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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Durchführung von Arbeiten an einem Werkstück.
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Stand der Technik
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Blindnieten beispielsweise ist ein Fügeverfahren, bei dem Blindniete als Verbindungselemente verwendet werden. Die zu verbindenden Bauteile müssen vor dem Fügen vorgelocht werden. Schrauben beispielsweise ist eine Methode, bei der Schrauben als Verbindungselemente verwendet werden. Die zu verbindenden Bauteile können vor dem Verbinden ebenfalls vorgelocht sein. Zur Durchführung solcher Arbeiten stehen entsprechende Werkzeuge zur Verfügung.
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Die Europäische Patentanmeldung
EP 2 604 394 A2 beispielsweise zeigt ein elektrisches Werkzeug mit Handgriff, Lichtquelle und integrierten Mitteln zur Beeinflussung von Werkzeugfunktionen. Ein Mittel zur Beeinflussung einer Werkzeugfunktion umfasst zumindest einen Beschleunigungssensor sowie eine Auswerteeinheit für den Beschleunigungssensor. Eine Werkzeugfunktion ist somit basierend auf den Signalen des Beschleunigungssensors unmittelbar ansteuerbar.
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Wünschenswert wäre es, wenn Werkzeugbewegungen nicht nur zur Betätigung einer Lichtquelle ausgewertet werden könnten, so dass man auch eine unsachgemäße Behandlung des Werkzeuges erkennen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Handwerkzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
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Ein erfindungsgemäßes Handwerkzeug dient zum Verbinden oder Bearbeiten von Bauteilen oder Werkstücken und ist dazu eingerichtet auch bei fehlender Energieversorgung für die üblichen Werkzeugfunktionen eine Werkzeugbewegung zu erkennen und ein Bewegungsereignis zu protokollieren, beispielsweise während das Werkzeug selbst der Bewegung ausgesetzt ist. In Abhängigkeit von dem Bewegungsereignis sind auch Aktionen durchführbar, die weit über die reine Ansteuerung einzelner Werkzeugfunktionen hinausgehen. Vorgesehen ist auch eine Anbindungsmöglichkeit des Werkzeuges an eine Energieversorgung für die Werkzeugfunktionen, insbesondere eine Anbindungsmöglichkeit an einen Akku oder eine Anbindungsmöglichkeit an ein Versorgungsnetz oder eine Anbindungsmöglichkeit an einen Akku und an ein Versorgungsnetz.
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Ein Bewegungsereignis, insbesondere ein Beschleunigungswert, dem das Werkzeug ausgesetzt ist, wird selbsttätig vom Werkzeug, vorzugsweise kontinuierlich, erfasst und protokolliert, insbesondere jedoch dann, wenn eine ruckartige Bewegungsänderung auftritt.
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Bevorzugt sind hierzu im Werkzeuggehäuse ein Beschleunigungssensor, ein Protokollspeicher und ein Energiespeicher für den Beschleunigungssensor und/oder Protokollspeicher vorgesehen, mittels dessen der Beschleunigungssensor und/oder der Protokollspeicher mit Energie versorgbar ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass auch bei abgeschaltetem Gerät und/oder bei fehlender Energieversorgung für die Gerätefunktionen (Akku oder Netzanschluss) ein Abspeichern von mittels des Beschleunigungssensors erfasster Beschleunigungswerten im Protokollspeicher möglich ist.
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Dadurch kann ein Missbrauch des Werkzeuges auch im ausgeschalteten Zustand erkannt werden, wie beispielsweise ein Schlag auf eine Tischkante, ein missbräuchliches Verwenden des Werkzeuges als Hammer oder dergleichen. Daraus abgeleitete Gewährleistungsansprüche der Kunden können so vom Hersteller näher überprüft werden und gegebenenfalls in berechtigten Fällen abgelehnt werden, zum Beispiel wenn ein nicht vorschriftsmäßiger Gebrauch vorliegt.
