BeSchreibung

Titel

Werkzeugmaschine, insbesondere handgehaltene Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine handgehaltene Werkzeugmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

Für Werkzeugzeugmaschinen dieser Art, die als Stich- sowie auch Kreissägen in der Praxis vielfach eingesetzt sind, ist bekannt, mit Hilfseinrichtungen zu arbeiten, die die Verfolgung einer gewünschten und aufgrund der überdeckung durch die Maschine häufig nur unzulänglich einzusehenden Arbeitsbahn erleichtert. Hierzu erfolgt die Führung der Werkzeugmaschine orientiert an einer jeweiligen Wegvorgabe, die zur Arbeitsbahn seitlich versetzt liegt und ausgerichtet an der ein exaktes Arbeiten entlang der Arbeitsbahn erleichtert ist. Als Hilfseinrichtung ist hierbei seitlich auskragend zur Maschine ein Führungsschuh vorgesehen, der an einem zur Werkzeugmaschine verstellbaren Ausleger angeordnet ist und der entlang der zur Arbeitsbahn parallelen Wegvorgabe in Arbeitsrichtung der Werkzeugmaschine verschieblich anliegt, wobei die Wegvorgabe beispielsweise durch eine zur gewünschten Arbeitsbahn parallele Kante eines Werkstückes gebildet sein kann.

Abgesehen davon, dass solche Hilfseinrichtungen mechanisch aufwändig und bezüglich ihrer Einsatzmöglichkeiten eingeschränkt sind, bedingen sie jeweils zur Einstellung entsprechende

Vorarbeiten und teilweise auch die zusätzliche Anbringung von Leisten oder dergleichen als Wegvorgabe, falls nicht aufgrund

der durchzuführenden Arbeiten eine zur Arbeitsbahn entsprechende Bezugskontur als Wegvorgabe bereits vorliegt. Liegt diese aber bereits vor, so häufig in einer Ausbildung, die eine unmittelbare Nutzung als Bezugskontur mit den bekannten Hilfseinrichtungen zumindest erschwert.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den Benutzer verbesserte Möglichkeiten zu an einer solchen Wegvorgabe orientierten und versetzten Führung der Werkzeugmaschine zu schaffen und den Benutzer zudem in seiner an der Wegvorgabe orientierten und zur Wegvorgabe seitlich versetzten Führung der Werkzeugmaschine aktiv zu unterstützen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Verbesserte Möglichkeiten zur Führung der Werkzeugmaschine entlang einer im Offset zu einer Wegvorgabe liegenden Arbeitsbahn ergeben sich daraus, dass erfindungsgemäß als Hilfseinrichtung eine Sensoranordnung mit im Umfeld zum Arbeitsbereich des Werkzeuges liegender Detektionsflache vorgesehen wird, zu der die Wegvorgabe einen überdeckungsbereich aufweist, so dass ausgehend von über die Sensoranordnung erfassten Werten der Wegvorgabe die Werkzeugmaschine über eine entsprechende Führung des Werkzeuges auf die Arbeitsbahn ausgerichtet deren Bahn folgt. Die eigentliche Führung der Werkzeugmaschine liegt somit nicht beim Benutzer, über den im Wesentlichen nur der Vorschub der Werkzeugmaschine, also eine entsprechende Abstützung der Werkzeugmaschine erfolgt.

Gleichzeitig bietet die Erfindung die Möglichkeit, bei entsprechender Visualisierung der über die Sensoranordnung erfassten Gegebenheiten und Werte, sei es in der Detektionsflache oder anderweitig, so insbesondere am

Maschinengehäuse, einen Arbeitsverlauf zu überwachen und dies auch hinsichtlich der Verfolgung der Arbeitsbahn, wenn diese, was sich im Rahmen der Erfindung insbesondere als zweckmäßig erweist, ebenfalls im überdeckungsbereich zur Detektionsflache liegt. Solche Gegebenheiten sind insbesondere bei in der Praxis häufig kritischen Arbeiten vorhanden, wenn bestehende Konturen, wie beispielsweise der Umriss eines Einbauteils, wie etwa einer Spüle, Arbeitsbahnen bedingen, die im Offset parallel zu diesem Umriss liegen und ausgesägt werden müssen.

