[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der die Vorschubbewegung eines Werkzeugs
unterbrochen werden kann, sowie ein Verfahren zur Unterbrechung einer solchen Vorschubbewegung.
[0002] Bei dem Innenausbau von Räumen ergibt sich oft die Notwendigkeit, eine abgehängte
Decke zu montieren. Es gibt ebenfalls die Möglichkeit, vor einer Wand eine senkrechte
Auskleidung anzubringen. Die Gebäude sind jedoch häufig nicht mit der notwendigen
Genauigkeit gebaut, so dass die Wände, Decken oder Fußböden selbst nicht als Referenzebene
dienen können. In all diesen Fällen muss die Ausrichtung gegenüber einer Ebene erfolgen,
die beispielsweise mit Hilfe eines rotierenden Laserstrahls definiert wird, dessen
Richtung um eine feste Achse rotiert. Es kann sich dabei um einen pulsierenden Laser
handeln.
[0003] Ein Beispiel für einen solchen Anwendungsfall ist das Festschrauben einer abgehängten
Decke, die horizontal verlaufen soll, auch wenn die Decke des Gebäudes nicht exakt
horizontal ist. Das Festschrauben geschieht mit Hilfe von Schrauben, die mit Hilfe
eines elektrischen Schraubers in eine Unterkonstruktion eingeschraubt werden.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorschubbewegung eines Werkzeugs so
zu gestalten, dass diese mit geringem Aufwand an einer vorher festgelegten richtigen
Stelle unterbrochen wird, so dass spätere manuelle Justierarbeiten nicht erforderlich
werden.
[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung mit den im Anspruch
1 genannten Merkmalen sowie ein Verfahren mit den im Anspruch 11 genannten Merkmalen
vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen. Der
Wortlaut der Patentansprüche wird ebenso wie der Wortlaut der Zusammenfassung durch
Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
[0006] Die Vorrichtung enthält also einen Eingang, beispielsweise eine Welle. Dieser Eingang
wird mit dem Antrieb verbunden oder ist mit diesem verbunden. Mit dem Eingang ist
dann beispielsweise ständig der Ausgang verbunden, mit dem in dem oben erwähnten Beispiel
ein Schrauberbit in Eingriff steht. Wenn der Antrieb betätigt wird, erfolgt also ein
Einschrauben einer Schraube in eine Unterkonstruktion, wobei die Schraube beispielsweise
so mit einer Tafel verbunden ist, dass diese am Kopf der Schraube festgelegt ist.
Sobald bei der Schraubbewegung die Vorrichtung und damit die einen festen Abstand
von der Vorrichtung aufweisende Tafel die Ebene des Strahls erreicht, wird die Bewegung
des Ausgangs und damit die Vorschubbewegung angehalten. Mit anderen Worten erfolgt
der Vorschub automatisch so lange, bis der Sensor die Bezugsebene erreicht, die durch
den Strahl definiert wird.
[0007] Zur Definition der Bezugsebene kann ein rotierender Laserstrahl verwendet werden,
der senkrecht zu einer Rotationsachse verläuft.
[0008] Solche Geräte sind auf dem Markt erhältlich. Sie können, wenn sie im sichtbaren Bereich
arbeiten, eine von dem Auge des Benutzers wahrnehmbare Linie erzeugen, beispielsweise
eine rote Linie. Ein solches Gerät kann von der Erfindung ausgenutzt werden, ohne
dass ein Benutzer eingreifen muss. Der Laserstrahl braucht nicht sichtbar zu sein.
[0009] Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass der Eingang und der Ausgang
der Vorrichtung ständig miteinander wirkverbunden sind, wobei dann die Anhalteeinrichtung
auf den Antrieb einwirkt. Bei Erreichen der Bezugsebene schaltet die Einrichtung also
den Antrieb bzw. den Abtrieb durch eine Kupplung oder dergleichen ab.
[0010] Eine solche Möglichkeit ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Vorrichtung,
wie die Erfindung in Weiterbildung vorschlägt, ein Teil eines Geräts sein kann, das
den Antrieb enthält. Beispielsweise könnte die Vorrichtung in einen Schrauber eingebaut
sein, der dann zu dem eingangs erwähnten Zweck verwendet werden kann.
