CN114502327A - 用于识别手持式工具机的工作进展的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别手持式工具机(100)的工作进展的方法，所述手持式工具机(100)包括电动马达(180)，所述方法包括以下方法步骤：S1提供至少一个样板波形(240)，其中，所述样板波形(240)能配属于手持式工具机的所述工作进展；S2求取电动马达(180)的运行参量(200)的信号；S3将所述运行参量(200)的所述信号与样板波形(240)比较并且由所述比较求取一致性评价；S4至少部分地根据在方法步骤S3中求取的一致性评价识别工作进展。还公开了一种手持式工具机、尤其冲击起子机，其具有电动马达和控制单元，其中，控制单元设计用于实施根据本发明的方法。

Description

用于识别手持式工具机的工作进展的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别手持式工具机的工作进展的方法和一种设计用于执行所述方法的手持式工具机。

背景技术

由现有技术、例如EP3 381 615 A1已知用于拧紧螺纹元件、例如螺母和螺丝的旋转冲击起子机。这类旋转冲击起子机例如包括结构，在所述结构中，沿旋转方向的冲击力通过锤的旋转冲击力传递给螺纹元件。具有这种结构的旋转冲击起子机包括马达、通过马达驱动的锤、通过锤撞击的砧和工具。在这种旋转冲击起子机中，装入壳体中的马达被驱动，其中，锤通过马达被驱动，砧又通过旋转的锤被撞击并且将冲击力输出给工具，其中，可区分成两种不同的运行状态，即“无冲击运行”和“冲击运行”。

由EP2 599 589 B1也已知一种旋转冲击起子机，具有马达、锤和转速检测单元，其中，锤通过马达驱动。

在旋转冲击起子机的使用中，希望能由机器得到关于工作进展的结论，以触发所述器具的据此确定的所期望的反应或例程，例如马达的关停、马达转速的改变或触发对用户的反馈。

为了提供这种智能工具功能，尤其需要对当前作用的运行状态的认知。运行状态的辨识在现有技术中例如通过监控电动马达的运行参量、例如转速和马达电流来执行。在此，研究运行参量来确定是否达到确定的边界值和/或阈值。相应的分析处理方法以绝对的阈值和/或信号梯度来工作。

在此不利的是：固定的边界值和/或阈值在实际上仅对一种应用情况是最佳的。只要应用情况改变，则对应的电流值或转速值或其在时间上的走向改变，并且，根据所设的边界值和/或阈值或者说其在时间上的走向进行的冲击识别失效。

因而可知，例如基于识别冲击运行的自动关停功能在使用自攻螺丝的情况下在一些应用情况下在不同的转速范围可靠地关停，但在使用自攻螺丝的情况下在其他应用情况不关停。

在旋转冲击起子机的情况下用于确定运行模式的其余方法中，使用附加的传感器、例如加速度传感器，用于由工具的振动状态得出当前作用的运行模式。

这种方法的缺点在于用于传感器的附加的成本耗费以及对手持式工具机的稳健性的损害，因为与没有这些传感装置的手持式工具机相比装入的构件的数量和电连接部更多。

此外，冲击机构是否工作的简单信息不足以能得出关于工作进展的合理结论。例如在拧入确定的木工螺丝时旋转冲击机构很早就启用，而螺丝还未完全拧入到材料中，但所需的力矩已超过旋转冲击机构的脱离力矩。纯基于旋转冲击机构的运行状态(冲击运行和无冲击运行)的反应对于工具的正确的自动化系统功能、例如关停而言是不够的。

在原理上即使在如冲击钻的其他手持式工具机中也存在需要得出关于工作进展的结论的难题，从而本发明不局限于旋转冲击起子机。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种相对于现有技术改善的用于识别工作进展或说明应用的情况的方法，所述方法将前面提到的缺点至少部分消除，或提供现有技术的至少一个替代方案。另外的任务在于，提供相应的手持式工具机。

这些任务借助独立权利的对应主题解决。本发明的有利构型是对应的从属权利要求的主题。

按本发明公开了一种用于识别手持式工具机的工作进展的方法，其中，手持式工具机具有电动马达。在此，所述方法包括步骤：

S1提供至少一个样板波形(Modellsignalform)，其中，样板波形能配属于手持式工具机的工作进展；

S2求取电动马达的运行参量的信号；

S3将运行参量的信号与样板波形比较并且由所述比较求取一致性评价；

S4至少部分根据在方法步骤S3中求取的一致性评价来识别工作进展。

通过该方式可进行用于识别工作进展的简单的和可靠的监控和控制，其中，原则上可考虑不同的运行参量作为通过合适的测量值发送器记录的运行参量。在此特别有利的是，为此不需要附加的传感器，因为例如用于转速监控的多种传感器、优选霍尔传感器已装入到电动马达中。

在优选实施方式中，样板波形涉及就状态而言典型的样板波形，其对于手持式工具机的确定的工作进展是就状态而言典型的，例如螺丝头贴靠在紧固底板上或松的螺丝的自由转动。

用于通过工具内的测量参量中的运行参量、例如电动马达的转速来识别工作进展的方案被证明为是特别有利的，因为借助该方法能特别可靠并且尽可能与工具的一般性运行状态或者说其应用情况无关地识别工作进展。

在此基本上取消了用于检查工具内测量参量的、尤其附加的传感器单元、例如加速度传感器单元，从而根据本发明的方法基本上仅仅用于识别工作进展。

优选，样板波形是关于平均值的振荡曲线(Schwingungsverlauf)，尤其是基本上呈三角函数形式的振荡曲线。在此，样板波形优选呈现了锤对旋转冲击机构的砧的理想的冲击运行，其中，理想的冲击运行优选是手持式工具机的工具主轴不进一步旋转的情况下的冲击。

有利地，运行参量是电动马达的转速或与转速相关联的运行参量。通过电动马达对冲击机构的固定的传动比，例如得到马达转速与冲击频率的直接关系。与转速相关联的另一可设想的运行参量是马达电流。作为电动马达的运行参量也可设想马达电压、马达的霍尔信号、电池电流或电池电压，其中，作为运行参量也可设想电动马达的加速度、工具接收部的加速度或手持式工具机的冲击机构的声学信号。

