DE102010030900A1

DE102010030900A1 - Machine tool device with a sensor unit which has at least one optical sensor element

Info

Publication number: DE102010030900A1
Application number: DE201010030900
Authority: DE
Inventors: Ulrich-Lorenz Benzler; Markus Hueser; Wolfgang Niehsen; Stephan Simon; Andreas Pfeil
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2012-01-05
Also published as: EP2588278B1; CN103079773A; WO2012000831A1; RU2013104254A; EP2588278A1; CN103079773B

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschinenvorrichtung, insbesondere Handwerkzeugmaschinenvorrichtung, mit einer Sensoreinheit (10), die in wenigstens einem Betriebszustand zumindest ein Sensorsignal (12) bereitstellt, das zur Bestimmung einer Relativbewegung gegenüber einer Umgebung vorgesehen ist Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit (10) wenigstens ein optisches Sensorelement (14) aufweist.The invention is based on a machine tool device, in particular a hand-held power tool device, with a sensor unit (10) which, in at least one operating state, provides at least one sensor signal (12) which is intended to determine a relative movement with respect to an environment ) has at least one optical sensor element (14).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschinenvorrichtung, insbesondere einer Handwerkzeugmaschinenvorrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a machine tool device, in particular a handheld power tool device, according to the preamble of claim 1.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschinenvorrichtung, insbesondere einer Handwerkzeugmaschinenvorrichtung, mit einer Sensoreinheit, die in wenigstens einem Betriebszustand zumindest ein Sensorsignal bereitstellt, das zur Bestimmung einer Relativbewegung gegenüber einer Umgebung vorgesehen ist.The invention is based on a machine tool device, in particular a handheld power tool device, with a sensor unit which, in at least one operating state, provides at least one sensor signal which is provided for determining a relative movement with respect to an environment.

Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit wenigstens ein optisches Sensorelement aufweist. Unter einem „Sensorsignal einer Sensoreinheit” soll insbesondere eine analoge oder digitale Ausgangskenngröße der Sensoreinheit verstanden werden, die direkt von einer Messgröße der Sensoreinheit abhängt. Die Messgröße der Sensoreinheit ist vorteilhafterweise als die Umgebungshelligkeit ausgebildet. Unter „bereitstellen des Sensorsignals” soll insbesondere eine zur analogen und/oder digitalen Weiterverarbeitung vorgesehene Ausgabe des Sensorsignals an zumindest einem Signalausgang der Sensoreinheit verstanden werden. Unter einem „optischen Sensorelement” soll insbesondere für ein optisches Signal sensitives Element verstanden werden, wobei unter einem _”optischen Signal” insbesondere eine Helligkeit in wenigstens einem definierten optischen Wellenlängenbereich verstanden werden soll. Grundsätzlich kann das optische Sensorelement dabei auf definierte Wellenlängen des Wellenlängenbereichs optimiert sein. Unter einem „Wellenlängenbereich soll insbesondere ein Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts verstanden werden. Grundsätzlich kann das optische Sensorelement aber auch in Wellenlängenbereichen des nichtsichtbaren Lichts, wie insbesondere im Infrarotbereich, sensitiv sein. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgestattet, ausgefegt und/oder programmiert verstanden werden. Durch ein optisches Sensorelement kann eine besonders einfache Sensoreinheit realisiert werden, die insbesondere zur Anbindung an eine Sicherheitseinheit vorgesehen werden kann, und die vorteilhafterweise einen hohen Zusatznutzen für weitere Anwendungen bietet. Die Werkzeugmaschinenvorrichtung kann dabei fest in die Werkzeugmaschine integriert sein oder auch als Zubehörteil, wie insbesondere in Form eines Zusatzhandgriffs, ausgebildet sein. Grundsätzlich ist möglich, die Werkzeugmaschinenvorrichtung als nachrüstbare Zusatzvorrichtung auszubilden.It is proposed that the sensor unit has at least one optical sensor element. A "sensor signal of a sensor unit" is to be understood in particular an analog or digital output characteristic of the sensor unit, which depends directly on a measured variable of the sensor unit. The measured variable of the sensor unit is advantageously designed as the ambient brightness. The term "provide the sensor signal" should be understood to mean, in particular, an output of the sensor signal intended for analogue and / or digital further processing at at least one signal output of the sensor unit. An "optical sensor element" is to be understood as meaning, in particular, an element sensitive to an optical signal, wherein an _" optical signal" is to be understood to mean, in particular, a brightness in at least one defined optical wavelength range. In principle, the optical sensor element can be optimized for defined wavelengths of the wavelength range. A "wavelength range is to be understood in particular a wavelength range of the visible light. In principle, however, the optical sensor element can also be sensitive in wavelength ranges of the invisible light, in particular in the infrared range. By "intended" is meant in particular specially equipped, swept out and / or programmed. By an optical sensor element, a particularly simple sensor unit can be realized, which can be provided in particular for connection to a safety unit, and advantageously provides a high added benefit for other applications. The machine tool device can be firmly integrated into the machine tool or as an accessory, such as in particular in the form of an additional handle, be formed. In principle, it is possible to design the machine tool device as a retrofittable additional device.

Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit wenigstens ein weiteres Sensorelement, wobei die zumindest zwei Sensorelemente zumindest teilweise gegeneinander verschobene Erfassungsbereiche aufweisen. Unter einem „Erfassungsbereich eines Sensorelements” soll dabei insbesondere zumindest ein Winkelbereich entlang zumindest einer Raumrichtung verstanden werden, über den das Sensorelement die Umgebungshelligkeit erfasst. Vorzugsweise entspricht der Signalwert des Sensorelements einem integralen Maß der Umgebungshelligkeit über den definierten Raumbereich. Unter „gegeneinander verschobenen Erfassungsbereichen” soll insbesondere verstanden werden, dass die Erfassungsbereiche sich zumindest in Teilbereichen unterscheidende Raumbereiche abdecken. Dadurch können Relativbewegung besonders einfach erkannt werden, wobei das Sensorsignal dadurch insbesondere für eine Bestimmung einer Bewegungsrichtung vorgesehen ist. Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn die Sensoreinheit einen Teil aller möglichen Raumrichtungen erfasst, insbesondere wenn lediglich ausgezeichnete Bewegungen erfasst werden sollen. Zudem kann es sinnvoll sein, definierte Raumbereiche, wie insbesondere Raumbereiche um einen Handgriff herum, von einer Erfassung mittels der Sensoreinheit auszunehmen.Preferably, the sensor unit comprises at least one further sensor element, wherein the at least two sensor elements at least partially mutually shifted detection areas. A "detection range of a sensor element" should be understood to mean, in particular, at least one angle range along at least one spatial direction, via which the sensor element detects the ambient brightness. The signal value of the sensor element preferably corresponds to an integral measure of the ambient brightness over the defined spatial area. By "mutually shifted detection areas" is to be understood in particular that the detection areas cover at least in some areas different areas of space. As a result, relative movement can be detected particularly easily, the sensor signal thereby being provided in particular for determining a direction of movement. In principle, it is sufficient if the sensor unit detects a part of all possible spatial directions, in particular if only excellent movements are to be detected. In addition, it may be useful to exclude defined spatial regions, in particular spatial regions around a handle, from detection by means of the sensor unit.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Erfassungsbereiche der zumindest zwei Sensorelemente teilweise überlappen. Unter „überlappenden Erfassungsbereichen” soll insbesondere verstanden werden, dass die Erfassungsbereiche sich zumindest in Teilbereichen gleiche Raumbereiche abdecken. Dadurch kann eine Bestimmung der Relativbewegung vereinfacht werden.It is further proposed that the detection areas of the at least two sensor elements partially overlap. The term "overlapping detection areas" should be understood in particular to mean that the detection areas cover at least partial areas the same areas of space. As a result, a determination of the relative movement can be simplified.