Dementsprechend ergibt sich auch mit der Ausgestaltung der Werkzeugmaschine als Stichsäge mit einem Sägeblatt, das um eine in seiner Längsrichtung verlaufende Drehachse drehbar ist und das über eine Stelleinheit der insbesondere die Sensoranordnung umfassenden Steuermittel entlang der Arbeitsbahn geführt wird, eine Lösung, die für die Praxis insbesondere von Bedeutung ist, da die Stichsäge in dieser Ausgestaltung eine halbautonom geführte Maschine ist, mit der sich auch bei ungeübten Benutzern gute Arbeitsergebnisse erreichen lassen.

Die Wegvorgabe kann bei der erfindungsgemäßen Lösung sowohl über eine optische wie auch über eine mechanische Markierung, also beispielsweise über einen Peilstrahl wie auch über eine Linienführung erfolgen, die sich in ihrer Lage zur Detektionsflache mit hinreichender Genauigkeit verfolgen lässt, wobei die Umrisse der Detektionsflache optisch und/oder mechanisch, beispielsweise durch Randbegrenzungen eines Ausschnitts, visualisiert sind. Zudem bietet die Erfindung auch gute Voraussetzungen, etwaige kritische Abweichungen der Arbeitsmaschine von der Wegvorgabe und/oder des

Arbeitswerkzeuges von der Arbeitsbahn, gegebenenfalls auch entsprechend gewichtet, über Anzeigemittel zu visualisieren, so dass die für den Benutzer erleichterte Führung der Arbeitsmaschine mit guten überwachungsmöglichkeiten der Arbeitsergebnisse wie auch der Werkzeugmaschine gepaart ist, da entsprechend der Visualisierung der für das Arbeitsergebnis

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bestimmenden Faktoren auch eine Visualisierung von maschinenrelevanten Informationen zweckmäßig und möglich ist.

Durch die Erfindung ist somit auch ein Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer handgehaltenen

Werkzeugmaschine, bevorzugt in der Ausgestaltung als Stichsäge, geschaffen, bei der die Werkzeugmaschine lediglich ausgerichtet an einer Wegvorgabe vom Benutzer zu halten ist und das Werkzeug selbst die Führung und Ausrichtung der Werkzeugmaschine auf eine zur Wegvorgabe versetzte Arbeitsbahn übernimmt, und zwar bei günstigen Möglichkeiten der Visualisierung der relevanten Verhältnisse, sowie insbesondere auch des Hinweises auf Abweichungen vom Regelarbeitsbetrieb und auf Gefahren sowohl durch optische wie auch akustische Signale.

Die Höhe des Versatzes kann vom Nutzer dabei in gewissen Grenzen beliebig eingestellt werden.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung als Beispiel für eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung eine Stichsäge, die als halbautonom zu betreibende Stichsäge ein

Sägeblatt aufweist, das um seine Längsachse verdrehbar und über eine Aktuatorik in seiner Drehlage einstellbar ist, wobei die Stichsäge in ihrer an ein Werkstück angesetzten Arbeitslage dargestellt ist,

Fig. 2 eine schematisierte Draufsicht auf den vom Sägeblatt durchsetzten Arbeitsbereich der Fußplatte der Stichsäge mit einer Wegvorgabe und einer hierzu im Offset liegenden, also versetzten Arbeitsbahn, und

Fig. 3 eine schematisierte Darstellung des als

Detektionsflache genutzten Sensorbereiches.

Fig. 1 veranschaulicht als Beispiel einer handgehaltenen Werkzeugmaschine 1 eine Stichsäge 2, die ein Gehäuse 3 aufweist und die über eine Fußplatte 4 auf einem Werkstück 5 abgestützt ist.

Im in Arbeitsrichtung 6 vorderen Bereich der Stichsäge 2 weist diese als Arbeitswerkzeug 7 ein Sägeblatt 8 auf. Dieses greift im Arbeitsbetrieb in das Werkstück 5 ein, auf dem die Stichsäge 2 über ihre Fußplatte 4 verschieblich abgestützt ist.

