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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines, insbesondere handgeführten, Schraubwerkzeugs.
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Entsprechende Verfahren zum Betrieb eines, insbesondere handgeführten, Schraubwerkzeugs sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. So ist es bekannt, insbesondere handgeführte, Schraubwerkzeuge mit externen Erfassungseinrichtungen bzgl. deren Lage- und/oder Ausrichtung zu erfassen und diese erfassten Lage- und/oder Ausrichtungsinformationen zum Monitoring der Handhabung der Schraubwerkzeuge und/oder zu deren Ansteuerung zu verwenden.
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Hierbei ist es nachteilig, dass die Genauigkeit der Erfassbarkeit der Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs durch die externe Erfassungseinrichtung aufgrund von im Bereich der Schraubfälle vorliegenden Störgeometrien eingeschränkt werden kann. So kann es beispielsweise sein, dass aufgrund einer zu geringen Auflösung und/oder einer zu engen Platzierung zweier Schraubfälle an einer Baugruppe, diese beiden Schraubfälle nicht zuverlässig durch die externen Erfassungseinrichtung erfasst werden können. Hierbei kann es zu fehlerhaften und/oder ungenauen Interpretationen der vermittels der externen Erfassungseinrichtung erfassten Daten kommen, welche in einer fehlerhaften Bereitstellung von Steuerungsinformationen zur Ansteuerung des Schraubwerkzeug für eine aktuelle oder bevorstehende Verschraubung führen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Schraubwerkzeugs anzugeben, welches insbesondere im Hinblick auf eine einfache und schnelle sowie kostengünstige Maßnahme die Handhabung des Schraubwerkzeugs vereinfacht und die Gefahr von Fehlbedingungen des Schraubwerkzeugs reduziert oder ausschließt.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb eines, insbesondere handgeführten, Schraubwerkzeugs gemäß Anspruch 1 oder einer Anordnung gemäß Anspruch 10 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Verfahrens.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines, insbesondere handgeführten, Schraubwerkzeugs, wobei das Schraubwerkzeug für ein Verschrauben eines ersten Schraubfalls mit einem ersten und für ein Verschrauben wenigstens eines weiteren Schraubfalls mit wenigstens einem zweiten, das Schraubwerkzeug ansteuernden Betriebsparametersatz angesteuert wird. Die hierbei zum Einsatz kommenden Betriebsparametersätze können z. B. ein unterschiedliches, insbesondere drehmomentabhängiges und/oder drehwinkelabhängiges, Abschaltverhalten des angetriebenen Schraubwerkzeugs umfassen. Der Antrieb des Schraubwerkzeugs kann beispielsweise pneumatisch und/oder elektrisch betrieben sein. Eine Steuerungseinrichtung kann dabei eingerichtet sein, trotz Betätigung eines Betätigungsmittels des Schraubwerkzeugs durch einen Nutzer nach Überscheiten eines vordefinierten Drehmoments und/oder eines vordefinierten Drehwinkels den ein Schraubmittel antreibenden Abtriebsmittel des Schraubwerkzeugs anzuhalten oder in einen anderen Betriebsmodus zu schalten.
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Beispielsweise kann das Schraubwerkzeug als ein handgeführtes oder handgehaltenes Schraubwerkzeug ausgebildet sein. Ein handgehaltenes Schraubwerkzeug wird hierbei frei in der Hand des Nutzers gehalten bzw. von dem Nutzer getragen, wobei in diesem gehaltenen bzw. getragenen Zustand das mit dem Schraubmittel versehene Schraubwerkzeug an dem Schraubfallort angesetzt und verschraubt wird. Ein handgeführtes Schraubwerkzeug ist an einem Handlingsystem bzw. einem Handlinggerät (z. B. einem Balancer) montiert, dabei wird das Schraubwerkzeug zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt gänzlich, von dem Handlingsystem abgestützt oder getragen, wohingegen der das handgeführte Schraubwerkzeug bedienende Nutzer dieses zum Schraubfallort führt, beispielsweise verschiebt oder zieht.
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Es ist möglich, dass im Falle eines handgeführten Schraubwerkzeugs, das dieses haltende bzw. tragende Handlingsystem, insbesondere variabel einstellbare, definierte Bewegungswege für eine Bewegung des Schraubwerkzeugs im Raum vorgibt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Handlingsystem aufgrund einer optischen Erfassungseinrichtung und/oder einer Relativbewegungen einzelner Glieder des Handlingsystems erfassenden Erfassungseinrichtung die Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs erfassen. Damit kann das Handlingsystem beispielsweise eine interne Erfassungseinrichtung oder zumindest einen Bestandteil der internen Erfassungseinrichtung ausbilden, sofern das Handlingsystem mit dem Schraubwerkzeug verbunden ist. Im Falle eines getrennt vom dem Schraubwerkzeug das Handlingsystem, insbesondere einzelner Glieder des Handlingsystems erfassenden Erfassungseinrichtung kann diese eine externe Erfassungseinrichtung im vorliegenden Sinne bilden und erste Lage- und/oder Ausrichtungsinformationen erzeugen. Mit anderen Worten kann eine von dem Handlingsystem und von dem Schraubwerkzeug getrennt vorliegende externe Erfassungseinrichtung eine Bewegung, insbesondere eine Relativbewegung einzelner Glieder, des Handlingsystems erfassen. Dadurch, dass das Handlingsystem selbst als interne Erfassungseinrichtung wirkt oder einen Bestandteil dieser bilden kann, können hieraus Informationen gewonnen werden, welche auf die Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs im Raum und/oder relativ zu einem Schraubfallort schließen lassen. Während der Nutzung des, insbesondere handgehaltenen oder handgeführten, Schraubwerkzeugs kann vermittels diesem eine Schraubverbindung erzeugt oder gelöst werden. Beispielsweise wird das Schraubwerkzeug zur Ausführung von Drehwinkelverschraubungen verwendet.