Vorteilhafterweise weist die Sensoreinheit wenigstens eine Sensorachse auf und sind die zumindest zwei Sensorelemente im Wesentlichen ringförmig um die Sensorachse angeordnet. Unter einer „Sensorachse” soll dabei insbesondere eine virtuelle Achse verstanden werden, durch die eine sensitive Richtung der Sensoreinheit, d. h. eine Richtung entlang der die Sensoreinheit eine Relativbewegung gegenüber der Umgebung bestimmen kann, definiert ist. Unter einer „Anordnung der Sensorelemente” soll dabei insbesondere eine durch die Erfassungsbereiche der Sensorelemente definierte Ausrichtung der Sensorelemente verstanden werden. Unter einer „ringförmigen Anordnung” soll dabei insbesondere eine im Wesentlichen konzentrische Anordnung der Sensorelemente um die Sensorachse verstanden werden. Vorteilhafterweise weisen die Sensorelemente jeweils eine Mittenorientierung auf, wobei sich die Mittenorientierungen sämtlicher Sensorelemente in der Sensorachse schneiden. Unter einer „Mittenorientierung” soll dabei insbesondere eine Erfassungsrichtung der Sensorelemente verstanden werden, die durch einen geometrischen Mittelpunkt einer Sensorfläche der Sensorelemente und einem geometrischen Mittelpunkt des Erfassungsbereichs in einem definierten Abstand von der Sensorfläche definiert ist. Unter „einer im Wesentlichen ringförmigen Anordnung” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass Abstände der Sensorelemente von der Sensorachse im Wesentlichen gleich groß sind. Insbesondere soll darunter auch verstanden werden, dass lediglich ein Teil der Sensorelemente ringförmig um die Sensorachse angeordneten sind, insbesondere wenn die Sensoreinheit drei oder mehr Sensorelemente aufweist. Durch eine im Wesentlichen ringförmige Anordnung können insbesondere Drehbewegungen um die Sensorachse vorteilhaft bestimmt werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung insbesondere für Handwerkzeugmaschinen gefunden werden kann. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar die Sensorelemente wenigstens teilweise im Wesentlichen linear entlang der Sensorachse anzuordnen, wodurch lineare Bewegung vorteilhaft detektiert werden können.Advantageously, the sensor unit has at least one sensor axis and the at least two sensor elements are arranged substantially annularly around the sensor axis. A "sensor axis" should be understood to mean, in particular, a virtual axis through which a sensitive direction of the sensor unit, ie a direction along which the sensor unit can determine a relative movement with respect to the surroundings, is defined. An "arrangement of the sensor elements" should be understood to mean, in particular, an alignment of the sensor elements defined by the detection areas of the sensor elements. An "annular arrangement" is to be understood in particular as meaning a substantially concentric arrangement of the sensor elements about the sensor axis. Advantageously, the sensor elements each have a center orientation, with the center orientations of all sensor elements intersecting in the sensor axis. A "center orientation" is to be understood in particular as meaning a detection direction of the sensor elements that passes through a geometric center a sensor surface of the sensor elements and a geometric center of the detection range is defined at a defined distance from the sensor surface. By "a substantially annular arrangement" is to be understood in this context, in particular, that distances of the sensor elements of the sensor axis are substantially equal. In particular, it should also be understood that only part of the sensor elements are arranged annularly around the sensor axis, in particular if the sensor unit has three or more sensor elements. By a substantially annular arrangement in particular rotational movements about the sensor axis can be advantageously determined, whereby a particularly advantageous embodiment, in particular for hand tool machines can be found. In principle, however, it is also conceivable to arrange the sensor elements at least partially substantially linearly along the sensor axis, as a result of which linear movement can advantageously be detected.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass das wenigstens eine Sensorelement drehbar angeordnet ist. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn sämtliche Sensorelemente um die Anordnungsachse drehbar sind. In einer Ausgestaltung ist dabei das zumindest eine Sensorelement frei drehbar gelagert, wobei es zumindest eine Unwucht aufweist, die eine Ausrichtung des Sensorelements in einem Schwerefeld bewirkt. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Sensoreinheit wenigstens eine Antriebsvorrichtung aufweist, die dazu vorgesehen ist, das wenigstens eine Sensorelement in einer Drehbewegung anzutreiben. Dadurch kann eine Anzahl der Sensorelemente reduziert werden und/oder eine Gehäusebewegung ausgeglichen werden.In principle, it is conceivable that the at least one sensor element is rotatably arranged. It is particularly advantageous if all the sensor elements are rotatable about the arrangement axis. In one embodiment, the at least one sensor element is freely rotatably mounted, wherein it has at least one imbalance, which causes an alignment of the sensor element in a gravity field. Alternatively, it is also conceivable that the sensor unit has at least one drive device which is provided to drive the at least one sensor element in a rotational movement. As a result, a number of the sensor elements can be reduced and / or a housing movement can be compensated.

Vorteilhafterweise ist das zumindest eine optische Sensorelement als eine Fotodiode oder ein Fototransistor ausgebildet, wodurch eine besonders konstruktive Ausgestaltung der Sensoreinheit realisiert werden kann. Unter einer Fotodiode oder einem Fototransistor soll dabei insbesondere ein wenigstens einen PN- oder NP-Übergang aufweisendes Element verstanden werden, wobei vorteilhafterweise eine von dem Sensorelement abgegebene Spannung oder ein von dem Sensorelement abgegebener Strom als Signalwert des Messsignals dient. Insbesondere bei einer geforderten hohen Messgenauigkeit ist dabei auch eine Ausbildung der Sensorelemente in Form eines Zeilen- oder Bildsensors denkbar, wodurch insbesondere eine Ausgestaltung mit mehr als 100 bzw. mehr als 1000 Sensorelementen realisiert werden kann. Grundsätzlich können die Sensorelemente aber auch als Fotowiderstände ausgebildet sein.Advantageously, the at least one optical sensor element is designed as a photodiode or a phototransistor, whereby a particularly constructive design of the sensor unit can be realized. In this context, a photodiode or a phototransistor is to be understood as meaning, in particular, an element having at least one PN or NP junction, wherein advantageously a voltage delivered by the sensor element or a current delivered by the sensor element serves as the signal value of the measurement signal. In particular, in the case of a required high measuring accuracy, an embodiment of the sensor elements in the form of a line or image sensor is also conceivable, whereby in particular an embodiment with more than 100 or more than 1000 sensor elements can be realized. In principle, however, the sensor elements can also be designed as photoresistors.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugmaschinenvorrichtung eine Recheneinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, anhand einer von dem zumindest einen Sensorelement erfassten Umgebungshelligkeit einen Geschwindigkeitswert der Relativbewegung zu bestimmen. Unter einer „Recheneinheit” soll insbesondere eine Einheit mit einem Informationseingang, einer Informationsverarbeitung und einer Informationsausgabe verstanden werden. Vorteilhaft weist die Recheneinheit zumindest einen Prozessor, einen Speicher, Kommunikationsmittel, eventuell weitere elektrische Bauteile, ein Betriebsprogramm und/oder Berechnungsroutinen auf, die auf einer gemeinsamen Platine angeordnet, in mehrere Baugruppen aufgeteilt und/oder vorteilhaft in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Durch eine Recheneinheit kann das Sensorsignal vorteilhafter ausgewertet werden, wobei die Bestimmung des Geschwindigkeitswerts anhand der Umgebungshelligkeit besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Werkzeugmaschinenvorrichtung möglich sind. Unter einer „erfassten Umgebungshelligkeit” soll insbesondere verstanden werden, dass ein Signalwert des Sensorsignals, der von dem zumindest einen Sensorelement bereitgestellt wird, zumindest von der Umgebungshelligkeit abhängt. Grundsätzlich kann der Sensorwert über die Umgebungshelligkeit hinausgehend zusätzlich einen Farbwert repräsentieren. Insbesondere ist auch eine mehrdimensionale Ausbildung des Signalwerts möglich, wie beispielsweise bei einer separaten Auswertung unterschiedlicher Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche, die jeweils Einzelwerte des Signalwerts bilden.Furthermore, it is proposed that the machine tool device have an arithmetic unit which is provided to determine a speed value of the relative movement on the basis of an ambient brightness detected by the at least one sensor element. A "computing unit" is to be understood in particular as a unit having an information input, an information processing and an information output. Advantageously, the arithmetic unit has at least one processor, a memory, communication means, possibly further electrical components, an operating program and / or calculation routines which are arranged on a common board, divided into several subassemblies and / or advantageously arranged in a common housing. By a computing unit, the sensor signal can be evaluated more advantageously, wherein the determination of the speed value on the basis of the ambient brightness particularly advantageous embodiment of the machine tool device are possible. A "detected ambient brightness" should in particular be understood to mean that a signal value of the sensor signal provided by the at least one sensor element depends at least on the ambient brightness. In principle, the sensor value may additionally represent a color value beyond the ambient brightness. In particular, a multi-dimensional design of the signal value is possible, as for example in the case of a separate evaluation of different wavelengths and / or wavelength ranges which respectively form individual values of the signal value.

In einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Recheneinheit zur Bestimmung einer Winkelgeschwindigkeit vorgesehen ist, wodurch insbesondere für eine Sicherheitseinheit der Werkzeugmaschine eine vorteilhafte Schaltungsgrundlage zum Auslösen von Sicherheitsschaltungen gegeben werden kann. Unter „Bestimmen einer Geschwindigkeit, insbesondere einer Winkelgeschwindigkeit” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass in der Recheneinheit wenigstens eine Routine hinterlegt ist, die dazu vorgesehen ist, aus einer zeitlichen Veränderung des Sensorsignals eine tatsächliche Geschwindigkeit zumindest nährungsweise zu berechnen. Vorteilhafterweise wertet die Recheneinheit dazu zumindest die von den zumindest zwei Sensorelementen bereitgestellten unterschiedlichen Signalwerte aus, die eine zeitliche Änderung der von ihnen gemessenen Umgebungshelligkeiten darstellen. Durch Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit kann dabei eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung für Werkzeugmaschinen mit einem Rotationswerkzeug gefunden werden, wobei eine solche Ausgestaltung insbesondere für Handwerkzeugmaschinen vorteilhaft ist.In a particularly advantageous embodiment of the invention it is proposed that the arithmetic unit is provided for determining an angular velocity, whereby an advantageous circuit basis for triggering safety circuits can be given in particular for a safety unit of the machine tool. "Determining a speed, in particular an angular speed" is to be understood in particular as meaning that at least one routine is stored in the arithmetic unit, which is provided to calculate an actual speed, at least approximately, from a temporal change of the sensor signal. For this purpose, the arithmetic unit advantageously evaluates at least the different signal values provided by the at least two sensor elements, which represent a temporal change of the ambient brightnesses measured by them. By determining the angular velocity, a particularly advantageous embodiment for machine tools with a rotary tool can be found, such a configuration being particularly advantageous for handheld power tools.