Die Stichsäge 2 weist für ihren jeweiligen Benutzer ein Sichtfeld 10 auf, das sich bevorzugt zumindest über das Gebiet des durch das Sägeblatt 8 bestimmten Arbeitsbereiches 9 erstreckt und im Regelfall, wie veranschaulicht, über diesen insbesondere in Arbeitsrichtung 6 hinausreicht, um dem Benutzer auch vorausschauend einen bestmöglichen überblick über die Arbeitsgegebenheiten zu vermitteln.

Das Gehäuse 3 der Stichsäge 2 ist im Wesentlichen konventionell gestaltet und weist in Hochrichtung gegenüberliegend zu der um eine in Arbeitsrichtung 6 verlaufende Schwenkachse feststellbar abgestützten Fußplatte 4 eine bügelartige Handhabe 11 auf, deren Griffbügel 12 sich in Arbeitsrichtung 6 erstreckt und frontseitig in den Stirnwandbereich 13 des Gehäuses 3 einläuft. Nach oben geht diese in einen Führungsknauf 14 über.

Im Bereich der Handhabe 11 ist untergreifend zum Griffbügel 12 eine Schalteranordnung 15 vorgesehen, über die die Werkzeugmaschine 1 ein- und auszuschalten ist . Unterschiedliche Betriebsmodi der Stichsäge 2 lassen sich über die längsseitlich zum Gehäuse vorgesehene Schalteinrichtung 16 einstellen.

Der Stirnwandbereich 13 des Gehäuses ist nach unten, also in Richtung auf die Fußplatte 4 zulaufend stufig entgegen der

Arbeitsrichtung 6 abgesetzt. Die dadurch entstehende Stufe 17 überdeckt die Werkzeugaufnahme 18 für das Sägeblatt 8.

Das Sägeblatt 8 der insgesamt elektrisch betriebenen Werkzeugmaschine 1 ist, wie durch den Pfeil 19 angedeutet, hubbeweglich angetrieben. Ein Stellantrieb 20 dient dazu, einen weiteren Antriebsmodus für das Sägeblatt 8 zu realisieren, nämlich einen Pendelhubbetrieb, bei dem das Sägeblatt 8 um eine quer zur Blattebene verlaufende, nicht gezeigte Schwenkachse überlagert zur Hubbewegung verschwenkbar ist.

In einer dritten Betriebsweise, veranschaulicht durch den Pfeil 21, ist das Sägeblatt 8 zusätzlich zur Hubbewegung um eine in Richtung seiner Längsachse verlaufende Drehachse 22 drehbar. Dadurch ist das Sägeblatt 8, wie in Fig. 2 angedeutet, aus seiner Geradeausstellung, entsprechend einem Nullwinkel zur Längsachse 25 der Stichsäge 2, in winklige Arbeitsrichtungen verstellbar. Dadurch ist die Stichsäge 2 als sogenannte Scrolling Jigsaw nutzbar und bei entsprechend gesteuerter Verstellung als halbautonome Stichsäge 2 zu betreiben. Hierbei übernimmt der die Stichsäge 2 haltende Benutzer im Wesentlichen nur den auf die jeweilige Arbeitsrichtung 6 grob ausgerichteten Vorschub. Die exakte, auf eine Arbeitsbahn 24 ausgerichtete und dieser entsprechende Positionierung der Stichsäge 2 durch Einstellung des Sägeblattes 2 erfolgt durch die Verstellung des Sägeblattes 2.

In Fig. 2 ist die Arbeitsbahn 24 als dünne Linie veranschaulicht. Die Arbeitsbahn 24 hat, bezogen auf die angedeutete Arbeitssituation, einen Schnittpunkt mit der

Drehachse 22, durch den auch die angedeutete Längsachse 25 der Stichsäge 2 verläuft. Ausgehend von der Drehachse 22 verläuft die angenommene Arbeitsbahn 24 mit zunehmendem seitlichen Versatz zur Längsachse 25 in Arbeitsrichtung 6.