优选，在方法步骤S3中的一致性评价的求取包括运行参量的信号和样板波形之间的一致性与至少一个一致性阈值的比较。

在本发明的替代实施方式中，步骤S3包括运行参量的信号与样板波形的比较并且由所述比较求取偏差。

在优选实施方式中，一致性阈值能通过手持式工具机的用户确定，在另一实施方式中，一致性阈值是由工厂预先限定的。

在特别优选的实施方式中，一致性阈值能基于手持式工具机的应用情况的由工厂预先限定的预选项由用户选择。这例如可通过用户接口/例如HMI(Human-MaschineInterface)、例如移动设备、尤其是智能手机和/或平板电脑发生。

尤其在方法步骤S1中，将样板波形可变地确定、尤其由用户确定。在此，样板波形配属于要识别的工作进展，使得用户可预给定要识别的工作进展。在上下文中，用于运行参量的信号与样板波形的所存在的一致性以及所存在的偏差的边界值和/或阈值也可构成用于识别工作进展的应用情况的可调设的参量。

有利地，所述方法还包括方法步骤S5，其中，至少部分基于方法步骤S4中识别到的工作进展来触发手持式工具机的例程。原则上在此要指出的是，方法步骤S5可在S4之后进行。

在优选实施方式中，在方法步骤S5中执行以下反应组或者说例程组中的至少一个或多个反应或者说例程：电动马达的转速的改变；电动马达的旋转方向的反向；和/或向用户做出视觉、听觉以及触觉的反馈。

有利地，在方法步骤S1中预先限定样板波形，尤其由工厂确定样板波形。原则上可设想，样板波形存放或存储在设备内，替代和/或附加地尤其由外部数据设备提供提供给手持式工具机。

在另一实施方式中，在方法步骤S2中，运行参量的信号作为运行参量的测量值的时间走向被记录，或作为运行参量的关于电动马达的与时间走向相关联的参量的测量值被记录，例如加速度、尤其高阶的加加速度、功率、能量、电动马达的旋转角度、工具接收部的旋转角度或频率。

在最后提到的实施方式中可确保，得到要研究的信号的与马达转速无关的恒定周期性。

替代地，运行参量的信号在方法步骤S2中作为运行参量的测量值的时间走向被记录，其中，在跟着方法步骤S2的步骤S2a中基于传动装置的固定传动比将运行参量的测量值的时间走向变换成运行参量的测量值的关于电动马达与所述时间走向相关联的参量的走向。因而获得与在直接接收运行参量关于时间的信号的情况下相同的优点。

根据本发明的方法使得能与电动马达的至少一个期望转速、电动马达的至少一个起步特征和/或手持式工具机的能量供应部、尤其蓄电池的至少一个电量状态无关地识别工作进展。

运行参量的信号在此应理解为测量值的在时间上的序列。替代和/或附加地，运行参量的信号也可以是频谱。替代和/或附加地，运行参量的信号也可以被补充处理，例如平滑、过滤、适配等。

在另一实施方式中，运行参量的信号作为测量值的序列被存储在存储器、尤其手持式工具机的存储器、优选环形存储器中。

在特别有利的构型中，在方法步骤S3中，运行参量的信号借助以下比较方法中的一个比较方法来比较：所述比较方法包括至少一个基于频率的比较方法和/或至少一个对比式比较方法，其中，比较方法将运行参量的信号与样板波形比较：是否满足至少一个预给定阈值。预给定阈值在此可以由工厂预给定或是能由用户调设的。

在此可至少部分借助基于频率的比较方法、尤其是带通滤波器和/或频率分析来判定：在运行参量的信号中是否已辨识出要识别的工作进展。

在一个实施方式中，基于频率的比较方法至少包括带通滤波器和/或频率分析，其中，预给定的阈值为预给定的边界值的至少90％、尤其95％、完全尤其98％。

在带通滤波器中例如将运行参量的所记录的信号通过通带过滤，所述通带的通过区域与样板波形一致。在存在要识别的决定性工作进展、尤其是存在被冲击的元件不进一步旋转的情况下的理想冲击的情况下会出现在得出的信号中的相应的幅值。因而带通滤波器的预给定阈值可以是在要识别的工作进展中、尤其是在不存在被冲击的元件的进一步旋转的情况下的理想冲击中的相应的幅值的至少90％、尤其95％、完全尤其98％。预给定边界值在此可以是所得出的信号中的、要识别的理想的工作进展、尤其是在被冲击的元件不进一步旋转的情况下的理想冲击的相应的幅值。

通过已知的基于频率的频率分析比较方法，可在运行参量的所记录的信号中寻找事先确定的样板波形，例如要识别的工作进展、尤其在被冲击的元件不进一步旋转的情况下的理想冲击的频谱。在运行参量的所记录的信号中会出现要识别的工作进展、尤其在被冲击的元件不进一步旋转的情况下的理想冲击的相应的幅值。频率分析的预给定阈值可以是在要识别的工作进展中、尤其在被冲击的元件不进一步旋转的情况下的理想冲击中的相应的幅值的至少90％、尤其95％、完全尤其98％。预给定边界值在此可以是要识别的理想工作进展、尤其在被冲击的元件不进一步旋转的情况下的理想冲击的在所记录的信号中的相应的幅值。在此可能需要运行参量的所记录的信号的适宜分割。

