DE102006042699B4

DE102006042699B4 - Handwerkzeuge mit Sichtunterstützung

Info

Publication number: DE102006042699B4
Application number: DE102006042699.1A
Authority: DE
Inventors: James R. Spaulding; Richard A. Knoth; Nidamaluri S. Nagesh; Tony J. Deschutter
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: DE102006042699A1; US7471892B2; US20070058970A1

Abstract

Ein Handwerkzeug weist zwei digitale Videokameras auf, die zum Betrachten einer Arbeitsstelle benachbart zu einem Arbeitsende des Werkzeugs an diesem montiert sind, wobei die Videokameras mit einem Paar von Flüssigkristallanzeigen (LCDs) verbunden sind, die nahe einem Bedienungsende des Werkzeugs an dem Werkzeug montiert sind. Das Handwerkzeug weist ein Rohrelement mit einem Griff an dem Bedienungsende und ein Bedienungselement zum Aktivieren des Werkzeugs auf, wobei sich das Bedienungselement in Wirkbeziehung zu dem Griff befindet und wobei das Arbeitsende des Werkzeugs an dem Ende des Rohrelements positioniert ist, das dem Bedienungsende des Werkzeugs gegenüberliegt. In einem dargestellten Beispiel sind die Kameras und LCDs an einem pneumatischen Mutternschrauber mit einem T-Kopf-Werkzeugantrieb montiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Handwerkzeuge wie z. B. ein pneumatischer Mutternschrauber, insbesondere Handwerkzeuge, die eine Sichtunterstützung aufweisen, welche die Verwendung des Werkzeugs an andernfalls verdeckten Arbeitsstellen verbessert.
Gelegentlich ist bei dem Design von Produkten, wie z. B. Kraftfahrzeugen, die Platzierung von Befestigungselementen derart, dass sie für den Monteur des Befestigungselements zu einem blinden oder schwierigen Einbauablauf führt. Diese Situation kann dazu führen, spezifische Werkzeuge konstruieren zu müssen, und kann zu Frustration und Ermüdung bei den Monteuren führen, während sie die Unannehmlichkeit bewältigen, nicht sehen zu können, was sie gerade tun. Im schlimmsten Fall kann es zu einem Zustand kommen, bei dem der gewünschte Zusammenbau nicht erfolgt (”no build condition”). Dies kann eine Neukonstruktion desjenigen Abschnitts des Kraftfahrzeugs erfordern, bei dem das Sichtproblem auftritt. Viele Neukonstruktionen beeinflussen an der Fahrzeugkonstruktion mehr als nur die betroffene Arbeitsstelle und können Zusammenbau- und Reparierabläufe negativ beeinflussen und ändern, wobei sie so die Kosten eines Fahrzeugs erhöhen und zu einer Verzögerung des gewerblichen Vertriebs eines Fahrzeugs beitragen. Es ist deshalb wünschenswert, sowohl das Produktionsdesign von Fahrzeugen als auch die Handwerkzeuge, mit deren Gebrauch Arbeiter in Fertigungsanlagen vertraut sind, beizubehalten.
Aus der DE 203 07 305 U1 ist beispielsweise eine optische Überwachungseinrichtung bekannt geworden, mit der sich der Arbeitsbereich eines Werkzeugs überwachen lässt. Die Überwachungseinrichtung umfasst dabei mindestens eine, vorzugsweise jedoch mehrere Kameras, wobei die Überwachungseinrichtung an dem Werkzeug derart festgelegt ist, dass der Sichtbereich der Kameras stets auf den Arbeitsbereich ausgerichtet ist. Des Weiteren ist ein Computersystem vorgesehen, mittels dessen die Kamerabilder zur Erzeugung eines Überwachungsergebnisses ausgewertet werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Handwerkzeug wie z. B. einen pneumatischen Mutternschrauber zur Beobrachtung einer verdeckten Arbeitsstelle ein nachrüstbares Kamerasystem bereitzustellen, das eine möglichst genaue Beobachtung der Arbeitsstelle erlaubt.
