachse in Bezug auf eine Längserstreckungsachse des Gleitelements und/oder eines anderen dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Führungskörpers, wie beispielsweise einem Fahrwerk, maximal verstellt werden kann. Dieser Schwenkwinkel hat bevorzugt einen Winkel zwischen 0° und 90° Grad. Dahingegen ist der Sägeblattwinkel des Säge- blatts der Winkel, der real zwischen der Breitenerstreckung des Sägeblatts und der Längserstreckungsachse des Gleitelements bzw. eines Führungskörpers eingestellt ist. Durch eine der handgeführten Bewegung des Bedieners überlagerte Sägeblattbewegung, kann eine vorgezeichnete Kon- tur noch präziser nachverfolgt werden. Gerade Schnitte sind ebenfalls ohne zusätzliche Führungen realisierbar.

Dadurch ergibt sich bei einer vereinfachten Bedienung ein deutlich verbessertes Bearbeitungsergebnis.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn Mittel, mit denen ein Nachführen des Sägeblatts und/oder der Handhubsäge entlang von Anrisslinien automatisierbar ist, abschaltbar sind. Dadurch kann eine besonders flexibel einsetzbare Handhubsäge bereitgestellt werden.

Verfügt die Handhubsäge über ein auslenkbares Sägeblatt, das von dem Steuermittel antreibbar ist, kann vorteilhaft und konstruktiv einfach ein Nachführen der vorgezeichneten Linie durch das Sägeblatt erfolgen. Unter „auslenkbar" soll hier insbesondere ein Verbiegen und/oder ein Verdrehen des Sägeblatts in einer Achse verstanden werden, die vorzugsweise parallel zu einer Längserstreckung des Sägeblatts verläuft. Hierbei kann das Verbiegen durch ein Verspannen des Sägeblatts in einer Werkzeugaufnahme und/oder es kann durch eine sonstige Kraftausübung auf das Sägeblatt zustande kommen.

Des Weiteren geht die Erfindung aus von einer Handhubsäge, insbesondere einer Scrolling Jigsaw.

Es wird vorgeschlagen, dass ein Sensor zum Detektieren einer auf einem Werkstück aufgebrachten Anrisslinie vorgesehen ist. Unter einem „Sensor" soll hier insbesondere eine Kameraeinheit und/oder eine Kontrastsensoreinheit und/oder eine Wirbelstromsensoreinheit verstanden werden. Dadurch kann besonders vorteilhaft, kostengünstig und

konstruktiv einfach eine Detektion einer erwünschten Schnittrichtung erreicht werden.

Ferner geht die Erfindung aus von einer Handhubsäge, ins- besondere einer Scrolling Jigsaw.

Ferner wird vorgeschlagen, dass zur Ermittlung einer Geschwindigkeit und/oder einer Bewegungsrichtung optische Maussensoren dienen. Unter einem „optischen Maussensor" soll hier ein Sensor verstanden werden, der mit optischen Mitteln, wie beispielsweise einer Leucht- und/oder Laserdiode, eine Unterlage beleuchtet, ein von der Unterlage reflektiertes Licht auswertet bzw. von der änderung einer Oberfläche der Unterlage eine Geschwindigkeit errechnet und daraus die Bewegungsdaten in x- und/oder y-Richtung berechnet. Alternativ kann die Bewegungsrichtung und/oder die Vorschubgeschwindigkeit auch durch ein Laufrad mit Drehgeber, wie beispielsweise einem Wälzkörper mit korrespondierenden Lichtschranken, die eine Bewegung in zu- mindest zwei Richtungen, wie einer x- und einer y-Richtung, detektieren, ermittelt werden. Ferner können zur Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit auch Mittel, die zum Vergleich einzelner Kamerabilder dienen, vorgesehen sein. Durch die Verwendung optischer Maussensoren kann besonders einfach und kostengünstig eine robuste Sensorik zu einer Ermittlung der Geschwindigkeit und/oder einer Bewegungsrichtung bereitgestellt werden.