[0011] Es ist aber ebenfalls möglich und wird von der Erfindung in Weiterbildung vorgeschlagen,
dass die Vorrichtung als ein getrenntes Gerät ausgebildet ist, das mit einem den Antrieb
enthaltenden Gerät verbunden werden kann. Bei der Verbindung kann nicht nur eine Verbindung
zwischen dem Antrieb und dem Eingang der Vorrichtung hergestellt werden, sondern ggf.
auch eine Steuerverbindung zum Unterbrechen des Antriebs, falls der Sensor das Erreichen
der Bezugsebene meldet.
[0012] Beispielsweise kann die Vorrichtung als Vorsatzgerät für einen Schrauber oder ein
sonstiges Antriebsgerät ausgebildet sein.
[0013] In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Möglichkeit
aufweist, bei dem Verbinden der Vorrichtung mit dem Antrieb gleichzeitig auch die
Steuerverbindung herzustellen.
[0014] Eine weitere von der Erfindung vorgeschlagene Möglichkeit kann darin bestehen, dass
die Vorrichtung eine Kupplungseinrichtung zwischen dem Eingang und dem Ausgang aufweist,
die von der Anhalteeinrichtung ansteuerbar ist. Dies würde bei dem erwähnten Beispiel
eines Schraubvorgangs bedeuten, dass bei Erreichen der Bezugsfläche die Kupplungseinrichtung
ausgerückt wird, so dass der Antrieb zwar weiter dreht, die Abtriebswelle mit dem
Werkzeug aber nicht mehr angetrieben wird. Eine solche Möglichkeit ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn einerseits eine Steuerverbindung zum Antrieb nicht möglich
ist oder andererseits der Antrieb sich nicht schnell genug abschalten lässt.
[0015] In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung ein Zeitglied
hat, das eine bestimmte Zeit nach dem Ausrücken der Kupplungseinrichtung diese wieder
einrückt. Wenn die Kupplungseinrichtung ausgerückt wird, merkt der Benutzer, dass
er mit seinem Vorgang fertig ist. Er kann sich jetzt auf die nächste Schraube konzentrieren,
und wenn er diese einzuschrauben versucht, steht ihm der Vorschub wieder zur Verfügung.
Denn zu diesem Zeitpunkt ist die Kupplungseinrichtung wieder eingerückt worden.
[0016] Die Erfindung kann bei allen Arten von Vorschubbewegungen von Werkzeugen Anwendung
finden, besonders günstig ist sie jedoch bei einer Vorschubbewegung, die als Schraubbewegung
ausgebildet ist. Es kann sich auch um einen Ausschraubvorgang handeln.
[0017] Bei dem Strahl, der die Bezugsebene definiert, kann es sich insbesondere um einen
Laserstrahl handeln, vor allem einen Laserstrahl im sichtbaren Bereich. Es ist möglich,
die Sensoren so auszubilden, dass sie selektiv auf diesen Laser- strahl ansprechen.
Es können daher vorhandene Laserstrahlgeräte verwendet werden.
[0018] Zur Verbesserung der Genauigkeit kann erfindungsgemäß die Vorrichtung mehr als einen
Sensor aufweisen, beispielsweise zwei Sensoren. Diese können so angeordnet werden,
dass sie den Laserstrahl an verschiedenen Stellen in der gleichen Ebene empfangen
können.
[0019] Das Verfahren zur Unterbrechung der Vorschubbewegung wird, exemplifiziert an dem
Vorgang des Anschraubens einer Decke, folgendermaßen durchgeführt. Zunächst wird ein
Laserstrahlgerät so installiert, dass es eine korrekte Bezugsebene definiert. Der
Abstand von der Spitze des Schrauberbits zu den Sensoren wird bei der Einrichtung
der Bezugsebene berücksichtigt. Anschließend wird eine erste Schraube mit einer Holztafel
in die Decke eingeschraubt, ohne dass der Monteur nähere Rücksicht auf bestimmte Abmessungen
nimmt. Sobald beim Einschrauben der Schraube der Sensor des Geräts die Bezugsebene
erreicht, was er durch Feststellen des Laserstrahls merkt, wird die Vorschubbewegung
abgebrochen. Der Monteur merkt dies und zieht den Schrauber zurück. Er kann nun die
nächste Schraube in dergleichen Weise festschrauben.