在一实施方式中，对比式比较方法包括至少一个参数评价

和/或交叉相关，其中，预给定阈值为运行参量的信号与样板波形至少40％一致。

运行参量的所测量的信号可与样板波形借助对比式比较方法比较。运行参量的所测量的信号被这样求取，使得其基本上具有与样板波形相等的有限信号长度。样板波形与运行参量的所测量的信号的比较在此可输出为有限长度的、尤其离散的或连续的信号。根据比较的一致性程度或比较的偏差可输出结果：是否存在要识别的工作进展、尤其是是否存在被冲击的元件不进一步旋转的情况下的理想冲击。当运行参量的所测量的信号与样板波形至少40％一致时，会存在要识别的工作进展、尤其在被冲击的元件不进一步旋转的情况下的理想冲击。还可设想，比较方法借助运行参量的所测量的信号与样板波形的比较可将彼此相同的程度作为比较结果输出。在此，至少60％彼此相同可作为存在要识别的工作进展、尤其在被冲击的元件不进一步旋转的情况下的理想冲击的标准。在此的出发点在于：一致性的下边界为40％，而一致性的上边界为90％。相应地，偏差的上边界为60％，而偏差的下边界为10％。

在参数评价中，可简单地进行在事先确定的样板波形和运行参量的信号之间的比较。为此，辨识样板波形的评价参数，以将样板波形适配于(angleichen)运行参量的所测量的信号。借助事先确定的样板波形的评价参数和边界值之间的比较，可求取关于存在要识别的工作进展、尤其在被冲击的元件不进一步旋转的情况下的理想冲击的结论。接着可进行对比较结果的进一步评估：是否已达到预给定阈值。所述评估要么是评价参数的品质确定要么是所确定的样板波形和运行参量的所检测的信号之间的一致性。

在另一实施方式中，方法步骤S3包含在运行参量的信号中样板波形的辨识的品质确定的步骤S3a，其中，在方法步骤S4中，至少部分根据品质确定来判定是否存在要识别的工作进展。可求取评价参数的适配品质作为品质确定的尺度。

在方法步骤S4中，可至少部分借助品质确定、尤其品质尺度来判定是否已在运行参量的信号中辨识出要识别的工作进展。

附加或替代于品质确定，方法步骤S3可包括样板波形的辨识和运行参量的信号的一致性确定。样板波形的评价参数与运行参量的所测量的信号的一致性例如可为70％、尤其60％、完全尤其50％。在方法步骤S4中至少部分地根据所述一致性确定来判定是否存在要识别的工作进展。是否存在要识别的工作进展的判定可在运行参量的所测量的信号和样板波形至少40％一致的预给定阈值的情况下进行。

在交叉相关中可进行事先确定的样板波形和运行参量的所测量的信号之间的比较。在交叉相关中，可将事先确定的样板波形与运行参量的所测量的信号相关联。在样板波形与运行参量的所测量的信号的关联中可求取两种信号的一致性程度。一致性程度例如可为40％、尤其50％、完全尤其60％。

在根据本发明的方法的方法步骤S4中可至少部分根据样板波形与运行参量的所测量的信号的交叉相关来判定：是否存在要识别的工作进展，。所述判定可至少部分根据运行参量的所测量的信号和样板波形至少40％一致的预给定阈值得出。

在一个方法步骤中，基于手持式工具机的冲击机构的少于十次的冲击、尤其基于电动马达的少于十个的冲击振荡周期，优选基于手持式工具机的冲击机构的少于六次的冲击、尤其基于电动马达的少于六个的冲击振荡周期，完全优选基于手持式工具机的冲击机构的少于四次的冲击，尤其基于电动马达的少于四个的冲击振荡周期来辨识要识别的工作进展。在此，冲击机构冲击器、尤其锤对冲击机构主体、尤其砧的沿轴向、径向、切向和/或周向指向的冲击应理解为冲击机构的冲击。电动马达的冲击振荡周期与电动马达的运行参量相关联。电动马达的冲击振荡周期可根据在运行参量的信号中的运行参量波动来求取。

工作进展例如可据此辨识：在冲击机构冲击的情况下工具接收部的进一步旋转角度减小。在此，进一步旋转角度可以是工具接收部的在冲击机构的每次冲击的情况下旋转的旋转角度。进一步旋转角度在进一步的工作进展中会变小，这可附加地通过变小的周期时长反映。

手持式工具机形成本发明的另一主题，其具有电动马达、电动马达的运行参量的测量值记录器和控制单元，其中，有利地，手持式工具机是冲击起子机、尤其旋转冲击起子机，而要识别的工作进展是在手持式工具机的工具接收部不进一步旋转的情况下的冲击。在此，电动马达将输入主轴置于旋转中，其中，输出主轴与工具接收部连接。砧与输出主轴抗扭连接，而锤这样与输入主轴连接，使得其基于输入主轴的旋转运动而实施沿输入主轴的轴向的间歇运动以及绕输入主轴的间歇旋转运动，其中，锤通过该方式间歇地撞击砧并从而将冲击动量和角动量输出给砧并从而输出给输出主轴。第一传感器将例如用于求取马达旋转角度的第一信号传输给控制单元。此外，第二传感器将用于求取马达速度的第二信号传输给控制单元。控制单元有利地设计用于执行前述方法。

有利地，手持式工具机具有存储器单元，在其中可存储多种值。

在另一实施方式中，手持式工具机是蓄电池运行的手持式工具机，尤其是蓄电池运行的旋转冲击起子机。通过该方式可确保手持式工具机的灵活的并且独立于电网的使用。

有利地，手持式工具机是冲击起子机、尤其旋转冲击起子机，而要识别的工作进展是旋转冲击机构在被冲击的元件或者说工具接收部不进一步旋转的情况下的冲击。

手持式工具机的冲击机构的冲击的辨识、尤其是电动马达的冲击振荡周期例如能以下述方式实现：使用快速拟合算法(Fast-Fitting-Algorithmus)，借助其可实现在小于100毫秒、尤其小于60毫秒、完全尤其小于40毫秒内对冲击识别进行分析处理。在此，提到的本发明的方法使得能基本上针对上面提到的所有应用情况以及松的或紧的紧固元件在紧固载体中的旋拧实现工作进展的识别。