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Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Verfahrensschritte: (a) Erfassen einer eine Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs beschreibenden ersten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation durch eine von dem Schraubwerkzeug getrennt vorliegenden externen Erfassungseinrichtung und (b) Erfassen einer eine Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs beschreibenden zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation durch eine an oder in dem Schraubwerkzeug angeordnete oder ausgebildete interne Erfassungseinrichtung. Anschließend oder zeitglich erfolgt (c) ein Auswerten der ersten und zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation zur Ermittlung einer dem ersten oder dem wenigstens einem weiteren Schraubfall zugeordneten Schraubfallinformation, wobei die Schraubfallinformation ausgehend von einem Vergleich der ersten und zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation mit einer Referenzschraubfallinformation ermittelt wird. Schließlich erfolgt (d1) ein Ausführen eines Verschraubens eines Schraubfalls unter Verwendung des dem der Schraubfallinformation zugeordneten Schraubfall zugeordneten Betriebsparametersatzes und/oder (d2) ein Ausgeben einer Verschraubungsinformation zu einem auszuführenden Verschrauben eines Schraubfalls unter Berücksichtigung des dem der Schraubfallinformation zugeordneten Schraubfall zugeordneten Betriebsparametersatzes. Dadurch, dass sowohl die externe Erfassungseinrichtung als auch eine werkzeugseitig vorliegende, interne Erfassungseinrichtung zur Ermittlung von ersten und zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation herangezogen werden, kann eine genauere und/oder zuverlässigere Bestimmung des zu verschraubenden Schraubfalls ausgeführt werden. Dadurch, dass eine höhere Gewissheit über die Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs vorliegt, kann die Gefahr der Bereitstellung eines für den auszuführenden Schraubfall fehlerhaften Betriebsparametersatzes reduziert oder ausgeschlossen werden. Die Bereitstellung des für den auszuführenden bzw. bevorstehenden Schraubfall heranzuziehenden Betriebsparametersatzes kann durch Übermittlung eines entsprechenden Steuerungssignals an das Schraubwerkzeug und/oder durch die Ausgabe einer entsprechenden Hinweisinformation an einen Nutzer erfolgen.
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Optional kann es sich als zweckmäßig erweisen, wenn Daten, welche zum Vergleich einer erfassten Lage- und/oder Ausrichtung mit einer Soll-Lage und/oder eine Soll-Ausrichtung herangezogen werden, insbesondere automatisiert, aus die Schraubfälle beschreibenden CAD-Datensätzen abgeleitet bzw. extrahiert werden.
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Die erste und/oder zweite Lage- und/oder Ausrichtungsinformation kann beispielsweise die relative Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs zu wenigstens einem Schraubfall, d. h. einem Schraubfallort, beschreiben. Bevorzugt erfasst die externe und/oder interne Erfassungseinrichtung eine Lage- und/oder Ausrichtung wenigstens eines Schraubfalls und zugleich oder zeitlich versetzt, eine Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs. Damit wird eine relative, d. h. die relative Lage- und/oder Ausrichtung von wenigstens einem Schraubfall und dem Schraubwerkzeug, erste und/oder zweite Lage- und/oder Ausrichtungsinformation erzeugt.
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Die externe Erfassungseinrichtung kann beispielsweise eine Erfassung bzw. eine Ortung des Schraubwerkzeug durch ein Funk-System, z. B. WLAN-System oder RFID-System, und/oder durch eine Ultraschallortung und/oder durch eine optische Erfassung ausführen. Die Qualität oder Genauigkeit, der durch die externe Erfassungseinrichtung erfassten, ersten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation kann aufgrund von unterschiedlichen Abständen der externen Erfassungseinrichtung zu dem Schraubfallort oder zu dem Schraubwerkzeug und/oder aufgrund einer für die Erfassung des Schraubfallorts und/oder des Schraubwerkzeugs ungünstigen Position und/oder Ausrichtung beeinträchtigt sein. Beispielsweise kann sich ein Schraubfallort innerhalb einer Fahrzeugstruktur eines aufzubauenden Fahrzeugs befinden und die externe Erfassungseinrichtung ist außerhalb des Fahrzeugs angeordnet.
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Sofern die externe Erfassungseinrichtung als optisch erfassende Kamera ausgebildet ist, kann sich aufgrund von im Bereich der Schraubfallorte und/oder im Bereich des Schraubwerkzeugs vorliegender, für die optische Erfassung, ungünstiger Oberflächenbeschaffenheiten (z. B. glänzende und/oder helle und/oder kontrastarme Oberfläche) eine hinreichend genaue Erfassung erschwert oder verhindert werden. So können sich auch, sofern eine Vielzahl an baugleicher Baugruppen oder ähnlicher Baugruppen, welche zumindest im Bereich der Schraubfallorte unterschiedliche Lackierungen aufweisende Oberflächen, unerwünschte Unterschiede hinsichtlich der Qualität und Genauigkeit der Erfassbarkeit der Lage- und/oder Ausrichtung ergeben. Durch die erfindungsgemäße zusätzliche Berücksichtigung einer zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation, welche von einer werkzeugseitigen internen Erfassungseinrichtung erfasst wird, können die oben erwähnten Nachteile verhindert werden.
