DE10037019A1 - Vorrichtung zur Kontrolle einer Richtung einer Bohrachse einer Handbohrmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Kontrolle einer Richtung einer Bohrachse einer Handbohrmaschine (12). Die Erfindung schlägt vor, die Vorrichtung (10) mit einem an der Bohrmaschine (12) anbringbaren Neigungssensor (14) auszubilden, der ein Signal an eine elektronische Signalverarbeitungseinrichtung (16), beispielsweise einen Mikroprozessor, abgibt, die das Signal erfasst, verarbeitet und an eine Anzeige (18) weiterleitet. Die Erfindung ermöglicht eine genaue Kontrolle der Neigung der Handbohrmaschine (12) und eine während des Bohrens gut ablesbare Anzeige.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle einer Richtung einer Bohrachse ei­ ner Handbohrmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Beispielsweise beim Herstellen eines Bohrlochs für einen Bewehrungsanschluss ist es erforderlich, eine Richtung der Bohrung mit hoher Genauigkeit einzuhalten. Beim Bohren von Hand ist eine ausreichende Richtungsgenauigkeit normalerweise nicht einhaltbar, weswegen die Verwendung eines Bohrständers erforderlich ist. Auch andere Anwen­ dungen erfordern eine Richtungsgenauigkeit beim Bohren, die von Hand nicht oder je­ denfalls nicht mit ausreichender Genauigkeit erzielbar ist.

Um eine horizontale, vertikale oder geneigte Richtung einer Bohrachse einer Hand­ bohrmaschine feststellen und während des Bohrens überprüfen zu können ist es be­ kannt, eine flüssigkeitsgefüllte Libelle mit einer Luftblase an einer Handbohrmaschine anzubringen. Ebenso ist es bekannt, ein Pendel an der Handbohrmaschine anzubringen, dessen Stellung an einer Skala ablesbar ist. Derartige Messinstrumente haben den Nachteil, dass ihre Anzeigegenauigkeit gering ist. Des Weiteren sind die bekannten Messinstrumente insbesondere während des Bohrens schlecht ablesbar. Eine ausrei­ chend genaue Kontrolle der Bohrrichtung ist mit derartigen Messinstrumenten nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Kontrolle einer Rich­ tung einer Bohrachse einer Handbohrmaschine vorzuschlagen, die eine Kontrolle der Bohrrichtung mit hoher Genauigkeit und ein einfaches Ablesen insbesondere auch wäh­ rend des Bohrens ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen an der Handbohrmaschine anbringbaren Neigungssensor auf, der ein elektronisch verarbeitbares Signal abgibt. Der Neigungs­ sensor erfasst eine Neigung der Bohrachse der Handbohrmaschine, d. h. einen Winkel zwischen der Bohrachse und einer gedachten Vertikalen oder Horizontalen, und erzeugt ein neigungsabhängiges, elektronisch verarbeitbares Signal. Anstelle der Neigung kann der Neigungssensor auch eine Neigungsänderung, also ein Schwenken der Handbohr­ maschine um eine gedachte Achse radial zur Bohrachse erfassen. Das Signal des Nei­ gungssensors wird einer elektronischen Signalverarbeitungseinrichtung, beispielsweise einem Mikrocomputer, zugeleitet, der das Signal erfasst und verarbeitet. Eine Anzeige zeigt ein Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung an, so dass die Neigung der Bohrmaschine und/oder die Neigungsänderung problemlos auch während des Boh­ rens ablesbar ist. Die Anzeige ist vorzugsweise optisch, sie kann allerdings auch zusätz­ lich oder ausschließlich beispielsweise akustisch sein und ein akustisches Signal liefern, wenn die Neigung der Handbohrmaschine sich ändert oder von einem Sollwert abweicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie eine genaue Messung der Neigung einer Handbohrmaschine und damit der Richtung ihrer Bohrachse ermöglicht. Die elektronische Signalverarbeitungseinrichtung ermöglicht eine einfache Aufbereitung des vom Neigungssensor abgegebenen Signals, insbesondere ist es möglich, eine Nei­ gungsänderung stark vergrößert darzustellen, so dass bereits eine kleine Neigungsän­ derung deutlich erkennbar ist. Die Anzeige der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist so an der Handbohrmaschine anbringbar, dass sie für einen Benutzer während des Bohrens gut sicht- und ablesbar ist. Auch ist es möglich, die Anzeige als Fernanzeige an einer für den Benutzer der Handbohrmaschine während des Bohrens gut sichtbaren Stelle aufzu­ stellen oder in sonstiger Weise anzuordnen.

