DE102010044823B4

DE102010044823B4 - screw spindle

Info

Publication number: DE102010044823B4
Application number: DE102010044823.0A
Authority: DE
Inventors: Achim Kugler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: DE102010044823A1

Abstract

Schraubspindel, insbesondere akkubetriebener industrieller Handschrauber, mit Funkmodul, mit Gehäuse (10), das Gehäuse (10) umfassend einen Abtrieb (11), einen Drehmomentaufnehmer (12), ein Getriebe (13), einen Motor (14) und einen Rotorlagegeber (15), wobei der Abtrieb (11) mittels des Motors (14) und unter Verwendung des Getriebes (13) antreibbar ist, wobei von dem Gehäuse (10) der Schraubspindel ein integriertes Schraubprozesssteuermittel (16) zur Durchführung eines in sich vollständig abgeschlossenen Schraubprozesses umfasst ist, das zur Regelung oder Ansteuerung des Abtriebs und zur Koordination von zur Durchführung, Überwachung und Dokumentation des Schraubprozesses erforderlicher Vorgänge eingerichtet ist, so dass die Schraubspindel zumindest zeitweise autark und unabhängig von einer übergeordneten Schraubprozesssteuerung (28) betreibbar ist.Screwing spindle, in particular a battery-operated industrial hand screwdriver, with a radio module, with a housing (10), the housing (10) comprising an output (11), a torque sensor (12), a gearbox (13), a motor (14) and a rotor position sensor (15 ), wherein the output (11) can be driven by means of the motor (14) and using the gearbox (13), wherein the housing (10) of the screwing spindle includes an integrated screwing process control means (16) for carrying out a completely self-contained screwing process , which is set up to regulate or control the output and to coordinate the processes required to carry out, monitor and document the screwing process, so that the screwing spindle can be operated at least temporarily autonomously and independently of a higher-level screwing process control (28).

Description

Die Erfindung betrifft eine industrielle und elektrisch mittels eines Akkus angetriebene Schraubspindel mit Gehäuse.The invention relates to an industrial screwing spindle with a housing that is electrically powered by a battery.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 10 2006 013 148 A1 , der DE 10 2007 036 328 A1 , der DE 201 13 184 U1 , der DE 601 28 418 T2 oder der DE 196 47 813 A1 , sind Schraubsysteme bekannt. Unter einem Schraubsystem versteht man das Zusammenfügen verschiedener Komponenten zu einer eigenständigen Funktionseinheit.From the prior art, for example DE 10 2006 013 148 A1 , the DE 10 2007 036 328 A1 , the DE 201 13 184 U1 , the DE 601 28 418 T2 or the DE 196 47 813 A1 , screw systems are known. A screw system is the assembly of various components into an independent functional unit.

Diese Komponenten werden in der Regel mittels folgender Einrichtungen realisiert: Übergeordnete Schraubsteuerung (Basisstation, Schraubcontroller) für einen oder mehrere Schrauber, ein Leistungsteil je nach Anforderung an die Leistungsabgabe der Spindel, eine oder mehrere Schraubspindeln. Die Schraubspindeln umfassen üblicherweise mindestens einen Abtrieb, ein Getriebe und einen Motor. Der Abtrieb ist mittels des Motors und unter Verwendung des Getriebes antreibbar. Zusätzlich zur Schraubsteuerung kann eine SPS zur Koordination mehrerer Schraubsysteme vorgesehen sein. Optional können noch ein oder mehrere Industrie-PCs und Peripherie wie Drucker etc, vorhanden sein, um das Schraubsystem zu betreiben.These components are usually implemented using the following devices: Higher-level screw control (base station, screw controller) for one or more screwdrivers, a power unit depending on the power output requirements of the spindle, one or more screw spindles. The screw spindles usually include at least one output, a gear and a motor. The output can be driven by the motor and using the gearbox. In addition to the screw control, a PLC can be provided to coordinate several screw systems. Optionally, one or more industrial PCs and peripherals such as printers etc. can be available to operate the screwdriving system.

