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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensormodul für eine Handwerkzeugmaschine, umfassend eine Sensormodulkammer und eine Sensormodulsteuereinheit.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 2 247 414 A1 ist bereits ein Gerätesystem mit zumindest einem Gerät und einer getrennt von dem Gerät ausgebildeten Sensorvorrichtung bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Sensormodul für eine Handwerkzeugmaschine, umfassend eine Sensormodulkammer, wobei die Sensormodulkammer dazu ausgebildet ist, zumindest ein Befestigungselement, insbesondere eine Schraube, aufzunehmen, einen Kraftsensor zumindest zum Erfassen einer innerhalb der Sensormodulkammer auftretenden Kraft, und eine Sensormodulsteuereinheit zumindest zur Steuerung des Sensormoduls. Es wird vorgeschlagen, dass das Sensormodul eine Identifikationsvorrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Parameter des Befestigungselements anhand der erfassten Kraft zu identifizieren, wobei die Sensormodulsteuereinheit zusätzlich dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des identifizierten Parameters die Handwerkzeugmaschine zu steuern.
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Die Erfindung stellt ein Sensormodul bereit, das universell mit einer Vielzahl von Handwerkzeugmaschinen einsetzbar ist, wodurch der Benutzerkomfort gesteigert werden kann. Der Benutzerkomfort wird zusätzlich dadurch gesteigert, dass mittels einer Identifikation eines Parameters eines Befestigungselements die Handwerkzeugmaschine gesteuert werden kann.
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Das Sensormodul umfasst in einer Ausführungsform neben der Sensormodulkammer, dem Kraftsensor und der Sensormodulsteuereinheit ein Sensormodulgehäuse, in dem die Sensormodulkammer, der Kraftsensor und die Sensormodulsteuereinheit angeordnet sind. Die Sensormodulsteuereinheit ist zur Steuerung zumindest des Sensormoduls und/oder der Handwerkzeugmaschine eingerichtet. Hierbei kann die Sensormodulsteuereinheit zumindest ein Element, insbesondere eine elektrische Komponente, des Sensormoduls und/oder der Handwerkzeugmaschine steuern. Die Sensormodulsteuereinheit kann als zumindest ein Prozessor und/oder ein Mikrocontroller ausgebildet sein.
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Die Sensormodulkammer ist dazu ausgebildet, zumindest das Befestigungselement, insbesondere die Schraube, aufzunehmen. Dabei kann die Sensormodulkammer das Befestigungselement zumindest teilweise umschließen. Es ist denkbar, dass die Sensormodulkammer das Befestigungselement im Wesentlichen vollständig umschließt. Die Sensormodulkammer kann beispielsweise quaderförmig oder nach Art eines Hohlzylinders ausgeformt sein. Das Befestigungselement ist beispielhaft als die Schraube ausgebildet.
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Der Kraftsensor ist zumindest dazu ausgebildet, die innerhalb der Sensormodulkammer auftretende Kraft zu erfassen. Der Kraftsensor kann innerhalb der Sensormodulkammer angeordnet sein oder aber als zumindest eine Seitenwand der Sensormodulkammer ausgebildet sein. Die auftretende Kraft kann durch das Befestigungselement, das innerhalb der Sensormodulkammer anordenbar ist, erzeugt werden. Die auftretende Kraft kann hierbei beispielsweise eine Gewichtskraft des Befestigungselements oder eine Federspannkraft sein, die über das Befestigungselement bewirkt werden kann. Der Kraftsensor kann beispielsweise die erfasste Kraft als ein elektrischer Widerstand, gemessen in Ohm, erfassen. Anschließend kann der Kraftsensor die erfasste Kraft an die Identifikationsvorrichtung übermitteln. Der Kraftsensor und die Identifikationsvorrichtung können elektrisch miteinander verbunden sein.
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Das Sensormodul weist die Identifikationsvorrichtung auf. Die Identifikationsvorrichtung ist dazu eingereicht, den zumindest einen Parameter des Befestigungselements anhand der erfassten Kraft zu identifizieren. Der Parameter des Befestigungselements kann dabei beispielsweise eine, insbesondere axiale, Länge des Befestigungselements, insbesondere der Schraube, sein. Denkbar ist auch, dass der Parameter ein Kopfdurchmesser des Befestigungselements, insbesondere ein Schraubenkopfdurchmesser, ein Volumen des Befestigungselements, eine überdeckte Fläche des Kraftsensors oder eine Gewichtskraft des Befestigungselements ist.
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Die Identifikationsvorrichtung kann an dem Sensormodulgehäuse oder zumindest teilweise innerhalb des Sensormodulgehäuses angeordnet sein. Es ist denkbar, dass die Identifikationsvorrichtung elektrisch mit der Sensormodulsteuereinheit verbunden ist. Es ist möglich, dass die Identifikationsvorrichtung auch drahtlos mit der Sensormodulsteuereinheit kommuniziert. Bevorzugt ist die Identifikationsvorrichtung innerhalb des Sensormodulgehäuses und auf einer Platine mit der Sensormodulsteuereinheit angeordnet. Es ist denkbar, dass die Sensormodulsteuereinheit die Identifikationsvorrichtung ausgebildet. Die Identifikationsvorrichtung kann zumindest einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor umfassen. Die Identifikationsvorrichtung kann zumindest eine Datenbank aufweisen, wobei die Datenbank zumindest eine Liste von Vergleichswerten umfasst.
