Titel

Werkzeugmaschine, insbesondere handgehaltene Werkzeugmaschine Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine handgehaltene

Werkzeugmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 oder 2.

Stand der Technik Werkzeugmaschinen vorgenannter Art sind in der Praxis, insbesondere auch als

Stichsägen, häufig eingesetzt und für das Arbeiten ihres Arbeitswerkzeuges entlang einer Arbeitsbahn, die im Offset zu einer seitlich versetzt zur Werkzeugmaschine verlaufenden Wegvorgabe liegt, mit einer Hilfseinrichtung ausgerüstet. Diese Hilfseinrichtung umfasst einen seitlich auskragend zur Maschine vorgese- henen Führungsschuh, der an einem zur Werkzeugmaschine verstellbaren Ausleger angeordnet ist und der entlang der zur Arbeitsbahn parallelen Wegvorgabe verschieblich geführt anliegt. Als Wegvorgabe dient beispielsweise eine Kante des Werkstücks, eine Führungsleiste oder dergleichen. In der Handhabung sind solche mechanischen Hilfseinrichtungen bezüglich ihrer

Einsatzmöglichkeiten eingeschränkt, oftmals umständlich und nicht selten auch im Arbeitsbetrieb hinderlich. Insbesondere bedingen sie seitens des Benutzers der Werkzeugmaschine zusätzliche Aufmerksamkeit, da der Benutzer zur Führung der Arbeitsmaschine auch die Wegvorgabe und die exakte Verfolgung der Wegvorgabe mit dem Führungsschuh überwachen muss.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vereinfachte Voraussetzungen für die Verfolgung einer zu einer seitlich versetzt zur Werkzeugmaschine verlaufenden

Wegvorgabe im Offset liegenden Arbeitsbahn zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß einmal mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, demzufolge über eine berührungslos arbeitende Distanzmesseinheit ein Verlaufsabschnitt der Wegvorgabe und der Abstand des Arbeitswerkzeuges zur Wegvorgabe in diesem Verlaufsabschnitt erfasst und über eine Anzeigevorrichtung die der Wegvorgabe in einer vorgegebenen Entfernung entsprechende Arbeitsbahn dargestellt wird, die mit dem Arbeitswerkzeug zu verfolgen ist.

Die berührungslose Erfassung der seitlich versetzt zur Werkzeugmaschine liegenden Wegvorgabe in ihrem Verlauf und in ihrem Abstand zum Arbeitswerkzeug kann optisch, zum Beispiel über eine Sensorik, insbesondere in Form einer Kamera oder eines Lasers, aber auch mit akustischen Mitteln, beispielsweise über eine Ultraschall-Messeinheit erfolgen. Auch weitere berührungslos arbeitende Messeinrichtungen, beispielsweise auf Funkwellenbasis arbeitende Messeinrichtungen, können eingesetzt sein. Die Anzeige der der Wegvorgabe entsprechenden Arbeitsbahn kann optisch erfolgen, sei es durch Darstellung der Arbeitsbahn als Peilstrahl oder durch die Projektion einer der Arbeitsbahn entsprechenden Arbeitslinie auf das jeweilige Werkstück. Damit ist einmal für den Benutzer die Möglichkeit gegeben, die Werkzeugmaschine mit ihrem Arbeitswerkzeug auf die Arbeitsbahn auszurichten und das Werkstück entlang der Arbeitsbahn zu bearbeiten. Die virtuell vorgegebene Arbeitsbahn, sei es als Peilstrahl oder auch durch Projektion auf das Werkstück, kann bei entsprechender Ausrüstung der Werkzeugmaschine darüber hinaus genutzt werden, in einem insbesondere halbautonomen Arbeitsbetrieb bei entsprechender Grundausrichtung der Werkzeugmaschine das Arbeitswerkzeug, so insbesondere bei Stichsägen das Stichsägeblatt auf die Arbeitsbahn auszurichten und entlang der Arbeitsbahn zu führen, so dass ausgehend von der Darstellung der im Offset zur Wegvorgabe liegenden Arbeitsbahn mittelbar über die maschinenseitige Verstellung des Arbeitswerkzeuges die Arbeitsbahn verfolgt wird und die Verfolgung dieser Arbeitsbahn seitens des Benutzers der Werkzeugmaschine auch beobachtet werden kann. Diese Beobachtung kann gegebenenfalls auch durch Hinweise auf die Lage des Arbeitswerkzeuges zur Arbeitsbahn, beispielsweise in Displaydarstellungen erreicht und/oder intensiviert werden.