Grundsätzlich ist die Bestimmung der Relativbewegung nicht auf eine Drehbewegung beschränkt. Die bestimmbare Relativbewegung ist insbesondere durch die Anordnung der Sensorelemente bedingt. Sind die Sensorelemente beispielsweise entlang einer linearen Anordnungsachse angeordnet, kann die Sensoreinheit zur Bestimmung einer Linearbewegung entlang dieser Anordnungsachse verwendet werden. Bei einer kugelförmigen Anordnung der Sensorelemente könnte die Recheneinheit anhand des Sensorsignals prinzipiell eine Drehbewegung um eine beliebige Rotationsachse erkennen und deren Geschwindigkeitswert bestimmen. Basically, the determination of the relative movement is not limited to a rotational movement. The determinable relative movement is due in particular to the arrangement of the sensor elements. If the sensor elements are arranged, for example, along a linear arrangement axis, the sensor unit can be used to determine a linear movement along this arrangement axis. In the case of a spherical arrangement of the sensor elements, the arithmetic unit could in principle recognize a rotational movement about an arbitrary axis of rotation on the basis of the sensor signal and determine its speed value.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugmaschinenvorrichtung eine Sicherheitseinheit aufweist, die die Sensoreinheit umfasst. Unter einer Sicherheitseinheit” soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die in zumindest einem Betriebszustand eine Beschädigung, insbesondere eines Teils einer Handwerkzeugmaschine, verhindert und/oder insbesondere eine Sicherheit eines Bedieners erhöht. Vorzugsweise ist die Sicherheitseinheit zumindest zur Erkennung eines unbeherrschten Blockierfalls vorgesehen. Unter einem „unbeherrschten Blockierfall” soll insbesondere ein Vorgang verstanden werden, bei dem ein Einsatzwerkzeug in einem zu bearbeitenden Werkstück verklemmt, wobei das am Gehäuse wirkende Reaktionsdrehmoment eine Haltekraft des Bedieners übersteigt und das Gehäuse sich unkontrolliert über einen bestimmten Winkelbereich um eine Achse, insbesondere eine Rotationsachse einer Einsatzwerkzeugbefestigung, dreht. Dadurch kann eine Sicherheit für einen Benutzer erhöht werden. Vorzugsweise ist die Sicherheitseinheit zumindest teilweise einstückig mit der Recheneinheit ausgeführt, d. h. in der Recheneinheit ist vorzugsweise wenigstens eine Routine für die Sicherheitseinheit hinterlegt.It is further proposed that the machine tool device has a safety unit which comprises the sensor unit. A "security unit" should in particular be understood to mean a device which, in at least one operating state, prevents damage, in particular of a part of a handheld power tool, and / or in particular increases a security of an operator. Preferably, the security unit is provided at least for detecting an uncontrolled blocking case. An "uncontrolled lock case" is to be understood in particular a process in which an insert tool jammed in a workpiece to be machined, wherein the reaction torque acting on the housing exceeds a holding force of the operator and the housing is uncontrolled over a certain angular range about an axis, in particular a Rotation axis of an insert tool attachment, rotates. This can increase security for a user. Preferably, the security unit is at least partially integral with the arithmetic unit, d. H. at least one routine for the security unit is preferably stored in the arithmetic unit.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugmaschinenvorrichtung eine Datenübertragungseinheit für eine externe Datenübertragung umfasst, die die Sensoreinheit umfasst. Unter einer „Datenübertragungseinheit” soll insbesondere eine Verrichtung verstanden werden, die in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen ist, ein digitales und/oder digitalisierbares Datenpaket von einer externen Vorrichtung zu empfangen, wie beispielsweise zur Durchführung eines Software-Updates oder eine Übermittlung von Parameter einer Werkstückbearbeitung. Vorzugsweise ist die Datenübertragungseinheit zum Auslesen des Datenpakets dazu vorgesehen ist, das Sensorsignal auszuwerten. Dadurch kann eine Flexibilität und insbesondere ein Bedienkomfort für einen Benutzer erhöht werden. Vorzugsweise ist die Datenübertragungseinheit zumindest teilweise einstückig mit der Recheneinheit ausgeführt, d. h. in der Recheneinheit ist vorzugsweise wenigstens eine Routine für die Datenübertragungseinheit hinterlegt.In a further development, it is proposed that the machine tool device comprise a data transmission unit for an external data transmission, which comprises the sensor unit. A "data transmission unit" is to be understood in particular as a device which is provided in at least one operating state for receiving a digital and / or digitizable data packet from an external device, such as for performing a software update or transmitting parameters of a workpiece machining , Preferably, the data transmission unit is provided for reading the data packet to evaluate the sensor signal. As a result, flexibility and in particular ease of use for a user can be increased. Preferably, the data transmission unit is at least partially integral with the arithmetic unit, d. H. at least one routine for the data transmission unit is preferably stored in the arithmetic unit.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugmaschinenvorrichtung eine Bedieneinheit umfasst, die die Sensoreinheit umfasst. Unter einer Bedieneinheit soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zur direkten Eingabe von Bedienbefehlen durch einen Benutzer vorgesehen ist, wie beispielsweise eine Einheit zur Einstellung einer Drehrichtung, einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments einer Antriebseinheit, wie beispielsweise eine Einheit zur Steuerung von Benutzermenus oder andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Einstellungen. Vorzugsweise ist die Bedieneinheit dazu vorgesehen, das Sensorsignal zur Einstellung und/oder Anpassung wenigstens eines Werkzeugmaschinenparameters auszuwerten. Dadurch kann eine Anzahl von Bedienelementen vorteilhaft reduziert werden, wodurch insbesondere Herstellungskosten gesenkt werden können. Vorzugsweise ist die Bedieneinheit zumindest teilweise einstückig mit der Recheneinheit ausgeführt, d. h. in der Recheneinheit ist vorzugsweise wenigstens eine Routine für die Bedieneinheit hinterlegt.It is also proposed that the machine tool device comprises an operating unit which comprises the sensor unit. Under a control unit is to be understood in particular a unit which is provided for direct input of operating commands by a user, such as a unit for setting a direction of rotation, a speed and / or torque of a drive unit, such as a unit for controlling user menu or other settings that seem appropriate to a person skilled in the art. Preferably, the operating unit is provided to evaluate the sensor signal for setting and / or adjusting at least one machine tool parameter. Thereby, a number of controls can be advantageously reduced, which in particular manufacturing costs can be reduced. Preferably, the operating unit is at least partially designed in one piece with the arithmetic unit, d. H. at least one routine for the operating unit is preferably stored in the arithmetic unit.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugmaschinenvorrichtung eine Lagefeststellungseinheit umfasst, die die Sensoreinheit umfasst. Unter einer „Lagefeststellungseinheit” soll insbesondere eine Einheit zur Bestimmung einer Lage der Werkzeugmaschinenvorrichtung in Bezug auf wenigstens einen externen Referenzpunkt verstanden werden. Vorteilhafterweise ist die Lagefeststellungseinheit dazu vorgesehen, das Sensorsignal zur Ermittlung einer relativen Lage in Bezug auf den wenigstens einen externen Referenzpunkt auszuwerten. Unter einem „Referenzpunkt” soll insbesondere ein von der Werkzeugmaschinenvorrichtung unabhängiger Punkt verstanden werden. Vorzugsweise ist die Lagefeststellungseinheit zumindest teilweise einstückig mit der Recheneinheit ausgeführt, d. h. in der Recheneinheit ist vorzugsweise wenigstens eine Routine für die Lagefeststellungseinheit hinterlegt.In addition, it is proposed that the machine tool device comprises a position detection unit which comprises the sensor unit. A "position determination unit" is to be understood in particular as a unit for determining a position of the machine tool device in relation to at least one external reference point. Advantageously, the position determination unit is provided to evaluate the sensor signal for determining a relative position with respect to the at least one external reference point. A "reference point" is to be understood in particular as a point independent of the machine tool device. Preferably, the position detection unit is at least partially integral with the arithmetic unit, d. H. at least one routine for the position determination unit is preferably stored in the arithmetic unit.