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Das Sensormodul kann eine Kommunikationseinheit aufweisen, wobei die Kommunikationseinheit innerhalb des Sensormodulgehäuses angeordnet sein kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Kommunikationseinheit dazu ausgebildet, Kommunikationssignale und/oder Kommunikationsdaten zu senden und/oder zu empfangen. Hierbei können die Kommunikationssignale drahtlos übermittelt werden. Eine drahtlose Übermittelung der Kommunikationssignale kann dabei in Form von Bluetooth, WLAN, Infrarot, Nahfeldkommunikation (NFC) mittels RFID-Technik sein, als auch weitere, dem Fachmann geläufige, drahtlose Übermittelungen der Kommunikationssignale. Verwendete Kommunikationsprotokolle können hierbei Bluetooth Smart, GSM, UMTS, LTE, ANT, ZigBee, LoRa, SigFox, NB-loT, BLE, IrDA sein, als auch weitere, dem Fachmann geläufige, Kommunikationsprotokolle.
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Sobald die Identifikationsvorrichtung den Parameter des Befestigungselements anhand der erfassten Kraft identifiziert hat, kann die Sensormodulsteuereinheit in Abhängigkeit des identifizierten Parameters die Handwerkzeugmaschine steuern. Hierzu kann die Identifikationsvorrichtung beispielsweise mittels der Kommunikationseinheit mit der Handwerkzeugmaschine kommunizieren.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll unter einer „Handwerkzeugmaschine“ insbesondere eine handgeführte Werkzeugmaschine verstanden werden. Beispielhaft kann die Handwerkzeugmaschine als ein Schrauber, ein Bohrschrauber, ein Schlagschrauber, ein Drehschlagschrauber, ein Trockenbauschrauber, eine Winkelbohrmaschine oder ein Bohrhammer ausgebildet sein. Bevorzugt handelt es sich bei der Handwerkzeugmaschine um eine akkubetriebene Handwerkzeugmaschine, welche mittels zumindest eines Akkus, insbesondere mittels eines Handwerkzeugmaschinenakkupacks, betreibbar ist. Hierdurch findet dann die Bereitstellung der elektrischen Energie durch die Energieversorgung mittels des zumindest einen Akkus statt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll unter einem „Handwerkzeugmaschinenakkupack“ ein Zusammenschluss von zumindest einer Akkuzelle und einem Akkupackgehäuse verstanden werden. Der Handwerkzeugmaschinenakkupack ist dabei ein Akkupack für die Handwerkzeugmaschine. Der Handwerkzeugmaschinenakkupack ist vorteilhafter Weise zur Energieversorgung von handelsüblichen akkubetriebenen Handwerkzeugmaschinen ausgebildet. Die zumindest eine Akkuzelle kann beispielsweise als eine Li-Ion-Akkuzelle mit einer Nennspannung von 3,6 V ausgebildet sein. In einer Ausführungsform der Erfindung kann der zumindest eine Akku gehäusefest im Wesentlichen innerhalb der Handwerkzeugmaschine angeordnet, insbesondere angebracht, ganz insbesondere montiert, sein. In einer weiteren Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, dass der zumindest eine Akku als ein wechselbarer Akku, insbesondere als ein wechselbarer Akkupack, ausgebildet ist. Alternativ kann es sich bei der Handwerkzeugmaschine um eine netzbetriebene Handwerkzeugmaschine handeln, die mittels eines Stromversorgungskabels an eine externe Netzsteckdose verbindbar ist. Dabei kann die externe Netzsteckdose eine Spannung von beispielsweise 100 V, 110 V, 120 V, 127 V, 220 V, 230 V oder 240 V mit 50 Hz oder 60 Hz bereitstellen, aber auch eine Dreiphasenwechselspannung. Die möglichen Ausgestaltungen der externen Netzsteckdose und die damit verbundenen verfügbaren Spannungen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Art der Energieversorgungseinheit beschränkt.
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Die Handwerkzeugmaschine kann eine Handwerkzeugmaschinenkommunikationseinheit aufweisen. Die Handwerkzeugmaschinenkommunikationseinheit ist zumindest dazu ausgebildet, mit der Kommunikationseinheit des Sensormoduls eine Kommunikationsverbindung auszubilden.
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In einer alternativen Ausführungsform ist es denkbar, dass das Sensormodul mit einem weiteren Elektrogerät ohne einer Elektrogerätkommunikationseinheit betrieben wird, wobei hierbei die Sensormodulsteuereinheit in einem reduzierten Umfang das weitere Elektrogerät steuern kann.