Die Schrift WO 2008/ 088 266 A1 offenbart ein tragbares Schraubwerkzeug, welches mittels von einer übergeordneten und vom Schraubwerkzeug örtlich entfernten Schraubsteuerung vorgegebene Betriebsparameter Schraubvorgänge ausführt. Diese Betriebsparameter werden von der Schraubsteuerung per Funk drahtlos an das Schraubwerkzeug übertragen. Es sind auch kabelgebundene Lösungen bekannt. In der Steuerung ist der eigentliche Schraubprozess hinterlegt. Diese führt auch den Schraubprozess aus und steuert das Leistungsteil und die Messwerterfassung sowie das Schraubwerkzeug entsprechend der Prozesssignale an.The document WO 2008/088 266 A1 discloses a portable screwing tool which carries out screwing operations using operating parameters specified by a higher-level screwing control that is locally remote from the screwing tool. These operating parameters are wirelessly transmitted from the screwing control to the screwing tool. Wired solutions are also known. The actual screwing process is stored in the control. This also carries out the screwing process and controls the power unit and the measured value acquisition as well as the screwing tool according to the process signals.

Derartige Schraubwerkzeuge sind ohne Schraubsteuerung nicht verwendbar, da die zur Ausführung des Schraubprozesses erforderliche Intelligenz in der externen Schraubsteuerung vorhanden ist.Such screwing tools cannot be used without a screwing control, since the intelligence required to carry out the screwing process is present in the external screwing control.

Alle diese zuvor genannten Komponenten eines Schraubsystems müssen gewartet, programmiert und einer Instandhaltung unterzogen werden. Dies ist um so kostenintensiver und fehleranfälliger, je mehr Komponenten in einem System vorhanden sind. Außerdem sind derartige Systeme wenig flexibel und stark ortsgebunden wegen der erforderlichen Nähe zur Schraubsteuerung (Kabel, Funkanbindung).All of the previously mentioned components of a tightening system must be maintained, programmed and subjected to maintenance. The more components there are in a system, the more costly and error-prone this is. In addition, such systems are not very flexible and are very location-specific due to the required proximity to the screw control (cable, radio connection).

Die Erfindung betrifft einen Handschrauber bzw. ein Schraubspindel und ein Verfahren zum Betrieb einer Schraubspindel mit Gehäuse, gemäß Anspruch 1 bzw. 7. Die Schraubspindel umfasst einen Abtrieb, einen Drehmomentaufnehmer, ein Getriebe, einen Motor und einen Rotorlagegeber. Der Abtrieb wird mittels des Motors und unter Verwendung des Getriebes angetrieben. Von dem Gehäuse der Schraubspindel ist auch eine vollständige und völlig autark arbeitende Schraubprozesssteuerung umfasst. Diese dient zur Durchführung eines in sich vollständig abgeschlossenen Schraubprozesses, so dass die Schraubspindel zumindest zeitweise autark und unabhängig von einer übergeordneten und örtlich entfernten Schraubprozesssteuerung betreibbar ist.The invention relates to a hand screwdriver or a screw spindle and a method for operating a screw spindle with a housing, according to claims 1 and 7, respectively. The screw spindle includes an output, a torque sensor, a gearbox, a motor and a rotor position sensor. The output is driven by the motor and using the gearbox. The housing of the screwing spindle also includes a complete and completely self-sufficient screwing process control. This serves to carry out a completely self-contained screwing process, so that the screwing spindle can be operated at least temporarily autonomously and independently of a higher-level and locally remote screwing process control.

Unter einer Schraubprozesssteuerung sind nicht etwa nur die zur Regelung oder Ansteuerung des Abtriebs erforderlichen Maßnahmen zu verstehen, sondern auch die Koordination sämtlicher zur Durchführung, Überwachung und Dokumentation eines komplexen Schraubprozesses erforderlichen Vorgänge, wie sie üblicherweise mittels übergeordneter und beispielsweise zentral an einer Fertigungslinie angebrachter Steuerungen realisiert sind.Screwing process control does not only mean the measures required to regulate or control the output, but also the coordination of all processes required to carry out, monitor and document a complex screwing process, as is usually carried out using higher-level controls installed centrally on a production line, for example are.