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Die Ausgabe einer Verschraubungsinformation zu einem auszuführenden Verschrauben eines Schraubfalls unter Berücksichtigung des dem der Schraubfallinformation zugeordneten Schraubfall zugeordneten Betriebsparametersatzes kann auch ein Abschalten und/oder ein Verhindern des Starts eines Schraubwerkzeugs, während dieses mit einer fehlerhaften Betriebsparametereinstellung an einem Schraubfall angesetzt werden soll, umfassen. So ist es möglich, dass aufgrund der internen und externen Erfassungseinrichtung das Ansetzen und/oder ein Heranführen des Schraubwerkzeugs an einem Schraubfall erfasst wird und bei Betätigung eines Aktivierungsmittels des Schraubwerkzeugs dieses nicht startet und/oder eine Hinweisinformation ausgibt, welche dem Nutzer des Schraubwerkzeugs signalisiert, dass schraubwerkzeugseitig voreingestellte Schraubwerkzeugbetriebsinformationen nicht mit dem für diesen Schraubfall vorgesehenen Soll-Betriebsparametersatz übereinstimmt. Diese Hinweisinformation kann für den Nutzer des Schraubwerkzeugs haptisch und/oder optisch und/oder akustisch wahrnehmbar ausgegeben werden.
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Auch kann eine entsprechende Hinweisinformation ausgegeben werden und/oder ein Schraubwerkzeug deaktiviert oder dessen Betrieb unterbunden werden, wenn aufgrund der durch die externe und interne Erfassungseinrichtung erfassten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation eine vorgegebenen Reihenfolge der Verschraubung einer vordefinierten Serie an Schraubfällen nicht eingehalten wurde oder ein Ausführen einer bevorstehenden Verschraubung eines Schraubfalls zu einer Abweichung von eben dieser vorgegebenen Reihenfolge führen würde.
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Es ist möglich, dass für den ersten und den wenigstens einen weiteren Schraubfall identische Schraubmittel verwendet werden. Die Verwendung identischer Schrauben für Schraubfälle bei deren Verschraubung unterschiedliche Schraubprozesse anzuwenden sind, d. h., dass unterschiedliche Betriebsparametersätze für das Antreiben der Schraubwerkzeuge schraubfallspezifisch vorgesehen sind, birgt grundsätzlich die Gefahr, dass es zu Verwechslungen bzw. Fehlverschraubungen kommt. Damit ermöglicht das vorliegende Verfahren die Varianz der aus diesem Grund für die Schraubfälle eingesetzten Schraubmittel und/oder die Anzahl unterschiedlicher für ein Verschrauben der Schraubfälle eingesetzten Schraubwerkzeuge zu reduzieren. So ist es bekannt, um fehlerhafte Verschraubungen für den Fall zu vermeiden, dass unterschiedliche Betriebsparameter zur Ansteuerung von geometrisch gleichartigen Schraubfällen an einer wenigstens zwei Schraubfälle aufweisenden Baugruppe vorgegeben sind, unterschiedliche Schraubmittel (z. B. Schraubmittel mit unterschiedlichen Antriebsstrukturen und/oder unterschiedliche Schraubwerkzeuge vorzuhalten bzw. für die Ausführung der Schraubfälle vorzugeben. Mit dem vorliegenden Verfahren können identische Schrauben für die zwei, unterschiedliche Betriebsparameter für die Verschraubung vorsehenden Schraubfälle verwendet werden, da aufgrund der vorbeschriebenen Erlangung der Schraubfallinformation die Nutzung unterschiedlicher Schraubmittel und/oder unterschiedlicher Schraubwerkzeug nicht mehr notwendig ist, um die Gefahr eine fehlerhaften Schraubwerkzeugansteuerung zu verhindern. Mit anderen Worten wird mit dem vorliegenden Verfahren der Einsatz geometrischer Mittel zur Ausführung eines „Poka Yoke“-Prinzips und damit eine hierzu notwendige Steigerung einer Variantenvielfalt vermieden oder zurückgenommen.
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Es ist möglich, dass der Betriebsparametersatz zur Ansteuerung des Schraubwerkzeugs während des Verschraubens eines Schraubfalls (a) eine Drehgeschwindigkeit und/oder (b) einen Drehwinkel und/oder (c) ein Drehmoment und/oder (d) einen drehzahlabhängigen Abschaltwert oder Umschaltwert und/oder (e) einen drehwinkelabhängigen Abschalt- oder Umschaltwert und/oder (f) einen drehmomentabhängigen Abschalt- oder Umschaltwert betrifft. Auch kann der Betriebsparametersatz eine Kombination der vorgenannten Steuergrößen bilden. So ist es möglich, dass der Betriebsparametersatz es vorgibt, in einer ersten Phase in einer ersten Drehgeschwindigkeit das Abtriebsmittel des Schraubwerkzeug so lange anzutreiben, bis ein vordefiniertes Umschaltdrehmoment vorliegt und sodann das Abtriebsmittel eine vordefinierten Drehwinkel ausführt. Dies Art der Verschraubung ist auch als sogenannte Drehwinkelverschraubung bekannt. Der Betriebsparametersatz kann mit anderen Worten beispielsweise in der Ansteuerung des Schraubwerkzeugs eine Drehgeschwindigkeit und/oder einen Drehwinkel und/oder ein Drehmoment eines schraubwerkzeugseitigen Abtriebsmittels betreffen, welches zum Antreiben des mit dem Schraubwerkzeug anzutreibenden Schraubmittels dient.