[0020] Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie an Hand der Zeichnung.
Hierbei zeigen:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht einer von der Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung mit geschnittenem
Gehäuse;
- Fig. 2
- einen Schnitt etwa durch eine die Achse enthaltende Ebene;
- Fig. 3
- eine Detailansicht des Gehäuses im Bereich des Abtriebsteil;
- Fig. 4
- eine Seitenansicht einer Vorrichtung als Zusatzteil.
[0021] Die von der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung ist bei der dargestellten Ausführungsformen
als Vorsatzteil für eine Bohrmaschine ausgebildet. Die Vorrichtung ist in einem glattflächigen
Gehäuse 1 untergebracht, das beispielsweise einen quadratischen oder rechteckigen
Querschnitt aufweist, der seitlich durch einen Ansatz 2 ergänzt ist. In diesem Ansatz
2 ist ein Fach 3 für Batterien 4 untergebracht. Innerhalb des Gehäuses ist ein Rahmen
5 gehaltert, an dem das Gehäuse festgelegt ist. Der Rahmen 5 weist vier quer zur Längsachse
der Vorrichtung verlaufende Platten 6 auf, die zur Lagerung verschiedener Teile dienen.
[0022] Zunächst wird jetzt auf die Figur 2 verwiesen, die einen Längsschnitt durch die Vorrichtung
durch die Achse der Vorrichtung darstellt. Die beiden in Figur 2 und in Figur 1 unteren
quer verlaufenden Platten 6, die einen gegenseitigen Abstand aufweisen, dienen zur
Lagerung einer ersten Welle 7, die aus der äußeren Platte 6 herausragt und mit einem
Ansatz 8 auch das Gehäuse durch eine dort vorhandene Öffnung 9 verlässt. Diese erste
Welle weist an ihrem dem aus dem Gehäuse 1 herausragenden Ende 8 entgegengesetzten
Ende ein Zahnrad 10 auf, das fest mit der Welle 7 verbunden ist. Die Welle 7 stellt
bei der dargestellten Ausführungsform die Eingangswelle bzw. allgemeiner gesagt den
Eingang dar. In dem Raum zwischen den beiden Platten 6 ist Platz beispielsweise für
einen Teil der Elektronik 11.
[0023] In axialer Ausrichtung zu der ersten Welle 7 ist in dem Gehäuse mit Hilfe der beiden
übrigen Platten 6 eine zweite Welle 12 gelagert, die an dem in Figur 1 und 2 oberen
Ende aus dem Gehäuse 1 herausragt. Dort weist die Welle 12 eine Aufnahme 13 für einen
Bit auf. An dem gegenüberliegenden, der ersten Welle 7 zugewandten Ende ist die Welle
12 mit einem Zahnrad 14 versehen, das identisch zu dem Zahnrad 10 der ersten Welle
7 ausgebildet ist. Die beiden Zahnräder 10, 14 weisen einen geringen axialen Abstand
voneinander auf. Die mit der Aufnahme 13 für das Werkzeug versehene Welle 12 ist die
Abtriebswelle. Sie kann auch ganz allgemein als Ausgang aus der Vorrichtung bezeichnet
werden. In dem Raum zwischen den beiden der Lagerung der Ausgangswelle 12 dienenden
Platten 6 ist Platz für einen Elektromotor 15, dessen Funktion später beschrieben
wird. Anstelle einer Bitaufnahme könnte auch ein Bohrfutter angebracht sein, da mit
der Vorrichtung selbstverständlich möglich ist.