Für die Überwachung von Schraubsystemen und Schraubprozessen sind mittels Nomen und Standards Mindestanforderungen definiert, wobei hierbei unterschiedliche Kategorien betrachtet werden, welche das Risiko für den Fall des Versagens der Schraubverbindung betreffen.

Kategorie A: Mittelbare/unmittelbare Gefahr für Leib und Leben
Kategorie B: Liegenbleiber
Kategorie C: Verärgerung des Kunden

For the monitoring of screwing systems and screwing processes, minimum requirements are defined using nouns and standards, with different categories being considered that relate to the risk in the event of the screw connection failing.

Category A: Indirect/immediate danger to life and limb
Category B: Staying stranded
Category C: Annoyance of the customer

Diese Kategorien spielen insbesondere in der Automobiltechnik eine wichtige Rolle. Sicherheitsrelevante Schraubverbindungen müssen gezählt, dokumentiert und mit der korrekten Vorspannkraft verschraubt werden.These categories play an important role, particularly in automotive technology. Safety-relevant screw connections must be counted, documented and screwed with the correct preload force.

Die Durchführung derartiger dokumentationspflichtiger Verschraubungen mit hoher Verfügbarkeit und geringem Installations-, Investitions- und Wartungsaufwand wird durch die Erfindung ermöglicht, ohne dass eine übergeordnete zusätzliche Steuerung zwingend erforderlich wäre. Optional kann eine solche Steuerung natürlich zusätzlich vorhanden sein und betrieben werden.The implementation of such screw connections requiring documentation with high availability and low installation, investment and maintenance effort is made possible by the invention without the need for a higher-level additional control. Optionally, such a control can of course also be available and operated.

Die Intelligenz zur Durchführung des vollständigen Schraubprozesses ist nicht mehr wie im Stand der Technik verteilt, sondern alle für den Schraubprozess erforderlichen Komponenten sind in die Schraubspindel oder einen Handschrauber mit erfindungsgemäßer Schraubspindel integriert.The intelligence to carry out the complete screwing process is no longer distributed as in the prior art, but rather all for the Components required for the screwing process are integrated into the screwing spindle or a hand screwdriver with a screwing spindle according to the invention.

Die integrierte Schraubprozesssteuerung umfasst als Komponenten mindestens einen Mikroprozessor, ein Messmodul und einen Servoverstärker. Der Eingang des Messmoduls ist mit dem Ausgang des Drehmomentaufnehmers verbunden. Der Servoverstärker ist mit dem Ausgang des Rotorlagegebers verbunden. Der Motor ist unter Berücksichtigung der Rotorlage und der Ausgangsdaten des Drehmomentaufnehmers mittels eines vom Mikroprozessor vorgebbaren Schraubprozesses steuerbar. Eine externe Steuerung oder externe Messdatenverarbeitung wird somit überflüssig.The integrated screwing process control includes at least a microprocessor, a measuring module and a servo amplifier as components. The input of the measuring module is connected to the output of the torque transducer. The servo amplifier is connected to the output of the rotor position encoder. The motor can be controlled using a screwing process that can be specified by the microprocessor, taking into account the rotor position and the output data of the torque sensor. An external control or external measurement data processing is therefore unnecessary.

Eingabe-/Ausgabeeinheiten sind als weitere Komponenten umfasst. Mittels der Eingabe-/Ausgabeeinheiten wird eine Schnittstelle zu einem Bediener oder zu einer ggf. optional vorhandenen und übergeordneten Schraubprozesssteuerung realisiert. Die integrierte Schraubprozesssteuerung kann somit von der übergeordneten Schraubprozesssteuerung oder von einem Benutzer sämtliche für einen Schraubprozess auszuführenden Vorgänge zunächst laden bzw. entgegennehmen, bevor sie diesen Schraubprozess autark und unabhängig von der übergeordneten Schraubprozesssteuerung ausführt. insbesondere auch eine Visualisierung von bezüglich des Schraubprozesses relevanten Daten für den Bediener ist vorgesehen.Input/output units are included as further components. Using the input/output units, an interface to an operator or to an optionally available and higher-level screwing process control is implemented. The integrated screwing process control can therefore first load or receive all processes to be carried out for a screwing process from the higher-level screwing process control or from a user before it carries out this screwing process autonomously and independently of the higher-level screwing process control. In particular, a visualization of data relevant to the screwing process for the operator is provided.

