DE102022124538A1

DE102022124538A1 - Verfahren zur Steuerung eines Elektrowerkzeugs

Info

Publication number: DE102022124538A1
Application number: DE102022124538.1A
Authority: DE
Inventors: Enes Cagliyan
Original assignee: Novopress GmbH Pressen und Presswerkzeuge and Co KG
Current assignee: Novopress GmbH Pressen und Presswerkzeuge and Co KG
Priority date: 2022-09-23
Filing date: 2022-09-23
Publication date: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2042-09-24
Also published as: WO2024062133A1; DE102022124538B4

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Elektrowerkzeuges, insbesondere eines elektro-hydraulischen Aufweitgeräts, implementiert in dem Elektrowerkzeug, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Starten eines Elektromotors des Elektrowerkzeugs; Erfassen eines Stroms i des Elektromotors; bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromgrenzwertes di Abschalten des Elektromotors für eine vorgegebene Haltedauer Δt; nach Ablauf der vorgegebenen Haltedauer Δt, Starten des Elektromotors bis zum Ende der Fahrt; Abschalten des Elektromotors bei Erreichen des Endes der Fahrt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Elektrowerkzeugs, insbesondere eines elektro-hydraulischen Aufweitgeräts. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein solches Aufweitgerät, ein Verfahren zur Rohrverbindung sowie eine solche Rohrverbindung.
In den 1A - 1D sind schematisch die Schritte zur axialen Rohrverbindung insbesondere von Kunststoffrohren dargestellt. Im ersten Schritt, gezeigt in 1A, wird eine Manschette oder Hülse 12 über ein Rohr 10 geschoben. Nachfolgend, gezeigt in der 1B, wird das Ende des Rohrs 10 aufgeweitet, um einen aufgeweiteten Rohrendabschnitt 11 zu erhalten. Nachfolgend wird gemäß der 1C ein Rohrfitting 14 in den aufgeweiteten Rohrendabschnitt 11 eingeschoben. In einem letzten Schritt, gezeigt in der 1D, wird die Manschette oder Hülse 12 in Richtung des Rohrendes zum Rohrfitting 14 geschoben, um somit eine feste Verbindung zwischen dem Rohr 10 und dem Rohrfitting 14 zu gewährleisten. Dabei kann das Aufschieben der Hülse 12 auf den aufgeweiteten Rohrendabschnitt 11 beispielsweise mittels einem geeigneten Schiebegerät oder einer Montagezange erfolgen.
Es hat sich gezeigt, dass beim Prozess des Aufweitens der Rohre, insbesondere bei Kunststoffrohren, die Rohre ausgeprägte elastische Eigenschaften aufweisen und somit der zeitliche Ablauf des Aufweitprozesses einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität der Verbindung hat. Insbesondere kann eine elastische Rückverformung der aufgeweiteten Rohre eine sichere Verbindung zwischen dem Rohr und dem Rohrfitting verhindern, sollte das Einstecken des Rohrfittings in den aufgeweiteten Rohrendabschnitt 11 erst nach der elastischen Rückverformung erfolgen. Dies kann dazu führen, dass das Fitting nicht ausreichend tief in das Rohr gesteckt werden kann, sodass nicht die geforderte Reibflächengröße erreicht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Steuerung eines Elektrowerkzeugs und insbesondere eines elektro-hydraulischen Aufweitgeräts bereitzustellen, mit dem eine Verbesserung der Verbindung erreicht werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 16. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Aufweitgerät gemäß Anspruch 13 sowie eine Rohrverbindung gemäß Anspruch 15.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Elektrowerkzeuges und insbesondere eines elektro-hydraulischen Aufweitgeräts ist implementiert in dem Elektrowerkzeug und weist die Schritte auf:

a) Starten eines Elektromotors des Elektrowerkzeugs;
b) Erfassen eines Stroms i des Elektromotors;
c) Bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromgrenzwertes di Abschalten des Elektromotors für eine vorgegebene Haltedauer Δt;
d) Nach Ablauf der vorgegebenen Haltedauer Δt, Starten des Elektromotors bis zum Ende der Fahrt;
e) Abschalten des Elektromotors bei Erreichen des Endes der Fahrt.