Eine weitere Lösung der vorgenannten Aufgabe besteht gemäß Anspruch 2 darin, dass neben der durch eine Distanzmesseinheit zur berührungslosen Erfas- sung eines Verlaufsabschnitts einer seitlich versetzt zur Werkzeugmaschine verlaufenden Wegvorgabe und des Abstandes des Arbeitswerkzeuges zur Wegvorgabe als Hilfseinrichtung eine Stelleinrichtung zur Ausrichtung des Arbeitswerkzeuges auf die Arbeitsbahn und/oder zur Führung des Arbeitswerkzeuges ent- lang der Arbeitsbahn vorgesehen wird, die in einer vorgegebenen Entfernung zur

Wegvorgabe werkstückseitig verläuft. Ausgangspunkt ist bei dieser Lösung die unmittelbare Nutzung der die Arbeitsbahn hinsichtlich ihres der Wegvorgabe entsprechenden Verlaufes wie auch hinsichtlich ihres Abstandes zur Wegvorgabe beschreibenden Daten für die Ansteuerung der Stelleinrichtung dahingehend, dass das Arbeitswerkzeug der Arbeitsbahn folgt, was auch einen halbautonomen

Betrieb ermöglicht. In Verbindung damit erweist es sich als zweckmäßig, die der Wegvorgabe entsprechende Arbeitsbahn auch über eine Anzeigevorrichtung, wie vorgeschildert, darzustellen, was dazu führt, dass das dem Benutzer werkstückseitig vorliegende Bild ungeachtet des Arbeitens im Offset letztlich dem ent- spricht, das der Benutzer bei als Markierungslinie auf dem Werkstück aufgetragener Arbeitsbahn vorfindet.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgestaltung einer Werkzeugmaschine erweist sich insbesondere für elektrisch betriebene, handgeführte Stichsägen als zweckmäßig, die mit um ihre Hubachse drehbeweglichem Sägeblatt als Arbeitswerkzeug ausgestattet sind und bei denen die sensorisch, beispielsweise über eine Kamera erfasste Arbeitsbahn vom Sägeblatt durch entsprechende maschinelle Einstellung der Drehlage nachgefahren wird, wozu die sensorisch erfassten Daten rechnergestützt über eine Auswerteeinheit in Stellbefehle für eine das Sä- geblatt verdrehende Stelleinrichtung umgesetzt werden. Somit ist bei einer erfindungsgemäß ausgestalteten Werkzeugmaschine auch beim Nachfahren einer im Offset zu einer Wegvorgabe liegenden Arbeitsbahn ein halbautonomer Betrieb möglich, und dies ohne irgendwelche zusätzliche Markierung am Werkstück. Die Wegvorgabe kann bei der erfindungsgemäßen Lösung sowohl durch werk- stückseitige Konturen, wie etwa Kanten, am Werkstück vorgesehene Markierungen oder auch charakteristische Oberflächenstrukturen gebildet sein. Die Wegvorgabe kann bei entsprechender Positionierung des Werkstücks auch durch benachbart zum Werkstück liegende Teile, wie Wände oder dergleichen, gebildet sein, so dass es beispielsweise möglich ist, bei benachbart zu einer Wand positioniertem Werkstück und Nutzung der Wandfläche als Wegvorgabe eine Kante des Werkstücks der Wandkontur entsprechend zu schneiden und so auch bei unregelmäßigen Wandflächen und Wandkonturen eine optimale Anpassung durch eine der Wegvorgabe entsprechende Arbeitsbahn zu erreichen.