Als weitere Komponente ist auch ein fest integrierter nichtflüchtiger Datenspeicher umfasst, in dem die für den Schraubprozess relevanten Daten in Form von Drehmomentsollwertvorgeben oder Drehmomentwinkelvorgeben oder Toleranzvorgaben und dergleichen zur Verarbeitung mittels des Mikroprozessors abgespeichert werden können. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Wechselspeichermedium zur Aufnahme eines solchen Datenspeichers vorhanden sein (Micro SD-Karte).A further component is also a permanently integrated non-volatile data memory, in which the data relevant to the screwing process can be stored in the form of torque setpoints or torque angle specifications or tolerance specifications and the like for processing by the microprocessor. Alternatively or additionally, a removable storage medium can also be available to hold such data storage (Micro SD card).

Die Komponenten der erfindungsgemäßen Anordnung sind mittels eines integrierten Datenbusses zur Realisierung einer Kommunikation zwischen den Komponenten quer untereinander verbunden. Die integrierte Schraubprozesssteuerung kann somit sämtliche Komponenten Koordinieren und mit diesen Kommunizieren bzw. Daten von diesen abrufen, um diese Daten zu verarbeiten.The components of the arrangement according to the invention are cross-connected to one another by means of an integrated data bus to implement communication between the components. The integrated screwing process control can therefore coordinate all components and communicate with them or retrieve data from them in order to process this data.

Vorzugsweise ist ein Funkmodul umfasst ist, mittels dessen eine zumindest zeitweise aktive und drahtlose Kommunikationsverbindung (z.B. WLAN) zu einer übergeordneten Schraubprozesssteuerung realisierbar ist, um wie beschrieben die Daten und Informationen für den autarken Schraubprozess an die integrierte Schraubprozesssteuerung zu übermitteln. Auch ist es denkbar den erfindungsgemäßen Apparat in ein drahtgebundenes oder drahtloses Netwerk mit eigener IP-Adresse einzubinden, so dass beispielsweise auch ein Zugriff per Internet/Intranat möglich wird.Preferably, a radio module is included, by means of which an at least temporarily active and wireless communication connection (e.g. WLAN) to a higher-level screwing process control can be implemented in order to transmit the data and information for the self-sufficient screwing process to the integrated screwing process control, as described. It is also conceivable to integrate the device according to the invention into a wired or wireless network with its own IP address, so that access via the Internet/intranet is also possible, for example.

Ein Funknetzfeldstärkedetektor und ein Betriebsartenumschaltmittel sind vorzugsweise ebenfalls umfasst. Die Schraubspindel ist derart konstruiert, dass unter Berücksichtigung der mittels des Funknetzfeldstärkedetektor ermittelten Funknetzabdeckung eine automatische Umschaltmöglichkeit zwischen der übergeordneten Schraubprozesssteuerung und der integrierten Schraubprozesssteuerung realisiert ist.A radio network field strength detector and a mode switching means are preferably also included. The screwing spindle is designed in such a way that an automatic switching option between the higher-level screwing process control and the integrated screwing process control is implemented, taking into account the radio network coverage determined by the radio network field strength detector.