Die elektronische Signalverarbeitungseinrichtung und/oder die Anzeige müssen nicht an der Handbohrmaschine angebracht, sondern sie können auch separat von der Hand­ bohrmaschine sein. Vorzugsweise sind der Neigungssensor, die elektronische Signal­ verarbeitungseinrichtung und/oder die Anzeige zu einer an der Handbohrmaschine anbringbaren Baueinheit zusammengefasst.

Für die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignete Neigungssensoren sind an sich be­ kannt. So sind beispielsweise Neigungssensoren bekannt, die die Höhe eines Flüssig­ keitsstandes einer elektrisch leitenden Flüssigkeit an zwei Messstellen einer Elektrolyt­ kammer messen. Die Messung erfolgt mit zwei Elektroden an jeder Messstelle, an die eine Wechselspannung angelegt wird. Eine Änderung der Höhe der Flüssigkeit führt zu einer Änderung des Stroms zwischen den Elektroden und ist dadurch erfassbar. Ist die Höhe der Flüssigkeit an den beiden Messstellen unterschiedlich, so ist die Elektrolyt­ kammer geneigt.

Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung eines Neigungssensors ist ein um eine Achse drehbares Pendel, dessen Winkelstellung insbesondere berührungslos erfassbar ist. Ein solcher Neigungssensor hat den Vorteil, dass er nicht ausschließlich die horizontale Lage erfasst, sondern jede beliebige Neigung.

Da Bohrlöcher in den meisten Fällen horizontal oder vertikal gebohrt werden, ist der Nei­ gungssensor bei Ausgestaltungen der Erfindung parallel zur Bohrachse oder rechtwin­ kelig zur Bohrachse an der Handbohrmaschine anbringbar. Der Neigungssensor kann auch um 90° schwenkbar an der Handbohrmaschine angebracht sein, um ihn wahlweise in die zur Bohrachse parallele oder zur Bohrachse rechtwinkelige Stellung verbringen zu können. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den Winkel des an der Bohrma­ schine angebrachten Neigungssensors in Bezug auf die Bohrachse einstellen zu kön­ nen. Der Neigungssensor ist in diesem Fall beispielsweise schwenkbar und feststellbar an der Bohrmaschine angebracht. Diese Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, dass sie die Kontrolle der Richtung eines Bohrlochs in beliebiger Neigung ermöglicht.