Im Weiteren geht die Erfindung aus von einer Handhubsäge, insbesondere einer Scrolling Jigsaw.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein Stellglied mit Regler vorgesehen ist. Unter einem „Stellglied mit Regler" soll hier eine Einheit verstanden werden, die Informationen einer Detektionseinheit verarbeitet, und zwar insbesonde- re in einem Regelkreis, und/oder auf generierte Steuersignale reagiert bzw. diese übermittelt. Diese Einheit ist bevorzugt als ein Servo- und/oder ein Schrittmotor und/oder ein Piezoaktor und/oder ein Gleichstrommotor mit einer Regeleinheit ausgebildet. Somit kann in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise ein Regelkreis zur exakten Verfolgung einer vorgegebenen Schnittlinie implementiert werden.

Zusätzlich geht die Erfindung aus von einer Handhubsäge, insbesondere einer Scrolling Jigsaw.

Es wird vorgeschlagen, dass ein Anzeigeelement bereitgestellt wird, das dazu vorgesehen ist, eine einzuschlagende Vorschubrichtung anzuzeigen. Unter einem „Anzeigeele- ment" soll hier ein Element verstanden werden, das den von einem Sensor detektierten Weg bzw. einen Verlauf der Anrisslinie optisch, akustisch und/oder taktil einem Bediener wieder gibt. Das Anzeigeelement kann hier von LEDs und/oder einem Display und/oder von einer anderen, einem Fachmann als zweckdienlich erscheinender Informationseinheit, gebildet sein. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein Bediener eine Information, eine zu erwartende Bewegungsrichtung betreffend, unabhängig von einer Sichtmöglichkeit auf das Sägeblatt erhält. Es kann einem Bediener eine Einhaltung eines optimalen Arbeitsbe-

reichs, der einen Winkelbereich des möglichen Sägeblattwinkels darstellt, ermöglicht werden. Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden

Zeichnungsbeschreibung. Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels mit zugehöriger Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombi- nation. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Handhubsäge,

Figur 2 einen von einer Fußplatte gebildeten

Gleitschuh der erfindungsgemäßen Handhub- säge mit optischen Sensoren,

Figur 3 einen von einer Fußplatte gebildeten alternativen Gleitschuh der erfindungsgemäßen Handhubsäge,

Figur 4 einen von einer Fußplatte gebildeten al- ternativen Gleitschuh der erfindungsgemäßen Handhubsäge mit alternativen Sensoren und

Figur 5 die Handhubsäge in einer Ansicht von oben,

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Handhubsäge 9 in der Form einer Scrolling Jigsaw, in einer perspekti- vischen Seitenansicht. Die Handhubsäge 9 umfasst ein Maschinengehäuse 44 mit einem im Maschinengehäuse 44 integrierten Haupthandgriff 46, einer Werkzeugaufnahme 48 mit einem darin aufgenommenen Werkzeug in der Form eines Sägeblatts 12, das drehbar angeordnet ist. An einer einem zu bearbeitenden Werkstück 18 zugewandten Seite 50 ist ein Gleitelement bzw. ein Gleitschuh 8 in der Form einer Fußplatte angeordnet. Dieser Gleitschuh 8 ermöglicht ein vorteilhaftes Gleiten der Handhubsäge 9 auf dem Werkstück 18. An der vom Sägeblatt 12 abgewandten Seite 52 in einem dem Haupthandgriff 46 zuordenbaren Bereich ist ein Führungsknauf 54 angeordnet, der zu einer zumindest manuellen Führung der Handhubsäge 9 dient. Ferner ist im Maschinengehäuse 44 ein nicht näher dargestellter Motor angeordnet. Am Haupthandgriff 46 ist ein Betätigungsschalter 56 vorgesehen, mittels dem die Handhubsäge 9 ein und ausgeschaltet werden kann. Ferner ist in einem Seitenbereich 58 des Maschinengehäuses 44 ein Verstellschalter 60 angeordnet, über den der Gleit- schuh 8 relativ zu einer Haupterstreckung 62 des Sägeblatts 12 verstellt werden kann.