In Bezug auf einen vielfältigen Einsatz der Werkzeugmaschine auch bei räumlich versetzten Verläufen von Wegvorgabe und Arbeitsbahn, wie etwa einem Werkstück zu einer benachbarten Wand, erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Distanzmesseinheit zur Werkzeugmaschine verstellbar angeordnet ist und so beispielsweise mit ihrer Erfassungssensorik für die Wegvorgabe unterschiedlich positioniert werden kann. Gegebenenfalls kann die Distanzmesseinheit bei flexibler Verbindung insbesondere ihrer Erfassungssensorik zur Werkzeugmaschine auch ortsversetzt insbesondere mit dem Gehäuse der Werkzeugmaschine verbunden werden, beispielsweise durch Aufstecken, um eine jeweils optimierte Lage zur jeweiligen Wegvorgabe zu erreichen. Hierbei erweist es sich als zweckmäßig, wenn gegebenenfalls kombiniert zur Erfassungssensorik, auch eine Ausleuchtung zumindest des jeweils erfassten Verlaufsabschnittes der Wegvorgabe erfolgt, so insbesondere durch eine räumlich der Erfassungssensorik zugeordnete Beleuchtungseinheit.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 als Beispiel einer handgehaltenen Werkzeugmaschine eine Stichsäge, aufgesetzt auf ein Werkstück, in perspektivischer Darstellung, und

Fig. 2 bis 6

unterschiedliche Ansichten verschiedener, schematisierter Teildarstellungen von Stichsägen mit an der Stichsäge vorgesehener Distanzmesseinheit.

Fig. 1 veranschaulicht zunächst den Grundaufbau einer handgehaltenen Stichsäge 2 als Beispiel einer Werkzeugmaschine 1. Die Stichsäge 2 weist ein Gehäuse 3 auf, das über eine Fußplatte 4 auf der Oberfläche eines Werkstücks 5 verschieblich abgestützt ist. Die Stichsäge 2 weist als Arbeitswerkzeug 7, für das durch seine Formgebung eine Arbeitsebene vorgegeben ist, ein Sägeblatt 8 auf. Das Sägeblatt 8 ist in einer Werkzeugaufnahme 9 gehalten und hubbeweglich in Richtung des Pfeiles 10 angetrieben. Die Hubachse des Sägeblattes 8 fällt in der Darstellung mit einer Drehachse 12 zusammen, um die, bezogen auf das dargestellte Ausführungsbeispiel, das Sägeblatt 8, wie durch den Pfeil 1 1 veranschaulicht, verdrehbar ist. Über die Drehlage des Sägeblattes 8 ist die jeweilige Sägerichtung als Arbeitsrichtung vorgegeben. Die durch den Pfeil 6 angedeutete Arbeitsrichtung entspricht der Geradeausarbeitsrichtung der Stichsäge 2, die sich mit der Arbeitsebene des Sägeblattes 8 in dessen neutraler Mittelstellung, also bei unverdrehtem Sägeblatt 8 deckt.

Ausgehend von einem Grundaufbau der Stichsäge 2 und einer entsprechend der Geradeausarbeitsrichtung gemäß Pfeil 6 als Regelarbeitsstellung entsprechenden Ausrichtung des Sägeblattes 8 eröffnet die Verdrehbarkeit des Sägeblattes 8 um die Drehachse 12 entsprechend dem Pfeil 1 1 die Möglichkeit für den Betrieb der Stichsäge 2 in einer weiteren Betriebsart, nämlich als sogenannte„Scrolling Jigsaw". In dieser Betriebsart kann die Stichsäge 2 auch in Richtung einer von der Geradeausarbeitsrichtung abweichenden Drehlage des Sägeblattes 8 arbeiten, also unter einem der Drehlage des Sägeblattes 8 entsprechenden Winkel gegenüber der Geradeausarbeitsrichtung als Regelarbeitsstellung. Dies geschieht halbautonom dadurch, dass das Sägeblatt 8 maschinell auf eine jeweils vorgegebene, gerade oder krumme, nachzufahrende Arbeitsbahn ausgerichtet dieser folgt, wobei der Benutzer im Wesentlichen nur die Abstützung der aus dem Arbeitsbetrieb resultierenden Reaktionskräfte sowie den Vorschub der Stichsäge 2 übernimmt.