通过本发明最大程度上取消了费事的信号处理方法，例如滤波、信号环回、系统模型(静态的以及自适应的)和信号追踪。

此外，本发明可实现更快地辨识冲击运行或者说工作进展，由此可唤起工具的更快的反应。这尤其适用于在使用冲击机构之后直至辨识为止经过的冲击的次数以及在例如驱动马达的起步阶段的特定运行情境中。在此也不必限制工具的效能、例如降低最大驱动转速。此外，算法函数也与例如期望转速和蓄电池电量状态的其他影响因素无关。

原则上不需要附加的传感机构(例如加速度传感器)，但这些分析处理方法也可用于其他传感机构的信号。此外，在例如不具有转速检测的其他马达设计方案中，所述方法也可在其他信号中使用。

在优选实施方式中，手持式工具机是蓄电池起子机、电钻、冲击钻或电锤，其中，可使用钻头、钻冠或不同的批头附件作为工具。根据本发明的手持式工具机尤其构造为冲击起子工具，其中，通过马达能量的脉冲式释放产生更高的峰值转矩，用于拧入或拧出螺丝或螺母。电能量的传递在上下文中尤其理解为，手持式工具机经由蓄电池和/或主体上的电源线传输能量。

此外，根据所选的实施方式，起子工具可在旋转方向上灵活构造。通过该方式可将提到的方法既用于将螺丝或螺母旋入也用于将其旋出。

在本发明的范畴中，“求取”尤其应理解为测量或记录，其中，“记录”应按测量和存储的意义来理解，此外，“求取”也应包含所测量的信号的可能的信号处理。

此外，“判定”也应理解为识别或探测，其中，应实现单义的配属关系。“辨识”应理解为识别到与样板有部分一致，其例如可通过将信号拟合(anfitten)模板、傅里叶分析或类似地实现。“部分一致”应理解为，拟合具有的误差小于预给定阈值、尤其小于30％、完全尤其小于20％。

本发明的另外的特征、应用可能性和优点由后面对本发明的在附图中示出的实施例的描述中得出。在此要注意的是，图中所述的或所示的特征可自身单独地或以任意组合地形成本发明的主题，而与其在权利要求中的概况或权利要求的引用关系或以及其在说明书及附图中的表述方式以及显示无关地仅具有所描述的特征并且不应认为是对本发明产生任意形式的限制。

附图说明

在后面根据优选实施例详细解释本发明。附图是示意性的并且示出了：

图1示出了电动手持式工具机的示意图。

图2(a)示出了示例性应用的工作进展以及运行参量的对应信号。

图2(b)示出了运行参量的图2(a)所示的信号与样板信号的一致性。

图3示出了运行参量的信号的两个不同图样的示意图。

图4示出了根据本发明的方法的流程曲线图。

图5示出了运行参量的信号和带通滤波器的输出信号的总体图，基于样板信号。

图6示出了运行参量的信号和频率分析的输出的总体图，基于样板信号。

图7示出了运行参量的信号和用于参数评价的样板信号的总体图。

图8示出了运行参量的信号和用于交叉相关的样板信号的总体图。

图9(a)示出了运行参量的信号。

图9(b)示出了在图9(a)的信号中所包含的第一频率的幅值函数。

图9(c)示出了在图9(a)的信号中所包含的第二频率的幅值函数。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的手持式工具机100，其具有壳体105，壳体带有手柄115。按所示的实施方式，手持式工具机100能与蓄电池包190机械连接并且电连接，用于独立于电网的供电。图1中，手持式工具机100示例性构造为蓄电池旋转冲击起子机。但要指出的是，本发明不局限于蓄电池-旋转冲击起子机，而是在原理上可应用于需要识别工作进展的任意手持式工具机100、如冲击钻。

在壳体105中布置有由蓄电池包190供应电流的电动马达180和传动装置170。电动马达180经由传动装置170与输入主轴连接。此外，在壳体105内在蓄电池包190的区域中布置有控制单元370，其作用于电动马达180和传动装置170，以例如借助所调设的马达转速n、所选的角动量、所希望的传动档位x或类似地控制和/或调节电动马达180和传动装置170。

电动马达180例如能通过例如手动开关195操纵、即启动和关断，并且可以是任意类型的马达，例如电子换向马达或直流马达。原则上，电动马达180能这样电子控制或者说调节，使得可实现反向运行以及预设希望的马达转速n和希望的角动量。合适的电动马达的工作方式和结构由现有技术充分已知，从而在此为了说明书的简要而不深入描述。

工具接收部140通过输入主轴和输出主轴能旋转地支承在壳体105中。工具接收部140用于接收工具并且可直接成型到输出主轴上或以套装件形式与输出主轴连接。

控制单元370与电流源处于连接并且构造成使得控制单元能将电动马达180借助不同的电流信号以能控制或者说调节的方式电子操控。不同的电流信号用于电动马达180的不同的角动量，其中，电流信号经由控制线路传递给电动马达180。电流源例如可构造为电池或如在所示的实施例中这样是蓄电池包190或构造为电网接头。

此外可设置未详细示出的操作元件以调设到不同的运行模式和/或电动马达180的旋转方向。

按本发明的一个方面提供一种方法，借助所述方法可确定例如图1所示的手持式工具机100在应用中、例如在拧入或拧出过程中的工作进展。所述方法基本上基于对波形的研究以及对波形的一致性程度的确定，所述确定例如可相应于对通过手持式工具机100驱动的元件、例如螺丝的进一步旋转的评估。

图2中与此相关地示出旋转冲击起子机的电动马达180的运行参量200的示例性信号，就像在按规定使用旋转冲击起子机的情况下发生的或以类似形式发生的。虽然后面的实施方案涉及的是旋转冲击起子机，但其在本发明的范畴中也适用于其他手持式工具机100、例如冲击钻。

在图2的实施例中，在横坐标x上绘出时间作为参照参量。但在替代实施方式中也可使用与时间相关联的参量作为参照参量，所述参量例如是工具接收部140的旋转角度、电动马达180的旋转角度、加速度、加加速度(Ruck)、尤其较高阶的加加速度、功率或能量。在图中，在纵坐标f(x)上绘制的是在每个时刻作用的马达转速n。取代于马达转速，也可选择与马达转速相关的其他运行参量。在本发明的替代实施方式中，f(x)例如代表马达电流的信号。