Weiterhin geht die Erfindung aus von einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Handwerkzeugmaschine, wobei sämtliche, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Werkzeugmaschinen, wie insbesondere Bohrhämmer, Schrauber, Fräsen, Winkelschleifer, Multifunktionswerkzeuge und/oder insbesondere Bohrmaschinen, zum Betreiben mit einer Werkzeugmaschinenvorrichtung denkbar wären. Insbesondere ist auch ein Einsatz in stationären Werkzeugmaschinen denkbar, beispielsweise als Drehwinkelsensor und/oder Winkelgeschwindigkeitssensor. Dadurch kann insbesondere eine besonders sicher einsetzbare Werkzeugmaschine bereitgestellt werden, wobei die Handwerkzeugmaschine und die Handwerkzeugmaschinenvorrichtung vorteilhaft aufeinander abgestimmt werden können.Furthermore, the invention is based on a machine tool, in particular a hand tool, all conceivable to those skilled in machine tools, such as particular hammers, screwdrivers, milling, angle grinder, multifunction tools and / or in particular drills, for operation with a machine tool device would be conceivable. In particular, use in stationary machine tools is conceivable, for example as a rotation angle sensor and / or angular velocity sensor. As a result, it is possible in particular to provide a machine tool that can be used particularly safely, wherein the handheld power tool and the Hand tool machine device can be advantageously coordinated.

Zudem geht die Erfindung aus von einem Verfahren für eine Werkzeugmaschinenvorrichtung, insbesondere eine Handwerkzeugmaschinenvorrichtung, bei dem in wenigstens einem Betriebszustand anhand eines Sensorsignals zumindest eine Relativbewegung gegenüber einer Umgebung bestimmt wird. Es wird vorgeschlagen, dass zur Bestimmung der Relativbewegung zumindest eine Umgebungshelligkeit erfasst wird, wodurch eine besonders einfache Bestimmung der Relativbewegung realisiert werden kann.In addition, the invention is based on a method for a machine tool device, in particular a handheld power tool device, in which, in at least one operating state, at least one relative movement with respect to an environment is determined on the basis of a sensor signal. It is proposed that for determining the relative movement at least one ambient brightness is detected, whereby a particularly simple determination of the relative movement can be realized.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. in den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings an embodiment of the invention is shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen in einer schematischen Darstellung:They show in a schematic representation:

1 eine Handwerkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschinenvorrichtung, 1 a hand tool with a hand tool device according to the invention,

2 eine vergrößerte Darstellung von einem Teil der Handwerkzeugmaschine, 2 an enlarged view of a part of the power tool,

3 eine Sensoreinheit der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung mit mehreren optischen Sensorelementen, 3 a sensor unit of the handheld power tool device having a plurality of optical sensor elements,

4 die Sensoreinheit mit den ringförmig angeordneten Sensorelementen in einer schematischen Querschnittsdarstellung und 4 the sensor unit with the ring-shaped sensor elements in a schematic cross-sectional view and

5 ein von der Sensoreinheit bereitgestelltes Sensorsignal. 5 a sensor signal provided by the sensor unit.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt eine als Handwerkzeugmaschine ausgebildete Werkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenvorrichtung 30. Die Werkzeugmaschine ist als eine Bohrmaschine ausgebildet. Sie weist einen Antriebsmotor 32, eine Einsatzwerkzeugbefestigung 34 und ein pistolenförmiges Gehäuse 36 auf. Grundsätzlich kann sie weiter einen Akku umfassen. An einer vorderen Seite eines oberen im Wesentlichen röhrenförmigen Bereichs des Gehäuses ist die Einsatzwerkzeugbefestigung 34 angeordnet. An einer hinteren Seite des oberen Bereichs des Gehäuses 36 ist der Antriebsmotor 32 in dem Gehäuse 36 angeordnet. Der Antriebsmotor 32 treibt während eines Betriebs die Einsatzwerkzeugbefestigung 34 um eine Rotationsachse 38 drehend an. 1 shows a trained as a hand tool machine tool with a machine tool device according to the invention 30 , The machine tool is designed as a drill. It has a drive motor 32 , an insert tool attachment 34 and a gun-shaped housing 36 on. Basically, it can further include a battery. On a front side of an upper substantially tubular portion of the housing is the insert tool attachment 34 arranged. At a rear side of the upper part of the case 36 is the drive motor 32 in the case 36 arranged. The drive motor 32 drives the tool attachment during operation 34 around a rotation axis 38 turning on.

Die Handwerkzeugmaschine weist eine Zusatzhandgriffbefestigung 40 auf, die einen Zusatzhandgriff 42 befestigt. Der Zusatzhandgriff 42 ist um die Rotationsachse 38 bewegbar. In montiertem Zustand ist der Zusatzhandgriff 42 fest mit dem Gehäuse 36 der Werkzeugmaschine verbunden. Die Zusatzhandgriffbefestigung 40 ist zwischen dem Antriebsmotor 32 und der Einsatzwerkzeugbefestigung 34 außen am Gehäuse 36 angeordnet. Der Zusatzhandgriff 42 ist als ein Handgriff ausbildet, der auf einer Seite des Gehäuses 36 der Handwerkzeugmaschine mit dem Gehäuse 36 verbunden ist, die einer Einsatzwerkzeugbefestigung 34 der Handwerkzeugmaschine zugewandt ist. Entlang einer Hauptarbeitsrichtung ist er nach einem Haupthandgriff 44 angeordnet.The hand tool has an additional handle attachment 40 on, which has an additional handle 42 attached. The auxiliary handle 42 is about the axis of rotation 38 movable. When mounted, the auxiliary handle 42 firmly with the housing 36 connected to the machine tool. The auxiliary handle fastening 40 is between the drive motor 32 and the insert tool attachment 34 outside on the housing 36 arranged. The auxiliary handle 42 is designed as a handle on one side of the case 36 the power tool with the housing 36 connected to an insert tool attachment 34 facing the power tool. Along one main working line, it is after a major handle 44 arranged.

Die Werkzeugmaschinenvorrichtung 30 weist eine Sicherheitseinheit 22 auf, die bei einem unbeherrschten Blockierfall eingreift und eine Leistungsabgabe der Einsatzwerkzeugbefestigung 34 reduziert oder unterbricht, indem sie beispielsweise den Antriebsmotor 32 stromlos schaltet. Zur Erkennung des Blockierfalls umfasst die Werkzeugmaschinenvorrichtung 30 eine mit dem Gehäuse 36 verbundene Sensoreinheit 10, die ein Sensorsignal 12 bereitstellt, anhand dessen die Sicherheitseinheit 22 eine Relativbewegung des Gehäuses 36 gegenüber einer Umgebung erkennt. Die Sicherheitseinheit 22 umfasst somit die Sensoreinheit 10.The machine tool device 30 has a security unit 22 on which intervenes in an uncontrolled stall case and a power output of the tool attachment 34 reduced or interrupted by, for example, the drive motor 32 de-energized. For detecting the blocking case, the machine tool device comprises 30 one with the housing 36 connected sensor unit 10 that is a sensor signal 12 provides, by means of which the security unit 22 a relative movement of the housing 36 recognizes an environment. The security unit 22 thus includes the sensor unit 10 ,

Die Sensoreinheit 10 umfasst eine Mehrzahl von gleichartigen optischen Sensorelementen 14 (vgl. 3). Die Sensorelemente 14 erfassen jeweils eine Umgebungshelligkeit. Ein von der Sensoreinheit 10 bereitgestelltes Sensorsignal 12 beschreibt die einzelnen von den Sensorelementen 14 erfassten Umgebungshelligkeiten. Die Sensorelemente 14 sind als Fototransistoren ausgebildet. Sämtliche optischen Sensorelemente der Sensoreinheit sind analog ausgebildet. In den Zeichnungen sind deshalb der Übersichtlichkeit halber lediglich zwei der Sensorelemente 14, wobei dem Bezugzeichen des weiteren Sensorelements 14' ein Hochkomma angefügt ist. Zur Unterscheidung in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen ist weiteren Bezugszeichen, die dem Sensorelement 14' zugeordnet sind, ebenfalls ein Hochkomma angefügtThe sensor unit 10 includes a plurality of similar optical sensor elements 14 (see. 3 ). The sensor elements 14 each capture an ambient brightness. One from the sensor unit 10 provided sensor signal 12 describes the individual of the sensor elements 14 detected ambient brightness. The sensor elements 14 are formed as phototransistors. All optical sensor elements of the sensor unit are designed analogously. For the sake of clarity, therefore, only two of the sensor elements are shown in the drawings 14 , wherein the reference symbol of the further sensor element 14 ' an apostrophe is added. For the purpose of distinction in the following description and the drawings, further reference numerals are given to the sensor element 14 ' are assigned, also an apostrophe added