Angesichts der vorgenannten Erwägungen ist die vorliegende Erfindung auf ein Handwerkzeug gerichtet, mit zwei daran, benachbart zu einem Arbeitsende des Werkzeugs montierten digitalen Videokameras zum Beobachten einer Arbeitsstelle in Echtzeit, die mit einem Paar von Flüssigkristallanzeigen verbunden sind, die nahe einem Bedienungsende des Werkzeugs zum Betrachten der Arbeitsstelle in Echtzeit an das Werkzeug montiert sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Handwerkzeug ein Rohrelement mit einem Griff an dem Bedienungsende, der ein Bedienelement zum Aktivieren des Werkzeugs aufweist, wobei sich das Bedienelement in Wirkbeziehung zu dem Griff befindet, und wobei das Arbeitsende des Werkzeugs an dem Ende des Rohrelements positioniert ist, das dem Bedienungsende des Werkzeugs gegenüberliegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Kamerapaar an einer Montageplatte montiert, die einen Klemmabschnitt aufweist, der innen von dem Arbeitsende abgewandt an das Rohrelement geklemmt ist, wobei an der Montageplatte durch sie hindurchgehende Öffnungen für Linsen der Kameras sowie Halterungen zum Anbringen der digitalen Videokameras an die Montageplatte vorgesehen sind.
Das Werkzeug kann ein pneumatisches Werkzeug sein, wobei dem Werkzeug Druckluft durch eine Öffnung in dem Griff zugeführt wird, um einen pneumatischen Motor anzutreiben, der mit einer Antriebswelle verbunden ist, die sich durch das Rohrelement zu dem Arbeitsende des Werkzeugs erstreckt, um einen Werkzeugantrieb zu betreiben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Werkzeugantrieb durch einen T-Kopf mit der Antriebswelle verbunden, um Kraft quer zu der Antriebswelle zu lenken.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist:
1 eine perspektivische Ansicht eines gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gestalteten Handwerkzeugs von vorn;
2 eine Seitenansicht eines Arbeitsendes des Handwerkzeugs;
3 eine perspektivische Ansicht eines Kamerapaars, das in der Nähe des Arbeitsendes des Handwerkzeugs montiert ist; und
4 eine Seitenansicht der Rückseite eines Gehäuses, an dem ein Paar von in 1 gezeigten LCD-Bildschirmen montiert ist, und das Platinen zum Ansteuern der LCD-Bildschirme enthält.
Bezugnehmend auf 1 weist ein Handwerkzeug 10 ein Arbeitsende 12 und ein Bedienungsende 14 auf, die durch ein Rohrelement 15 verbunden sind. Das Arbeitsende 12 weist einen Werkzeugantrieb 16 zur Rotation um eine Antriebsachse 18 auf. In der dargestellten Ausführungsform ist der Werkzeugantrieb 16 als Vierkant-Zapfen 20 gestaltet, der mit einer Buchse 22 oder einem anderen Werkzeug zusammenpasst, um eine auf einem Bolzen (nicht gezeigt) montierte Mutter (nicht gezeigt) zu rotieren. Die Mutter und der Bolzen sind an einer Arbeitsstelle angeordnet, die durch andere Strukturen verdeckt ist. Z. B. kann sich die Arbeitsstelle an oder in einem Kraftfahrzeug befinden, das Konstruktionsteile aufweist, welche die Sicht auf die Arbeitsstelle verdecken. In einem speziellen Beispiel kann die Arbeitsstelle eine Batterieablage in dem Fahrzeug sein. Durch Verwendung eines Gewindeelements und eines Halteelements in Form einer Mutter wird ein an der Unterseite der Batterie befindlicher Halterand oder -streifen an der Batterieablage befestigt. Die Buchse 22 wird durch den Vierkant-Zapfen 20 rotiert, um das Halteelement an dem das Gewinde aufweisenden Befestigungselement zu befestigen. Da die Arbeitsstelle verdeckt ist, ist das Schrauben des Halteelements auf das Gewindeelement ohne die visuelle Unterstützung der vorliegenden Erfindung schwierig.
Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, ist ein Paar von Linsen 30 und 32 auf gegenüberliegenden Seiten der Antriebsachse 18 angeordnet, um eine Beobachtung der Arbeitsstelle und der Mutter oder des Befestigungselements, auf die oder das abgezielt wird, in Echtzeit zu ermöglichen. Wie in 3 zu sehen ist, stehen die Linsen 30 und 32 mit Videokamera-Platinen 34 und 36 in Verbindung, auf denen digitale Schaltkreise vorgesehen sind. Die Linsen 30 und 32 sind mit den Videokamera-Platinen 34 und 36 verpackt von Matsushita Electric unter dem Handelsnamen Panasonic erhältlich, und sind jeweils mit der Teile-Nummer GP-KX121/51 bezeichnet.
Wie am besten in den 2 und 3 zu sehen ist, sind die Linsen 30 und 32 sowie die Platinen 34 und 36 an einer Montageplatte 37 montiert, die mit einer C-Klemme 38 an das Arbeitsende 12 des Handwerkzeugs 10 geklemmt ist, und an der durch sie hindurchgehende Öffnungen 16a, 30a und 32a vorgesehen sind, die mit dem Werkzeugantrieb 16, der ersten Linse 30 und der zweiten Linse 32 fluchten. Eine U-förmige Abschirmung 39 fügt sich über die Platinen 34 und 36 und über rückwärtige Abschnitte der Linsen 30 und 32, um die Platinen und Linsen vor Beschädigung zu schützen.
Wie in 1 zu sehen ist, werden Bilder von den Platinen 34 und 36 über Verbindungskabel 40 in einer Ummantelung 42 zu einem Paar von LCD-Bildschirmen 44 und 46 übertragen, die an einem Gehäuse 48 montiert sind, das an dem Rohrelement 15 des Handwerkzeugs 10 zum Betrachten der Arbeitsstelle in Echtzeit befestigt ist. Des Weiteren sind, wie in 4 zu sehen ist, die LCD-Bildschirme 44 und 46 mit LCD-Schaltkreisen 50 und 52 in dem Gehäuse 48 verbunden. Die LCD-Schaltkreise 50 und 52 sind an oder auf Paaren von senkrecht angeordneten Leiterplatten 54 und 56 montiert, für jeden der LCD-Schaltkreise 50 und 52 eine, um in dem Gehäuse 48 Platz bereitzustellen, um das Rohrelement 15 des Handwerkzeugs 10 aufzunehmen. Die Schaltkreise 50 und 52 auf Leiterplatten 54 und 56 sind von ACCELVISION erhältlich und sind mit der Teile-Nummer LCD25M bezeichnet.
Wie in 4 zu sehen ist, ist das Gehäuse 48 durch eine C-Klemme 60 an dem Rohrelement 15 des Handwerkzeugs 10 geklemmt, die durch Bolzen 61 und 62 gehalten wird, die in die Wand des Gehäuses 48 geschraubt sind, um das Gehäuse 48 an der Stelle zu befestigen. Wie in 1 zu sehen ist, ist vorzugsweise ein Stecker oder eine Buchse 66 für eine Stromversorgung 67 an oder in dem Gehäuse 48 montiert und durch ein Stromversorgungskabel 68 mit der Stromversorgung 67 verbunden, die vorzugsweise eine Batterie 70 ist. Auf diese Weise wird das Handwerkzeug 10 nicht durch das Gewicht der Stromversorgung 67 für die Videokamera-Platinen 34 und 36 sowie die LCD-Schaltkreise 50 und 52 belastet.
Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das in 1 gezeigte Bedienungsende 14 einen Griff 74 mit einem daran angelenkten Bedienelement 76. Auf Drücken des Bedienteil-Hebels mit dem Daumen wird Druckluft durch das Ende 80 des Griffs 74 zur Verfügung gestellt, um einen pneumatischen Motor (nicht gezeigt) in dem Rohrelement 15 des Handwerkzeugs 10 anzutreiben. Der pneumatische Motor rotiert eine Antriebswelle, die über ein Getriebe unter Verwendung einer T-Kopf-Verbindung mit dem drehbaren Vierkant-Zapfen 20 verbunden ist.