Gegebenenfalls kann die Stichsäge 2 bei der in Fig. 1 angedeuteten Ausrüstung auch noch in einem sogenannten Pendelhubmodus betrieben werden. Dabei wird das Sägeblatt über einen Pendelantrieb 13 in Richtung seiner Sägeblattebene als jeweiliger Arbeitsebene überlagert zum Hubantrieb pendelnd verstellt.

Die verschiedenen Betriebsarten sind benutzerseitig über eine Schalteinrichtung 15 einstellbar. Das Ein- und Ausschalten der Stichsäge 2 erfolgt über eine im Griffbereich von dessen Gehäuse 3 vorgesehene Schaltanordnung 14.

Eine vorstehend angesprochene, zumindest halbautonome Arbeitsweise mit ma- schinenseitiger Verfolgung einer bezogen auf eine zu verfolgende Arbeitsbahn bedingt eine entsprechende Vorgabe für diese Arbeitsbahn sowie auch Mittel zur Vorgabe und/oder Erfassung dieser Arbeitsbahn.

Die Darstellung gemäß Fig. 1 geht bezüglich des maschinenseitigen Aufbaus diesbezüglich davon aus, dass eine solche, beispielsweise durch eine Markierung auf der Werkstückoberfläche 27 vorgegebene Arbeitsbahn über eine optische Erfassungseinheit 30 erkannt und erfasst wird. Diese ist im Frontbereich 16 des Gehäuses 3 auf den werkstückseitigen Arbeitsbereich des Sägeblattes 8, und damit auf die Arbeitsbahn ausgerichtet, veranschaulicht. Die optische Erfas- sungseinheit 30 umfasst zumindest eine Sensorik 18, gegebenenfalls auch in

Form einer Kamera, die auf den werkstückseitigen Arbeitsbereich des Sägeblattes 8 und die diesen durchlaufende Arbeitsbahn ausgerichtet ist. Gegebenenfalls kann, wie angedeutet, insbesondere im Bereich der Sensorik 18, auch eine weitere Sensorik und/oder eine auf den Arbeitsbereich des Sägeblattes 8 und die in diesen durchlaufende Arbeitsbahn ausgerichtete Beleuchtungsanordnung 24, etwa in Form einer Peilstrahlers angeordnet sein. Über die Sensorik 18, gegebenenfalls auch über weitere Sensoriken erfasste Daten können einzeln oder zu- sammengefasst nachgeordnet ausgewertet werden und es ist hierzu zur Verarbeitung der entsprechenden Signale eine Recheneinheit 21 , eine Steuereinheit 22 und zumindest eine Stelleinrichtung 23 vorgesehen, wobei über Letztere insbesondere das Arbeitswerkzeug 7 in Form des Sägeblattes 8 auf seine jeweilige Drehstellung eingestellt und/oder in seiner jeweiligen Drehstellung gehalten wird.

Die erfassten Daten können des Weiteren auch, als weitere Hilfsstellung für den Benutzer, grafisch aufgearbeitet und in Informationen für den Benutzer umgesetzt werden, was in Fig. 1 durch die Darstellung eines Displays 20 angedeutet ist. Dies ermöglicht es beispielsweise, die Ausrichtung des Sägeblattes 8 relativ zur jeweiligen Arbeitsbahn zu veranschaulichen und damit dem Benutzer auch Hinweise darauf zu geben, in welcher Richtung die Stichsäge 2 abzustützen oder zu verschieben ist.