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Durch ein Fallenlassen des Werkzeuges beeinträchtigte Werkzeugfunktionen, wie beispielsweise die Präzision der Werkzeugmechanik bei der Durchführung von Arbeiten mit dem Werkzeug, können aufgrund der Erfindung erkannt werden, bevor das Werkzeug erneut verwendet wird. Bevorzugt handelt es sich auch um ein Werkzeug, welches die durchzuführenden Arbeiten selbsttätig mittels integrierter Messmittel und mittels einer integrierten Werkzeugsteuerung überwacht und protokolliert, um die häufig von Kunden geforderte Prozesssicherheit zu gewährleisten.
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Durch ein Fallenlassen des Werkzeuges könnten neben der Werkzeugmechanik auch integrierte Messmittel bezüglich ihrer Präzision beeinträchtig werden, was folglich Qualitätseinbußen bei den mittels des Werkzeuges ausgeführten Arbeiten nach sich ziehen kann, zum Beispiel die Präzision eines Anzugsdrehmomentes oder die Präzision einer Zugkraft. Die Erfindung verhindert, dass das Werkzeug weiter verwendet wird, wenn es außerhalb seiner zulässigen Toleranzbereiche arbeitet, denn das Werkzeug erkennt selbsttätig, ob die integrierte Mechanik und/oder ein integriertes Messmittel oder ein integrierter Sensor beschädigt wurde, während das Werkzeug in Betrieb war und während es ausgeschaltet war. Bevorzugt ist die Anbindungsmöglichkeit zur Anordnung bzw. Einrastung eines abnehmbaren Akkus am Werkzeug vorgesehen.
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Vorzugsweise umfasst die Aktion die Erzeugung einer Hinweismeldung für einen Werkzeugbenutzer. Ein gewollter oder ungewollter Missbrauch des Werkzeuges, vorzugsweise auch während es abgeschaltet war, kann somit vom Werkzeughersteller und/oder Benutzer jederzeit leicht identifiziert werden. Bevorzugt umfasst die Aktion ein zumindest teilweises Sperren oder teilweises Freigeben von Werkzeugfunktionen. Eine weitere Verwendung des Werkzeuges, nachdem es wieder eingeschaltet wurde, kann somit zumindest teilweise unterbunden werden, um Qualitätsmängeln vorzubeugen. Besonders bevorzugt umfasst die Aktion auch ein elektrisches Abkoppeln des Werkzeuges von der Energieversorgung.
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Eine weitere Verwendung des Werkzeuges, beispielsweise nachdem es erneut eingeschaltet wurde, kann so vollständig unterbunden werden, um größeren Schäden an Werkzeug und/oder Bediener vorzubeugen.
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Zweckmäßigerweise umfasst die Aktion die Überprüfung von zumindest einer integrierten Werkzeugkomponente, welche für den Betrieb des Werkzeuges erforderlich ist, wie beispielsweise einen Elektromotor oder einen internen Mechanismus. Die Aktion umfasst besonders zweckmäßig auch die Überprüfung von im Werkzeug angeordneten Messmitteln und/oder Sensoren.
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Die Erfindung ermöglicht somit eine, insbesondere kontinuierliche, Überwachung und Aufzeichnung von Bewegungsereignissen, denen es ausgesetzt ist. Das Werkzeug kann sich dadurch selbst auf eine ordentliche Funktion überprüfen, beispielsweise beim ersten Einschalten oder während der Initialisierung mittels der Werkzeugsteuerung, abhängig von auf das Werkzeug einwirkenden Bewegungsereignissen.
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Zur Bewegungserkennung ist bevorzugt ein energieautarker Beschleunigungssensor vorgesehen und zur Protokollierung ist bevorzugt ein energieautarker Protokollspeicher vorgesehen und vom Gehäuse umfasst. Somit sind vom Beschleunigungssensor erzeugte Sensordaten im Protokollspeicher, insbesondere kontinuierlich, abspeicherbar. Ein Bewegungsereignis wird bevorzugt auch im abgeschalteten Zustand selbsttätig vom Werkzeug erfasst und protokolliert.