Die Sensorelemente 14, 14' weisen jeweils einen definierten Erfassungsbereich 16, 16' auf. Die Erfassungsbereiche 16, 16' der Sensorelemente 14, 14' sind jeweils um einen definierten Betrag gegeneinander verschoben (vgl. 4). Die Sensorelemente 14, 14' erfassen somit die Umgebungshelligkeit in unterschiedlichen Raumbereichen. In einer natürlichen Umgebung weisen die unterschiedlichen Raumbereiche unterschiedliche Umgebungshelligkeiten auf. Das Sensorsignal 12, das die Sensoreinheit 10 bereitstellt, weist eine Mehrzahl von Signalwerten 46, 46' auf, die den unterschiedlichen von den Sensorelementen 14, 14' erfassten Umgebungshelligkeiten entsprechen. Die unterschiedlichen Signalwerte 46, 46' stellen jeweils ein integrales Maß für die Umgebungshelligkeit in dem von dem jeweiligen Sensorelement 14, 14' erfassten Raumbereich dar. Die Signalwerte 46, 46' sind zu dem Sensorsignal 12 zusammengefasst (vgl. 5). Das Sensorsignal 12 bzw. die einzelnen Sensorsignale 46, 46' können grundsätzlich in unterschiedlicher Form, wie beispielsweise in Form von Strom, Spannung, Widerstand oder als Digitalwert übertragen werden.The sensor elements 14 . 14 ' each have a defined detection area 16 . 16 ' on. The coverage areas 16 . 16 ' the sensor elements 14 . 14 ' are each shifted by a defined amount against each other (cf. 4 ). The sensor elements 14 . 14 ' thus capture the ambient brightness in different spatial areas. In a natural environment, the different room areas have different ambient brightness. The sensor signal 12 that the sensor unit 10 provides a plurality of signal values 46 . 46 ' on that the different of the sensor elements 14 . 14 ' correspond to detected ambient brightness. The different signal values 46 . 46 ' each provide an integral measure of the ambient brightness in that of the respective sensor element 14 . 14 ' recorded area. The signal values 46 . 46 ' are to the sensor signal 12 summarized (cf. 5 ). The sensor signal 12 or the individual sensor signals 46 . 46 ' can in principle be transmitted in different forms, such as in the form of current, voltage, resistance or as a digital value.

Zur Anordnung der Sensorelemente 14, 14' umfasst die Sensoreinheit 10 einen ringförmigen Sensorträger 48. Der Sensorträger 48 ist im Bereich der Zusatzhandgriffbefestigung 40 angeordnet. Die Sensorelemente 14, 14 sind über einen Umfang des Sensorträgers 48 verteilt angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sensorelemente 14, 14' gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die Sensorselemente 14, 14' sind mit einem Winkelabstand von 15 Grad angeordnet. Über den Umfang des Sensorträgers 48 sind insgesamt 24 Sensorelemente 14, 14' angeordnet (vgl. 2).For the arrangement of the sensor elements 14 . 14 ' includes the sensor unit 10 an annular sensor carrier 48 , The sensor carrier 48 is in the range of additional handle attachment 40 arranged. The sensor elements 14 . 14 are over a circumference of the sensor carrier 48 arranged distributed. In the illustrated embodiment, the sensor elements 14 . 14 ' evenly distributed over the circumference. The sensor elements 14 . 14 ' are arranged at an angular distance of 15 degrees. About the circumference of the sensor carrier 48 are a total of 24 sensor elements 14 . 14 ' arranged (cf. 2 ).

Der Sensorträger 48 ist fest mit dem Gehäuse 36 der Werkzeugmaschine verbunden. Die Sensoreinheit 10 ist unmittelbar neben der am Gehäuse 36 angeordneten Zusatzhandgriffbefestigung 40 angeordnet. Der Sensorträger 48 ist teilweise einstückig mit dem Gehäuse 36 ausgeführt. Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Sensoreinheit 10 wenigstens teilweise fest mit dem Zusatzhandgriff 42 zu verbinden oder teilweise einstückig mit dem Zusatzhandgriff 42 auszuführen. Eine Energieversorgung und/oder eine Übertragung des Sensorsignals 12 zwischen dem Gehäuse 36 und dem Zusatzhandgriff 42 kann dabei wahlweise kabelgebunden oder kabellos ausgeführt werden.The sensor carrier 48 is fixed to the case 36 connected to the machine tool. The sensor unit 10 is right next to the case 36 arranged additional handle attachment 40 arranged. The sensor carrier 48 is partially integral with the housing 36 executed. In principle, it is also conceivable, the sensor unit 10 at least partially fixed with the auxiliary handle 42 to connect or partially integral with the auxiliary handle 42 perform. A power supply and / or a transmission of the sensor signal 12 between the case 36 and the auxiliary handle 42 It can be either wired or wireless.

Die Sensoreinheit 10 weist eine Sensorachse 18 auf, die koaxial zu der Rotationsachse 38 der Einsatzwerkzeugbefestigung 34 orientiert ist. Die Sensorelemente 14, 14' sind ringförmig um die Sensorachse 18 angeordnet. Die Erfassungsbereiche 16, 16' der Sensorelemente 14, 14' umfassen in Bezug auf die Sensorachse 18 einen Winkelbereich von maximal 50 Grad. Die Erfassungsbereiche 16, 16' sind somit wesentlich größer als der Winkelabstand zwischen den einzelnen Sensorelementen 14, 14'. Die Sensorelemente 14, 14' weisen eine Empfindlichkeit auf, die in einem Winkelbereich von ±15 Grad, ausgehend von einer Mittenorientierung 50, 50' des entsprechenden Sensorelements 14, 14' auf etwa ein Drittel abfällt. Die Sensorelemente 14, 14' sind weitwinklig ausgelegt. Die Mittenorientierungen 50, 50' der Sensorelemente 14, 14' sind senkrecht zu der Sensorachse 18 und damit auch senkrecht zur Rotationsachse 38 orientiert. Der Winkelabstand der Sensorelemente 14, 14' entspricht einem Winkelabstand der Mittenorientierungen 50, 50' der Sensorelemente 14, 14'.The sensor unit 10 has a sensor axis 18 on, coaxial with the axis of rotation 38 the insert tool attachment 34 is oriented. The sensor elements 14 . 14 ' are annular around the sensor axis 18 arranged. The coverage areas 16 . 16 ' the sensor elements 14 . 14 ' include with respect to the sensor axis 18 an angular range of maximum 50 degrees. The coverage areas 16 . 16 ' are thus much larger than the angular distance between the individual sensor elements 14 . 14 ' , The sensor elements 14 . 14 ' have a sensitivity in an angular range of ± 15 degrees, starting from a center orientation 50 . 50 ' the corresponding sensor element 14 . 14 ' drops to about one third. The sensor elements 14 . 14 ' are designed wide-angle. The middle orientations 50 . 50 ' the sensor elements 14 . 14 ' are perpendicular to the sensor axis 18 and thus also perpendicular to the axis of rotation 38 oriented. The angular distance of the sensor elements 14 . 14 ' corresponds to an angular distance of the center orientations 50 . 50 ' the sensor elements 14 . 14 ' ,

Zur Auswertung des Sensorsignals 12 umfasst die Werkzeugmaschinenvorrichtung 30 eine Recheneinheit 20. Die Recheneinheit 20 bestimmt aus den von den Sensorelementen 14, 14' erfassten Umgebungshelligkeiten eine Relativbewegung, die die Sensoreinheit 10 und damit das Gehäuse 36 gegenüber der Umgebung aufweist. Aus einer zeitlichen Veränderung des Sensorsignals 12 bestimmt die Recheneinheit 20 einen Geschwindigkeitswert der Relativbewegung. Die Relativbewegung, die von der Recheneinheit 20 bestimmt wird, ist als eine Drehung um die Rotationsachse 38 ausgebildet. Der von der Recheneinheit 20 bestimmte Geschwindigkeitswert gibt eine Winkelgeschwindigkeit um die Rotationsachse 38 wieder.For evaluation of the sensor signal 12 includes the machine tool device 30 an arithmetic unit 20 , The arithmetic unit 20 determined from those of the sensor elements 14 . 14 ' detected ambient brightness relative movement, the sensor unit 10 and thus the case 36 facing the environment. From a temporal change of the sensor signal 12 determines the arithmetic unit 20 a speed value of the relative movement. The relative movement, that of the arithmetic unit 20 is determined is as a rotation about the rotation axis 38 educated. The one from the arithmetic unit 20 certain speed value gives an angular velocity about the axis of rotation 38 again.