Bei der zuletzt beschriebenen Ausstattung der Stichsäge 2 mit einer Recheneinheit 21 weist diese bereits eine der Voraussetzungen auf, um mit geringem Aufwand eine wesentliche Erweiterung ihres Einsatzspektrums zu ermöglichen, in- dem sie mit einer Distanzmesseinheit 29 als Hilfseinrichtung zur berührungslosen

Erfassung eines Verlaufsabschnitts einer Wegvorgabe 31 ausgestattet wird, die seitlich versetzt zur Stichsäge 2 liegt und die es ermöglicht, in Verbindung mit einer Anzeigeeinrichtung 32 eine im Offset zur Wegvorgabe 31 liegende und mit dem Sägeblatt 8 als Arbeitswerkzeug 7 zu verfolgende Arbeitsbahn 33 (Fig. 2 bis 4) anzuzeigen. In entsprechender Weise kann in Abhängigkeit von den über die Distanzmesseinheit ermittelten Vorgaben für die Arbeitsbahn 33 insbesondere unter Nutzung von in der Recheneinheit 21 aufbereiteten Daten auch die Stelleinrichtung 23 angesteuert werden, derart, dass das Sägeblatt 8 entlang der im Offset zur Wegvorgabe 31 liegenden Arbeitsbahn 33 folgt und/oder auf diese ausgerichtet arbeitet, womit auch beim Arbeiten im Offset ein zumindest halbautono- mer Arbeitsbetrieb zu realisieren ist.

Als Anzeigeinrichtung 32 kann, was nicht näher dargestellt ist, beispielsweise eine Beleuchtungsanordnung 24 in Form eines Peilstrahlers oder einer Beleuchtungsquelle dienen, die, analog zum virtuellen Peilstrahl optisch eine zur Weg- vorgäbe 31 parallele Arbeitsbahn 33 abbildet.

Die Distanzmesseinheit 29 ist in den Fig. 3 bis 6 schematisiert mit einer Erfassungsanordnung 34 dargestellt, die, bezogen auf diese Ausführungsbeispiele der vereinfachten Darstellung wegen, ausschließlich frontseitig, und bevorzugt front- seitig längsmittig angeordnet gezeigt ist. Andere Anordnungsmöglichkeiten, beispielsweise außermittig frontseitig oder auch seitlich am Gehäuse 3, sind aber möglich und, bezogen auf spezielle Anwendungen, fallweise auch zweckmäßig. Insbesondere die frontseitig längsmittige Anordnung bietet aber vielseitige Anpassungsmöglichkeiten an die jeweiligen Bedürfnisse, insbesondere wenn die Erfassungsanordnung 34, wie zum Beispiel in Fig. 3 angedeutet, um eine Längsrichtung der Stichsäge 2 zu verlaufende Achse 35 verschwenkbar ist. Eine solche verschwenkbare Anordnung ist unschwer zu realisieren und ist gegebenenfalls auch in Verbindung mit einem zu einem gehäuseseitigen Basisteil 36 um die Achse 35 verschwenkbaren und in verschiedenen Schwenkstellungen fixierba- ren, insbesondere verrastbaren Aufnahmeteil 37 versehen, zu dem die Erfassungsanordnung 34 bevorzugt entnehmbar festzulegen ist. Eine einfache diesbezügliche Möglichkeit besteht darin, das Aufnahmeteil 37 mit einer schwalbenschwanzartigen Einschubführung für die Erfassungsanordnung 34 auszubilden. Andere diesbezügliche Gestaltungen liegen im Rahmen der Erfindung. Eine durch Basisteil 36 und Aufnahmeteil 37 gebildete Halterung für die Erfassungsanordnung 34 kann gegebenenfalls zusätzlich auch an anderer stelle, so bei- spielsweise seitlich zum Gehäuse 3 vorgesehen werden, so dass Vorbereitungen getroffen sind, die Erfassungsanordnung 34 an unterschiedlichen Befestigungsorten gegen die Stichsäge 2 festzulegen. Damit lassen sich bei gleicher Ausgestaltung der Stichsäge 2 im Hinblick auf die

Anbringung der Erfassungsanordnung 34, die bevorzugt über eine flexible und gegebenenfalls durch Ausziehen in ihrer Länge veränderliche Kabelverbindung angeschlossen und versorgt ist, Wegvorgaben 31 in recht unterschiedlicher Lage zum Werkstück 5 und zur Stichsäge 2 erfassen, wobei eine Wegvorgabe 31 so- wohl werkstückseitig angesetzt als auch zum Werkstück 5 abgesetzt vorgesehen sein kann, so beispielsweise durch eine benachbart zum Werkstück 5 liegende Wand 39 (siehe Fig. 6) gebildet sein kann.

