(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具（２）を作動方向（Ａ）に推進する手持ち式工具装置（３）を対象とする位置決め装置であって、該工具装置に固定可能とした非接触型の測距手段（４）を具え、該測距手段（４）が、測定方向（Ｍ，Ｍ’，Ｍ”）に沿って対象物（６）までの距離を測るための少なくとも１個の距離センサ（５）と、その測定値を予め設定可能とされた目標値（Ｓ）と比較すると共に、その比較結果に応じた信号を出力するための演算ユニット（７）とを具え、測定方向（Ｍ，Ｍ’）が少なくとも部分的に作動方向（Ａ）に対して直角に指向することを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
請求項１記載の位置決め装置において、該位置決め装置を工具装置（３）に組み合わせ可能なモジュールとして構成し、好適にはグリップ（１０）内又は集塵吸引部材（１６）内に組み込むことを特徴とする位置決め装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の位置決め装置において、少なくとも１個の距離センサ（５）及び／又は転向手段（１２，１２’）を、作動方向（Ａ）に沿い、工具先端部（１３）に近接配置したことを特徴とする位置決め装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の位置決め装置において、少なくとも１個の距離センサ（５）及び／又は転向手段（１２，１２’）を、軸線方向に可動に配置したことを特徴とする位置決め装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の位置決め装置において、少なくとも１個の距離センサ（５）及び／又は転向手段（１２，１２’）を、作動方向（Ａ）に関して、自由回転可能とすると共に非対称的に配置した質量を具える構成とし、又は加速センサと結合した演算ユニット（７）により能動回転可能としたことを特徴とする位置決め装置。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載の位置決め装置において、少なくとも１個の距離センサ（５）及び／又は転向手段（１２，１２’）を、少なくとも一次元において９０°だけ回動・係止可能としたことを特徴とする位置決め装置。
【請求項７】
請求項１〜４の何れか一項に記載の位置決め装置において、少なくとも１個の距離センサ（５）及び／又は転向手段（１２，１２’）を、電気機械的又はマイクロ・マシン的な駆動手段（１４）により走査領域（Ｂ）内で測定方向に関して少なくとも一次元的に振動可能とすると共に、演算ユニット（７）により振動周期内の測定極値を決定するための演算アルゴリズムを実行することを特徴とする位置決め装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の位置決め装置において、少なくとも２系統または３系統の距離センサ（５）及び／又は転向手段（１２，１２’）を具え、それらを測定方向（Ｍ，Ｍ’，Ｍ”）に関して９０°の角度で配置することを特徴とする位置決め装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の位置決め装置において、電源としてバッテリー（１１）、又は工具装置の交流電磁界が貫通する誘導コイルを具えることを特徴とする位置決め装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の位置決め装置において、実際の測定値を目標値（Ｓ）として記憶手段に入力するための入力手段（８）を具えることを特徴とする位置決め装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の位置決め装置において、信号化手段を手持ち式工具装置（３）の制御手段（１８）に接続したことを特徴とする位置決め装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の位置決め装置において、距離センサ（５）を、可視領域のレーザビームを発する光学的アクティブセンサで構成したことを特徴とする位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンマードリル、ファスナ打ち込み装置、丸のこ等の手持ち式工具装置において、作動方向に沿って推進する工具を所定位置に位置決めするための位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、建設現場において、ある作業工程を連続的に遂行するために工具を当接させる加工個所は、指定対象物に対して作動方向から側方の横方向へ絶対的又は増加的に距離を設定するのが普通である。指定対象物とは、作動方向に対して平行に延在する壁、縁部、天井、床等、任意の構造部材である。このような場合、全ての加工個所につき、作業準備段階で作業者がマーキングを施し、あるいは各作業ステップの間に作業者が巻尺等により補助的計測を行うことにより、工具装置を位置決めする。
【０００３】