Die Recheneinheit 20 wendet zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit eine Kontinuitätsgleichung an. Anhand der Kontinuitätsgleichung berechnet die Recheneinheit für jedes Sensorelement 14, 14' einen Verdrehwinkel. Die Recheneinheit vergleicht dazu die Signalwerte 46, 46' zweiter benachbarter Sensorelemente 14, 14' und bestimmt deren zeitliche Veränderung. Eine Mittelung über die Verdrehwinkel, die die Recheneinheit 20 aus den einzelnen Signalwerten 46, 46' bestimmt, liefert eine Abschätzung für einen Verdrehwinkel des Gehäuses 36. Mittels einer Ableitung des Verdrehwinkels nach der Zeit berechnet die Recheneinheit 20 dann die Winkelgeschwindigkeit.The arithmetic unit 20 applies a continuity equation to determine the angular velocity. Based on the continuity equation calculates the arithmetic unit for each sensor element 14 . 14 ' a twist angle. The arithmetic unit compares the signal values for this purpose 46 . 46 ' second adjacent sensor elements 14 . 14 ' and determines their temporal change. An averaging over the twist angle, which is the arithmetic unit 20 from the individual signal values 46 . 46 ' determines, provides an estimate for a twist angle of the housing 36 , The arithmetic unit calculates by means of a derivation of the angle of rotation according to time 20 then the angular velocity.

Ein Zähler der Kontinuitätsgleichung ist dabei als eine zeitliche Änderung des Signalwerts 46 des betrachteten Sensorelements 14 ausgebildet. Zur Bestimmung der zeitlichen Änderung erfasst die Recheneinheit 20 den Signalwert 46 zu einem Zeitpunkt t – τ und einem Zeitpunkt t. Ein Nenner der Kontinuitätsgleichung stellt eine örtliche Differenzierung dar. Dazu bestimmt die Recheneinheit 20 eine Differenz zwischen dem Signalwert 46 des betrachteten Sensorelements 14 und dem Signalwert 46' des benachbarten Sensorelements 14' zum Zeitpunkt t – τ sowie eine Differenz der Signalwerte 46, 46' der benachbarten Sensorelemente 14, 14' zum Zeitpunkt t und summiert die beiden Differenzen. Des Weiteren gehen in die Kontinuitätsgleichung der Winkelabstand der benachbarten Sensorelemente 14, 14' sowie ein Faktor –2 ein. Die von der Recheneinheit 20 berechnete Kontinuitätsgleichung lautet damit

wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel β_i der anhand der Signalwerte 46, 46' errechnete Verdrehwinkel des Gehäuses 36, Δ der Winkelabstand zwischen den benachbarten Sensorelementen 14, 14', s_i der Signalwert 46 des Sensorelements 14 und s_i-1 der Signalwert 46' des Sensorelements 14' ist.A counter of the continuity equation is a time change of the signal value 46 of the considered sensor element 14 educated. To determine the change over time, the arithmetic unit detects 20 the signal value 46 at a time t - τ and a time t. A denominator of the continuity equation represents a local differentiation. The computing unit determines this 20 a difference between the signal value 46 of the considered sensor element 14 and the signal value 46 ' of the adjacent sensor element 14 ' at the time t - τ and a difference of the signal values 46 . 46 ' the adjacent sensor elements 14 . 14 ' at time t and summed the two differences. Furthermore, in the equation of continuity, the angular distance of the adjacent sensor elements goes 14 . 14 ' and a factor -2. The of the arithmetic unit 20 calculated continuity equation is so

wherein in the illustrated embodiment β _{i of} the basis of the signal values 46 . 46 ' Calculated angle of rotation of the housing 36 , Δ the angular distance between the adjacent sensor elements 14 . 14 ' , s _{i is} the signal value 46 of the sensor element 14 and s _i-1 the signal value 46 ' of the sensor element 14 ' is.

Ist das Gehäuse 36 im Wesentlichen in Ruhe, bleiben die Signalwerte 46, 46' der einzelnen Sensorelemente 14, 14' im Wesentlichen konstant. Erfährt das Gehäuse 36 eine Drehbewegung, die beispielsweise durch Verkanten eines Einsatzwerkzeuges 52 bedingt ist, verändert sich ein von den Sensorelementen 14, 14' erfasster Raumbereich. Da die unterschiedlichen Raumbereich unter normalen Einsatzbedingungen unterschiedliche Helligkeiten aufweisen, ändern sich durch die Drehbewegung des Gehäuses 36 auch die von den Sensorelementen 14, 14' bereitgestellten Signalwerte 46, 46'. Der Zähler obiger Kontinuitätsgleichung wird damit ungleich Null.Is the case 36 essentially at rest, the signal values remain 46 . 46 ' the individual sensor elements 14 . 14 ' essentially constant. Experience the housing 36 a rotational movement, for example, by tilting an insert tool 52 is conditional, one of the sensor elements changes 14 . 14 ' recorded room area. Since the different room areas have different brightness under normal conditions of use, change by the rotational movement of the housing 36 also those of the sensor elements 14 . 14 ' provided signal values 46 . 46 ' , The counter of the above equation of continuity thus becomes unequal to zero.

Der Nenner der Kontinuitätsgleichung wird für kleine Werte instabil, d. h. eine Fehlerfortpflanzung eines Messfehlers wird groß. Zur Berechnung des Verdrehwinkels des Gehäuses 36, den die Recheneinheit 20 durch Mittelung der einzelnen Verdrehwinkel bestimmt, verwendet die Recheneinheit 20 daher nur diejenigen Verdrehwinkel, bei denen der Nenner der Kontinuitätsgleichung zumindest gleich groß ist wie ein Grenzwert. Als Grenzwert verwendet die Recheneinheit 20 einen Mittelwert der Nenner aller Kontinuitätsgleichungen zu den einzelnen Sensorelementen 14, 14'. Ist der Nenner nicht kleiner als ein so gebildeter Median, wird der entsprechende Verdrehwinkel für die Berechung des Verdrehwinkels des Gehäuses 36 verwendet.The denominator of the continuity equation becomes unstable for small values, ie error propagation of a measurement error becomes large. To calculate the angle of rotation of the housing 36 that the arithmetic unit 20 determined by averaging the individual angles of rotation, uses the arithmetic unit 20 Therefore, only those twist angles, where the denominator of the continuity equation is at least equal to a limit value. The calculation unit uses as limit value 20 an average of the denominators of all continuity equations to the individual sensor elements 14 . 14 ' , If the denominator is not smaller than a median formed in this way, the corresponding angle of rotation becomes for the calculation of the angle of rotation of the housing 36 used.

In 5 ist das Sensorsignal 12 für drei unterschiedliche Zeitpunkte, die jeweils einen zeitlichen Abstand τ aufweisen, dargestellt. Das Sensorsignal 12 weist jeweils 24 Sensorwerte 46, 46' auf, deren Signalhöhe der Umgebungshelligkeit entspricht. Eine Abszisse der 5 gibt eine Anordnung der Sensorelemente 14, 14' auf dem Sensorträger 48 in Polarkoordinaten in Bezug auf die Sensorachse 18 wieder. Eine Ordinate der 5 gibt die Signalhöhe der einzelnen Signalwerte 46, 46' wieder. Ein in 5 dargestellter Abstand zweier Sensorwerte 46, 46' entspricht dabei genau dem Winkelabstand, den die entsprechenden zwei Sensorelemente 14, 14' aufweisen. Eine Signaländerung ausgehend von dem Sensorsignal 12 zum Zeitpunkt t – τ auf das Sensorsignal 12 zum Zeitpunkt t entspricht einer Drehung des Gehäuses 36 um 12 Grad. Eine Signaländerung auf das Sensorsignal 12 zum Zeitpunkt t + τ entspricht einer weiteren Drehung des Gehäuses 36 um 12 Grad.In 5 is the sensor signal 12 for three different times, each having a time interval τ shown. The sensor signal 12 each has 24 sensor values 46 . 46 ' whose signal level corresponds to the ambient brightness. An abscissa of 5 gives an arrangement of the sensor elements 14 . 14 ' on the sensor carrier 48 in polar coordinates with respect to the sensor axis 18 again. An ordinate of 5 gives the signal level of the individual signal values 46 . 46 ' again. An in 5 shown distance between two sensor values 46 . 46 ' corresponds exactly to the angular distance, the corresponding two sensor elements 14 . 14 ' exhibit. A signal change based on the sensor signal 12 at the time t - τ on the sensor signal 12 at time t corresponds to a rotation of the housing 36 around 12 degrees. A signal change to the sensor signal 12 at time t + τ corresponds to a further rotation of the housing 36 around 12 degrees.