Praktische Versuche haben ergeben, dass beim Bohren von Hand der Neigungswinkel der Handbohrmaschine, also der Winkel zu einer gedachten Vertikalen oder Horizonta­ len, nur ungenau eingehalten wird. Eine Winkelabweichung der Bohrachse in seitlicher Richtung ist beim Bohren von Hand kleiner, in seitlicher Richtung ist die Bohrung norma­ lerweise ausreichend genau beispielsweise für einen Bewehrungsanschluss. Deswegen genügt für einen Großteil der Anwendungsfälle der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Neigungssensor, der die Neigung der Handbohrmaschine erfasst. Hierfür genügen ein­ fach aufgebaute Neigungssensoren, deren Messprinzip auf einer Ermittlung der Rich­ tung der Schwerkraft beruht. Soll außer der Neigung der Handbohrmaschine auch die Abweichung in seitlicher Richtung ermittelt werden, ist hierfür ein Sensor notwendig, dessen Messprinzip nicht auf der Ermittlung der Schwerkraftrichtung beruhen kann. Hierfür schlägt die Erfindung in einer Ausgestaltung einen Gyrometer, also einen Dreh­ beschleunigungssensor vor. Der Gyrometer ermittelt ein Verschwenken der Handbohr­ maschine, wobei der Gyrometer so an der Handbohrmaschine angebracht wird, dass er ein Verschwenken der Handbohrmaschine senkrecht zur Bohrachse erfasst. Der Gyro­ meter ist zur Messung eines Verschwenkens der Handbohrmaschine in vertikaler Rich­ tung oder in horizontaler Richtung geeignet. Mit dem Gyrometer kann dadurch eine Än­ derung der Neigung der Handbohrmaschine oder ein Verschwenken in seitlicher Rich­ tung erfasst werden. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Gyro­ meter auf, die in einem Winkel zueinander und zur Bohrachse der Handbohrmaschine angeordnet sind. Diese Winkel sind vorzugsweise rechte Winkel, was jedoch nicht zwin­ gend ist. Durch die Verwendung von zwei Gyrometern lässt sich ein Verschwenken der Handbohrmaschine in jeder Richtung erfassen. Auch ist es möglich, einen Gyrometer für die Winkelabweichung in seitlicher Richtung und einen anderen Neigungssensor für die Erfassung der Neigung der Handbohrmaschine zu verwenden. Gyrometer sind an sich bekannt, es gibt miniaturisierte Gyrometer, die sich für einen Betrieb und eine Signal­ auswertung mit elektronischen Schaltungen, beispielsweise mit Mikrocomputer, eignen. Solche Gyrometer weisen eine ausreichende Messgenauigkeit der Drehbeschleunigung auf, um eine Winkelabweichung der Handbohrmaschine beim Bohren mit ausreichender Genauigkeit erfassen zu können.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung schlägt einen Magnetsensor als Neigungssen­ sor auf. Derartige Magnetsensoren sind ebenfalls bekannt. Mit ihnen ist die Richtung der Feldlinien des Erdmagnetfeldes erfassbar, wodurch es möglich ist, eine Schwenkbewe­ gung der Handbohrmaschine zu erfassen und mit der Anzeige der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzuzeigen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung schlägt eine Einrichtung zur berührungslosen Abstandsmessung als Neigungssensor vor. Die berührungslose Abstandsmessung er­ folgt üblicherweise durch eine Laufzeitmessung oder Interferenzmessung von ausge­ sandten, reflektierten und empfangenen Strahlen oder Wellen. Die Strahlen oder Wellen können Licht, insbesondere Laserlicht, elektromagnetische Strahlen wie bei Radarmes­ sungen oder Schallwellen, insbesondere Ultraschall sein. Die Strahlen oder Wellen werden von einer oder zwei Strahlungsquellen so ausgesandt, dass sie an mindestens zwei Stellen in unterschiedllichen Richtungen seitlich neben der Bohrachse auf einer Oberfläche eines Bohrguts auftreffen. Zwei ebenfalls seitlich neben der Bohrachse an der Handbohrmaschine angeordnete Empfänger empfangen das reflektierte Signal, wo­ durch der Abstand der Handbohrmaschine von der Oberfläche des Bohrguts an zwei Stellen seitlich der Bohrachse messbar ist. Aus den beiden berührungslos gemessenen Abständen ist ohne weiteres eine Änderung des Winkels, in dem die Handbohrmaschine zur Oberfläche gehalten wird, ermittelbar und auf diese Weise die Richtung der Bohrung kontrollierbar. Der Sender kann die Strahlen oder Wellen auch diffus aussenden. In bevorzugter Ausgestaltung erfolgt die berührungslose Abstandsmessung mit Ultraschall, da bei Ultraschall mit einem zur Abstandsmessung brauchbaren Reflexionssignal beim Bohren in Beton oder Stein zu rechnen ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 2 eine schematisierte Darstellung einer auf Laufzeitmessung beruhenden Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäße Vorrichtung 10 dient zur Kontrolle einer Richtung einer Bohrachse einer Handbohrmaschine 12. Die Vorrichtung 10 weist einen Neigungssensor 14 auf, der unbeweglich und vorzugsweise lösbar mit der Handbohrma­ schine 12 verbunden ist. Der Neigungssensor 14 erfasst einen Neigungswinkel der Handbohrmaschine 12, d. h. einen Winkel zwischen einer gedachten Vertikalen oder Horizontalen und einer Bohrachse der Handbohrmaschine 12. Der Neigungssensor 14 gibt ein elektronisch verarbeitbares, von der Neigung oder einer Neigungsänderung der Handbohrmaschine 12 abhängiges Signal ab, das von einer Signalverarbeitungsein­ richtung 16 erfasst und verarbeitet wird. Die elektronische Signalverarbeitungseinrich­ tung 16 kann beispielsweise einen Mikrocomputer aufweisen. Die elektronische Signal­ verarbeitungseinrichtung 16 überträgt ein Ausgangssignal an eine Anzeige 18, beispiel­ weise eine Fadenkreuzanzeige, die den Neigungswinkel der Handbohrmaschine 12 oder eine Abweichung der Bohrmaschine 12 von einem Soll-/Neigungswinkel darstellt. Als Neigungssensor 14 kommen solche in Betracht, deren Messprinzip auf einer Ermittlung der Richtung der Erdschwerkraft beruht. Des Weiteren ist ein Gyrometer als Neigungs­ sensor 14 verwendbar. Durch Verwendung von zwei Gyrometern, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, oder auch eines Gyrometers zusätzlich zu einem anderen Neigungssensor 14, lässt sich außer der Neigung der Handbohrmaschine 12 auch ein seitliches Schwenken der Handbohrmaschine 12 erfassen und anzeigen. Als weiteres kann ein Magnetsensor als Neigungssensor 14 Verwendung finden, der die Richtung der Feldlinien des Erdmagnetfelds erfasst. Auch ein solcher Magnetsensor als Nei­ gungssensor 14 ermöglicht sowohl die Erfassung der Neigung der Handbohrmaschine 12 als auch deren Ausrichtung in seitlicher Richtung.