米国特許第４９８４３７１号明細書は、ミラー照準器として形成された受動的な光学位置決め装置を記載している。この場合、工具装置を縁部に対して所定の横方向の距離だけ離間した加工個所に当接させる。この位置決め装置は、使用者が視認するための照準機構と共に、手持ち式工具装置としてのチェーンソーに一体的に設けられる。
【０００４】
ドイツ特許第２８３８９６８号明細書は、超音波エコー装置、高周波レーダ装置又は三角測量用の光学レーザ装置を有する電子式深部ストッパを、作動方向に対して平行な方向における測距手段として具えるハンマードリルを記載している。
【０００５】
米国特許第４６８３４９３号明細書は、光学的に拡散したレーザを使用するフライス工具を記載している。このレーザは、横方向に放射され、受動映像システムの光源として機能するものである。
【０００６】
米国特許第４８９３０２５号明細書は、位置決め用に複数の光学的測距手段を具えるロボットハンド用センサシステムを記載している。
【０００７】
ドイツ特許第１９８３６８１２号明細書は、変調した光学レーザを測距手段として具える手持ち式レーザ測距装置を記載している。この測距装置では、複数の異なる個別測定を演算アルゴリズムにより実行することにより、対象面までの最短距離を決定する。
【０００８】
【発明の課題】
本発明の課題は、工具を所定の加工個所に位置決めするために、手持ち式工具装置と一体的に設けることのできる位置決め装置を提案することである。
【０００９】
【課題の解決手段】
この課題を解決するため、本発明による位置決め装置は、請求項１に記載された事項を特徴とするものである。また、本発明の好適な実施形態は、従属請求項に記載したとおりである。
【００１０】
本発明による位置決め装置は、工具を作動方向に推進する手持ち式工具装置を対象とするものであり、工具装置に固定可能とした非接触型の測距手段を具え、該測距手段が、測定方向に沿って対象物までの距離を測るための少なくとも１個の距離センサと、その測定値を予め設定可能とされた目標値と比較すると共に、その比較結果に応じた信号を出力するための演算ユニットとを具え、測定方向が少なくとも部分的に作動方向に対して直角に指向することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、非接触型測距手段の測定方向を作動方向に対して直角に指向させることにより、工具装置の前進に拘わりなく、常に、作動方向に対して直角をなし、通常はワーク表面を形成する面内に測定方向が限定される。この面内では、通常、横方向の目標値を目標距離として設定する。目標値は、キー等の入力手段により入力され、信号化回路はブザー、発光ダイオード、デジタル・ディスプレイ等、通常の出力手段を選択的に作動させる。工具装置が、一体的に固定される位置決め装置又は相対回転可能な位置決め装置と共に作動方向を中心として回動することにより、上記の面内で測定方向を選択し、又は設定することができる。
【００１２】
位置決め装置は、工具装置に組み合わせ可能なモジュールとして構成するのが有利であり、特に、グリップ内又は集塵吸引部材内に組み込むのが好適である。この場合には、位置決め装置を所要に応じて簡便かつ迅速に工具装置に着脱することが可能である。
【００１３】
少なくとも距離センサ又は測定ビームを横方向の測定方向に転向させる傾斜ミラー等の転向手段を、作動方向に沿い、工具先端部に近接配置するのが有利である。工具装置がワーク面に当接する際、ワーク面の垂線に対する作動方向の角度誤差により生じる測定値の横方向誤差は、最小限に抑えることが可能である。
【００１４】
距離センサ及び／又は転向手段を、軸線方向に弾性力の作用下で可動に配置するのが有利である。工具装置がワーク面に当接すると、転向手段はワーク面に接触すると共に工具の前進を阻害しない限度で可能な限り近傍に配置される。
【００１５】
距離センサ及び／又は転向手段は、作動方向に自由に回動可能とし、非対称に配分した質量を具えるのが有利である。重力方向から外れた水平等の作動方向では、測定方向が受動的に優先して指向される。また、測定方向が能動的に優先して指向される場合には、加速度センサ等により捕捉可能な重力方向を基準として、演算ユニットにより能動回動可能とした転向手段を電気的に制御するのが有利である。
【００１６】
代替的に、距離センサ及び／又は転向手段を、少なくとも一次元において９０°だけ回動・係止可能とするのが有利である。測定方向は、作動方向に対して直角の面内又は作動方向に対して平行の面内で設定可能であり、後者の場合には位置決め装置事態が深部ストッパとして機能する。
【００１７】
さらに代替的に、距離センサ及び／又は転向手段を、電気機械的又はマイクロ・マシン的な駆動手段により走査領域内で測定方向に関して少なくとも一次元的に振動可能とすると共に、演算ユニットにより振動周期内の測定極値を決定するための演算アルゴリズムを実行するのが有利である。走査領域内では、測定方向が構造部材の表面又は至近の縁部、あるいは最も遠く離れたコーナーに対して自動的に鉛直方向とされる。
【００１８】
少なくとも２系統または３系統の距離センサ及び／又は転向手段を設け、それらを測定方向に関して互いに９０°の角度で配置するのが有利である。この場合、独立した２方向又は３方向での測距が可能であり、例えば、横方向の位置決め及び深度が捕捉可能となる。
【００１９】
位置決め装置は、電力供給網に依存しない電源として、バッテリー、又は工具装置の交流電磁界が貫通する誘導コイルを具えるのが有利である。この場合、工具装置には電源ケーブルが不要となる。