马达转速和马达电流是在手持式工具机100中通常就要检测的并且没有附加耗费地被控制单元370检测的运行参量。电动马达180的运行参量200的信号的求取在图4中标识为方法步骤S2，图4示出了根据本发明的方法的示意性流程图。在本发明的优选实施方式中，手持式工具机100的用户可选择，应基于何种运行参量来实施本发明的方法。

图2(a)中示出了松的紧固元件、例如螺丝900在紧固载体902、例如木板中的应用情况。图2(a)中可识别到，信号包括第一区域310，该第一区域通过马达转速的单调递增以及相对恒定的马达转速区域(也可称为平台)来表征。在图2(a)中，横坐标x和纵坐标f(x)的交点相应于在旋拧过程中旋转冲击起子机的启动。

在第一区域310中，螺丝900在紧固载体902中受到相对小的阻力，并且为拧入所需的转矩低于旋转冲击机构的脱离力矩(Ausrückmoment)。因而马达转速在第一区域310中的走向相应于起子机的没有冲击的运行状态。

如图2(a)中可知的，螺丝900的头部在区域322中并不贴靠于紧固载体902上，这表示，通过旋转冲击起子机驱动的螺丝900随着每个冲击而进一步旋转。该附加的旋转角度在进一步的工作过程中会变小，这在图中通过变小的周期时长反映。此外，通过平均而言减小的转速也反映了进一步的拧入。

接着，如果螺丝900的头部到达了底板902，则为进一步拧入需要更高的转矩并从而需要更多的冲击能量。但因为手持式工具机100不提供更多冲击能量，所以螺丝900不再进一步旋转或者说仅以小得多的旋转角度进一步旋转。

在第二区域322和第三区域324中实施的旋转冲击运行的特征在于运行参量200的信号的振荡走向，其中，振荡的波形例如可以是三角函数或其他形式的振荡。在当前情况下，振荡具有可称为修正的三角函数的走向。在冲击旋拧运行中，运行参量200的信号的特征波形通过冲击机构冲击器和在冲击机构和电动马达180之间的系统链、尤其是传动装置170的张开和空转形成。

即，冲击运行的定性的波形基于旋转冲击起子机的固有特性而原理上而言是已知的。在图4的根据本发明的方法中，以该认知为出发点，在步骤S1中提供至少一个就状态而言典型的样板波形240，其中，就状态而言典型的样板波形240配属于工作进展，所述工作进展例如是达到了螺丝900的头部贴靠在紧固载体902上。换言之，就状态而言典型的样板波形240包含对工作进展而言典型的特征，如存在振荡曲线、振荡频率或振荡幅值或呈连续形式、近似连续形式或离散形式的各个信号序列。

在其他应用中，要探测的工作进展通过与振动不同的波形表征、例如通过函数f(x)中的不连续性或增长率表征。在这些情况下，取代于振动地，就状态而言典型的样板波形通过这些参数表征。

在本发明的方法的优选构型中，在方法步骤S1中，通过用户确定就状态而言典型的样板波形240。就状态而言典型的样板波形240同样可以存放或储存在设备内。在替代实施方式中，可替代和/或附加地将就状态而言典型的样板波形提供给手持式工具机100，例如由外部数据设备。

在根据本发明的方法的方法步骤S3中，将电动马达180的运行参量200的信号与就状态而言典型的样板波形240比较。“比较”在本申请的上下文中应宽泛地并且按信号分析的意义来解释，从而比较的结果尤其也可以是电动马达180的运行参量200的信号与就状态而言典型的样板波形240部分地或逐渐地一致，其中，两种信号的一致性程度可通过不同的数学方法求取，这些数学方法在后面还会提到。

此外，在步骤S3中由所述比较求取电动马达180的运行参量200的信号与就状态而言典型的样板波形240的一致性评价并从而得出两种信号的一致性的结论。在此，一致性评价的执行和敏感性是用于识别工作进展的可由工厂或用户调设的参数。

图2(b)示出了与图2(a)的运行参量200的信号相对应的一致性评价201的函数q(x)的曲线，该曲线在横坐标x的每个点说明电动马达180的运行参量200的信号和就状态而言典型的样板波形240之间的一致性的值。

在旋入螺丝900的当前示例下，所述评价被考虑用于确定在冲击中的进一步旋转的程度。在步骤S1中预先规定的就状态而言典型的样板波形240在本例中相应于没有进一步旋转的理想冲击，即螺丝900的头部贴靠在紧固载体902的表面上的状态，就像图2(a)的区域324中所示的那样。相应地，在区域324中得到两种信号的高一致性，这通过一致性评价201的函数q(x)的不变的高值反映。而在随着每个冲击都有螺丝900的大旋转角度的区域310中，仅达到小的一致性值。螺丝900在冲击中进一步旋转得越少，则一致性越高，这可以从以下中识别出：一致性评价201的函数q(x)已于在区域322中使用冲击机构的情况下显示出持续增长的一致性值，所述区域322的特征在于基于提高的拧入阻力螺丝200随每次冲击的旋转角度持续变小。

在根据本发明的方法的方法步骤S4中，至少部分根据在方法步骤S3中求取的一致性评价201识别工作进展。如在图2中可识别到的那样，信号的一致性评价201基于其或多或少阶跃的特征而非常适于区分冲击，其中，这种阶跃改变是由在示例性的工作过程结束时螺丝900的进一步旋转角度的同样或多或少阶跃的改变而造成的。工作进展的识别在此例如可至少部分根据一致性评价201与阈值的比较进行，所述阈值在图2(b)中通过呈虚线的线202表征。在图2(b)的示例中，一致性评价201的函数q(x)与线202的交点SP配属于工作进展：螺丝900的头部贴靠在紧固载体902的表面上。