Die Handhubsäge 9 umfasst Steuermittel 10, 100, mittels denen ein Nachführen des Sägeblatts 12 entlang der An- risslinie 14 automatisierbar ist. Das Steuermittel 10 ist in einem vom Haupthandgriff 46 in axialer Richtung 64 ab-

gewandten Teil 66 des Maschinengehäuses 44 angeordnet. Das Steuermittel 10 umfasst einen Sensor 16 zur Detektion bzw. zur optischen Erfassung einer auf das Werkstück 18 aufgebrachten Markierung bzw. Anrisslinie 14 in der Form eines normalen Bleistiftstrichs 3. Der Sensor 16 ist von einer Kameraeinheit 7 gebildet, die bevorzugt eine Low- Cost Kamera beinhaltet, und der eine Recheneinheit 28 zugeordnet ist. Der Sensor 16 könnte grundsätzlich auch eine Kontrastsensoreinheit 20 und/oder eine Wirbelstromsen- soreinheit 22 sein, denen jeweils eine Recheneinheit 28 zugeordnet ist. Für eine optimale Detektion der vorgezeichneten Linie 14 wäre auch eine Anordnung des Wirbelstromsensors 22 im Gleitschuh 8 denkbar.

Ein überwachungsbereich 68 des Sensors 16 bzw. der

Kameraeinheit 7 verläuft in Richtung der Haupterstre- ckung 62 des Sägeblatts 12 auf das Werkstück 18 zu und deckt einen 360° Winkelbereich um das Sägeblatt 12 ab. Der überwachungsbereich 68 der Kameraeinheit 7 stellt den Bereich dar, in dem das Sägeblatt 12 in einem Bearbeitungsmodus, bevorzugt ein Sägevorgang eines Werkstücks 18, arbeitet. Der Gleitschuh 8 weist um das Sägeblatt 12 eine teilkreisförmige Ausnehmung 70 auf, in der das Sägeblatt 12 zentrisch angeordnet ist. In Richtung einer Vorschubrichtung 38 bzw. in Richtung des überwachungsbereichs 68 weist die Ausnehmung 70 ein rechteckiges Sichtfenster 102 auf. Ferner weist der Gleitschuh 8 eine Referenzmarke 74 auf, die einen Schnittpunkt einer Kante 76 des Gleit- schuhs 8 mit einer Längserstreckungsachse 78 des Gleitschuhs 8 markiert (siehe Figur 2) .

Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform des Gleitschuhs 8. Die zentrale Ausnehmung 70 weitet sich hierbei V-förmig zu einem Sichtbereich 72 auf.

In Figur 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform des Gleitschuhs 8 mit einer kreisförmigen Ausnehmung 70 gezeigt. Hier ist der Gleitschuh 8 im überwachungsbereich 68 geschlossen ausgeführt und er ist zu einer überwachungsmöglichkeit der Anrisslinie 14 auf dem Werkstück 18 durchsichtig ausgebildet, wie beispielsweise aus Plexiglas (siehe Figur 4).

Ferner ist im Maschinengehäuse 44 der Handhubsäge 9 eine kompakte Aktuatorik 2 angeordnet, die das Säge- blatt 12 um eine Drehachse 1 automatisiert verstellen kann. Hierfür ist das Steuermittel 100 vorgesehen. Zum Nachführen des drehbaren Sägeblatts 12 wird es von dem Steuermittel 100 rotatorisch angetrieben. Das Steuermittel 100 stellt eine Stelleinheit 30, ausge- führt als Stellglied mit Regler 34 in der Form eines Schrittmotors dar, mittels dem ein Sägeblattwinkel 26 eines Sägeblatts 12 einstellbar ist. Das Steuermittel 100 bzw. der Schrittmotor kann auch alternativ zum Führungsknauf 54 Platz sparend angeordnet sein. Der Sägeblattwinkel 26 ist dabei ein Winkel α aus dem

Winkelbereich eines Schwenkwinkels 80, der real zwischen der Breitenerstreckung 82 des Sägeblatts 12 und der Längserstreckungsachse 78 des Gleitschuhs 8 eingestellt ist. Der Schwenkwinkel 80 stellt den Winkel α _max dar, um den das Sägeblatt 12 um seine Längsachse, die parallel zur Haupterstreckungsrichtung 62 des Sä-

geblatts 12 ausgerichtet ist, in Bezug auf eine Längserstreckungsachse 78 des Gleitschuhs 8 maximal verstellt werden kann (vgl. Figur 2) .