【００２０】
位置決め装置は、実際の測定値を目標値として記憶手段に入力するための単一の入力手段を具えるのが有利である。この場合には、極めて簡便かつ確実な入力が建設現場においても可能となる。
【００２１】
信号化手段を工具装置の制御手段に制御可能に接続するのが有利である。例えば、目標値±１ｃｍ等として適宜に設定しうる公差領域内に測定値が収まる場合にのみ、工具装置の目的に適った作動が制御手段により選択的に切替可能とされる。ファスナ打ち込み装置の場合には、打ち込まれたファスナ間に最低距離を遵守することが可能である。
【００２２】
距離センサは、可視領域のレーザビームを発する光学的アクティブセンサで構成するのが有利である。この距離センサは、位相計又はパルス・タイマとして変調され、あるいは変調されずに三角測量法に則って作動する。その結果、作業者は横方向の測定方向を直に見ることができる。
【００２３】
【好適な実施形態】
以下、本発明を図示の好適な実施形態について更に具体的に説明する。
【００２４】
図１に示す位置決め装置１は、作動方向Ａに工具２を推進する手持ち式工具装置３に固定され、パルス時間に基くレーザビームによる測距手段４を有する。測距手段４は、工具装置３の対称軸線Ｘ，Ｙ，Ｚを指向する互いに直角の３測定方向Ｍ，Ｍ’，Ｍ”に沿って、距離センサ５から反射する対象物６までの距離Ｅを測るための３個のレーザ・ダイオードを含む距離センサ５と、目標値Ｓを記憶した演算ユニット７とを具える。演算ユニット７は、距離センサ５と、入力手段としての単一の設定部材８と、出力手段９としての発光ダイオードに対して信号伝達可能に接続する。作動方向Ａと平行な測定方向Ｍ”において、測距手段４は、電子式深部ストッパとする。位置決め装置１は、付加グリップ１０と結合すると共に、規格化されたモジュールとして手持ち式工具装置１に組み合わせ可能とされている。付加グリップ１０内には、演算ユニット７に接続したバッテリー１１を内蔵する。
【００２５】
図２に示す手持ち式工具装置３の位置決め装置１において、手持ち式工具装置３の付加グリップ１０には、距離センサ５と、これに接続した演算ユニット７とを有するレーザビームによる測距手段４を具える。相互に結合され、互いに９０°の角度で傾斜した２個のミラーにより、可視領域内のレーザビームのための転向手段１２，１２’を構成する。転向手段１２，１２’は、工具２の先端部近傍で、作動方向Ａに対して平行に固定した機械的な深度ストッパ用のロッド１３に対して相対回転可能に配置される。転向手段１２，１２’の非対称的に配置した質量により、測定方向Ｍ，Ｍ’は重力Ｇによって自立的に垂直上方の対象物６としてのカバーを指向すると共に、対象物及び作動方向Ａに対して直角に指向する。
【００２６】
図３に示す測距手段４の距離センサ５は、駆動手段１４としての電気機械式カンチレバーによって振動しつつ走査領域Ｂから突出するレーザ・ダイオードを具え、工具装置３の軸線方向に弾性力の作用下で可動とした集塵吸引部材１６において、ワーク面に接触する吸引ヘッド１５に固定されると共に、作動方向Ａに対し２平面内で各９０°だけ回動・係止可能とされている。その結果、選択された走査領域Ｂ内では、対象物６である側面に対して鉛直の測定方向Ｍが、演算ユニット７で確定する最小測定値について決定される。
【００２７】
図４に示す手持ち式工具装置３としてのファスナ打ち込み装置は、打ち込むべきファスナのために、演算ユニット７を有するレーザビーム型の測距手段４を具える。測距手段の信号化回路は、スイッチ７を介し、工具装置３の制御手段１８と制御可能に接続する。赤外線レーザビームは走査領域Ｂ内でねじれ振動すると共に所定の角度をなして転向される。このレーザビームは、ガイド部材１９に配置した転向手段１２としての切頭円錐形状のミラー面に照射され、作動方向Ａに対して横方向に半空間を走査する。演算ユニット７により検出可能な測定方向Ｍの最小測定値には、対象物６として既に打ち込まれた隣接するファスナまでの距離Ｅが対応する。演算ユニット７に記憶された目標値Ｓにより、ファスナの最小距離が限定される。この最小距離では、制御手段１８に基づき、工具装置３の作動が解除スイッチ２０により制止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による位置決め装置の一実施例を示す略図である。
【図２】  本発明による位置決め装置の他の実施例を示す略図である。
【図３】  本発明による位置決め装置の他の実施例を示す略図である。
【図４】  本発明による位置決め装置の他の実施例を示す略図である。
【符号の説明】
１  位置決め装置
２  工具
３  工具装置
４  測距手段
５  距離センサ
６  対象物
７  演算ユニット
８  入力手段
９  出力手段
１０  付加グリップ
１１  バッテリー
１２  転向手段
１３  深部ストッパーロッド
１４  駆動手段
１５  吸引ヘッド
１６  集塵吸引部材
１７  スイッチ
１８  制御手段
１９  ガイド部材
２０  解除スイッチ
【図１】
0004288041.tif 000002
【図２】
0004288041.tif 000003
【図３】
0004288041.tif 000004
【図４】
0004288041.tif 000005