由此推导出的确定工作进展的标准在此同样是可调设的，以可将该功能用于不同的应用情况。在此要指出的是，所述功能不局限于拧入情况，而是也可包含在拧出情况下的应用。

根据本发明，可通过区分波形执行对通过旋转冲击起子机驱动的元件的进一步旋转的评估，用于确认在应用中的工作进展。按本发明的优选实施方式，在方法步骤S5中，至少部分基于工作进展来实施工具的与应用相关的合适反应或例程，例如机器的关停、电动马达180的转速的改变和/或向手持式工具机100的用户做出视觉、听觉和/或触觉反馈。

在实际应用中可设置，在手持式工具机100的运行期间重复地实施方法步骤S2和S3，以便监控所实施的应用的工作进展。为了该目的，在方法步骤S2中可进行运行参量200的所求取的信号的分割，使得方法步骤S2和S3在信号段上执行，所述信号段优选具有始终相同的确定的长度。

为了该目的，运行参量200的信号可在存储器中、优选环形存储器中被存储为测量值的序列。在该实施方式中，手持式工具机100包括存储器、优选环形存储器。

如结合图2已提到的，在本发明的优选实施方式中，在方法步骤S2中，运行参量200的信号被求取为运行参量的测量值的时间走向，或被求取为运行参量的关于电动马达180的与所述时间走向相关联的参量的测量值。在此，测量值可以是离散的、近似连续的或连续的。

一个实施方式在此设置，在方法步骤S2中，运行参量200的信号被记录为运行参量的测量值的时间走向并且在跟着方法步骤S2的方法步骤S2a中将运行参量的测量值的时间走向变换成运行参量的测量值的关于电动马达180的与时间走向相关联的参量的走向，例如工具接收部140的旋转角度、马达旋转角度、加速度、加加速度、尤其更高阶的加加速度、功率或能量。

该实施方式的优点在后面根据图3描述。类似于图2，图3a示出运行参量200的关于横坐标x的信号f(x)，当前横坐标为时间t。如图2中那样，运行参量可以是马达转速或与马达转速相关联的参量。

所述图像包含运行参量200的两个信号走向，它们能分别配属于一个工作进展，在旋转冲击起子机的情况下例如配属于旋转冲击旋拧模式。在这两种情况下，信号包括理想化地假定为正弦形的振荡曲线的一个波长，其中，具有较短波长T1的信号具有拥有较高冲击频率的走向，而具有较长波长T2的信号具有拥有较低冲击频率的走向。

能以同一个手持式工具机100在不同马达速度的情况下产生这两种信号并且这两种信号尤其是取决于用户通过手持式工具机100的操作开关要求何种旋转速度。

在此，例如如果参数“波长”被考虑用于限定就状态而言典型的样板波形240，则在当前情况下必须存放至少两个不同的波长T1和T2作为就状态而言典型的样板波形的可能的部分，从而运行参量200的信号与就状态而言典型的样板波形240的比较在两种情况下导致结果“一致”。因为马达转速通常会随时间改变并且在大的程度上改变，这导致：所探求的波长也是变化的并且由此用于识别冲击频率的方法必须相应地适应性地调整。

在多个可能的波长的情况下，这类方法和编程的耗费相应地快速上升。

因而，在优选实施方式中，横坐标的时间值转变成与时间值相关联的值，例如加速度值、高阶加加速度值、功率值、能量值、频率值、工具接收部140的旋转角度值或电动马达180的旋转角度值。这是可能的，因为通过电动马达180到冲击机构以及到工具接收部140的固定的传动比得到马达转速与冲击频率的直接的、已知的关系。通过标准化，达到周期性恒定的与马达转速无关的振荡信号，这在图3b中通过由对属于T1和T2的信号的变换得到的两个信号示出，其中，这两个信号当前具有相同的波长P1＝P2。

相应地，在本发明的实施方式中，就状态而言典型的样板波形240适用于所有的转速地通过波长的关于与时间相关联的参量的唯一参数被确定，所述参量例如是工具接收部140的旋转角度、马达旋转角度、加速度、加加速度、尤其高阶加加速度、功率或能量。

在优选实施方式中，在方法步骤S3中以比较方法进行运行参量200的信号的比较，其中，所述比较方法包括至少一个基于频率的比较方法和/或对比式比较方法。所述比较方法将运行参量200的信号与就状态而言典型的样板波形240比较：是否满足至少一个预给定的阈值。所述比较方法将运行参量200的所测量的信号与至少一个预给定的阈值比较。基于频率的比较方法至少包括带通滤波器和/或频率分析。对比式比较方法至少包括参数评价和/或交叉相关。基于频率的比较方法和对比式比较方法在后面详细描述。

在借助带通滤波器进行的实施方式中，同样像所描述的那样变换成与时间相关联的参量的输入信号通过一个或多个通带过滤，所述通带的通过区域与一个或多个就状态而言典型的样板波形一致。通过区域由就状态而言典型的样板波形240得到。也可设想，通过区域与结合就状态而言典型的样板波形240确定的频率一致。在达到要识别的工作进展的情况下，频率的幅值会超过事先确定的边界值，如果频率的幅值超过所述边界值，则在方法步骤S3中所述比较导致以下结论：运行参量200的信号与就状态而言典型的样板波形240相同，从而已达到要识别的工作进展。在该实施方式中，幅值边界值的确定可理解为就状态而言典型的样板波形240与运行参量200的信号的一致性评价的求取，基于所述一致性评价在方法步骤S4中判定是否存在要识别的工作进展。

根据图9应解释以下实施方式：其中，将频率分析用作基于频率的比较方法。在该情况下，运行参量200的、如图9(a)所示的并且例如与电动马达180的转速关于时间的走向相应的信号基于频率分析、例如基于快速傅里叶变换(Fast-Fourier-Transformation，FFT)从时域变换到具有频率的相应权重的频域。在此，概念“时域”按上面的实施方案既要理解为“运行参量关于时间的走向”也要理解为“作为与时间相关联的参量的运行参量的走向”。