[0024] Zwischen den beiden den beiden Zahnrädern 10, 14 unmittelbar benachbarten mittleren
Platten 6 ist eine Kupplungseinrichtung 16 angeordnet, die eine Schaltwalze 17 mit
einem Zahnrad 18 aufweist. Die Schaltwalze 17 ist in beiden genannten Platten 6 axial
verschiebbar gelagert. Das Zahnrad 18 weist eine axiale Länge auf, die derer axialen
Erstreckung beider Zahnräder 10, 14 und des Zwischenraums zwischen diesen entspricht.
Die Schaltwalze 17 ist mit dem Elektromotor 15 derart verbunden, dass eine Betätigung
des Elektromotors 15 die Schaltwalze axial so verschiebt, dass das Zahnrad 18 außer
Eingriff mit dem der Eingangswelle zugeordneten Zahnrad 10 zieht. In dieser Position
ist die Schaltwalze 17 noch in beiden Platten 6 gelagert. Das Herausziehen des Zahnrads
18 außer Eingriff mit dem Zahnrad 10 erfolgt gegen die Wirkung einer Zugfeder 19,
die in Figur 1 angedeutet ist.
[0025] Ohne die Kupplungseinrichtung 16 sind die beiden Wellen 7, 12 der Vorrichtung nicht
miteinander verbunden. Durch die Kupplungseinrichtung erfolgt eine Verbindung der
beiden Zahnräder 10, 14 und damit der beiden Wellen 7, 12. Diese Drehverbindung der
beiden Wellen kann durch Betätigen des Elektromotors 15 in der gerade beschriebenen
Weise aufgehoben werden.
[0026] An dem der Aufnahme 13 für das Werkzeug zugeordneten Ende sind in dem Gehäuse zwei
Sensoren 20, 21 angeordnet, die auf die Strahlung eines für die Vorrichtung verwendeten
Laserstrahls ansprechen. Beide Sensoren 20, 21 weisen von dem Ende der Aufnahme 13
den gleichen axialen Abstand auf. Sie sind mit einer in der Vorrichtung angeordneten
Elektronik 11 verbunden, die gleichzeitig auch noch ein Zeitglied für den Betrieb
der Vorrichtung aufweist. Im Normalzustand, der in Figur 1 dargestellt ist, sind die
beiden Zahnräder 10, 14 durch das Zahnrad 18 der Kupplungseinrichtung 16 miteinander
verbunden. Sobald der Laserstahl auf einen der beiden Sensoren 20, 21 auf trifft,
schaltet die Elektronik den Elektromotor 15 ein, der seine Stromversorgung von den
Batterien 4 erhält. Der Elektromotor zieht die Schaltwalze 17 nach oben gegen die
Wirkung der Feder 19. Das Zahnrad 18 gelangt außer Eingriff mit dem der Eingangswelle
7 zugeordneten Zahnrad 10. Nach einer bestimmten durch die Elektronik festgelegten
Zeit wird der Servomotor von der Zugfeder 19 in Ausgangsposition gebracht, so dass
das Zahnrad 18 wieder in Eingriff mit dem Zahnrad 10 gelangt.
[0027] Die von der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung wird folgendermaßen verwendet. Das
Vorsatzgerät wird mit seinem Ansatz 8 in ein Bohrfutter eines Schraubers eingespannt.
Der Schrauberbit wird in die Aufnahme 13 an dem gegenüberliegenden Ende der Vorrichtung
eingesetzt. Zum Montieren einer horizontalen Deckenplatte wird nun eine Schraube verwendet,
die mit der Vorrichtung eingeschraubt wird. Die Bezugsebene wird durch einen rotierenden
oder einen hin- und herschwenkenden Laserstrahl definiert. Sobald beim Einschrauben
die Vorrichtung eine solche Position erhält, dass die Sensoren 20, 21 in der Ebene
des Laserstrahls liegen, wird die Kupplungseinrichtung 16 in der beschriebenen Weise
ausgerückt. Der Antrieb stoppt, auch wenn die Bohrmaschine bzw. der Elektroschrauber
weiter läuft. Der Benutzer merkt das Anhalten sofort. Er weiß, dass er die korrekte
Position erreicht hat. Er setzt das Gerät von der Schraube ab und wendet sich der
nächsten Stelle zu, wo er eine Schraube einschrauben will. Wenn er so weit ist, dass
er die nächste Schraube einschrauben kann, hat das Zeitglied die Kupplungseinrichtung
wieder eingerückt, so dass er ohne weiteres weiterarbeiten kann.