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Zur Realisierung des energieautarken Beschleunigungssensors und/oder des energieautarken Protokollspeichers wird bevorzugt ein von der zentralen Energieversorgung für die Werkzeugfunktionen unabhängiger Energiespeicher für den Bewegungssensor und/oder Energiespeicher vorgesehen, welcher mit der Energieversorgung verbunden wird, sobald die zentrale Energieversorgung für die Werkzeugfunktionen an das Werkzeug angebunden ist. Mittels der Verbindung wird sichergestellt, dass der Energiespeicher stets nachgeladen wird, wenn eine Energieversorgung vorhanden ist. Besonders bevorzugt kann auch vorgesehen sein, dass das Werkzeug einen Benutzerhinweis bereitstellt, wenn der Benutzer das Werkzeug abschaltet und der Energiespeicher einen Zustand erreicht hat, welcher eine Überwachung von Werkzeugbewegungen im ausgeschalteten Zustand nicht mehr zulässt.
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Zudem ist zu unterscheiden zwischen einem ausgeschalteten Zustand bei vorhandener zentraler Energieversorgung (z.B. Akku am Gerät, Netzleitung mit Netz verbunden) oder einem Zustand, bei dem keine zentrale Energieversorgung vorhanden ist. Das Werkzeug kann derart eingerichtet sein, dass, solange eine zentrale Energieversorgung vorhanden ist, stet Energie für den Energiespeicher bereitgestellt wird, unabhängig davon, ob das Werkzeug selbst für den Betrieb eingeschaltet oder ausgeschaltet ist.
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Der Protokollspeicher ist vorzugsweise mittels einer vom Werkzeug umfassten Werkzeugsteuerung und/oder von einer übergeordneten Werkzeugsteuerung auslesbar. Er ist besonders bevorzugt zusätzlich auch mittels eines Bediengerätes, wie eines Smart Phones, auslesbar. Die vom Werkzeug umfasste Werkzeugsteuerung dient in erster Linie dazu, den Betrieb des selbstmessenden Werkzeuges sicher zu stellen. Die übergeordnete Werkzeugsteuerung kommuniziert bevorzugt mit der geräteinternen Werkzeugsteuerung, zum Beispiel mittels WLAN. Mittels dieser erfindunsgemäßen Maßnahme wird leicht nachvollziehbar, welchen Bewegungsereignissen das Werkzeug vor dem Auslesen des Protokollspeichers ausgesetzt war.
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Das Handwerkzeug ist vorzugsweise als akkubetriebenes Handwerkzeug eingerichtet und dazu ausgebildet, einen Niet zur Verbindung zweier Werkstücke zu setzen, insbesondere einen Blindniet oder einen Stanzniet, oder eine Schraube zur Verbindung zweier Werkstücke einzudrehen oder ein Werkstück zu bearbeiten, insbesondere mittels Fräsen, Bohren, Schleifen, Polieren oder vergleichbaren Bearbeitungsprozessen. Speziell diese Werkzeuge werden in der industriellen Automatisierung eingesetzt, beispielsweise im Flugzeugbau oder im Automobilbar. Qualitätseinbußen können zu Rückrufaktionen der Hersteller oder gar zu schweren Personenunfällen führen. Die Erfindung hilft mit, die strengen Qualitätsanforderungen in diesen Bereichen zu gewährleisten und die Werkzeughersteller und Werkzeuganwender (Kunden) beim Auffinden möglicher Probleme zu unterstützen.
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Blindnietsetzgeräte beispielsweise werden in der industriellen Fertigung eingesetzt, wie beispielsweise im Automobilbau. Ein Handwerkzeug ist dabei für einen Bediener sehr einfach handhabbar. Im Falle eines akkubetriebenen Handwerkzeuges ist zudem auch keine Kabelverbindung für eine Stromversorgung nötig und ein Bediener kann schnell und effektiv arbeiten. Das Handwerkzeug ist bevorzugt auch vorgesehen, um in einen vollautomatischen Fertigungsablauf eingebunden zu werden, und verfügt über die erforderlichen mechanischen und elektrischen Anbindungsmöglichkeiten in einen solchen Fertigungsablauf.