这种形式的频率分析作为信号分析的数学工具由很多技术领域充分已知并且尤其用于将所测量的信号近似为不同波长的、经加权的周期性谐波函数的级数展开。在图9(b)和9(c)示例性地，作为关于时间的函数曲线203和204的权重系数κ1(x)和κ2(x)说明：在所研究的信号、即运行参量200的走向中是否存在相对应的频率或者说频率带、以及以何种程度存在相对应的频率或者说频率带，所述频率或者说频率带在此为了清楚性而未绘出。

即，就根据本发明的方法而言，可借助频率分析来确定：在运行参量200的信号中是否存在配属于就状态而言典型的样板波形240的频率以及以何种幅值存在所述频率。但此外也可限定以下频率：所述频率的不存在性是要识别的工作进展存在的标尺。如结合带通滤波器提到的，可确定幅值边界值，幅值边界值是运行参量200的信号与就状态而言典型的样板波形240的一致性程度的尺度。

在图9(b)的示例中，在运行参量200的信号中，例如在时刻t2(点SP₂)，在就状态而言典型的第一样板波形240中通常不应存在的第一频率的幅值κ1(x)落到对应的边界值203(a)之下，这在该示例中是要识别的工作进展存在的必要但不充分的标准。在运行参量200的信号中，在时刻t3(点SP₃)，在就状态而言典型的第二样板波形240中通常能找到的第二频率的幅值κ2(x)超过了对应的边界值204(a)。在本发明的对应实施方式中，同时存在幅值函数κ1(x)、κ2(x)对应地低于或超过边界值203(a)、204(a)是运行参量200的信号与就状态而言典型的样板波形240的一致性评价的决定性标准。相应地，在该情况下，在方法步骤S4中确定出：已达到了要识别的工作进展。

在本发明的替代实施方式中，仅使用这些标准中的一个标准或使用这些标准中的一个或两个标准与其他标准(例如达到电动马达180的期望转速)的组合。

在一实施方式中使用对比式比较方法，在该实施方式中，将运行参量200的信号与就状态而言典型的样板波形240比较，以找出运行参量200的所测量的信号是否与就状态而言典型的样板波形240至少50％一致并从而找出是否达到预给定阈值。也可设想，将运行参量200的信号与就状态而言典型的样板波形240比较，以求取两种信号与彼此的一致性。

在根据本发明的方法的一些实施方式中，将参数评价用作对比式比较方法，在这样的实施方式中，将运行参量200的所测量的信号与就状态而言典型的样板波形240比较，其中，辨识针对就状态而言典型的样板波形240评价的参数。借助评价参数可求取运行参量200的所测量的信号与就状态而言典型的样板波形240的一致性程度：是否达到要识别的工作进展。参数评价在此基于平差计算(Ausgleichungsrechnung)，平差计算是本领域技术人员已知的数学优化方法。该数学优化方法借助评价参数使得能将就状态而言典型的样板波形240适配于运行参量200的信号的一系列测量数据。根据借助评价参数来参数化的就状态而言典型的样板波形240和边界值的一致性程度可判定：是否达到工作进展。

借助参数评价的比较式方法的平差计算，也可求取就状态而言典型的样板波形240的评价参数与运行参量200的所测量的信号的一致性程度。

为了判定就状态而言典型的样板波形240是否以评价参数与运行参量200的所测量的信号充分一致或充分良好，在跟着方法步骤S3的方法步骤S3a中执行一致性确定。如果求取到就状态而言典型的样板波形240与运行参量的所测量的信号70％一致，则可判定出：是否已根据运行参量的信号辨识到要识别的工作进展以及是否已达到要识别的工作进展。

在另一实施方式中，为了判定就状态而言典型的样板波形240与运行参量200的信号是否充分一致，在跟着方法步骤S3的方法步骤S3b中执行评价参数的品质确定。在品质确定中，求取在0和1之间的品质值，其中，低值代表对所辨识的参数的值的置信度高，从而代表了就状态而言典型的样板波形240与运行参量200的信号之间的较高的一致性。在优选实施方式中，在方法步骤S4中，是否存在要识别的工作进展的判定至少部分根据以下条件得出：品质值处于50％的范围内。

在本发明的方法的实施方式中，在方法步骤S3中，使用交叉相关方法作为对比式比较方法。就像前面提到的数学方法一样，交叉相关方法也对本领域技术人员充分已知。在交叉相关方法中，将就状态而言典型的样板波形240与运行参量200的所测量的信号相关联。

类似于更前面所述的参数评价方法，交叉相关的结果是具有由运行参量200的信号的长度和就状态而言典型的样板波形240相加的信号长度的信号序列，所述结果示出了经时移的输入信号的相似性。在此，输出序列的最大值呈现了两种信号(即运行参量200的信号和就状态而言典型的样板波形240)的最大一致性的时刻并从而也是相关性自身的尺度，所述尺度在该实施方式中在方法步骤S4中用作达到要识别的工作进展的判定标准。在根据本发明的方法的履行中，与参数评价的显著区别在于：为交叉相关可使用任意的就状态而言典型的样板波形，而在参数评价中就状态而言典型的样板波形240必须能通过能参数化的数学函数呈现。

图5示出运行参量200的所测量的信号，针对以下情况：使用带通滤波器作为基于频率的比较方法。在此，横坐标x是时间t或与时间相关联的参量。图5a示出了运行参量的所测量的信号、带通滤波器的输入信号，其中，在第一区域310中，手持式工具机100以旋拧运行模式运行。在第二区域320中，手持式工具机100以旋转冲击运行模式运行。图5b呈现了在通带将输入信号过滤之后的输出信号。