[0028] Die Erfindung wurde anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem die Vorrichtung als
Vorsatzgerät ausgebildet ist. Die Vorrichtung kann natürlich auch in einem Gerät eingebaut
sein, das einen Schrauberantrieb enthält.
[0029] Die Vorrichtung kann auch bei anderen Arten von Vorschubbewegungen verwendet werden,
beispielsweise bei schlagenden Vorschubbewegungen.
[0030] Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die von der Erfindung vorgeschlagene
Vorrichtung ebenfalls als Vorsatzgerät ausgebildet ist. An der Antriebsseite ist ein
Sackloch mit einem Anschlussgewinde 30 ausgebildet. Das Sackloch mit dem Gewinde ist
so dimensioniert, dass das Vorsatzgerät möglichst weit auf eine Antriebsmaschine aufgeschraubt
werden kann.
[0031] Die sonstigen Einrichtungen, die bei der vorhergehenden Ausführungsform im einzelnen
beschrieben wurden, sind innerhalb des Gehäuses 31 untergebracht. An dem Übergang
zwischen dem Gehäuse 31 und dem Abtrieb 32 sind die beiden Sensoren 33 angeordnet.
Der Abtrieb 32 kann entweder als Bohrfutter oder als Bitaufnahme ausgebildet sein.
1. Vorrichtung zur Unterbrechung einer Vorschubbewegung eines Werkzeugs an einer durch
einen quer zur Vorschubrichtung verlaufenden Strahl bestimmten Stelle, mit
1. 1 einem Eingang (7), der
1.1.1 mit einem Antrieb zur Erzeugung der Vorschubbewegung verbindbar bzw. verbunden
ist,
1.2 einem Ausgang (12), der
1.2.1 mit dem Eingang (7) mindestens während der Vorschubbewegung wirkverbunden ist
und
1.2.2 mit dem das Werkzeug in Eingriff steht,
1.3 mindestens einem Sensor (20, 21) zum Erfassen des Stahls bei Erreichen der vorbestimmten
Stelle, sowie mit
1.4 einer Einrichtung zum Anhalten der Bewegung des Ausgangs, die
1.4.1 von dem Sensor (20, 21) ansteuerbar bzw. auslösbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Eingang (7) und der Ausgang (12) ständig
miteinander wirkverbunden sind und die Anhalteeinrichtung auf den Antrieb einwirkt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ausgebildet als Teil eines den Antrieb enthaltenden
Gerätes.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ausgebildet als Vorsatzgerät, das mit einem den
Antrieb enthaltenden Gerät verbindbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der eine Verbindung zwischen dem Antrieb und der
Anhalteeinrichtung herstellbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, mit einer Kupplungseinrichtung
(16) zwischen dem Eingang (7) und dem Ausgang (12), die von der Anhalteeinrichtung
ansteuerbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Anhalteeinrichtung
nach Ablauf einer bestimmten Zeit die Bewegung des Ausgangs wieder ermöglicht.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorschubbewegung
ein Schraubvorgang ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Strahl ein Laserstrahl
ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei Sensoren (20, 21).
11. Verfahren zum Unterbrechen der Vorschubbewegung eines Werkzeugs an einer bestimmten
Stelle, bei dem
11.1 ein Strahl zur Definition einer quer zur Vorschubbewegung verlaufenden Bezugsfläche
verwendet wird,
11.2 das Werkzeug quer zur Bezugsfläche vorwärts bewegt und
11.3 die Vorschubbewegung angehalten wird, sobald das Werkzeug die Bezugsfläche erreicht.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem ein um eine ortsfeste Achse rotierender bzw. schwenkender
Strahl verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das Erreichen der Bezugsfläche durch einen
Sensor (20, 21) festgestellt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem bei Erreichen der Bezugsfläche
eine die Vorschubbewegung ermöglichende Kupplung (16) ausgerückt wird.