Die elektronische Signalverarbeitungseinrichtung 16 und/oder die Anzeige 18 müssen nicht an der Handbohrmaschine 12 angebracht sein, sie können zur Fernanzeige auch an anderer Stelle aufgestellt oder angeordnet und beispielweise über Kabel oder Funk mit dem Neigungssensor 14 verbunden sein. Vorzugsweise sind der Neigungssensor 14, die elektronische Signalverarbeitungseinrichtung 16 und die Anzeige 18 zu einer Baueinheit zusammengefasst, die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 bildet in diesem Fall eine unbeweglich mit der Handbohrmaschine 12 verbindbare Baueinheit.

Fig. 2 zeigt in vereinfachter Schemadarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Kontrolle der Richtung einer Bohrachse einer Handbohrmaschine 12. Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 10 weist einen Sender 20 auf, der an der Bohrmaschine 12 angebracht ist. Der Sender 20 ist im Ausführungsbei­ spiel als Ultraschallquelle ausgebildet. Der Sender 20 sendet ein Signal in Richtung ei­ ner Oberfläche 22 beispielsweise einer Betonwand 24 als Bohrgut. Das Signal, im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel Ultraschallwellen, wird kegelförmig gestreut in Richtung der Oberfläche 22 gesendet. Die Oberfläche 22 des Bohrguts 24 reflektiert das Signal, das mit zwei Empfängern 26 beispielsweise in Form von Mikrophonen empfangen wird. Die Empfänger 26 sind an der Bohrmaschine 12 mit radialem Abstand von deren Bohr­ achse in zwei unterschiedlichen Richtungen angeordnet. Vorzugsweise sind die Emp­ fänger 26 um etwa 90° in Umfangsrichtung zueinander versetzt. In Fig. 2 ist nur einer der beiden Empfänger 26 sichtbar, der andere befindet sich vor oder hinter der Zeichen­ ebene. Die Vorrichtung 10 misst eine Laufzeit des vom Sender 20 abgesandten und von den Mikrophonen 26 empfangenen Signals und ermittelt daraus den Abstand der beiden Mikrophone 26 von der Oberfläche 22 und damit eine Winkelstellung der Bohrmaschine 12 zur Oberfläche 22. Zusätzlich oder anstelle der Laufzeitmessung kann auch eine In­ terferenz des vom Sender 20 abgesandten Signals beim Empfang mit beiden Mikropho­ nen 26 erfasst und ausgewertet werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Kontrolle einer Richtung einer Bohrachse einer Handbohrma­ schine, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen an der Hand­ bohrmaschine (12) anbringbaren Neigungssensor (14) aufweist, der ein elektro­ nisch verarbeitbares Signal abgibt, dass die Vorrichtung (10) eine elektronische Signalverarbeitungseinrichtung (16) aufweist, die das Signal des Neigungssensors (14) erfasst und verarbeitet, und dass die Vorrichtung (10) eine Anzeige (18) auf­ weist, die ein Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung (16) anzeigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungssen­ sor (14) parallel zu einer Bohrachse an der Handbohrmaschine (12) anbringbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungssen­ sor (14) rechtwinkelig zu einer Bohrachse an der Handbohrmaschine (12) anbringbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel des Neigungssensors (14) zur Bohrachse der Handbohrmaschine (12) einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ein Gyrometer als Neigungssensor (14) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) zwei Gyrometer aufweist, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Magnetsensor als Neigungssensor (14) aufweist, der eine Richtung der Feldlinien des Erdmagnetfelds erfasst.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Einrichtung (20, 26) zur berührungslosen Abstandsmessung als Nei­ gungssensor (10) aufweist, die einen Abstand zwischen der Bohrmaschine (12) und einer Oberfläche (22) eines Bohrguts (24) an zwei Stellen seitlich neben der Bohrachse misst.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungslose Abstandsmessung mit Ultraschall erfolgt.