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Weiter weist das Sensormodul eine Sensormodulenergieversorgung auf, die das Sensormodul mit elektrischer Energie versorgt. Die Sensormodulenergieversorgung ist eine Energieversorgung des Sensormoduls. Bevorzugt handelt es sich bei dem Sensormodul um ein akkubetriebenes Sensormodul, welches mittels zumindest eines Akkus betreibbar ist. Hierdurch findet dann die Bereitstellung der elektrischen Energie durch die zumindest eine Energieversorgung mittels des zumindest einen Akkus statt. Der Akku des Sensormoduls kann hierbei als ein festverbauter Akku oder als ein Wechselakku ausgebildet sein. Der festverbaute Akku des Sensormoduls kann hierbei in dem Sensormodulgehäuse angeordnet sein. Der Wechselakku bildet mit dem Sensormodulgehäuse eine lösbare Verbindung aus, sodass ein Benutzer den Wechselakku mit dem Sensormodul verbinden und von dem Sensormodul entfernen kann. Alternativ kann das Sensormodul als ein netzbetriebenes Sensormodul ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass das Sensormodul mit elektrischer Energie von der Handwerkzeugmaschine versorgt wird.
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In einer Ausführungsform des Sensormoduls ist die Identifikationsvorrichtung dazu eingerichtet, die erfasste Kraft mit einer Liste von Kraftwerten zu vergleichen und den Parameter des Befestigungselements zu identifizieren. Die Identifikationsvorrichtung weist hierfür zumindest eine erste Datenbank für die Kraftwerte auf. Die erste Datenbank umfasst dabei die Liste der Kraftwerte, wobei jedem Kraftwert zumindest einer der Parameter zugeordnet ist. Die Identifikationsvorrichtung ist dazu eingerichtet, die erfasste Kraft, beispielsweise gemessen als der elektrische Widerstand in Ohm, mit der Liste der Kraftwerte zu vergleichen und anhand des Vergleichs den Parameter des Befestigungselements zu identifizieren. Hierbei kann beispielsweise die erfasste Kraft proportional zu der, insbesondere axialen, Länge des Befestigungselements, insbesondere der Schraube, sein.
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In einer Ausführungsform des Sensormoduls ist die Identifikationsvorrichtung dazu eingerichtet, den identifizierten Parameter des Befestigungselements mit einer Liste von Parameterwerten zu vergleichen und zumindest ein Steuer- und/oder Regelverfahren zu identifizieren. Die Identifikationsvorrichtung weist hierfür zumindest eine zweite Datenbank für die Parameterwerte auf. Die zweite Datenbank umfasst dabei die Liste der Parameterwerte, wobei jedem Parameterwert zumindest eines der Steuer- und/oder Regelverfahren zugeordnet ist. Die Identifikationsvorrichtung ist dazu eingerichtet, den identifizierten Parameter, beispielsweise die Länge des Befestigungselements, mit der Liste der Steuer- und/oder Regelverfahren zu vergleichen und anhand des Vergleichs das Steuer- und/oder Regelverfahren zu identifizieren. Das Steuer- und/oder Regelverfahren kann zumindest ein Steuer- und/oder Regelalgorithmus und/oder zumindest ein Steuer- und/oder Regelprogramm sein. Das Steuer- und/oder Regelverfahren kann vorgegeben sein oder durch einen Benutzer einstellbar sein. Das Steuer- und/oder Regelverfahren kann intern und/oder extern abgespeichert sein, sodass die Sensormodulsteuereinheit nach der Identifikation des Parameters des Befestigungselements das Steuer- und/oder Regelverfahren auswählt. Beispielsweise kann der identifizierte Parameter proportional zu einer Anwendungsdauer des Steuer- und/oder Regelverfahrens sein. Hierbei kann beispielsweise eine ermittelte Länge des Befestigungselements einer Einschraubdauer bei einem Schraubvorgang der Handwerkzeugmaschine zugeordnet werden.
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Beispielsweise kann die Identifikationsvorrichtung anhand einer ersten gemessenen Kraft einen ersten Widerstandswert im Bereich von 200 bis 220 Ohm ermitteln, wenn ein erstes Befestigungselement in der Sensormodulkammer angeordnet wird. Den ersten Widerstandswert kann die Identifikationsvorrichtung mit der Liste der Kraftwerte der ersten Datenbank vergleichen und daraus den Parameter für das Befestigungselement ermitteln. Hier kann die Identifikationsvorrichtung beispielsweise anhand der ersten gemessenen Kraft die axiale Länge der Schraube ermitteln. Anschließend kann die Identifikationsvorrichtung anhand des ersten Widerstandswerts ein erstes Steuer- und/oder Regelverfahren aus der zweiten Datenbank identifizieren. Hierzu kann die Identifikationsvorrichtung beispielsweise den aus dem ersten Widerstandswert ermittelten Parameter mit den Parameterwerten der zweiten Datenbank vergleichen und daraus das erste Steuer- und/oder Regelverfahren identifizieren. So kann dem ersten Widerstandswert eine erste Schraubdauer von 5 Sekunden zugeordnet sein. Weiter kann beispielsweise für eine zweite gemessene Kraft ein zweiter Widerstandswert im Bereich von 300 bis 320 Ohm sein. Für den zweiten Widerstandswert kann dann ein zweites Steuer- und/oder Regelverfahren mit einer zweiten Schraubdauer von 7 Sekunden zugeordnet sein.