Wie in der dargestellten Ausführungsform zu sehen ist, umfasst ein optisches System die Kameras, wobei die LDC-Bildschirme 44 und 46 so an dem Rohrelement 15 des Handwerkzeugs 10 montiert sind, dass die Antriebsachse 18 schief ist in Bezug auf die durch die Vorderseite der LCD-Bildschirme 44 und 46 definierte Ebene. Die C-Klemme 60, die das Gehäuse 48 befestigt, das die LCD-Bildschirme 44 und 46 trägt, kann gelöst werden, so dass das Gehäuse 48 um die Achse des Handwerkzeugs 10 drehbar ist, um in irgendeine gewünschte Winkelposition in Bezug auf die Antriebsachse 18 und das Bedienelement 76 auf dem Griff 74 ausgerichtet zu werden. Folglich wird optisches Betrachten der Arbeitsstelle durch ergonomische Positionierung der LCD-Bildschirme 44 und 46 in Bezug auf das Bedienelement 76 und die Antriebsachse 18 des Vierkant-Zapfens 20 und der Buchse 22 erleichtert.
Wenn die Arbeitsstelle dunkel ist, kann das Handwerkzeug 10 durch Bereitstellen einer angebrachten Glühlampe (nicht gezeigt) oder LED (nicht gezeigt) eine ergänzende Beleuchtung an dem Arbeitsende 12 aufweisen.
Ein bestehendes Handwerkzeug 10, das als pneumatisches Werkzeug ausgebildet ist, wie z. B. ein pneumatischer Mutternschrauber, der von Cleco Air Tools erhältlich ist und als ”55 series T-head 28 to 170 NM” bezeichnet ist, wird als ein bevorzugtes Handwerkzeug verwendet, mit dem die vorliegende Anordnung zum Betrachten einer Arbeitsstelle benutzt wird. Es können jedoch Handwerkzeuge anderer Ausgestaltungen, wie z. B., aber nicht darauf beschränkt, elektrisch betriebene Handwerkzeuge oder manuell betriebene Handwerkzeuge, mit anderen Funktionen wie z. B. Schrauben Drehen, Nieten, Hämmern, etc., ausgebildet werden, um die Anordnung zum Betrachten einer Arbeitsstelle der vorliegenden Erfindung zu benutzen.
Zusammengefasst weist ein Handwerkzeug 10 zwei digitale Videokameras auf, die zum Betrachten einer Arbeitsstelle benachbart zu einem Arbeitsende 12 des Handwerkzeugs 10 an diesem montiert sind, wobei die digitalen Videokameras mit einem Paar von LCD-Bildschirmen 44 und 46 verbunden sind, die nahe einem Bedienungsende 14 des Handwerkzeugs 10 an dem Handwerkzeug 10 montiert sind. Das Handwerkzeug 10 weist ein Rohrelement 15 mit einem Griff 74 an dem Bedienungsende 14 und ein Bedienungselement zum Aktivieren des Handwerkzeugs 10 auf, wobei sich das Bedienungselement in Wirkbeziehung zu dem Griff 74 befindet und wobei das Arbeitsende 12 des Handwerkzeugs 10 an dem Ende des Rohrelements 15 positioniert ist, das dem Bedienungsende 14 des Handwerkzeugs 10 gegenüberliegt. In einem dargestellten Beispiel sind die digitalen Videokameras und die LCD-Bildschirme 44 und 46 an einem pneumatischen Mutternschrauber mit einem T-Kopf-Werkzeugantrieb montiert.