Handelt es sich bei dem Elektrowerkzeug um ein Aufweitgerät, kann dieses einen Aufweitkopf aufweisen, der mit einem Rohrende verbunden wird. Der Aufweitkopf kann dabei einen vergrößerbaren Durchmesser aufweisen, wodurch das Rohrende aufgeweitet wird. Angetrieben wird das Elektrowerkzeugs dabei mittels eines Elektromotors. Ist das Elektrowerkzeug als elektro-hydraulisches Aufweitgerät ausgebildet, weist dieses eine hydraulische Kraftumwandlungsvorrichtung auf, welche die Bewegung des Elektromotors in eine hydraulisch angetriebene Aufweitbewegung des Aufweitkopfes umwandelt. Hierbei wird der Strom i des Elektromotors erfasst und bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromgrenzwertes di wird der Elektromotor für eine vorgegebene Haltedauer Δt abgeschaltet. Nach Ablauf der vorgegebenen Haltedauer Δt wird sodann der Elektromotor wieder angeschaltet bis zum Ende der Fahrt, wobei bei Erreichen des Endes der Fahrt der Elektromotor abgeschaltet wird und der Arbeitsvorgang bzw. der Aufweitvorgang abgeschlossen ist. Aufgrund der vorgegeben Haltedauer Δt wird dem elastischen Schrumpfungseffekt des Rohres entgegengewirkt, sodass das Einsetzen der elastischen Rückverformung verzögert wird und eine Verbindung mit einem weiteren Rohr oder einem Rohrfitting erzeugt werden kann, bevor die elastische Rückverformung eintritt. Hierdurch wird die Qualität der erreichten Verbindungen verbessert. Dabei wird der Strom i des Elektromotors herangezogen, um den Zeitpunkt der Unterbrechung des Aufweitvorgangs für die vorgegebene Haltedauer Δt zu bestimmen.
Vorzugsweite wird eine erwartete Haltezeit t_Halt bestimmt, wobei insbesondere das Erfassen des Stroms i des Elektromotors erfolgt ab Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt. Somit ist es insbesondere nicht erforderlich über die ganze Fahrt des Elektrowerkzeugs stets den Strom des Elektromotors zu erfassen. Vielmehr wird erst nach Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt der Strom i des Elektromotors erfasst. Hierdurch wird der Aufwand zur Detektierung des Stroms i des Elektromotors reduziert, da insbesondere erst ein Überschreiten des vorgegebenen Grenzwerts di und ein Abschalten des Elektromotors für die vorgegebene Haltedauer Δt nach Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt erfolgt.
Vorzugsweise wird ab Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt die Motorgeschwindigkeit bzw. der Strom des Elektromotors reduziert. Dies kann beispielsweise erfolgen mittels Anpassung der Pulsweitenmodulation. Somit kann bis zum Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt eine hohe Motorgeschwindigkeit gewählt werden, um einen ausreichend schnellen Arbeitsprozess bzw. Aufweitvorgang zu erreichen. Bei Erreichen und nach der erwarteten Haltezeit t_Halt erfolgt sodann der Aufweitvorgang mit reduzierter Motorgeschwindigkeit, sodass rechtzeitig ein Überschreiten des vorgegebenen Stromgrenzwerts di detektiert werden kann, welcher sodann zum Abschalten des Elektromotors für die vorgegebene Haltedauer Δt herangezogen wird.
Vorzugsweise wird vor Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt ein mittlerer Strom ĩ erfasst, wobei der Stromgrenzwert di abhängig ist von dem mittleren Strom ĩ. Dabei kann der mittlere Strom ĩ der Strom i des Elektromotors gemittelt über ein vorgegebenes Zeitintervall sein. Insbesondere wird unmittelbar vor Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt der mittlere Strom ĩ erfasst. Somit kann der mittlere Strom ĩ insbesondere weniger als 3 Sekunden vor der erwarteten Haltezeit t_Halt, vorzugsweise weniger als 2 Sekunden vor der erwarteten Haltezeit t_Halt und besonders bevorzugt weniger als 1 Sekunde vor der erwarteten Haltezeit t_Halt erfasst werden.
Vorzugsweise beträgt der Stromgrenzwert di das 0,5 - 1-fache des mittleren Stroms ĩ und bevorzugt das 0,6 - 0,8-fache des mittleren Stroms i. Dies gilt insbesondere dann, wenn nach Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt die Motorgeschwindigkeit bzw. der Strom des Elektromotors reduziert wird zur Verlangsamung der Fahrt. Erfolgt dies nicht, kann der Stromgrenzwert di insbesondere das 1 - 5-fache des mittleren Stroms ĩ und bevorzugt das 1 - 2-fache des mittleren Stroms ĩ betragen.
Vorzugsweise wird die erwartete Haltezeit t_Halt bestimmt in Abhängigkeit von einer mittleren Spannung Ü und einer Temperatur T, wobei es sich bei der Temperatur T insbesondere um die Umgebungstemperatur und/oder eine Betriebstemperatur des Elektrowerkzeugs, wie beispielsweise die Öltemperatur bei einem elektro-hydraulischen Aufweitgerät, handelt. Insbesondere, sofern es sich bei dem Elektrowerkzeug um ein akkubetriebenes Elektrowerkzeug handelt, wird mittels der mittleren Spannung Ü der Einfluss des Ladezustands des Akkus berücksichtigt. Gleichzeitig wird der Einfluss der Temperatur auf den Aufweitvorgang berücksichtigt. Dabei werden die mittlere Spannung Ũ und/oder die Temperatur T insbesondere unmittelbar nach dem Starten des Elektromotors erfasst (Schritt a) zur Bestimmung der erwarteten Haltezeit t_Halt. Vorzugsweise wird dabei die mittlere Spannung Ü und/oder die Temperatur T nach Abfall des Anlaufstroms des Elektromotors erfasst. Alternativ hierzu wird die mittlere Spannung Ü und/oder die Temperatur T innerhalb der ersten 0 - 5 Sekunden, bevorzugt innerhalb der ersten 0 - 3 Sekunden und besonders bevorzugt innerhalb der ersten 0 - 1 Sekunde nach dem Start des Elektromotors erfasst.
Vorzugsweise wird die erwartete Haltezeit t_Halt unmittelbar nach der Erfassung der mittleren Spannung Ü und/oder der Temperatur T bestimmt.
Vorzugsweise wird die erwartete Haltezeit t_Halt bestimmt mittels eines Polynoms t_Halt(Ũ), wobei das Polynom insbesondere vom Grad 2, Grad 3 oder höher ist.
Vorzugsweise wird die erwartete Haltezeit t_Halt bestimmt mittels $t_{Halt} (\tilde{U}) = A {\tilde{U}}^{3} + B {\tilde{U}}^{2} + C \tilde{U} + D$
Dabei sind A, B, C und D die Koeffizienten der Monome des Polynoms und können beispielsweise über Fitting des Polynomverlaufs an eine Vielzahl von gemessenen Aufweitfahrten erfolgen.
Vorzugsweise sind die Koeffizienten linear, quadratisch oder mit einer höheren Potenz von der Temperatur T abhängig. Hierdurch wird die Temperatur über Anpassung der Koeffizienten des Polynoms berücksichtigt, um somit eine temperaturabhängige Korrektur der erwarteten Haltezeit t_Halt zu erhalten.
Vorzugsweise ergeben sich die Koeffizienten des Polynoms zu $\begin{array}{l} A = A (T) = a_{A} T^{2} + b_{A} T + c_{A} \\ B = B (T) = a_{B} T^{2} + b_{B} T + c_{B} \end{array}$
$\begin{array}{l} C = C (T) = a_{C} T^{2} + b_{C} T + c_{C} \\ D = D (T) = a_{D} T^{2} + b_{D} T + c_{D} \end{array}$
Im Beispiel eines Polynoms dritten Grades zur Bestimmung der erwarteten Haltezeit t_Halt(Ũ) ergibt sich hieraus $t_{Halt} (\tilde{U}, T) = (a_{A} T^{2} + b_{A} T + c_{A}) {\tilde{U}}^{3} + (a_{B} T^{2} + b_{B} T + c_{B}) {\tilde{U}}^{2} + (a_{C} T^{2} + b_{C} T + c C) \tilde{U} + a_{D} T^{2} + b_{D} T + c_{D}$
Dabei ergeben sich die Koeffizienten a_i, b_i, c_i mit i = {A, B, C, D} entsprechend dem vorstehend genannten Fitting des Polynoms an eine Vielzahl von Aufweitfahrten zu unterschiedlichen Temperaturen T. Insbesondere betragen die Koeffizienten:

a_A: zwischen 10^-6 und 10^-5, insbesondere zwischen 6*10^-6 und 7*10^-6;
b_A: zwischen -10^-4 und -10^-3, insbesondere zwischen -10^-4 und -2*10^-4;
c_A: zwischen -10^-2 und -10^-1, insbesondere zwischen -2*10^-2 und -4*10^-2;
a_B: zwischen -10^-4 und -10^-3, insbesondere zwischen -10^-4 und -2*10^-4;
b_B: zwischen 10^-3 und 10^-2, insbesondere zwischen 2*10^-3 und 4*10^-3;
c_B: zwischen 1 und 5, insbesondere zwischen 1 und 2;
a_c: zwischen 10^-3 und 10^-2, insbesondere zwischen 10^-3 und 2*10^-3;
b_c: zwischen -10^-2 und -10^-1, insbesondere zwischen -10^-2 und -2*10^-2;
c_c: zwischen -10 und -20, insbesondere zwischen -12 und -14;
a_D: zwischen -10^-3 und -10^-2, insbesondere zwischen -10^-3 und -2*10^-3;
b_D: zwischen -10^-4 und -10^-3, insbesondere zwischen -2*10^-4 und -3*10^-4;
c_D: zwischen 10 und 100, insbesondere zwischen 40 und 60.