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In einer Ausführungsform des Sensormoduls ist die Identifikationsvorrichtung dazu eingerichtet, das identifizierte Steuer- und/oder Regelverfahren an die Sensormodulsteuereinheit zu übermitteln. Hierzu kann die Identifikationsvorrichtung leitungsgebunden und/oder kabellos das identifizierte Steuer- und/oder Regelverfahren an die Sensormodulsteuereinheit übermitteln. Nach dem Übermitteln kann die Sensormodulsteuereinheit die Handwerkzeugmaschine steuern. So kann beispielsweise die Sensormodulsteuereinheit nach Ablauf der Einschraubdauer eine Drehzahl einer Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine reduzieren oder stoppen. Es ist denkbar, dass wenn die Sensormodulsteuereinheit die Drehzahl der Antriebseinheit reduziert, der Benutzer einen weiteren Einschraubvorgang selbsttätig durchführt. Weiter ist denkbar, dass nach Ablauf der Einschraubdauer die Sensormodulsteuereinheit die Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine in einem Viertelumdrehung-Takt ansteuert. Zudem ist es möglich, dass die Einschraubdauer unterbrochen wird, wenn der Einschraubvorgang unterbrochen wird. Dabei kann dann die Einschraubdauer fortgeführt werden, wenn der Einschraubvorgang fortgeführt wird.
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In einer Ausführungsform des Sensormoduls weist die Sensormodulkammer ein verschiebbares Aufnahmeelement zur Aufnahme des Befestigungselements auf, wobei die Sensormodulkammer das verschiebbare Aufnahmeelement zumindest teilweise umschließt. Das Aufnahmeelement kann innerhalb der Sensormodulkammer verschiebbar sein. Das Aufnahmeelement kann nach Art einer Platte, einer Schale oder eines Topfes ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass das Aufnahmeelement als eine Wand der Sensormodulkammer ausgebildet ist. Das Aufnahmeelement kann das Befestigungselement zumindest formschlüssig aufnehmen. Es ist denkbar, dass die Sensormodulkammer das verschiebbare Aufnahmeelement im Wesentlichen vollständig umschließt.
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In einer Ausführungsform des Sensormoduls weist die Sensormodulkammer ein Beaufschlagungselement zur Beaufschlagung des Befestigungselements in Richtung zu dem Kraftsensor auf, wobei das Beaufschlagungselement zwischen dem verschiebbaren Aufnahmeelement und einem Anschlagelement der Sensormodulkammer angeordnet ist. Das Beaufschlagungselement kann als ein Federelement, wie beispielsweise eine Spiralfeder oder eine Blattfeder, ausgebildet sein. Das Beaufschlagungselement ist innerhalb der Sensormodulkammer angeordnet, wobei die Sensormodulkammer im Wesentlichen das Beaufschlagungselement umschließt.
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Das Anschlagelement ist innerhalb der Sensormodulkammer angeordnet. Das Anschlagelement ist als zumindest ein Anschlag für das Beaufschlagungselement ausgebildet. Dabei stützt sich das Beauschlagungselement an dem Anschlagelement und an dem Aufnahmeelement ab oder aber liegt an dem Anschlagelement und dem Aufnahmeelement an. Es ist möglich, dass das Anschlagelement und das Aufnahmeelement jeweils eine Aufnahme für das Beaufschlagungselement aufweisen. Es ist denkbar, dass das Anschlagelement als eine Wand der Sensormodulkammer ausgebildet ist. Das Beaufschlagungselement beaufschlagt das Befestigungselement über das Aufnahmeelement in Richtung zu dem Kraftsensor, wenn sich das Befestigungselement innerhalb der Sensormodulkammer befindet.
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Es ist möglich, dass der Kraftsensor innerhalb der Sensormodulkammer gegenüberliegend zu dem Aufnahmeelement angeordnet ist. Dabei beaufschlagt das Beaufschlagugungselement das Befestigungselement über das Aufnahmeelement in Richtung zu dem gegenüberliegenden Kraftsensor.
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Es ist denkbar, dass der Kraftsensor und das Aufnahmeelement einstückig ausgebildet sind. Weiter ist es denkbar, dass der Kraftsensor zwischen dem Anschlagelement und dem Aufnahmeelement angeordnet ist. Hierbei kann dann der Kraftsensor einstückig mit dem Anschlagelement ausgebildet sein oder aber an dem Anschlagelement anliegen. Dabei kann dann der Kraftsensor zwischen dem Anschlagelement und dem Beaufschlagungselement angeordnet sein. Alternativ kann der Kraftsensor an dem Aufnahmeelement angeordnet sein oder anliegen, sodass der Kraftsensor zwischen dem Beaufschlagungselement und dem Aufnahmeelement angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform des Sensormoduls weist das Sensormodul zumindest eine mechanische Schnittstelle zur mechanischen Verbindung und/oder eine elektrische Schnittstelle zur elektrischen Verbindung und/oder eine kommunikative Schnittstelle zur kommunikativen Verbindung mit der Handwerkzeugmaschine auf.