Durch die Integration der kompletten Schraubprozesssteuerung in den Schrauber ist es nicht mehr notwendig ständig Funkkontakt zur übergeordneten Schraubprozesssteuerung zu halten. Der Schrauber kann einmal mittels der übergeordneten Schraubprozesssteuerung programmiert werden und bei Verlust der Funkverbindung an beliebigen Orten sowie beispielsweise an schwer zugänglichen Fahrzeugkarosserieteilen oder bei der Flugzeugwartung und dergleichen verwendet werden. Nach Wiederherstellung der Funkverbindung können die Ergebnisse des Schraubvorganges zum Zwecke der normengerechten und vorschriftsmäßigen Dokumentation von der integrierten Schraubprozesssteuerung an die übergeordnete Schraubprozesssteuerung oder einen Industrie PC oder dergleichen gesendet werden.By integrating the complete screwing process control into the screwdriver, it is no longer necessary to constantly maintain radio contact with the higher-level screwing process control. The screwdriver can be programmed once using the higher-level screwing process control and can be used in any location if the radio connection is lost, for example on vehicle body parts that are difficult to access or in aircraft maintenance and the like. After the radio connection has been restored, the results of the screwing process can be sent from the integrated screwing process control to the higher-level screwing process control or an industrial PC or the like for the purpose of standard and regulatory documentation.

Die erfindungsgemäße Schraubspindel könnte beispielsweise autark Verschraubungen durchführen und die Ergebniskurve der Verschraubung an einen PC per Funk übermitteln, um die Kurve am PC-Display darzustellen. Die Spindel, ist vorzugsweise Bestandteil eines selbsttätig messenden, industriellen Akkuschraubers mit Funkmodul.The screw spindle according to the invention could, for example, carry out screw connections autonomously and transmit the result curve of the screw connection to a PC via radio in order to display the curve on the PC display. The spindle is preferably part of an automatically measuring, industrial cordless screwdriver with a radio module.

Da der Schrauber eine integrierte autarke Schraubprozesssteuerung umfasst erleichtert dies seine Handhabung erheblich. Es müssen weder Kabelverbindungen zu den Montageorten gelegt werden, noch muss ein Funkkontakt zur übergeordneten Schraubprozesssteuerung aufrecht erhalten werden.Since the screwdriver includes an integrated, self-sufficient screwing process control, this makes it much easier to use. No cable connections need to be made to the assembly locations, nor does radio contact need to be maintained to the higher-level screwdriving process control.

Insbesondere auch bei der Montage innerhalb von als faradayscher Käfig wirkenden Montageorten kann ohne Funkverbindung ein Schraubprozess zuverlässig ausgeführt werden.Particularly when assembling within assembly locations that act as a Faraday cage, a screwing process can be carried out reliably without a radio connection.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung in der Flugzeugteilemontageoder in der Automobiltechnik.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Handschrauber.

The invention is particularly suitable for use in aircraft parts assembly or in automotive technology.

1 shows a hand screwdriver according to the invention.

Der Handschrauber umfasst ein Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 wiederum umfasst mindestens einen Abtrieb 11, ein Getriebe 13 und einen Motor 14 und vorzugsweise noch einen Drehmomentaufnehmer 12 und einen Rotorlagegeber 15. Der Abtrieb 11 ist mittels des Motors 14 und unter Verwendung des Getriebes 13 antreibbar. Von dem Gehäuse 10 der Schraubspindel ist ein integriertes Schraubprozesssteuermittel 16 zur Durchführung eines in sich vollständig abgeschlossenen Schraubprozesses umfasst. Die Schraubspindel oder der Handschrauber ist zumindest zeitweise autark und unabhängig von einer übergeordneten Schraubprozesssteuerung 28 betreibbar. Der Handschrauber kann mit dieser übergeordneten Schraubprozesssteuerung 28 oder auch mit anderen Einrichtungen 31 per Funk 29 (Access-Point, Router etc.) kommunizieren sowie Daten mit diesen Einrichtungen 28, 31 austauschen (Schraubprogramm, Ergebnisdaten und dergleichen).The hand screwdriver comprises a housing 10. The housing 10 in turn comprises at least one output 11, a gear 13 and a motor 14 and preferably also a torque sensor 12 and a rotor position sensor 15. The output 11 can be driven by means of the motor 14 and using the gear 13 . The housing 10 of the screwing spindle includes an integrated screwing process control means 16 for carrying out a completely self-contained screwing process. The screwing spindle or the hand screwdriver is at least temporarily self-sufficient and can be operated independently of a higher-level screwing process control 28. The hand screwdriver can communicate with this higher-level screwing process control 28 or with other devices 31 via radio 29 (access point, router, etc.) and exchange data with these devices 28, 31 (screwing program, result data and the like).