Die Arbeit entlang der Arbeitsbahn 24 erfolgt ausgerichtet an einer Wegvorgabe 23, dargestellt durch eine dicke Linie. Dies

entsprechend einer Arbeitssituation, bei der eine vorgegebene Kontur mit entsprechendem Versatz, also im Offset zur Wegvorgabe 23, in einer Arbeitsbahn 24 nachgeschnitten wird.

Der Erfassung derartiger Arbeitsgegebenheiten dienen

Steuermittel 26, die unter anderem eine Sensoranordnung 27, eine Recheneinheit 28 und eine Stelleinheit 29 umfassen. über die Steuermittel 26 wird das Sägeblatt 8 in seiner Drehstellung auf die Arbeitsbahn 24 ausgerichtet und liegt bei Nullwinkel in dieser. Die Stichsäge 2 bildet in dieser Ausbildung eine sogenannte Scrolling Jigsaw, die als halbautonome Stichsäge einzusetzen ist. Der Benutzer übernimmt dabei im Wesentlichen nur Vorschub und Abstützung der Stichsäge 2.

Die Sensoranordnung 27 umfasst im Ausführungsbeispiel einen als Kamera 30 ausgebildeten Sensor, dem die Recheneinheit 28 nachgeordnet ist. Die Kamera 30 der Sensoranordnung 27 ist auf eine im Bereich der Fußplatte 4 liegende Detektionsflache 31 ausgerichtet, die dem Sensorbereich entspricht oder zumindest innerhalb desselben liegt. Innerhalb der Detektionsflache 31 verläuft in der dargestellten Draufsicht die Wegvorgabe 23, zu der die nachzuarbeitende Arbeitsbahn 24 im Offset liegt.

über die Sensoranordnung 27 mit der auf die Detektionsflache 31 ausgerichteten Kamera 30 als Sensor wird die Wegvorgabe 23 in einzelnen Punkten 32 erfasst, die auf quer zur Arbeitsrichtung 6 verlaufenden, in überdeckung zur Detektionsflache 31 liegenden Suchzeilen 33 liegen. Dadurch können sowohl bei analoger wie auch digitaler Bildverarbeitung die über die Sensoranordnung 27 erfassten Daten an die Recheneinheit 28 weitergeleitet werden, so dass dort die Wegvorgabe 23 in ihrem Bahnverlauf, und damit auch in ihrem Verlauf zur Längsachse 25 erfasst ist.

In Berücksichtigung des gegebenen parallelen Versatzes zwischen der Wegvorgabe 23 und der Arbeitsbahn 24 als zusätzlichem

Parameter werden über die Recheneinheit 28 die erfassten Daten in Steuersignale umgesetzt und an die Steuereinheit 29

übermittelt, die nun durch ein Stellglied mit Regler, zum Beispiel in Form eines Schrittmotores, dem Sägeblattwinkel 34 in Abhängigkeit von der überlagerten Benutzerführung einstellt. Als Sägeblattwinkel 34 ist der zur Längsachse 25 gegebene Anstellwinkel des Sägeblattes 8 bezeichnet.

In der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 ist die Detektionsflache 31 über eine Stichpunktlinie 35 umgrenzt, die sich mit den Kanten eines in der Fußplatte 4 vorgesehenen Ausschnittes 36 überdeckt, so dass die Detektionsflache 31 bei dieser Gestaltung über die Kanten des Ausschnittes 36 mechanisch abgegrenzt und visualisiert ist. Die Detektionsflache 31 liegt symmetrisch zur Längsachse 25, auf der die Drehachse 22 des Sägeblattes 8 liegt, das sich bei mit der Längsachse 25 zusammenfallender Arbeitsbahn 24 mit seiner Sägeblattebene in Richtung der Längsachse 25 erstreckt .