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Die mechanische Schnittstelle des Sensormoduls verbindet das Sensormodul mit der Handwerkzeugmaschine mechanisch. Hierzu weist die mechanische Schnittstelle des Sensormoduls ein mechanisches Verbindungselement auf und die Handwerkzeugmaschine umfasst zumindest ein mechanisches Aufnahmeelement. Das Sensormodul bildet die mechanische Verbindung mittels einer Verbindung von dem mechanischen Verbindungselement mit dem mechanischen Aufnahmeelement der Handwerkzeugmaschine aus. Hierbei kann das mechanische Verbindungelement des Sensormoduls zumindest ein Positionierelement zur Positionierung des Sensormoduls relativ zu der Handwerkzeugmaschine aufweisen.
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Das mechanische Aufnahmeelement der Handwerkzeugmaschine kann zumindest eine Positionieraufnahme zur Aufnahme des Positionierelements des mechanischen Verbindungselements umfassen. Denkbar ist auch, dass die mechanische Schnittstelle des Sensormoduls zumindest ein mechanisches Aufnahmeelement aufweist und die Handwerkzeugmaschine zumindest ein mechanisches Verbindungselement umfasst.
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Die Verbindung des mechanischen Verbindungselements mit dem mechanischen Aufnahmeelement kann beispielsweise eine magnetische Verbindung, eine bajonettartige Verbindung, eine Schnappverbindung oder eine schlittenartige Verbindung sein. Bei der magnetischen Verbindung kann das mechanische Verbindungselement des Sensormoduls nach Art eines magnetischen Steckers ausgebildet sein. Das mechanische Aufnahmeelement der Handwerkzeugmaschine kann bei der magnetischen Verbindung nach Art einer magnetischen Kupplung ausgebildet sein. Wird der magnetische Stecker mit der magnetischen Kupplung verbunden, wird die mechanische Verbindung hergestellt und das Sensormodul mit der Handwerkzeugmaschine mechanisch verbunden. Der magnetische Stecker kann beispielsweise für das Positionierelement zumindest einen Vorsprung, einen Stift oder einen zumindest abschnittsweise ringförmig ausgebildeter Steg aufweisen. Die magnetische Kupplung kann beispielshaft für die Positionieraufnahme zumindest eine Ausnehmung, eine Öffnung oder eine zumindest abschnittsweise ringförmig ausgebildete Nut umfassen. Alternativ ist auch denkbar, dass das mechanische Verbindungselement der magnetischen Verbindung als eine magnetische Kupplung und das mechanische Aufnahmeelement als ein magnetischer Stecker ausgebildet ist.
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Bei der elektrischen Schnittstelle zur elektrischen Verbindung des Sensormoduls mit der Handwerkzeugmaschine weist das Sensormodul zumindest ein elektrisches Verbindungselement auf und die Handwerkzeugmaschine weist zumindest ein elektrisches Aufnahmeelement auf. Das Sensormodul bildet die elektrische Verbindung mittels einer Verbindung von dem elektrischen Verbindungselement mit dem elektrischen Aufnahmeelement der Handwerkzeugmaschine aus. Das elektrische Verbindungselement und/oder das elektrische Aufnahmeelement kann beispielshaft als eine Kontaktfläche, ein Kontaktring, ein Kontaktstift, ein Kontaktpin, eine Kontaktklemme oder ein Kontaktsteg ausgebildet sein. Die elektrische Verbindung kann zur Energieversorgung des Sensormoduls unter Verwendung der Energieversorgung der Handwerkzeugmaschine dienen. Hier wäre es möglich, dass der Akku des Sensormoduls über die Energieversorgung der Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie versorgt wird oder aber das Sensormodul seine benötigte elektrische Energie im Wesentlichen ausschließlich über die Energieversorgung der Handwerkzeugmaschine bezieht.
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Die kommunikative Verbindung mittels der kommunikativen Schnittstelle kann drahtlos oder drahtgebunden hergestellt werden. Die drahtlose kommunikative Verbindung des Sensormoduls mit der Handwerkzeugmaschine kann, wie oben beschrieben, mittels der Kommunikationseinheit des Sensormoduls und der Handwerkzeugmaschinenkommunikationseinheit erfolgen. Die drahtgebundene kommunikative Verbindung kann unter Verwendung zumindest eines kommunikativen Verbindungselements des Sensormoduls und zumindest eines kommunikativen Aufnahmeelements der Handwerkzeugmaschine erfolgen. In einer Ausführungsform bildet das elektrische Verbindungselement zusätzlich das kommunikative Verbindungselement aus und das elektrische Aufnahmeelement bildet zusätzlich das kommunikative Aufnahmeelement aus. Hierbei kann dann die elektrische Verbindung zusätzlich als kommunikative Verbindung zum Austausch kommunikativer Signale zwischen dem Sensormodul und der Handwerkzeugmaschine dienen.