Durch die Verwendung von mehren, d. h. von zumindest sechs Sensorelementen 14, 14', erhöht sich eine Genauigkeit des von der Recheneinheit 20 berechneten Verdrehwinkels. Grundsätzlich können bei einer Erfassung zwei Raumbereiche eine gleiche Helligkeit aufweisen. Die entsprechenden Sensorelemente liefern dann den gleichen Signalwert. Durch Verwendung mehrer Sensorelemente 14, 14', in dem dargerstellten Ausführungsbeispiel weist die Sensoreinheit 10 insgesamt 24 optische Sensorelemente 14, 14' auf, erhöht sich eine Wahrscheinlichkeit, dass sich durch die Drehung des Gehäuses 36 zumindest einer der Signalwerte 46, 46' verändert, wodurch die Recheneinheit 20 anhand des entsprechenden Signalswerts 46, 46' die Relativbewegung des Gehäuses 36 erkennt.By using more, ie of at least six sensor elements 14 . 14 ' , an accuracy of the computing unit increases 20 calculated twist angle. In principle, two spatial regions can have the same brightness when detected. The corresponding sensor elements then deliver the same signal value. By using several sensor elements 14 . 14 ' in the illustrated embodiment, the sensor unit 10 a total of 24 optical sensor elements 14 . 14 ' On, a probability increases that is due to the rotation of the housing 36 at least one of the signal values 46 . 46 ' changed, causing the arithmetic unit 20 based on the corresponding signal value 46 . 46 ' the relative movement of the housing 36 recognizes.

Alternativ oder zusätzlich zur Berechung mittels der Kontinuitätsgleichung kann die Recheneinheit 20 den Verdrehwinkel des Gehäuses 36 auch bestimmen, indem sie das Sensorsignal 12 zum Zeitpunkt t – τ mit dem Sensorsignal 12 zum Zeitpunkt t vergleicht. Die Recheneinheit 20 bestimmt dabei den Verdrehwinkel durch Verschieben des Sensorsignals 12 zum Zeitpunkt t entlang der Abszisse und Überprüfen einer Übereinstimmung zwischen den beiden Sensorsignalen 12 zu den Zeitpunkten t – τ und t. Für eine Verschiebung, die dem tatsächlichen Verdrehwinkel des Gehäuses 36 entspricht, ist die Übereinstimmung maximal. Eine bewegungsunabhängige Veränderung der Umgebungshelligkeit während der Zeitspanne τ ist dabei im Verhältnis zu der bewegungsabhängigen Veränderung der Umgebungshelligkeit klein und kann deshalb vernachlässigt werden.Alternatively or in addition to the calculation by means of the continuity equation, the arithmetic unit 20 the twist angle of the housing 36 also determine by the sensor signal 12 at time t - τ with the sensor signal 12 at time t compares. The arithmetic unit 20 determines the angle of rotation by shifting the sensor signal 12 at time t along the abscissa and checking a match between the two sensor signals 12 at the times t - τ and t. For a displacement that is the actual twist angle of the housing 36 corresponds, the match is maximum. A movement-independent change in the ambient brightness during the time period τ is small in relation to the motion-dependent change in the ambient brightness and can therefore be neglected.

Die Recheneinheit 20 kann dabei grundsätzlich zumindest teilweise analoge Komponenten aufweisen. Insbesondere der Zähler der Kontinuitätsgleichung, also die zeitliche Differenzierung des Signalwerts 46 des Sensorelements 14, ist mittels analoger Bauteile durchführbar. Zudem sind auch der Nenner oder zumindest Teile des Nenners, wie insbesondere eine Berechnung der Differenz der Signalwerte 46, 46' benachbarter Sensorelemente 14, 14', ebenfalls analog darstellbar.The arithmetic unit 20 can basically have at least partially analogous components. In particular, the counter of the continuity equation, ie the temporal differentiation of the signal value 46 of the sensor element 14 , is feasible by means of analog components. In addition, also the denominator or at least parts of the denominator, such as in particular a calculation of the difference of the signal values 46 . 46 ' adjacent sensor elements 14 . 14 ' , likewise analogue representable.

Eine von der Recheneinheit 20 vorgegebene Abtastfrequenz, die insbesondere durch den zeitlichen Abstand τ gegeben ist, ist auf Lichtschwankungen der Umgebungshelligkeit angepasst. Insbesondere Leuchtstoffröhren, aber auch andere künstliche Lichtquellen, weisen eine regelmäßige Pulsfrequenz auf, die beispielsweise durch eine Netzfrequenz gegeben ist. Die Pulsfrequenz der Lichtquellen ist dabei gewöhnlich höher als eine Wahrnehmungsrate des menschlichen Auges, d. h. ist insbesondere größer als 30 Hertz. Die Abtastfrequenz ist auf die Pulsfrequenz angepasst. Vorzugsweise ist die Abtastfrequenz im Wesentlichen gleich wie die Pulsfrequenz, die künstliche Lichtquellen gewöhnlich haben. Die Recheneinheit 20 definiert die Abtastfrequenz vorteilhafterweise anhand der Netzfrequenz. Grundsätzlich kann die Abtastfrequenz aber auch als ein fester Wert in der Recheneinheit 20 hinterlegt sein, wie beispielsweise mit 50 Hertz, oder automatisch durch Auswertung des Sensorsignals 12 bestimmt werden. Die Abtastfrequenz kann dabei auch ein ganzzahliges Vielfaches oder eine ganzzahlige Teilung der Pulsfrequenz betragen.One from the arithmetic unit 20 predetermined sampling frequency, which is given in particular by the time interval τ, is adapted to light fluctuations of the ambient brightness. In particular, fluorescent tubes, but also other artificial light sources, have a regular pulse rate, which is given for example by a mains frequency. The pulse rate of the light sources is usually higher than a perception rate of the human eye, ie, in particular greater than 30 hertz. The sampling frequency is adapted to the pulse frequency. Preferably, the sampling frequency is substantially the same as the pulse rate that artificial light sources commonly have. The computer unit 20 defines the sampling frequency advantageously based on the network frequency. In principle, however, the sampling frequency can also be used as a fixed value in the arithmetic unit 20 be deposited, such as at 50 hertz, or automatically by evaluating the sensor signal 12 be determined. The sampling frequency can also be an integer multiple or an integral division of the pulse frequency.

Zum Ausgleich der Pulsfrequenzen, aber auch zum Ausgleich anderer hochfrequenter Helligkeitsänderungen, integriert die Recheneinheit 20 die Signalwerte 46, 46' des Sensorsignals 12 über eine definierte Zeitspanne. Die Zeitspanne für die Integration ist dabei größer als eine Zeitspanne, die durch eine Frequenz der auszugleichenden Helligkeitsänderungen gegeben ist, also insbesondere größer als eine durch die Pulsfrequenz oder die Netzfrequenz gegebene Zeitspanne. Durch die Integration mittelt die Recheneinheit 20 diese hochfrequenten Helligkeitsänderungen aus.To balance the pulse frequencies, but also to compensate for other high-frequency brightness changes, integrated the arithmetic unit 20 the signal values 46 . 46 ' the sensor signal 12 over a defined period of time. The time span for the integration is greater than a time span which is given by a frequency of the brightness changes to be compensated, that is to say in particular greater than a time span given by the pulse frequency or the network frequency. The integration averages the arithmetic unit 20 these high-frequency brightness changes.

Die Sicherheitseinheit 22 umfasst die Recheneinheit 20. Den unbeherrschbaren Blockierfall erkennt die Sicherheitseinheit 22 anhand der Winkelgeschwindigkeit. Ermittelt die Recheneinheit 20 für die Winkelgeschwindigkeit einen Wert, der eine definierte Grenzgröße überschreitet, löst die Recheneinheit 20 eine Sicherheitsschaltung aus und reduziert die Leistungsabgabe der Einsatzwerkzeugbefestigung 34. Der Grenzwert zum Auslösen der Sicherheitsschaltung ist in der Recheneinheit 20 hinterlegt.The security unit 22 includes the arithmetic unit 20 , The uncontrollable blocking case is detected by the safety unit 22 based on the angular velocity. Determines the arithmetic unit 20 for the angular velocity a value that exceeds a defined limit size, the arithmetic unit triggers 20 a safety circuit and reduces the power output of the tool attachment 34 , The limit for triggering the safety circuit is in the arithmetic unit 20 deposited.

Die Recheinheit 20 ist dabei insbesondere zur Ausbildung der Sicherheitseinheit 22 für eine Einzelauswertung der einzelnen Signalwerte 46, 46' vorgesehen. Die Recheneinheit 20 erkennt anhand der einzelnen Signalwerte 46, 46' Bewegung, die unabhängig von einer Bewegung des Gehäuses 36 sind, d. h. nicht durch eine Bewegung des Gehäuses 36 gegenüber der Umgebung hervorgerufen werden. Die Sicherheitseinheit 22 ist dabei dazu vorgesehen ist, anhand der Signalwerte 46, 46' der einzelnen optischen Sensorelemente 14, 14' eine Notabschaltung einzuleiten, zum Beispiel, wenn die Recheneinheit 20 eine partielle Abdunklung der Sensorelemente 14, 14' erkennt, die durch einen Gegenstand, wie insbesondere eine Hand, hervorgerufen wurde.The rake unit 20 is in particular to form the security unit 22 for a single evaluation of the individual signal values 46 . 46 ' intended. The arithmetic unit 20 recognizes by the individual signal values 46 . 46 ' Movement independent of a movement of the housing 36 are, ie not by a movement of the housing 36 be caused to the environment. The security unit 22 is intended to do so, based on the signal values 46 . 46 ' the individual optical sensor elements 14 . 14 ' to initiate an emergency shutdown, for example, when the arithmetic unit 20 a partial darkening of the sensor elements 14 . 14 ' recognizes that was caused by an object, such as in particular a hand.