Claims

Handwerkzeug (10) wie z. B. ein pneumatischer Mutternschrauber zum Verrichten einer Arbeit an einer verdeckten Arbeitsstelle, das umfasst: einen Werkzeugkörper, der ein Arbeitsende (12) und ein Bedienungsende (14) aufweist, die voneinander versetzt angeordnet und durch ein Rohrelement (15) verbunden sind, wobei das Arbeitsende (12) einen Werkzeugantrieb (16) aufweist, welcher bezüglich einer Antriebsachse (18) betreibbar und durch Betätigung eines Bedienelements (76) an dem Bedienungsende (14) aktivierbar ist; zwei digitale Videokameras, die an einer Kamerastelle positioniert sind, welche sich an dem Arbeitsende (12) befindet, um ein Bild einer Arbeit, die verrichtet wird, bereitzustellen; und zwei LCD-Bildschirme (44, 46), die nahe dem Bedienungsende (14) an dem Werkzeugkörper montiert sind, um das Bild der Arbeit, die verrichtet wird, in Echtzeit zu empfangen und anzuzeigen, wobei jeder digitalen Videokamera ein LCD-Bildschirm (44, 46) zugeordnet ist; wobei die digitalen Videokameras an einer Montageplatte (37) montiert sind, durch die eine Öffnung (16a) vorgesehen ist, die den Werkzeugantrieb (16) aufnimmt, wobei an der Montageplatte (37) eine Klemme (38) vorgesehen ist, um die Montageplatte (37) an das Rohrelement (15) zu klemmen, wobei an der Montageplatte (37) durch sie hindurchgehende Linsenöffnungen (30a, 32a) und zwei Kamerahalterungen zum Befestigen der digitalen Videokameras an der Montageplatte (37) vorgesehen sind, wobei die Linse (30, 32) jeder digitalen Videokamera mit der jeweiligen Linsenöffnung (30a, 32a) fluchtet.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Videokameras jeweils eine Linse (30, 32) aufweisen, die an gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugantriebs (16) angeordnet sind.
Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die LCD-Bildschirme (44, 46) zwischen dem Arbeitsende (12) und dem Bedienungsende (14) des Handwerkzeugs (10) positioniert sind, wobei sich Verbindungskabel (40) zwischen den digitalen Videokameras und den LCD-Bildschirmen (44, 46) erstrecken.
Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Netzanschluss zum Anschließen der LCD-Bildschirme (44, 46) an eine entfernte Stromversorgung (67) für die LCD-Bildschirme (44, 46) und die digitalen Videokameras vorgesehen ist.
Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrelement (15) einen Griff (74) an dem Bedienungsende (14) und ein mit dem Griff (74) in Verbindung stehendes Bedienelement (76) zum Aktivieren des Handwerkzeugs (10) aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugantrieb (16) quer zu der Antriebswelle ausgerichtet ist und die Linse (30, 32) jeder digitalen Videokamera so ausgerichtet ist, dass sie in derselben Richtung wie die Antriebsachse (18) des Werkzeugantriebs (16) fokussiert.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte (37) eine daran angebrachte Schutzabschirmung (39) aufweist, die über den digitalen Videokameras liegt.
Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (48) zum Aufnehmen von Schaltkreisen vorgesehen ist, die mit Ausgängen von den digitalen Videokameras verbunden sind, um die LCD-Bildschirme (44, 46) anzusteuern, wobei an dem Gehäuse (48) eine Klemme (60) zum Befestigen des Gehäuses (48) an dem Rohrelement (15) des Handwerkzeugs (10) zwischen dem Bedienungsende (14) und dem Arbeitsende (12) des Handwerkzeugs (10) vorgesehen ist.
Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (48) ein Paar LCD-Schaltkreise (50, 52) aufnimmt, wobei jeder der LCD-Schaltkreise (50, 52) zwei Leiterplatten (54, 56) umfasst, die quer zueinander in dem Gehäuse (48) ausgerichtet sind, um die LCD-Schaltkreise (50, 52) an gegenüberliegenden Seitenwänden und einer unteren Wand des Gehäuses (48) anzuordnen, wodurch ein zentraler Raum in dem Gehäuse (48) bereitgestellt wird, der offen ist, um durch ihn hindurchgehend das Rohrelement (15) des Handwerkzeugs (10) aufzunehmen, wobei die zwei LCD-Bildschirme (44, 46) an dem Gehäuse (48) in radialer Richtung von dem Rohrelement (15) versetzt auf einer Vorderseite des Gehäuses (48) angeordnet sind.