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Die Erfindung schlägt auch eine Handwerkzeugmaschine, wie oben beschrieben, mit einem oben beschriebenen Sensormodul vor. Hierbei kann dann das Sensormodul ein Element der Handwerkzeugmaschine sein, sodass das Sensormodul im Wesentlichen innerhalb eines Handwerkzeugmaschinengehäuses oder an dem Handwerkzeugmaschinengehäuse angeordnet ist.
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Zudem schlägt die Erfindung ein System umfassend ein oben beschriebenes Sensormodul und eine Handwerkzeugmaschine vor. Dabei kann dann das Sensormodul als ein separates Modul ausgebildet sein und mit der Handwerkzeugmaschine verbindbar ausgeformt sein.
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Die Erfindung geht auch von einem Verfahren zur Steuerung eines oben beschriebenen Sensormoduls aus, umfassend zumindest die Verfahrensschritte:
- - Erfassen einer durch ein Befestigungselement auf einen Kraftsensor erzeugte Kraft;
- - Ermitteln eines Parameters des Befestigungselements anhand der erzeugten Kraft;
- - Übermitteln eines anhand des ermittelten Parameters identifizierten Steuer- und/oder Regelverfahrens an eine Handwerkzeugmaschine.
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Hierdurch kann dann beispielsweise eine Funktion der Handwerkzeugmaschine, wie beispielsweise eine Einschraubzeit, gesteuert werden.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einer bevorzugten Ausführungsform erläutert. Die Zeichnungen im Folgenden zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Sensormoduls für eine Handwerkzeugmaschine;
- 2 ein System mit der Handwerkzeugmaschine und dem erfindungsgemä-ßen Sensormodul in einer schematischen Ansicht;
- 3 ein Verfahren zur Steuerung des erfindungsgemäßen Sensormoduls;
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Sensormodul 200 für eine Handwerkzeugmaschine 300, siehe auch 2. Das Sensormodul 200 ist hier beispielhaft als ein separates Modul ausgebildet. Das Sensormodul 200 umfasst eine Sensormodulkammer 210, einen Kraftsensor 220 zumindest zum Erfassen einer innerhalb der Sensormodulkammer 210 auftretenden Kraft und eine Sensormodulsteuereinheit 230 zumindest zur Steuerung des Sensormoduls 200. Die Sensormodulkammer 210 ist dazu vorgesehen, zumindest ein Befestigungselement 280 aufzunehmen. Das Befestigungselement 280 ist hier beispielhaft als eine Schraube ausgeformt. Weiter weist das Sensormodul 200 eine Identifikationsvorrichtung 240 auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Parameter des Befestigungselements 280 anhand der erfassten Kraft zu identifizieren. Die Sensormodulsteuereinheit 230 ist zusätzlich dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des identifizierten Parameters die Handwerkzeugmaschine 300 zu steuern.
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Zusätzlich weist das Sensormodul 200 ein Sensormodulgehäuse 205 auf, in dem die Sensormodulkammer 210, der Kraftsensor 220 und die Sensormodulsteuereinheit 230 angeordnet sind. Die Sensormodulsteuereinheit 230 steuert das Sensormodul 200 und die Handwerkzeugmaschine 300. Dabei steuert die Sensormodulsteuereinheit 230 zumindest ein Element des Sensormoduls 200 und zumindest eine Antriebseinheit 111 der Handwerkzeugmaschine 300. Hier ist die Sensormodulsteuereinheit 230 als ein Mikrocontroller ausgebildet.
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Das Sensormodul 200 umfasst eine Kommunikationseinheit 250, wobei diese innerhalb des Sensormodulgehäuses 205 angeordnet ist. Die Kommunikationseinheit 250 kann eine Kommunikationsverbindung mit der Handwerkzeugmaschine 300 ausbilden und Kommunikationssignale mit der Handwerkzeugmaschine 300 austauschen. Das Sensormodul 200 umfasst auch eine Sensormodulenergieversorgung 260, die das Sensormodul 200 mit elektrischer Energie versorgt. Hier ist die Energieversorgung 260 beispielhaft als ein festverbauter Akku ausgebildet.