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Die Erfindung betrifft auch ein computerimplementiertes Verfahren, welches auf der Werkzeugsteuerung ablauffähig ist. Dabei wird ein Bewegungsereignis, dem das Handwerkzeug ausgesetzt ist, selbsttätig, vorzugsweise kontinuierlich, erfasst und/oder protokolliert. Bevorzugt passiert dies auch, wenn das Werkzeug abgeschaltet ist. Hierzu könnte das Bewegungsereignis, auch ohne dass die Werkzeugsteuerung in Betrieb ist, in einem gepufferten, steuerungsunabhängigen, Speicher in Form von Rohdaten gespeichert werden. Diese Rohdaten könnten im normalen Betriebszustand von der Werkzeugsteuerung bewertet werden. Die Energie hierfür könnte aus einem, vorzugsweise in einer Sensor-Speicher-Einheit, integrierten ersten Akku oder ersten Kondensator geliefert werden, welcher durch einen zweiten Akku aufgeladen wird. Dieser kann beispielsweise im Handwerkzeug verbaut sein oder am Handwerkzeug angeordnet sein.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt die Erfindung grob schematisch an einem Handarbeitsgerät
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 1 ist nun grob schematisch ein erfindungsgemäßes Handwerkzeug 100 in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Beispielhaft ist das Handwerkzeug 100 als akkubetriebenes Handwerkzeug 100 ausgeführt. Das Handwerkzeug 100 weist folgende Komponenten auf: Gehäuse 101, Bewegungserkennung 102, Protokollspeicher 103, separater Energiespeicher 104 für Bewegungserkennung 102 und/oder Protokollspeicher 103, Energieschnittstelle 105 zur Anordnung eines Akkus oder eines Netzanschlusses, Energieversorgung 106 in Form eines Akkus, Ein-/Ausschalter 107, Abtrieb 108 zur Aufnahme eines Werkzeuges zum Bearbeiten von Bauteilen/Werkstücken oder zur Aufnahme eines Verbindungsmittels zum Verbinden von Bauteilen/Werkstücken, Werkzeugsteuerung 109, vorzugsweise mit Bedieneinheit (Display/Tastatur), bevorzugt eine externe Zentralsteuerung 110, Wegesensor 112 und/oder Kraftsensor 113, Antrieb 114 zum Antreiben des Abtriebs 108, gegebenenfalls mittels eines zwischengeschalteten Getriebes (nicht gezeigt). Eine optional herstellbare Datenverbindung 111 ist ebenfalls angedeutet. Hierzu umfasst das Handwerkzeug 100 bevorzugt ein WLAN-Modul oder dergleichen (nicht gezeigt) zum Aufbau einer Funkverbindung (auch Mobilfunk denkbar).