Als Wegvorgabe 31 dient in der Darstellung gemäß Fig. 3 ein separates Refe- renzteil 40, das als Anschlag mit Skalierung ausgebildet ist, so dass über den

Messstrahl 41 der Erfassungsanordnung 34 bei entsprechender nachgeordneter Verarbeitung in der Recheneinheit 21 und/oder der Steuereinheit 22 auch Maßvorgaben bezüglich der längs der Arbeitsbahn 33 entsprechend der Wegvorgabe 31 zurückzulegenden Strecke übermittelt werden können.

Analog zu Fig. 3 ist auch in Fig. 4 eine werkstückseitige Wegvorgabe 31 gegeben, und zwar durch eine Kante 42 des Werkstückes 5, zu der eine im Offset seitlich versetzt liegende Arbeitsbahn 33 mit dem Sägeblatt 8 als Arbeitswerkzeug 7 nachgefahren werden soll. Auch hier wird die Wegvorgabe 31 über einem Verlaufsabschnitt 43, gebildet durch einen Längsabschnitt der Kante 42, erfasst, was beispielsweise mit einer Erfassungsanordnung 34 unter Verwendung einer Kamera möglich ist, und es wird entsprechend der Erstreckung des Verlaufsabschnittes 43 über die Ausrichtung des Sägeblattes 8 die gewünschte, im Offset zur durch die Kante 42 gebildeten Wegvorgabe 31 liegende Arbeitsbahn 33 nachgefahren. Um die Führungsarbeit für den Benutzer der Stichsäge 2 zu erleichtern, insbesondere um dem Benutzer eine Kontrolle und Orientierung bezüglich des Verlaufs der nachzufahrenden Arbeitsbahn 33 zu erleichtern, kann es zweckmäßig sein, wie vorstehend beschrieben, die Arbeitsbahn 33 für den Benutzer virtuell sichtbar zu machen, beispielsweise über einen entsprechenden Peilstrahl oder eine Projektion auf die Oberfläche des Werkstückes 5. Fig. 4 veranschaulicht bezüglich der Anordnung der Erfassungsanordnung 34 zum Gehäuse 3 der Stichsäge 2 eine frontseitig seitlich versetzte und schräg auf die zur Arbeitsbahn 33 seitlich versetzte Wegvorgabe 31 ausgerichtete Anordnung, die in der Recheneinheit 21 auch bezüglich des vorgegebenen Versatzes zwischen der Wegvorgabe 31 und der Arbeitsbahn 33 für die Darstellung der Arbeitsbahn 33 und die Ausrichtung des Sägeblattes 8 auf die Arbeitsbahn 33 berücksichtigt wird.

Fig. 5 zeigt eine der Fig. 4 maschinenseitig entsprechende Darstellung, wobei am Werkstück 5 nunmehr eine verrundete, durch eine Kante 42 des Werkstücks 5 gebildete Wegvorgabe 31 als Arbeitsbahn 33 mit dem Sägeblatt 8 nachzufahren ist. Hierbei wird der zwischen der Wegvorgabe 31 und der nachzufahrenden Arbeitsbahn 33 gegebene Versatz in Höhe der in Fig. 1 dargestellten Drehachse 12 des Sägeblattes 8 senkrecht zur Kante 42, bzw. senkrecht zur jeweiligen Tangente an die Kante 42, berücksichtigt.

Fig. 6 zeigt die Erfassungsanordnung 34 in einer in Richtung auf die Wand 39 ausgerichteten Querlage zur Arbeitsrichtung, die beispielsweise durch Verschwenken um die Achse 35 eingestellt werden kann. Die Erfassungsanordnung 34 ist also quer zur Hochachse der Stichsäge 2 auf die Wand 39 ausgerichtet und die Wand 39 bildet die seitlich beabstandete Wegvorgabe 31 für die mit dem Sägeblatt 9 nachzufahrenden Arbeitsbahn 33. Dadurch kann in besonders einfacher Weise eine der Wand 39 im Verlauf folgende Arbeitsbahn 33 vorgegeben werden.