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Die Sensormodulkammer 210 nimmt das Befestigungselement 280 auf und umschließt es zumindest teilweise. Hier ist die Sensormodulkammer 210 quaderförmig ausgebildet. Zudem umfasst die Sensormodulkammer 210 ein innerhalb der Sensormodulkammer 210 verschiebbares Aufnahmeelement 214 zur Aufnahme des Befestigungselements 280, dabei umschließt die Sensormodulkammer 210 das verschiebbare Aufnahmeelement 214 im Wesentlichen vollständig. Das Aufnahmeelement 214 ist hier beispielhaft kann nach Art einer Platte ausgeformt. Weiter umfasst die Sensormodulkammer 210 ein Beaufschlagungselement 216 zur Beaufschlagung des Befestigungselements 280 in Richtung zu dem Kraftsensor 220. Hier ist das Beaufschlagungselement 216 zwischen dem verschiebbaren Aufnahmeelement 214 und einem Anschlagelement 218 der Sensormodulkammer 210 angeordnet. Das Beaufschlagungselement 216 ist hier beispielhaft als ein Federelement, beispielsweise ausgebildet als eine Spiralfeder, ausgeformt. Das Beaufschlagungselement 216 ist innerhalb der Sensormodulkammer 210 angeordnet und wird von der Sensormodulkammer 210 im Wesentlichen umschlossen. Das Anschlagelement 218 ist ebenfalls innerhalb der Sensormodulkammer 210 angeordnet und dient als zumindest ein Anschlag für das Beaufschlagungselement 280. Hier liegt das Beauschlagungselement 216 an dem Anschlagelement 218 und dem Aufnahmeelement 214 an. Das Anschlagelement 218 ist hier als eine Seitenwand der Sensormodulkammer 210 ausgeformt. Der Kraftsensor 220 ist innerhalb der Sensormodulkammer 210 gegenüberliegend zu dem Aufnahmeelement 214 angeordnet.
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Der Kraftsensor 220 erfasst die innerhalb der Sensormodulkammer 210 auftretende Kraft. Der Kraftsensor 220 ist innerhalb der Sensormodulkammer 210 an einer Seitenwand 212 der Sensormodulkammer 210 angeordnet. Die innerhalb der Sensormodulkammer 210 auftretende Kraft wird durch das Befestigungselement 280 erzeugt, wenn das Befestigungselement 280 innerhalb der Sensormodulkammer 210 angeordnet ist. Hier ist die auftretende Kraft eine Federspannkraft, die über das Befestigungselement 280 auf den Kraftsensor 220 ausgeübt wird. Der Kraftsensor 220 wandelt die erfasste Kraft in einen elektrischen Widerstand um und übermittelt diesen an die Identifikationsvorrichtung 240. Der Kraftsensor 220 und die Identifikationsvorrichtung 240 sind hier elektrisch miteinander verbunden. Die Identifikationsvorrichtung 240 ist innerhalb des Sensormodulgehäuses 205 angeordnet und elektrisch mit der Sensormodulsteuereinheit 230 verbunden. Die Identifikationsvorrichtung 240 umfasst hier einen Mikrocontroller, dabei weist die Identifikationsvorrichtung 240 zumindest zwei Datenbanken auf, wobei die zwei Datenbanken jeweils eine Liste von Vergleichswerten umfasst.
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2 stellt ein System 400 mit dem erfindungsgemäßen Sensormodul 200 für eine als Schrauber 100 ausgebildete Handwerkzeugmaschine 300 dar. Der Schrauber 100 umfasst eine Hauptabtriebswelle 120 und eine Werkzeugaufnahme 150. Der Schrauber 100 weist ein Gehäuse 110 mit einem Handgriff 126 auf. Der Schrauber 100 ist zu einer netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einer Energieversorgung für einen Akkubetrieb verbindbar, sodass der Schrauber 100 als ein akkubetriebener Schrauber 100 ausgebildet ist.
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Das Gehäuse 110 umfasst dabei illustrativ die Antriebseinheit 111. Die Antriebseinheit 111 umfasst ferner einen Elektromotor 114 und eine Getriebeeinheit 118. Die Getriebeeinheit 118 kann als zumindest ein schaltbares Planetengetriebe ausgebildet sein. Die Getriebeeinheit 118 ist mit dem Elektromotor 114 über eine Motorwelle 116 verbunden. Die Getriebeeinheit 118 ist dazu vorgesehen, eine Drehung der Motorwelle 116 in eine Drehung zwischen der Getriebeeinheit 118 und der Werkzeugaufnahme 150 über die Hauptabtriebswelle 120 umzuwandeln. Weiter umfasst die Antriebseinheit 111 einen Signalschalter mit einem Betätigungselement 128. Der Signalschalter schaltet die Antriebseinheit 111, wobei ein Benutzer das Betätigungselement 128 betätigen kann. Bei Betätigung des Signalschalters durch den Benutzer, wird die Antriebseinheit 111 eingeschalten. Die Antriebseinheit 111 ist elektronisch steuer- und/oder regelbar, sodass ein Reversierbetrieb und eine Vorgabe mittels des Signalgebers für eine gewünschte Drehgeschwindigkeit realisierbar ist. Der Elektromotor 114 ist in dieser Ausführungsform als ein elektronisch kommutierter Motor ausgebildet.