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform könnte es sich hier um ein Handwerkzeug 100 mit Mundstück 108 umfassend eine Nietführung 115 handeln, in welcher ein Nietdorn eines Blindniets eingesetzt werden kann. Mittels des Betätigungsschalters 107 kann ein Blindnietsetzvorgang durchgeführt werden, wenn ein Blindniet in das Mundstück 108 bzw. die Nietführung 115 eingesetzt ist. Der Nietdorn wird hierbei mittels einer Trapez- oder Kugelumlaufspindel (nicht gezeigt) mit integrierter Nietdornführung vom Nietdornkopf abgerissen und in einen Nietbehälter (nicht gezeigt) vollautomatisch abtransportiert. Dieser gesamte Vorgang wird mittels geräteinterner Sensoren erfasst und gespeichert, so dass zu jedem gesetzten Niet eine Qualitätsaussage möglich ist. Hierzu wird bspw. elektrisch eine Zugkraft auf den in die Nietführung eingesetzten Nietdorn ausgeübt. Der Beschleunigungssensor 102 und/oder der Protokollspeicher 103 wird von dem separaten Energiespeicher 104 gespeist, auch wenn die zentrale Energieversorgung 106 nicht vorhanden ist. Ist die zentrale Energieversorgung 106 vorhanden, dann wird der Energiespeicher 104 von dieser immer dann gespeist, wenn der Energiespeicher Energie verloren hat, während beispielsweise die Energieversorgung 106 nicht an die Energieschnittstelle 105 angekoppelt war. Die vom Beschleunigungssensor 102 bereitgestellten Sensordaten können im Protokollspeicher 103 abgelegt werden. Die Werkzeugsteuerung 109 kann bevorzugt den Beschleunigungssensor 102 ansteuern und Daten des Beschleunigungssensors 102 abfragen. Die Werkzeugsteuerung 109 kann bevorzugt den Protokollspeicher 103 ansteuern und Daten des Protokollspeichers 103 und abfragen. Die Werkzeugsteuerung 109 kann bevorzugt den Energiespeicher 104 umfassen, ansteuern und Daten des Energiespeichers 104 abfragen. Die Werkzeugsteuerung 109 kann bevorzugt auch den Datentransfer zwischen Beschleunigungssensor 102 und Protokollspeicher 103 beeinflussen oder steuern oder beobachten. Die Werkzeugsteuerung 109 kann bevorzugt auch abhängig vom Inhalt des Protokollspeichers 103 die beschriebenen Aktionen initiieren oder steuern oder beenden. Die Werkzeugsteuerung 109 kann bevorzugt den Beschleunigungssensor 102 und/oder den Protokollspeichers 103 und/oder den Energiespeicher 104 umfassen.
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Weiterhin weist das Blindnietsetzgerät 100 bzw. die Werkzeugsteuerung 109 ein Display (nicht gezeigt) auf, auf dem im Rahmen der beanspruchten Aktion Hinweismeldungen angezeigt werden können. So kann ein massiver Schlag, dem das Handwerkzeug 100 ausgesetzt war, nachträglich noch mittels Visualisierung auf dem Display nachvollzogen werden, um den Benutzer zu vorzuwarnen. Ein solcher Schlag kann Qualitätsmängel nach sich ziehen.
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In einem erfindungsgemäßen Handwerkzeug 100 ist vorzugsweise ein Kraftsensor 113 und/oder ein (Dreh-) Momentsensor und/oder ein Winkelsensor verbaut, dessen Daten von der Werkzeugsteuerung 109 auslesbar sind, so dass die Werkzeugsteuerung 109 in der Lage ist, die vom Handwerkzeug 100 ausgeführten Arbeitsschritte als Kraft-/Wegekurve und/oder Winkel-/Wegekurve und/oder Moment-/Wegekurve auszuwerten und vorzugsweise auch zu visualisieren, beispielsweise mittels des Displays am Handwerkzeug 1ßß.
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Das erfindungsgemäße Prinzip ist auch auf ein industrielles Schraubgerät (nicht gezeigt) anwendbar oder auf vergleichbare andere Geräte, die hier nicht explizit genannt sind.
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Bezugszeichenliste
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| Motorbetriebenes Handwerkzeug |
100 |
| Gehäuse |
101 |
| Werkzeugbewegungserkennung |
102 |
| Protokollspeicher |
103 |
| Energiespeicher |
104 |
| Energieschnittstelle |
105 |
| Energieversorgung |
106 |
| Ein-/Ausschalter |
107 |
| Abtrieb |
108 |
| Werkzeugsteuerung/Bedieneinheit |
109 |
| Zentralsteuerung |
110 |
| Datenverbindung |
111 |
| Wegesensor |
112 |
| Kraftsensor |
113 |
| Antrieb |
114 |
| Nietführung |
115 |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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