über die Detektionsflache 31 ist auch der Bereich - im Ausführungsbeispiel ein Bereich von etwa 1 cm beiderseits der Längsachse 25 - abgegrenzt, in dem die Stichsäge 2 unter

Berücksichtigung der sensorisch erfassten Werte halbautonom geführt ist - sofern diese Führung nicht abgeschaltet ist - und somit durch die automatisierte Verstellung des Sägeblattwinkels 34 unabhängig von den Vorgaben des Benutzers auf die Arbeitsbahn 24 ausgerichtet ist. Verlässt die Wegvorgabe 23 den sensorisch erfassten, als Detektionsflache 31 dienenden Bereich, so entfällt auch die maschinelle Unterstützung des Benutzers in der Führung der Stichsäge 2 im Offset und parallel zur Wegvorgabe 23. Deshalb wird bevorzugt ein Auswandern der Wegvorgabe 23 aus der Detektionsflache 21 signalisiert, insbesondere optisch und/oder akustisch signalisiert, eine entsprechende akustische Warneinheit ist bei 37 angedeutet. Verbunden mit der Warnung wird zweckmäßigerweise die Maschine abgeschaltet.

Da aufgrund der halbautonomen Führung der Stichsäge 2 der Benutzer die Ausrichtung auf die Wegvorgabe 23 nur grob vornehmen muss, ist deren genaue Verfolgung und Beobachtung

durch den Benutzer nicht erforderlich; vielmehr ist es ausreichend, wenn der Benutzer darüber informiert wird, dass die Wegvorgabe 24 noch durch die Detektionsflache 31 verläuft, so dass sich der Benutzer an der Detektionsflache 31 oder an anderweitig vorgesehenen Anzeigeelementen 38 mit einem

Anzeigefeld 39 orientieren kann. Erleichtert wird dies auch durch eine auf den Arbeitsbereich 9 und/oder das Sichtfeld 10 ausgerichtete Beleuchtungsquelle 45.

Mit einer Werkzeugmaschine 1 gemäß der Erfindung kann eine

Kontur, so etwa die Kontur eines Einbauteiles, wie einer Spüle parallel zur Vorgabe mit einem größeren oder kleineren Offset ausgesägt werden, und zwar ohne relavante Maßabweichungen, so dass Folgearbeiten ohne Behinderungen durchgeführt werden können. Der Betrag des jeweiligen Offsets ist beliebig einstellbar und liegt innerhalb derer Detektionsbereiches des Sensors, der durch die Detektionsflache 31 abgegrenzt ist, innerhalb dessen die Wegvorgabe 23 verlaufen muss, gegenüber der sich entsprechend der Größe des Offsets die Arbeitsbahn 24 verlagert. Führt die Größe des Offsets dazu, dass bei entsprechendem Versatz der Arbeitsbahn 24 zur Wegvorgabe 23 Letztere nicht mehr in der Detektionsflache liegt, so wird dies zweckmäßigerweise signalisiert und die Maschine 1 auch ausgeschaltet, da nun der halbautonome Arbeitsbetrieb mit entsprechender Unterstützung des Benutzers nicht mehr gegeben ist.

Berücksichtigt wird das Offset, indem die Mitte des Sensorbereiches, also das Imagecenter 44 verschoben und somit das System aktiv dekalibriert wird. Das Imagecenter 44 ist dabei als „Nullpunkt" ein Maß für die Ausrichtung der durch die Kamera 30 gebildeten Sensoranordnung im Verhältnis zur Lage des Sägeblattes (Nullwinkel) . Dem durch die Steuermittel 26 gegebenen Stellsystem für das Sägeblatt 8 wird somit vorgetäuscht, dass es exakt mittig auf die Wegvorgabe 23 ausgerichtet ist, obwohl es real durch die Dejustierung in einem konstanten Abstand zur Wegvorgabe 23 als erkannter Linie liegt.

Dadurch ist auch gewährleistet, dass eine entsprechende Skalierung der Kontur erfolgt und der Verlauf auch bei Radien stets parallel ist.

In Fig. 3 ist der Detektionsbereich insgesamt mit 40 bezeichnet, die Wegvorgabe 23 symbolisch - vorgetäuscht - als im Imagecenter liegende Linie, und stichpunktiert ist die durch den Offset erreichte Arbeitsbahn 24 angedeutet.