Zur Ermittlung des Polynoms werden insbesondere eine vorgegebene Anzahl an Fahrten bei unterschiedlichen konstanten Temperaturen, vorzugsweise drei unterschiedliche Temperaturen werden herangezogen, und verschiedenen Akkuladezuständen, die das gesamte Spannungsspektrum abdecken, durchgeführt. Aus diesen Werten wird über Fitting für jede Temperatur ein Polynom insbesondere dritten Grades abgeleitet. Für jedes erhaltene Monom (A, B, C, D) lassen sich dann mit den gegebenen Temperaturen die entsprechenden Koeffizienten für eine quadratische Abhängigkeit errechnen.
Vorzugsweise wird die erwartete Haltezeit t_Halt angepasst mittels eines gerätespezifischen Korrekturwerts P, wobei der gerätespezifische Korrekturwert P mittels einer Kalibrierungsfahrt bestimmt wird. Dabei kann die Kalibrierungsfahrt einmalig erfolgen, beispielsweise vor Auslieferung des Aufweitgeräts, oder wiederkehrend in Intervallen, welche beispielsweise mit den Wartungsintervallen des Aufweitgeräts zusammenfallen. Durch den gerätespezifischen Korrekturwert P wird der Verschleiß des Elektromotors berücksichtigt sowie Fertigungstoleranzen des Elektromotors.
Vorzugsweise erfolgt die Kalibrierungsfahrt ohne Werkzeug und insbesondere ohne Aufweitkopf.
Vorzugsweise hängt der Korrekturwert P linear, quadratisch oder mit einer höheren Potenz von der Temperatur T ab. Da bei den verschiedenen Temperaturzuständen, unter denen eine Aufweitfahrt erfolgt, ein konstanter Korrekturwert P unter Umständen nicht ausreichend ist, wird dieser abhängig von der Temperatur ermittelt, um so eine höhere Genauigkeit bei der Bestimmung der erwarteten Haltezeit t_Halt zu erreichen.
Vorzugsweise ergibt sich somit die Bestimmung der erwarteten Haltezeit t_Halt mittels eines Polynoms t_Halt(Ũ) 3. Grades zu $\begin{matrix} t_{Halt} (\tilde{U}, T) = [(a_{A} T^{2} + b_{A} T + c_{A}) {\tilde{U}}^{3} + (a_{B} T^{2} + b_{B} T + c_{B}) {\tilde{U}}^{2} + (a_{C} T^{2} + b_{C} T + c_{C}) \tilde{U} + a_{D} T^{2} + b_{D} T + c_{D}] \times \\ \dots \times [1 + P (k_{1} T^{2} + k_{2} T + k_{3})] \end{matrix}$
Dabei ergibt sich vorzugsweise der Korrekturwert P zu $P = (\frac{t_{A n}}{t_{K a l} (\bar{U}, T)} - 1) \frac{1}{k_{1} T^{2} + k_{2} T + k_{3}} .$
Dabei ist t_An die tatsächliche zeitliche Position des Kraftanstiegs während der Kalibrierfahrt und t_Kal ist die von der mittleren Spannung Ũ und der Temperatur T abhängige erwartete Haltezeit der Kalibrierfahrt und kann analog zu dem vorstehend Beschriebenen bestimmt werden. k₁, k₂ und k₃ sind Koeffizienten, welche sich beispielsweise durch Fitting des Korrekturwerts an eine Vielzahl von Aufweitfahrten bei unterschiedlichen Temperaturen T ergeben. Insbesondere betragen