Das Schraubprozesssteuermittel 16 umfasst als Komponenten mindestens einen Mikroprozessor 17 mit Speicher 17a oder eine Speicheraufnahmevorrichtung 17b und vorzugsweise zusätzlich ein Messmodul 18 und einen Servoverstärker 19. Der Eingang des Messmoduls 18 ist mit dem Ausgang des Drehmomentaufnehmers 12 verbunden 23. Der Servoverstärker 19 ist mit dem Ausgang des Rotorlagegebers 15 verbunden 22. Der Motor 14 kann unter Berücksichtigung der Rotorlage und der Ausgangsdaten des Drehmomentaufnehmers 12 mittels eines vom Mikroprozessor 17 ausführbaren Schraubprogramms gesteuert werden. Der Mikroprozessor 17 liest das Schraubprogramm aus dem Speicher 17a oder aus einer in die Speicheraufnahmevorrichtung 17b eingefügten Flash-Speicherkarte aus.The screwing process control means 16 comprises as components at least a microprocessor 17 with memory 17a or a memory recording device 17b and preferably additionally a measuring module 18 and a servo amplifier 19. The input of the measuring module 18 is connected to the output of the torque transducer 12 23. The servo amplifier 19 is connected to the output of the rotor position sensor 15 connected 22. The motor 14 can be controlled taking into account the rotor position and the output data of the torque sensor 12 by means of a screwing program that can be executed by the microprocessor 17. The microprocessor 17 reads the screwing program from the memory 17a or from a flash memory card inserted into the memory recording device 17b.

Eingabe-/Ausgabeeinheiten 20 als weitere umfasste Komponenten realisieren eine Mensch-Maschine- (z.B. Schrauber - Bediener durch Tastatur und Display) und/oder eine Maschine-Maschine-Schnittstelle (z.B. Schrauber - PC durch Datenschnittstellen) vorzugsweise mit Visualisierung von für den Schraubprozess relevanten Daten (z.B. mittels eines Farbdisplays) für den Bediener.Input/output units 20 as further included components implement a human-machine interface (e.g. screwdriver - operator through keyboard and display) and/or a machine-machine interface (e.g. screwdriver - PC through data interfaces), preferably with visualization of data relevant to the screwdriving process Data (e.g. using a color display) for the operator.

Beim aktuellen Stand der Technik wird die Schraubspindel (kabelgebunden oder auch drahtlos) von einer Steuerung (die meist fest an einer Wand installiert ist) gesteuert. Die Daten werden von der Schraubspindel (Messwerte, Istwerte) zur Steuerung übermittelt und dort verarbeitet und mit den Zielwerten (Sollwerte) verglichen. Bei erreichen der Zielwerte wird die Schraubspindel gestoppt und die erreichten Werte werden mit einer „OK“ - Kennzeichnung für die zugrunde liegende Schraubverbindung versehen und in einer Datenbank abgespeichert.With the current state of the art, the screwing spindle (wired or wireless) is controlled by a controller (which is usually permanently installed on a wall). The data is transmitted from the screw spindle (measured values, actual values) to the control, where it is processed and compared with the target values (setpoints). When the target values are reached, the screwing spindle is stopped and the values achieved are given an “OK” label for the underlying screw connection and saved in a database.

Es ist somit gelungen eine miniaturisierte Steuerung direkt in die Schraubspindel zu integrieren. Hierdurch entfällt die an der Wand befindliche Steuerung und auch deren Verdrahtungsaufwand. Die Schraubspindel empfängt Programme per Funk und gibt auch die Ergebnisdaten per Funk an ein Netzwerk des Anwenders ab.It has therefore been possible to integrate a miniaturized control directly into the screwing spindle. This eliminates the need for a control located on the wall and also the need for wiring. The screwing spindle receives programs via radio and also transmits the result data via radio to the user's network.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch die in der Schraubspindel vorhandenen vollständigen Prozessdaten auch ohne Funkkontakt zu einer übergeordneten Schraubsteuerung gearbeitet werden kann und die Schraubspindel dennoch in der Lage ist die vorgegebenen Programme auszuführen und ggf. später die Ergebnisse per Funk an die Steuerung abzusetzen.Another advantage of the invention is that, thanks to the complete process data present in the screwing spindle, work can be carried out even without radio contact to a higher-level screwing control and the screwing spindle is still able to execute the specified programs and, if necessary, send the results to the control via radio later to discontinue.