Mit Hilfe der Steuermittel 10, 100, nämlich dem Sensor 16 und der Stelleinheit 30, kann ein Regelkreis zur möglichst exakten Verfolgung der vorgegebenen Linie bzw. der Anrisslinie 14 implementiert werden. Die Besonderheit liegt dabei zum einen in einer verwende- ten analogen Bildverarbeitung zur Erkennung der Anrisslinie 14 und zum anderen in der Automatisierung des Systems. Somit ist es möglich, saubere, gerade Schnitte von Hand durchzuführen und aktiv eine Abweichung des Sägeblatts 12 zu verhindern.

Ein Prozessablauf ist hier im Folgenden näher beschrieben .

Der Sensor 16 in Form der Kameraeinheit 7 erfasst einzelne Punkte 4 der vorgezeichneten Linie bzw. der Anrisslinie 14. Hierbei verwendet der Sensor 16 zur Erkennung der Anrisslinie 14 eine analoge Bildverarbeitung, die eine Aufteilung des überwachungsbereiches 68 in einzelne Suchzeilen 6 ohne digitale BiId- Verarbeitung nutzt. Besonders vorteilhaft ist bei der analogen Bildverarbeitung die Verwendung der Kameraeinheit 7, da so keine rechenintensive digitale Bildverarbeitung erforderlich ist.

Die gesammelten Sensorinformationen bzw. die zu den erfassten Punkten 4 zugehörigen Daten werden dann von

dem Sensor 16 an die Recheneinheit 28 weitergeleitet, die die erfassten Punkte 4 weiterverarbeitet und aus ihnen einen tatsächlichen Bahnverlauf 24 (Spline) interpoliert bzw. anpasst. Die Recheneinheit 28 kann ein MikroController oder eine andere einem Fachmann als zweckdienlich erscheinende Recheneinheit sein.

Die Recheneinheit 28 berechnet bzw. generiert Steuersignale und übermittelt Steuersignale an die Stell- einheit 30 für eine Einstellung des Sägeblattwinkels 26. Die Stelleinheit 30 passt nun durch ein Stellglied mit Regler 34 in der Form eines Schrittmotors den Sägeblattwinkel 26, d.h. den Winkel α um die Längsachse parallel zur Haupterstreckungsrichtung 62 des Sägeblatts 12, in Abhängigkeit von der überlagerten Benutzerführung über den Führungsknauf 54 der Handhubsäge 9 entsprechend an.

Zudem bietet die Verwendung des Sensors 16 bzw. der Kameraeinheit 7 gleichzeitig die Möglichkeit zusätzlich weitere Referenzmarken 74 mittels des Gleitschuhs 8 zu messen. Ferner kann der Sensor 16 zu einer Detektion des eingestellten Sägeblattwinkels 26 bzw. der Bestimmung des Verdrehwinkels des Sägeblatts 12 verwendet werden. Dadurch können zusätzliche kostenintensive und unnötig bauraumnutzende Sensoren eingespart werden.

Eine zusätzliche und alternative Ausführung ist die Integration einer Ermittlung einer Vorschubgeschwindigkeit. Hierfür sind im Gleitschuh 8 auf einer dem

Werkstück 18 zugewandten Seite 84 optische Maussensoren 5 angeordnet, die die Geschwindigkeit und eine Bewegungsrichtung bevorzugt in x- und/oder y-Richtung ermitteln (siehe Figur 3) .