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Es ist möglich, dass der erste Schraubfall eine erste Mittellängsachse seines Schraubmittelaufnahmebereichs aufweist und der wenigstes eine weitere Schraubfall eine zu der ersten Mittellängsachse eine nicht-parallele Raumausrichtung aufweisende Mittellängsachse seines Schraubmittelaufnahmebereichs aufweist und aufgrund einer die Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs beschreibenden zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation eine Zuordnung der Lage- und/oder Ausrichtungsinformation zu dem ersten oder dem wenigstens einen weiteren Schraubfall ausgeführt wird. Mit anderen Worten kann es vorkommen, dass zwei Schraubfälle nahe aneinander liegen, jedoch die Schraubmittelaufnahmebereiche (z. B. Gewindelöcher) in unterschiedliche Raumausrichtungen verlaufende Mittellängsachsen aufweisen. In diesem Fall kann durch eine vermittels der internen Erfassungseinrichtung erfolgenden Erfassung der Ausrichtung des Schraubwerkzeugs, insbesondere während des mit einem Schraubmittel an dem Schraubfall (d. h. z. B. an dem Schraubmittelaufnahmebereich) angesetzten Zustands, eine Unterscheidung der Schraubfälle vorgenommen werden.
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Der erste Schraubfall und ein zweiter, zu dem ersten Schraubfall eine bzgl. einer Mittellängsachse eines Schraubmittelaufnahmebereichs eine unterschiedliche Raumausrichtung aufweisender Schraubfall können beispielsweise in einem gemeinsamen ersten Lagebereich der externen Erfassungseinrichtung angeordnet sein und ein dritter Schraubfall ist in einem weiteren Lagebereich der externen Erfassungseinrichtung angeordnet oder ausgebildet. Um diese Situation zuverlässig zu erfassen kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest teilweise durch die externe Erfassungseinrichtung eine erste Lage- und/oder Ausrichtungsinformation zur Bestimmung des Lagebereichs und die über zumindest, insbesondere ausschließlich, die interne Erfassungseinrichtung eine die Ausrichtung des Schraubwerkzeugs erfassende Werte zum Auswerten berücksichtigt werden, um eine, einem einzigen der drei Schraubfälle zugeordnete Schraubfallinformation zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertung zur Erlangung der Schraubfallinformation bzw. zur Identifikation des als nächstes bevorstehenden Schraubfalls ein Ausschlussprinzip angewandt werden, welches bereits identifizierte und als ausgeführte vermerkte Schraubfälle berücksichtigt. So kann beispielsweise aufgrund der durch die externe und interne Erfassungseinrichtung erfassten und ausgewerteten ersten und weiteren Lage- und/oder Ausrichtungsinformationen eine zuverlässige und schnellere Bestimmung des bevorstehenden Schraubfalls ausgeführt werden, da ein Vergleich mit bereits verschraubten Schraubfällen entfällt.
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Es ist möglich, dass ein Schraubwerkzeug verwendet wird, das eine interne Erfassungseinrichtung umfasst, welche als Beschleunigungssensor und/oder als Drehratensensor ausgebildet ist, insbesondere weist das Schraubwerkzeug eine als Gyroskopsensor ausgebildete Erfassungseinrichtung auf. Der beispielsweise als Drehratensensor und/oder als Gyroskopsensor ausgebildete Erfassungseinrichtung kann eingerichtet sein, um eine Lageveränderung des Schraubwerkzeugs im Raum zu erfassen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass vermittels der internen Erfassungseinrichtung eine Lage- und/oder Ausrichtungsveränderung des Schraubwerkzeugs in Richtung und/oder Betrag (Strecke) und/oder Geschwindigkeit und/oder in deren Veränderungen der vorgenannten Größen erfasst wird und ein diese Lage- und/oder Ausrichtungsveränderung beschreibende Lage- und/oder Ausrichtungsinformation ausgegeben wird. Ein als Drehratensensor ausgebildete schraubwerkzeugseitige, interne Erfassungseinrichtung kann beispielsweise der Gruppe der Inertialsensoren zugeordnet sein. Auch kann die interne Erfassungseinrichtung beispielsweise einen Lagesensor der Schraubspindel des Schraubwerkzeugs umfassen.