Zusammenfassend gilt, dass die auf der erfindungsgemäßen Spindel basierende messende Funk-Akkuschrauber-Baureihe der Anmelderin mit integrierter Steuerung und mit integrierter Funkschnittstelle die Flexibilität in der Fließfertigung und in der Endmontage, erheblich erhöht. Gerade in engen Innenräumen und an schwer zugänglichen Schraubstellen sowie beim Mitlaufen mit Produkten verbessert die Erfindung die Ergonomie bei hoher Produktivität, weil die Werker nicht zusätzlich durch Kabel oder die erforderliche Reichweite zur Schraubsteuerung behindert werden.In summary, the applicant's measuring wireless cordless screwdriver series based on the spindle according to the invention with integrated control and with integrated radio interface significantly increases the flexibility in flow production and in final assembly. The invention improves ergonomics with high productivity, especially in narrow interior spaces and in difficult-to-access screwing locations as well as when moving around with products, because the workers are not additionally hindered by cables or the required reach for screw control.

Die auf der Erfindung basierenden Funk-Akkuschrauber der Anmelderin umfassen alle nötigen Details zur Realisierung von sicherheitskritischen Verschraubungen wie Ergebnis-Speicherung, Ergebnisausgabe und Ergebnisdokumentation. Ein integrierter Sender überträgt die Verschraubungsdaten per Funk an eine Empfangsstation beispielsweise unter Einbindung eines Access-Points. Bei einem auftretenden kurzzeitigen Funkschatten puffert die integrierte Steuerungselektronik die Daten im Schrauber und gibt sie weiter, sobald wieder eine Funkverbindung zum Netzwerk besteht. Das gewährleistet eine 100% - Dokumentation aller Vorgänge und sorgt für eine hohe Verfügbarkeit und trägt entscheidend zur Prozesssicherheit bei.The applicant's wireless cordless screwdrivers based on the invention include all the necessary details for realizing safety-critical screw connections such as saving results, outputting results and documenting results. An integrated transmitter transmits the tightening data wirelessly to a receiving station, for example by integrating an access point. If a short-term radio shadow occurs, the integrated control electronics buffer the data in the screwdriver and pass it on as soon as a radio connection to the network is established again. This ensures 100% documentation of all processes and ensures high availability and makes a decisive contribution to process reliability.

Die komplett integrierte Steuerungs- und Leistungselektronik hebt die Aufteilung auf mehrere, über Leisturigs- und Kommunikationskabel verbundene, Komponenten quasi auf. Zur Parametrierung und Werkerinformation an den Schraubern steht ein Farbdisplay zur Verfügung. Eine integrierte lichtstarke LED sorgt auch bei wechselnden Lichtverhältnissen stets für eine optimale Ausleuchtung der Schraubstelle. Aus der farblichen Hinterlegung der Displayanzeige (z.B. rot/grün) kann man auf das Ergebnis (z.B. „Nicht Ok“ / „Ok“) der gerade von der Spindel hergestellten Schraubverbindung schließen.The completely integrated control and power electronics essentially eliminates the division into several components connected via power and communication cables. A color display is available for parameterization and worker information on the screwdrivers. An integrated, bright LED always ensures optimal illumination of the screwing point, even in changing lighting conditions. From the color background of the display (e.g. red/green) you can deduce the result (e.g. “Not OK” / “Ok”) of the screw connection just made by the spindle.

Mit der Erfindung werden Drehmomente bis 50 Nm erreicht und Lithiumlonen-Akkus sorgen für einen sicheren Betrieb.The invention achieves torques of up to 50 Nm and lithium-ion batteries ensure safe operation.