In Figur 4 ist eine weitere Möglichkeit zur Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit gezeigt. Hierbei ist ein einfaches Laufrad mit Drehgeber 32, wie einem Wälzkörper 86 mit korrespondierenden Lichtschranken 88 vorgesehen. Es sind aber grundsätzlich auch andere Ansätze denkbar, wie beispielsweise der Vergleich einzelner Kamerabilder mittels der Recheneinheit 28. In gewissen Grenzen lässt sich das System auch ohne eine Geschwindigkeitsmessung umsetzen.

Bei der Verwendung der Handhubsäge 9 bzw. in einem Sägeprozess wird die Handhubsäge 9 manuell mittels dem Haupthandgriff 46 und dem Führungsknauf 54 von einem Bediener geführt, wobei die Schnittrichtung vom Bediener grob vorgegeben werden muss. Das System aus Steuermitteln 10, 100 bzw. aus Sensor 16 und Stelleinheit 30 ist lediglich für die Feinregelung zuständig, die Ungenauigkeiten im Sägeblattlauf und/oder der Benutzerführung ausgleicht.

Dabei ist dieses System nur als unterstützendes System zu sehen, d.h. wenn keine Anrisslinie 14 erkannt werden kann (Linienende, Mehrfachlinien) gibt das System über eine akustische und/oder optische Einheit 90 eine Warnung aus, stabilisiert den momentanen Sägeblattwinkel 26 und der Bediener ist auf sich ge-

stellt, wie bei herkömmlichen Stichsägen auch. Es findet kein aktiver Eingriff statt. Bei Wunsch kann das System, dem ein oder mehrere Mittel zuordenbar sind und mit denen ein Nachführen des Sägeblatts 12 und/oder der Handhubsäge 9 entlang von Anrisslinien 14 automatisierbar ist, auch bevorzugt manuell vom Bediener jederzeit abgeschaltet werden. Das System umfasst vorteilhafterweise die Aktuatorik 2, zumindest einen geschwindigkeitsermittelnden Sensor, wie den optischen Maussensor 5, das Steuermittel 10 in der Form des Sensors 16 bzw. der Kameraeinheit 7, das Steuermittel 100 in der Form der Stelleinheit 30 bzw. des Stellglieds mit Regler 34. Zum Abschalten ist hierfür ein Schalter 92 am Maschinengehäuse 44 im Be- reich des Haupthandgriffs 46 vorgesehen.

Zudem ist, wie in Figur 4 gezeigt, auf einer dem Bediener zugewandten Seite 94 des Maschinengehäuses 44 bzw. des Haupthandgriffs 46 im Blickfeld eines Bedie- ners ein Anzeigeelement 36, wie beispielsweise LEDs

40 und/oder ein Display 42, angeordnet. Dieses Anzeigeelement 36 ist dazu vorgesehen, eine einzuschlagende Vorschubrichtung 38, beispielsweise symbolisiert durch ein Pfeilsymbol 96 zusammengesetzt aus Leucht- dioden bzw. LEDs 40, anzuzeigen. Dadurch wird dem Bediener angezeigt, in welche Richtung die Sägebewegung korrigiert werden muss. Somit dient das Anzeigeelement 36 dazu, dem Bediener eine Einhaltung eines optimalen Arbeitsbereichs, der einen Winkelbereich des möglichen Sägeblattwinkels 26 darstellt, zu ermöglichen .

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zur Verbesserung der Sicht ein Gebläse 98 vorgesehen, mittels dem beim Sägeprozess anfallende Bearbeitungsreste entfernt bzw. abgesaugt werden können.

Insgesamt wird so ermöglicht, dass die Führung der Handhubsäge 9 deutlich vereinfacht wird, bei einem gleichzeitig verbesserten Sägeergebnis. Ein weiterer Vorteil dieses Systems besteht darin, dass die oft schlechte Sichtbarkeit der Sägestelle nur noch eine untergeordnete Rolle spielt, da die Feinführung ohnehin vom System übernommen wird.