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Die zur Auswertung herangezogene erste und/oder zweite Lage- und/oder Ausrichtungsinformation kann beispielsweise (a) während eines Heranführens des Schraubwerkzeugs an einen zu verschraubenden Schraubfall und/oder (b) während einer Betätigung des Schraubwerkzeugs zur Ausführung eines bevorstehenden Schraubfalls und/oder (c) während der Ausführung eines Verschraubens eines Schraubfalls erfasst werden. Das Heranführen des Schraubwerkzeugs kann eine Bewegung bzw. einen Bewegungsweg des Schraubwerkzeugs von einer Parkposition des Schraubwerkzeugs, z. B. Arbeitsmittellagerplatz, und/oder von einem vorherigen Schraubfall zu einem Schraubfallort betreffen. Ein Arbeitsmittellagerplatz kann beispielsweise eine Ladestation für ein akkubetriebenes Schraubwerkzeug sein, wobei das mit dem Akku bestückte Schraubwerkzeug zum Laden des Akkus mit der Ladestation elektrisch leitend gekoppelt wird. Während des Heranführens des Schraubwerkzeugs kann ein Erfassen der ersten und/oder zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt gänzlich, entlang des Bewegungswegs des Schraubwerkzeugs von der Parkposition oder dem vorherigen Schraubfallort zu dem bevorstehenden Schraubfallort erfolgen.
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Es ist möglich, während des Heranführens des Schraubwerkzeugs an den zu verschraubenden Schraubfall mit der externen Erfassungseinrichtung das Schraubwerkzeug, insbesondere grob, zu orten bzw. dessen Lage- und/oder Ausrichtung zu erfassen und mit einem Referenzmuster des erwarteten Bewegungswegs zu vergleichen. Damit kann bereits während einer teilweisen Bewegung des Schraubwerkzeugs auf seinem Bewegungsweg zu einem bevorstehenden Schraubfall eine Identifikation des bevorstehenden Schraubfalls erfolgen und der für den identifizierten bevorstehenden Schraubfall zugeordneten Betriebsparametersatz dem Schraubwerkzeugantrieb bereitstellen und/oder eine entsprechende Hinweisinformation ausgeben.
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Die Betätigung des Schraubwerkzeugs kann beispielsweise eine Aktivierung des Schraubwerkzeugs zum in Bewegung versetzen des schraubwerkzeugseitigen Abtriebsmittels umfassen. So ist es beispielsweise möglich, dass mit oder unmittelbar nach der Betätigung eines schraubwerkzeugseitigen Betätigungsmittels eine Erfassungsphase ausgeführt wird, um die Ortungs- und/oder Erfassungsinformation zu erfassen, wobei (a) erst nach einem vordefinierten Fortschritt dieser Erfassungsphase oder (b) erst nach Abschluss dieser Erfassungsphase oder (c) erst nach Abschluss dieser Erfassungsphase und Abschluss einer die Schraubfallinformation ermittelnden Auswertungsphase der Abtrieb des Schraubwerkzeug zur Ausführung des Schraubfalls aktiviert wird.
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Die externe Erfassungseinrichtung kann beispielsweise an einer Baugruppe angeordnet oder ausgebildet sein, an welcher schraubwerkzeuggestützt der erste und der wenigstens eine weitere Schraubfall ausgeführt wird. Beispielsweise ist die Baugruppe als Fahrzeugstruktur eines Fahrzeugs und damit als zumindest ein Bestandteil eines Fahrzeugs ausgebildet. Diese Baugruppe weist dabei Bauteile auf, welche die Schraubfälle umfassen, d. h. in oder an den Bauteilen sind die zur Aufnahme eines Schraubmittels (z. B. einer Schraube oder einer Mutter) vorgehaltenen Verbindungsschnittstellen (z. B. Gewindeloch bzw. Gewindeschaft) angeordnet oder ausgebildet. Es ist beispielsweise möglich, dass die externe Erfassungseinrichtung einen lösbaren oder unlösbaren Bestandteil einer Baugruppe bildet, welche wenigstens einen Schraubfall aufweist, bevorzugt welche wenigstens den ersten und den zumindest einen weiteren Schraubfall aufweist. Beispielsweise sind der erste und der wenigstens eine weitere Schraubfall an einer Fahrzeugstruktur ausgebildet oder vorgesehen und diese Fahrzeugstruktur umfasst oder trägt ferner wenigstens einen Bestandteil der externen Erfassungseinrichtung. So kann beispielsweise die Fahrzeugstruktur mit einer externen Erfassungseinrichtung, z. B. einer Kamera und/oder einem Ultraschallsensor, ausgestattet sein, welche genutzt wird das Schraubwerkzeug in seiner Lage- und/oder Ausrichtung zu erfassen. Dabei kann die fahrzeugstrukturseitig angeordnete oder ausgebildete Erfassungseinrichtung beispielsweise während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Fahrzeugstruktur, d. h. des die Fahrzeugstruktur aufweisenden Fahrzeugs, eine für die bestimmungsgemäße Nutzung des Fahrzeugs unterstützende Funktion innehaben. So kann beispielsweise eine fahrzeugseitig vorgehaltene externe Erfassungseinrichtung sowohl das Schraubwerkzeug im Zuge der Verschraubung eines Schraubfalls als auch während des bestimmungsgemäßen Betriebs des Fahrzeugs eine eine Fahrdynamik und/oder eine Diebstahlsicherung und/oder eine einen Fahrzeuginsassen unterstützende oder erfassende Funktion ausführen.