Weiter umfasst die Werkzeugmaschinenvorrichtung 30 eine Datenübertragungseinheit 24, die die Sensoreinheit 10 umfasst. Die Datenübertragungseinheit 24 verwendet in einem Betriebsmodus das Sensorsignal 12 zur Datenübertragung. Die Datenübertragungseinheit 24 ist damit wenigstens teilweise als eine optische Datenübertragungseinheit 24 ausgebildet. Ein von einem nicht näher dargestellten Datensender ausgesandtes optisches Signal bewirkt eine Veränderung des Signalwerts 12. Die Datenübertragungseinheit kann dabei insbesondere gegenüber einem sichtbaren Bereich des Lichts verschobenen Bereich nutzen, wie insbesondere einen Infrarotbereich. Die Datenübertragungseinheit ist dadurch grundsätzlich von der Sicherheitseinheit 22 entkoppelbar, d. h. ein Teil des Sensorsignal 12, das von der Sicherheitseinheit 22 genutzt wird, ist von einem Teil des Sensorsignals 12, das von der Datenübertragungseinheit 24 genutzt wird, unterscheidbar. Die Datenübertragungseinheit 24 umfasst weiter die Recheneinheit 20, die das Sensorsignal 12 zum Auslesen der einzelnen Datenblöcke auswertet.Furthermore, the machine tool device comprises 30 a data transmission unit 24 that the sensor unit 10 includes. The data transmission unit 24 uses the sensor signal in an operating mode 12 for data transmission. The data transmission unit 24 is thus at least partially as an optical data transmission unit 24 educated. An optical signal emitted by a data transmitter, not shown, causes a change in the signal value 12 , In this case, the data transmission unit can use, in particular, a region displaced relative to a visible region of the light, in particular an infrared region. The data transmission unit is thus basically of the security unit 22 decoupled, ie a part of the sensor signal 12 that from the security unit 22 is used, is of a part of the sensor signal 12 that from the data transfer unit 24 is used, distinguishable. The data transmission unit 24 further includes the arithmetic unit 20 that the sensor signal 12 evaluates to read out the individual data blocks.

Ferner umfasst die Werkzeugmaschinenvorrichtung eine Bedieneinheit 26, die ebenfalls die Sensoreinheit 10 umfasst. Die Bedieneinheit 26 ist zur direkten Eingabe von Bedienbefehlen durch einen Benutzer vorgesehen. Die Sensoreinheit 10 mit den optischen Sensorelementen 14, 14' bildet ein Bedienelement der Bedieneinheit 26 aus. In der Recheneinheit 20 sind definiert Muster für Helligkeitsänderungen hinterlegt, die Bedienbefehlen eines Benutzers entsprechen. Durch Gesten, die Änderungen der Umgebungshelligkeit gemäß den definierten Mustern hervorrufen, kann der Benutzer Bedienbefehle eingeben, wodurch entsprechende Aktionen von der Recheneinheit 20 ausgeführt werden. Mittels der Bedieneinheit 26 ausführbare Aktionen sind beispielsweise eine Einstellung einer Drehrichtung, einer Drehzahl oder eines Drehmoments des Antriebsmotors 32, eine Einstellung einer Anlaufgeschwindigkeit oder eine Gangumschaltung. Außerdem kann die Bedieneinheit 26 zur Einstellung eines Hammerschlags, zum Öffnen oder Schließen der Einsatzwerkzeugbefestigung 34, zur Änderung oder Steuerung einer Menüanzeige sowie zur Abschattung der Sicherheitseinheit 22 genutzt werden. Grundsätzlich sind, insbesondere bei anderen Handwerkzeugmaschinen, auch andere dem Fachmann sinnvolle Aktionen denkbar.Furthermore, the machine tool device comprises an operating unit 26 also the sensor unit 10 includes. The operating unit 26 is intended for the direct input of operating commands by a user. The sensor unit 10 with the optical sensor elements 14 . 14 ' forms an operating element of the operating unit 26 out. In the arithmetic unit 20 are defined patterns for brightness changes, which correspond to operating commands of a user. Through gestures that evoke changes in ambient brightness according to the defined patterns, the user may enter operator commands, thereby taking appropriate actions from the computing unit 20 be executed. By means of the control unit 26 Executable actions are for example an adjustment of a direction of rotation, a speed or a torque of the drive motor 32 , a setting of a startup speed or a gear shift. In addition, the control unit 26 to set a hammer blow, to open or close the tool attachment 34 , for changing or controlling a menu display as well as for shading the safety unit 22 be used. In principle, other useful to the skilled person actions are conceivable, especially in other hand tool machines.

Zudem umfasst die Werkzeugmaschinenvorrichtung 30 eine Lagefeststellungseinheit 28, die die Sensoreinheit 10 umfasst. Die Lagefeststellungseinheit 28 ist dazu vorgesehen, eine Lage der Werkzeugmaschine in Bezug auf wenigstens einen externen Referenzpunkt festzustellen. Die externen Referenzpunkte sind als Lichtquellen ausgebildet. Die Referenzpunkte sind definiert um eine Arbeitsfläche angeordnet. Sie weisen in der Recheneinheit 20 hinterlegte optische Eigenschaften auf, anhand deren die Lagefeststellungseinheit 28 die Referenzpunkte von anderen Lichtquellen unterscheiden kann. Beispielsweise ist es denkbar, die Referenzpunkte mittels Infrarotlichtquellen, wie insbesondere Infrarotdioden, zu definieren. Durch die Lagefeststellungseinheit 28 kann ein Benutzer eine Position der Handwerkzeugmaschine auf der Arbeitsfläche bestimmen. Die Lagefeststellungseinheit 28 dient somit zur Positionierung der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 30 in Bezug auf die externen Referenzpunkte. Die Lagefeststellungseinheit 28 umfasst eine optische Anzeigeeinheit 54, auf der die Lage der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung 30 in Bezug auf die externen Referenzpunkte angegeben ist.In addition, the machine tool device comprises 30 a position determination unit 28 that the sensor unit 10 includes. The location detection unit 28 is intended to detect a position of the machine tool with respect to at least one external reference point. The external reference points are designed as light sources. The reference points are defined around a work surface. They point in the arithmetic unit 20 deposited optical properties, based on which the position detection unit 28 can distinguish the reference points from other light sources. For example, it is conceivable to define the reference points by means of infrared light sources, in particular infrared diodes. By the location detection unit 28 For example, a user may determine a position of the portable power tool on the work surface. The location detection unit 28 thus serves for positioning of the handheld power tool device 30 in relation to the external reference points. The location detection unit 28 comprises an optical display unit 54 on which the location of the handheld power tool device 30 in relation to the external reference points.

Claims

Machine tool device, in particular handheld power tool device, with a sensor unit ( 10 ), which in at least one operating state at least one sensor signal ( 12 ) provided for determining a relative movement with respect to an environment, characterized in that the sensor unit ( 10 ) at least one optical sensor element ( 14 ) having.

Machine tool device according to claim 1, characterized in that the sensor unit ( 10 ) at least one further sensor element ( 14 ' ) and the at least two sensor elements ( 14 . 14 ' ) at least partially mutually shifted detection areas ( 16 . 16 ' ) exhibit.

Machine tool device according to claim 2, characterized in that the detection areas ( 16 . 16 ' ) of the at least two sensor elements ( 14 . 14 ' ) partially overlap.

Machine tool device according to claim 2 or 3, characterized in that the sensor unit ( 10 ) at least one sensor axis ( 18 ) and the at least two sensor elements ( 14 . 14 ' ) substantially annular around the sensor axis ( 18 ) are arranged.

Machine tool device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one optical sensor element ( 14 . 14 ' ) is formed as a photodiode or a phototransistor.

Machine tool device according to one of the preceding claims, characterized by a computing unit ( 20 ), which is provided on the basis of one of the at least one sensor element ( 14 . 14 ' ) detected ambient brightness to determine a speed value of the relative movement.

Machine tool device according to one of the preceding claims, characterized by a safety unit ( 22 ), which the sensor unit ( 10 ).

Machine tool device according to one of the preceding claims, characterized by a data transmission unit ( 24 ) for external data transmission, which the sensor unit ( 10 ).

Machine tool device according to one of the preceding claims, characterized by an operating unit ( 26 ), which the sensor unit ( 10 ).

Machine tool device according to one of the preceding claims, characterized by a position detection unit ( 28 ), which the sensor unit ( 10 ).

Machine tool, in particular hand tool, with a machine tool device ( 30 ) according to any one of the preceding claims.

Method for a machine tool device, in particular a handheld power tool device, in which, in at least one operating state, a sensor signal ( 12 ) at least one relative movement with respect to an environment is determined, characterized in that at least one ambient brightness is detected to determine the relative movement.