Claims

Screwing spindle, in particular a battery-operated industrial hand screwdriver, with a radio module, with a housing (10), the housing (10) comprising an output (11), a torque sensor (12), a gearbox (13), a motor (14) and a rotor position sensor (15 ), wherein the output (11) can be driven by means of the motor (14) and using the gearbox (13), wherein the housing (10) of the screwing spindle includes an integrated screwing process control means (16) for carrying out a completely self-contained screwing process , which is set up to regulate or control the output and to coordinate the processes required to carry out, monitor and document the screwing process, so that the screwing spindle can be operated at least temporarily autonomously and independently of a higher-level screwing process control (28).

Screw spindle according to Patent claim 1 , wherein the screwing process control means (16) comprises a microprocessor (17), a measuring module (18) and a servo amplifier (19) as components, the input of the measuring module (18) being connected (23) to the output of the torque sensor (12) and wherein the servo amplifier (19) is connected (22) to the output of the rotor position sensor (15), so that the motor (14) can be controlled by means of a screwing process that can be specified by the microprocessor (17), taking into account the rotor position and the output data of the torque sensor (12). .

Screw spindle according to Patent claim 2 , wherein an input unit and / or an output unit (20) are included as further components, by means of which an interface to an operator and / or a higher-level screwing process control (28, 31) is implemented, in particular also a visualization (30) of the screwing process relevant data for the operator.

Screw spindle according to one of the preceding Patent claims 2 or 3 , wherein a data memory (17a) and / or a recording device (17b) is included for a removable data memory, the microprocessor (17) being connected to the data memory (17a) and / or the recording device (17b) in such a way that it is all for the Data relevant to the screwing process in the form of torque setpoint specifications or torque angle specifications or tolerance specifications and the like can be read out from the data memory (17a) and/or from a removable data memory comprised by the recording device (17b) for processing by means of the microprocessor (17).

Screw spindle according to one of the preceding Patent claims 2 until 4 , wherein the components are connected to one another by means of a data bus (27) to implement cross-communication.

Screwing spindle according to one of the preceding claims, wherein a radio module (24) is included, by means of which an at least temporarily active wireless communication connection (29) to a higher-level screwing process control (28, 31) is implemented.

Screw spindle according to Patent claim 6 , wherein a radio network field strength detector (25) and an operating mode switching means (26) are included and wherein the screw spindle is constructed in such a way that a fully automatic switching option from a first operating mode to a second operating mode is realized, taking into account the radio network coverage determined by means of the radio network field strength detector (25), whereby the first operating mode implements the control of the screwing process by means of the higher-level screwing process control (28) and the second operating mode realizes the control of the screwing process by means of the integrated and self-sufficient screwing process control means (16).

Method for operating a screw spindle with a housing (10), comprising an output (11), a torque sensor (12), a gear (13), a motor (14) and a rotor position sensor (15), the output (11) being controlled by means of the Motor (14) and can be driven using the gearbox (13), the housing (10) of the screwing spindle comprising an integrated screwing process control means (16) for carrying out a completely self-contained screwing process, which is used to regulate or control the output and for Coordination of the processes required to carry out, monitor and document the screwing process is set up, the screwing spindle being operated at least temporarily autonomously and independently of a higher-level screwing process control (28).

Procedure according to Claim 8 , wherein the screwing spindle comprises a radio module (24), by means of which the integrated screwing process control means (16) communicates with a higher-level screwing process control (28) or another higher-level device (31) in such a way that at least one screwing process control program is received or the screwing process result data is sent.

Procedure according to Claim 9 , wherein the screwing spindle also comprises a radio network field strength detector (25) and an operating mode switching means (26) and taking into account the radio network coverage, a fully automatic switchover from a first operating mode to a second operating mode is implemented, the first operating mode controlling the screwing process by means of a higher-level screwing process control and wherein the second operating mode relates to the control of the screwing process by means of the integrated screwing process control and wherein preferably in the second operating mode data relating to the screwing process or screwing process result data is stored and transmitted fully automatically to the higher-level screwing process control when switching to the first operating mode.