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Die erste und/oder zweite Lage- und/oder Ausrichtungsinformation kann eingerichtet sein, eine die Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs relativ zu wenigstens einem Schraubfallort zu beschreiben. Hierzu kann die externe Erfassungseinrichtung und/oder die interne Erfassungseinrichtung derart eingerichtet sein, zumindest abschnittsweise bei einer Heranführung des Schraubwerkzeugs an einen für einen bevorstehenden Schraubfall definierten Schraubfallort, bevorzugt auf dem überwiegenden Weg der Heranführung des Schraubwerkzeugs, besonders bevorzugt auf dem vollständigen Weg der Heranführung des Schraubwerkzeugs, ausgehend von zu einem vorherigen Schraubfall zugeordneten Schraubfallort, sowohl das Schraubwerkzeug als auch den vorherigen und/oder den bevorstehenden Schraubfall (d. h. Schraubfallort) zu erfassen. Dadurch, dass die interne und/oder externe Erfassungseinrichtung über einen entsprechend großen Bildbereich sowohl das Schraubwerkzeug als auch den vorausgegangenen Schraubfallort und/oder den bevorstehenden Schraubfallort erfasst, kann eine zuverlässige und/oder genaue Erfassung der relativen Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs zu dem vorausgegangenen Schraubfallort und/oder zu dem bevorstehenden Schraubfallort erreicht werden.
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Neben dem Verfahren zum Betrieb eines Schraubwerkzeugs betrifft die Erfindung auch eine Anordnung zur Ausführung eines hierin beschriebenen Verfahrens zum Betrieb eines, insbesondere handgeführten, Schraubwerkzeugs, umfassend ein zur Ausführung des Verfahrens eingerichtetes Schraubwerkzeug, eine getrennt von dem Schraubwerkzeug vorliegende externe Erfassungseinrichtung, welche eingerichtet ist, eine Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs zu erfassen sowie eine Auswerteeinheit zum Auswerten der ersten und zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf die erfindungsgemäße Anordnung übertragbar bzw. anzuwenden.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung bestehend aus einem Schraubwerkzeug, einem mit Schraubfällen, d. h. Schraubmittelaufnahmen, aufweisenden Bauteil, einer externen Erfassungseinrichtung sowie einer Auswerteeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Betrieb eines, insbesondere handgeführten, Schraubwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In 2 sind die wesentlichen Schritte eines Verfahrens zum Betrieb eines, insbesondere handgeführten, Schraubwerkzeugs 1, dargestellt. Das Schraubwerkzeug 1 wird zum Verschrauben eines ersten Schraubfalls 2 mit einem ersten Betriebsparametersatz 6 und für ein Verschrauben wenigstens eines weiteren Schraubfalls 3, 4, 5 mit wenigstens einem zweiten, von dem ersten Betriebsparametersatz 6 unterschiedlichen Betriebsparametersatz 6 angesteuert. Hierzu weist das Schraubwerkzeug 1 einen Aktor 21 zum Antreiben eines Abtriebsmittels 22 des Schraubwerkzeugs 1 auf, wobei das Abtriebsmittel 22 im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Schraubwerkzeugs 1 mit einem Schraubmittel 23 zusammengeführt wird, um ein Drehmoment von dem Schraubwerkzeug 1 auf das Schraubmittel 23 zu übertragen. Das Schraubmittel 23 kann als ein mit einem Außengewinde versehene Schraube oder als mit einem Innengewinde versehene Schraubenmutter ausgebildet sein.
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Das Verfahren umfasst die folgenden angegebenen Verfahrensschritte. Zunächst erfolgt ein Erfassen 100 einer eine Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs 1 beschreibenden ersten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation 11 durch eine von dem Schraubwerkzeug 1 getrennt vorliegenden externen Erfassungseinrichtung 7. Zeitgleich oder zeitlich versetzt erfolgt ferner ein Erfassen 101 einer eine Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs 1 beschreibenden zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation 12 durch eine an oder in dem Schraubwerkzeug 1 angeordnete oder ausgebildete interne Erfassungseinrichtung 8. Mit anderen Worten wird eine aus Sicht des Schraubwerkzeugs 1 externe sowie eine interne Erfassungseinrichtung 7, 8 zur Erfassung einer Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs 1 eingesetzt.
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Hierbei kann beispielsweise die externe Erfassungseinrichtung 7 das Schraubwerkzeug durch ein optisches Prinzip und/oder durch ein ein Funksignal (z. B. RFID) erfassendes Prinzip die Lage bzw. die Position des Schraubwerkzeugs 1 im Raum erfassen und die interne Erfassungseinrichtung 8 kann eingerichtet sein, die (a) Ausrichtung des Schraubwerkzeugs und/oder (b) die Art und/oder den Umfang von auf das Schraubwerkzeug 1 während dessen Verlagerung bzw. dessen Bewegung im Raum beschreibende Beschleunigen zu beschreiben. Beispielsweise weist die externe Erfassungseinrichtung 7 hierzu eine Erfassbarkeit des Schraubwerkzeugs 1 dahingehend auf, dass es durch dessen Erfassung erfassen kann, ob sich das Schraubwerkzeug 1 in einem ersten oder in einem zweiten Lagebereich 18, 19 befindet. Wohingegen die interne Erfassungseinrichtung 8 einen Winkel beschreibt, welchen die Langsachse des Schraubwerkzeugs 1 mit einer Referenz, insbesondere mit einer Horizontalen, einschließt.