图6示出了运行参量200的所测量的信号，针对以下情况：使用频率分析作为基于频率的比较方法。在图6a和b中示出了第一区域310，其中，手持式工具机100以旋拧运行模式运行。在图6a的横坐标x上是时间t或与时间相关联的参量。在图6b中，变换地示出了运行参量200的信号，其中，例如可借助快速傅里叶变换从时间变换成频率。在图6b的横坐标x'上例如绘出频率f，使得运行参量200的信号的幅值被示出。在图6c和d中示出第二区域320，在第二区域中，手持式工具机100处于旋转冲击运行。图6c示出了在旋转冲击运行中运行参量200的所测量的关于时间的信号。图6d示出了运行参量200的经变换的信号，其中，运行参量200的信号关于作为横坐标x'的频率f绘出。图6d示出了旋转冲击运行的特征幅值。

图7a示出了在图2所描述的第一区域310中在运行参量200信号和就状态而言典型的样板波形240之间借助参数评价的对比式比较方法的比较的典型情况。在就状态而言典型的样板波形240具有基本上三角函数形的走向，而运行参量200的信号具有与此差别很大的走向。与上述的比较方法的选择无关，在该情况下，在方法步骤S3中执行的在就状态而言典型的样板波形240和运行参量200的信号之间的比较得出结果：两个信号的一致性程度低到在方法步骤S4中确定不到要识别的工作进展。

而图7b中示出了以下情况：存在要识别的工作进展，因而就状态而言典型的样板波形240和运行参量200的信号总体上具有高的一致性程度，虽然在各个测量点能确定到偏差。能以参数评价的对比式比较方法判定是否已达到要识别的工作进展。

图8示出了就状态而言典型的样板波形240(参见图8b和e)与运行参量200的所测量的信号(参见图8a和8d)的比较，针对以下情况：使用交叉相关作为对比式比较方法。在图8a–f中在横坐标x上绘出时间或与时间相关的参量。在图8a–c中示出相应于旋拧运行的第一区域310。在图8d–f中示出与要识别的工作进展相对应的第三区域324。如更上面所述的，将运行参量的所测量的信号(图8a和图8d)与就状态而言典型的样板波形(图8b和8e)相关联。在图8c和8f中示出了对应的关联结果。图8c中示出了第一区域310期间的关联结果，其中，可看到：存在两种信号的小的一致性。因而在图8c的示例中在方法步骤S4中判定未达到要识别的工作进展。在图8f中示出在第三区域324期间的关联。图8f中可看到，存在高的一致性，从而在方法步骤S4中判定已达到了要识别的工作进展。

本发明不局限于所述的和所示的实施例。而是也包括在通过权利要求限定的发明构思的范畴内的本领域技术人员能想到的所有扩展方案。

除了所描述和所显示的实施方式之外可设想可包括特征的其他变型以及组合的其他实施方式。

Claims (18)

1.一种用于识别手持式工具机(100)的工作进展的方法，所述手持式工具机(100)包括电动马达(180)，所述方法包括以下方法步骤：

S1提供至少一个样板波形(240)，其中，所述样板波形(240)能配属于所述手持式工具机的所述工作进展；

S2求取所述电动马达(180)的运行参量(200)的信号；

S3将所述运行参量(200)的所述信号与所述样板波形(240)比较并且由所述比较求取出一致性评价；

S4至少部分地根据在方法步骤S3中求取的一致性评价来识别工作进展。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述样板波形(240)是振荡曲线、尤其是基本上呈三角函数形式的振荡曲线。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述运行参量是所述电动马达(180)的转速或与所述转速相关联的运行参量。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在方法步骤S3中的一致性评价的求取包括在所述运行参量(200)的所述信号和所述样板波形(240)之间的一致性与至少一个一致性阈值的比较。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述一致性阈值能通过所述手持式工具机的用户确定和/或是由工厂预先限定的。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一致性阈值能基于所述手持式工具机的应用情境的由工厂预先限定的预选项由用户选择。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在方法步骤S1中的样板波形(240)是能可变地提供的、尤其是能通过用户可变地预给定。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括方法步骤S5，其中，至少部分基于在方法步骤S4中识别的工作进展触发所述手持式工具机(100)的例程。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在方法步骤S5中手持式工具机(100)的反应包括以下例程组中的至少一个：改变所述电动马达(180)的转速；将电动马达(180)的旋转方向的反向；向用户做出视觉、听觉以及触觉反馈。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在方法步骤S1中预先限定所述样板波形(240)，尤其是由工厂确定所述样板波形。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在方法步骤S2中，所述运行参量(200)的信号被记录为运行参量的测量值的时间走向，或被记录为运行参量的关于所述电动马达(180)的与所述时间走向相关联的参量的测量值。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在方法步骤S2中，所述运行参量(200)的信号被记录为运行参量的测量值的时间走向，并且，在方法步骤S2a中，将所述运行参量的测量值的时间走向变换成运行参量的测量值的关于所述电动马达(180)的与所述时间走向相关联的参量的走向。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在方法步骤S3中，运行参量(200)的信号借助以下比较方法中的一种比较方法来进行比较：所述比较方法包括至少一个基于频率的比较方法和/或至少一个对比式比较方法。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，基于频率的比较方法至少包括带通滤波器和/或频率分析，其中，阈值为预给定的边界值的至少90％、尤其95％、完全尤其是98％。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，对比式比较方法至少包括参数评价和/或交叉相关，其中，阈值为所述运行参量(200)的信号与所述样板波形(240)至少40％一致。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述手持式工具机(100)的冲击机构的少于十次的冲击、尤其是基于所述电动马达(180)的少于十个的冲击振荡周期，优选基于所述手持式工具机(100)的冲击机构的少于六次的冲击、尤其是基于所述电动马达(180)的少于六个的冲击振荡周期，完全优选基于所述手持式工具机(100)的冲击机构的少于四次的冲击、尤其基于所述电动马达(180)的少于四个的冲击振荡周期来辨识所述工作进展。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述手持式工具机(100)是冲击起子机、尤其是旋转冲击起子机，并且，要识别的工作进展是在工具接收部不进一步旋转情况下的冲击。

18.手持式工具机(100)，其包括电动马达(180)、所述电动马达(180)的运行参量的测量值记录器和控制单元(370)，其特征在于，所述控制单元(370)配置用于执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法。

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