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Bevorzugt ist die Werkzeugaufnahme 150 an der Hauptabtriebswelle 120 angeformt und/oder ausgebildet. Die Werkzeugaufnahme 150 ist hier als eine Innensechskantaufnahme, nach Art eines Bithalters, ausgebildet, welche dazu vorgesehen ist, ein Einsatzwerkzeug 160 aufzunehmen. Das Einsatzwerkzeug 160 ist nach Art eines Schrauberbits mit einer Mehrkant-Außenkupplung ausgeformt. Die Art des Schrauberbits, beispielsweise nach HEX-Typ, ist dem Fachmann hinlänglich bekannt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine Verwendung von HEX-Schrauberbits beschränkt, sondern auch weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, Werkzeugaufnahmen können Anwendung finden, wie beispielsweise HEX-Bohrer oder SDS-Quick-Einsatzwerkzeuge. Zudem sind dem Fachmann der Aufbau und die Funktionsweise eines geeigneten Bithalters hinlänglich bekannt.
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Der Schrauber 100 umfasst eine Handwerkzeugmaschinenkommunikationseinheit 170. Dabei ist die Handwerkzeugmaschinenkommunikationseinheit 170 dazu vorgesehen, mit der Kommunikationseinheit 250 des Sensormoduls 200 die Kommunikationsverbindung auszubilden. Die Handwerkzeugmaschinenkommunikationseinheit 170 ist innerhalb des Gehäuses 110 angeordnet. Der Schrauber 100 weist eine Energieversorgung 190 zur Energieversorgung des Schraubers 100 auf. Hier erfolgt die Energieversorgung mittels eines nicht näher dargestellten Handwerkzeugmaschinenakkupacks. Die Bereitstellung der Energie durch die Energieversorgung 190 findet mittels des Handwerkzeugmaschinenakkupacks statt, wobei der Handwerkzeugmaschinenakkupack wechselbar ausgebildet ist.
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Der Schrauber 100 bildet mit dem Sensormodul 200 eine mechanische Verbindung mittels einer nicht näher dargestellten mechanischen Schnittstelle, eine elektrische Verbindung mittels einer nicht näher dargestellten elektrischen Schnittstelle und die Kommunikationsverbindung aus. Die Kommunikationsverbindung wird zwischen der Kommunikationseinheit 250 des Sensormoduls 200 und der Handwerkzeugmaschinenkommunikationseinheit 170 ausgebildet. In dieser Ausführungsform wird das Sensormodul 200 über die elektrische Schnittstelle mit der elektrischen Energie der Energieversorgung 190 des Schraubers 100 versorgt. Hierdurch wird die Sensormodulenergieversorgung 260 über die Energieversorgung 190 des Schraubers 100 versorgt.
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3 zeigt ein Verfahren 500 zur Steuerung des Sensormoduls 200. In einem Verfahrensschritt 510 wird eine durch das Befestigungselement 280 auf den Kraftsensor 220 erzeugte Kraft erfasst. In einem Verfahrensschritt 520 wird der Parameter des Befestigungselements 280 anhand der erzeugten Kraft ermittelt. Dabei umfasst der Verfahrensschritt 520 einen Verfahrensschritt 522, in dem die Identifikationsvorrichtung 240 die erfasste Kraft mit einer ersten Datenbank vergleicht. Die erste Datenbank umfasst eine Liste von Kraftwerten. In einem Verfahrensschritt 524 des Verfahrensschritts 520 wird ein erstes Vergleichsergebnis ausgegeben. Der Verfahrensschritt 520 umfasst weiter einen Verfahrensschritt 526, in dem die Identifikationsvorrichtung 240 den Parameter des Befestigungselement 280 anhand des ersten Vergleichsergebnisses identifiziert.
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In einem dem Verfahrensschritt 520 folgenden Verfahrensschritt 530 wird ein anhand des ermittelten Parameters identifiziertes Steuer- und/oder Regelverfahrens an eine Handwerkzeugmaschine übermittelt. Dazu umfasst der Verfahrensschritt 530 einen Verfahrensschritt 532, in dem die Identifikationsvorrichtung 240 den identifizierten Parameter des Befestigungselements 280 mit einer zweiten Datenbank vergleicht. Die zweite Datenbank umfasst eine Liste von Parameterwerten. In einem dem Verfahrensschritt 532 folgenden Verfahrensschritt 534 wird ein zweites Vergleichsergebnis ausgegeben. In einem Verfahrensschritt 536, der dem Verfahrensschritt 534 folgt, wird ein Steuer- und/oder Regelverfahren anhand des zweiten Vergleichsergebnisses identifiziert. Der Verfahrensschritt 530 umfasst einen Verfahrensschritt 538, der dem Verfahrensschritt 536 folgt. In dem Verfahrensschritt 538 übermittelt die Identifikationsvorrichtung 240 das identifizierte Steuer- und/oder Regelverfahren an die Sensormodulsteuereinheit 230. In dieser Ausführungsform ist hierzu die Identifikationsvorrichtung 240 mit der Sensormodulsteuereinheit 230 leitungsgebunden. In einem dem Verfahrensschritt 538 folgenden Verfahrensschritt 540 übermittelt die Sensormodulsteuereinheit 230 unter Verwendung der Kommunikationseinheit 250 das identifizierte Steuer- und/oder Regelverfahren an die Handwerkzeugmaschine 300.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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