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Das Verfahren sieht es ferner vor, dass ein Auswerten 102 der ersten und zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation 11, 12 zur Ermittlung einer dem ersten oder dem wenigstens einem weiteren Schraubfall zugeordneten Schraubfallinformation 13 erfolgt, wobei die Schraubfallinformation 13 ausgehend von einem Vergleich der ersten und zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation 11, 12 mit einer Referenzschraubfallinformation 14 ermittelt wird. Das Auswerten 102 kann in einer in oder an dem Schraubwerkzeug 1 angeordneten Auswerteeinheit 20 und/oder in einer von dem Schraubwerkzeug 1 getrennt angeordneten Auswerteeinheit 20 erfolgen.
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Während oder nach dem Auswerten 102 erfolgt ein Ausführen 103 eines Verschraubens eines Schraubfalls 2, 3, 4, 5 unter Verwendung des dem der Schraubfallinformation 13 zugeordneten Schraubfall 2, 3, 4, 5 zugeordneten Betriebsparametersatzes 6. Alternativ oder zusätzlich kann ein Ausgeben 104 einer Verschraubungsinformation 15 zu einem auszuführenden Verschrauben eines Schraubfalls 2, 3, 4, 5 unter Berücksichtigung des dem der Schraubfallinformation 13 zugeordneten Schraubfall 2, 3, 4, 5 zugeordneten Betriebsparametersatzes 6 erfolgen. Mit anderen Worten kann ein durch die Identifikation des Schraubfalls 2, 3, 4, 5 zugeordneter Betriebsparametersatz 6 direkt zur Ansteuerung des Schraubwerkzeugs 1 bereitgestellt bzw. als Steuerungssignal dem Schraubwerkzeug 1 übermittelt werden und/oder eine den zugeordneten Betriebsparametersatz 6 berücksichtigende Verschraubungsinformation 15, insbesondere an den Nutzer des Schraubwerkzeugs 1, ausgegeben werden. Die Verschraubungsinformation 15 kann den Nutzer des Schraubwerkzeugs 1 in die Lage versetzen, manuell eine Einstellung der Betriebsparameter des Schraubwerkzeugs 1 auszuführen und hierbei auf die Verschraubungsinformation 15 zurückzugreifen. In diesem Fall kann es optional vorgesehen sein, durch eine Erfassung des hierauf folgenden Verschraubungsvorgangs zu kontrollieren, ob der Nutzer des Schraubwerkezugs 1 auch eine Einstellung des Schraubwerkzeugs 1 manuell gewählt hat, welche die Verschraubungsinformation 15 berücksichtigte. Diese Kontrolle kann durch Betrachtung der für diesen Verschraubungsvorgang genutzten Betriebsparameter und/oder durch Betrachtung der während des Verschraubungsvorgangs ermittelten, den Verschraubungsprozess charakterisierenden Größen erfolgen, z. B. Drehmomentverlauf, Drehwinkelverlauf, Um- und/oder Abschaltmomente des Drehmoment-zu-Drehwinkelverlaufs.
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Es ist möglich, dass für den ersten und den wenigstens einen weiteren Schraubfall 2, 3, 4, 5 identische Schraubmittel 23 verwendet werden. Der Betriebsparametersatz 6 zur Ansteuerung des Schraubwerkzeugs 1 während des Verschraubens eines Schraubfalls 2, 3, 4, 5 kann beispielsweise (a) eine Drehgeschwindigkeit und/oder (b) einen Drehwinkel und/oder (c) ein Drehmoment und/oder (d) einen drehzahlabhängigen Abschaltwert oder Umschaltwert und/oder (e) einen drehwinkelabhängigen Abschalt- oder Umschaltwert und/oder (f) einen drehmomentabhängigen Abschalt- oder Umschaltwert betreffen. Mit anderen Worten betrifft der Betriebsparametersatz 6 beispielsweise Steuerungssingale bzw. Steuerungsbedingungen des Schraubwerkzeugs 1, sodass dieses eine vorgegebene Art und Weise der Verschraubung eines Schraubmittels 23 an einem Schraubfall 2, 3, 4, 5 ausführt.
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Wie in 1 ersichtlich, kann der erste Schraubfall 2 eine erste Mittellängsachse 9 eines Schraubmittelaufnahmebereichs 10 aufweisen und der wenigstes eine weitere Schraubfall 3, 4, 5 eine zu der ersten Mittellängsachse 9 eine nicht-parallele Raumausrichtung aufweisende Mittellängsachse 16 eines Schraubmittelaufnahmebereichs 17. Mit anderen Worten sind die in diesem Fall betrachteten Schraubmittelaufnahmebereiche 10, 17 der beiden Schraubfälle 2, 3 zueinander nicht parallel, sondern in einer winkligen Ausrichtung zueinander vorliegend. Aufgrund einer die Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs 1 beschreibenden zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation 12, welche zumindest von der schraubwerkzeugseitigen, internen Erfassungseinrichtung 8 erzeugt wurde, wird eine Zuordnung der zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation 12 zu dem ersten oder dem wenigstens einen weiteren Schraubfall 2, 3 ausgeführt. Damit kann eine Unterscheidung der beiden winklig zueinander vorliegenden Schraubfälle 2, 3 durch die Berücksichtigung der zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation 12 in der Auswertung erfolgen.
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Der erste Schraubfall 2 und ein zweiter, zu dem ersten Schraubfall 2 eine bzgl. einer Mittellängsachse 9, 16 eines Schraubmittelaufnahmebereichs 10, 17 eine unterschiedliche Raumausrichtung aufweisender Schraubfall 3, 4, 5 kann beispielsweise in einem gemeinsamen ersten Lagebereich 18 der externen Erfassungseinrichtung 7 angeordnet sein. Zusätzlich ist ein dritter Schraubfall 4 in einem weiteren (zweiten) Lagebereich 19 der externen Erfassungseinrichtung 7 angeordnet, wobei durch ein den Lagebereich 18, 19 und die über die interne Erfassungseinrichtung 7 erfasste Ausrichtung des Schraubwerkzeugs 1 berücksichtigendes Auswerten 102 eine, einem einzigen der drei Schraubfälle 2, 3, 4 zugeordnete Schraubfallinformation 13 ermittelbar ist oder ermittelt wird. Ein Lagebereich 18, 19 bildet hierbei einen Bereich, in welchem die externe Erfassungseinrichtung 7 eine Platzierung eines Objektes, d. h. eines Schraubwerkzeugs 1 in Abgrenzung zu einem weiteren Lagebereich 19 erkennt. Mit anderen Worten ist der Lagebereich 18, 19, d. h. ein Ortungsbereich, der externen Erfassungseinrichtung 7 ein räumliches, insbesondere dreidimensionales, Feldersystem, z. B. ein Gittersystem, innerhalb dessen die externe Erfassungseinrichtung 7 eine Erfassung bzw. ein Erkennen der Lage- und/oder Ausrichtung eines Objektes in den einzelnen Feldern des Feldersystems bzw. Gitterkästen eines Gittersystems ermöglicht.
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Es kann beispielsweise ein Schraubwerkzeug 1 verwendet werden, das eine interne Erfassungseinrichtung 8 umfasst, welche als Beschleunigungssensor und/oder als Drehratensensor ausgebildet ist. So kann das Schraubwerkzeug 1 z. B. eine als Gyroskopsensor ausgebildete Erfassungseinrichtung 8 aufweisen.
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Die zur Auswertung herangezogene erste und/oder zweite Lage- und/oder Ausrichtungsinformation 11, 12 kann beispielsweise (a) während eines Heranführens des Schraubwerkzeugs 1 an einen zu verschraubenden Schraubfall 2, 3, 4, 5 und/oder (b) während einer Betätigung des Schraubwerkzeugs 1 zum Ausführen 103 eines bevorstehenden Schraubfalls 2, 3, 4, 5 und/oder (c) während der Ausführung 103 eines Verschraubens eines Schraubfalls 2, 3, 4, 5 erfasst werden.
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Die externe Erfassungseinrichtung 7 kann beispielsweise an einer Baugruppe, insbesondere an einem Fahrzeug, angeordnet sein, an welcher bzw. an welchem schraubwerkzeuggestützt der erste und der wenigstens eine weitere Schraubfall 2, 3, 4, 5 ausgeführt wird.
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Die erste und/oder zweite Lage- und/oder Ausrichtungsinformation 11, 12 kann beispielsweise eine die Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs 1 relativ zu wenigstens einem Schraubfallort eines Schraubfalls 2, 3, 4, 5 beschreiben.
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Neben dem Verfahren umfasst betrifft der vorliegende Grundgedanke auch eine Anordnung zur Ausführung eines hierin beschriebenen Verfahrens zum Betrieb eines, insbesondere handgeführten, Schraubwerkzeugs 1. Dabei umfasst die Anordnung ein zur Ausführung des Verfahrens eingerichtetes Schraubwerkzeug 1, eine getrennt von dem Schraubwerkzeug 1 vorliegende externe Erfassungseinrichtung 7, welche eingerichtet ist, eine Lage- und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs 1 zu erfassen sowie eine Auswerteeinheit 20 zum Auswerten 102 der ersten und zweiten Lage- und/oder Ausrichtungsinformation 11, 12.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraubwerkzeug
- 2
- erster Schraubfall
- 3
- zweiter Schraubfall
- 4
- dritter Schraubfall
- 5
- vierter Schraubfall
- 6
- Betriebsparametersatz
- 7
- externe Erfassungseinrichtung
- 8
- interne Erfassungseinrichtung
- 9
- Mittellängsachse von 10
- 10
- Schraubmittelaufnahmebereich von 2
- 11
- erste Lage- und/oder Ausrichtungsinformation
- 12
- zweite Lage- und/oder Ausrichtungsinformation
- 13
- Schraubfallinformation
- 14
- Referenzschraubfallinformation
- 15
- Verschraubungsinformation
- 16
- Mittellängsachse von 17
- 17
- Schraubmittelaufnahmebereich von 3
- 18
- erster Lagebereich
- 19
- zweiter Lagebereich
- 20
- Auswerteeinheit
- 21
- Aktor
- 22
- Abtriebsmittel
- 23
- Schraubmittel
- 100
- Erfassen von 1
- 101
- Erfassen von 1
- 102
- Auswerten von 11, 12
- 103
- Ausführen eines Verschraubens eines 2, 3, 4, 5
- 104
- Ausgeben von 15