k₁ : zwischen -10^-5 und -10^-4, insbesondere zwischen -5*10^-5 und -6*10^-5;
k₂: zwischen 10^-3 und 10^-2, insbesondere zwischen 5*10^-3 und 6*10^-3;
k₃: zwischen 0.01 und 0.2, insbesondere zwischen 0.1 und 0.12.

Vorzugsweise beträgt die vorgegebene Haltedauer Δt zwischen 1 Sekunde und 5 Sekunden und insbesondere zwischen 1 Sekunde und 2 Sekunden.
Vorzugsweise findet die Unterbrechung der Fahrt für die vorgegebene Haltedauer weniger als 2s, bevorzugt weniger als 1s und besonderes bevorzugt weniger als 0.6s, also im Wesentlichen unmittelbar vor dem Ende der Fahr statt.
Vorzugsweise wird bei Erreichen des Endes der Fahrt ein hydraulisches Ventil geöffnet und der Elektromotor abgeschaltet. Insbesondere erfolgt ein Abschalten des Elektromotors auf Grund eines Drehzahlanstiegs des Elektromotors bei Öffnen des hydraulischen Ventils.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Aufweitgerät mit einem Aufweitkopf zur Aufweitung von Rohrenden mit einem Elektromotor zur Betätigung des Aufweitkopfes. Dabei ist der Elektromotor mit einer Stromquelle, insbesondere einem Akku, verbunden und einer Steuerungseinheit. Die Steuerungseinheit ist ausgebildet das Verfahren wie vorstehend beschrieben zu implementieren.
Vorzugsweise weist das Aufweitgerät keinen Drucksensor auf. Durch Detektion des Drucks kann das Erreichen des Endes der Fahrt ebenfalls ermittelt werden und auch eine Steuerung des Zeitpunkts der Unterbrechung des Aufweitprozesses kann mittels des erfassten Drucks erfolgen. Hierbei sind Drucksensoren jedoch teuer und fehleranfällig, sodass diese durch die Schritte des Verfahrens der vorliegenden Erfindung und insbesondere durch die Steuerungseinheit der vorliegenden Erfindung gerade vermieden werden. Somit ist ein Aufweitgerät geschaffen, welches keinen Drucksensor aufweist.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Rohrverbindung von einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr oder einem Rohrfitting, wobei ein Rohrende des ersten Rohrs mit einem Aufweitgerät wie vorstehend beschrieben aufgeweitet ist und ein Rohrende des zweiten Rohrs oder das Rohrfitting eingesteckt ist.
Insbesondere handelt es sich bei dem ersten Rohr um ein Kunststoffrohr. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kunststoffrohr um ein PE-Rohr, ein PVC-Rohr, ein CPVC- Rohr. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kunststoffrohr um ein cross-linked Polyethylen Rohr (PE-X). Alternativ handelt es sich bei dem ersten Rohr und/oder dem zweiten Rohr um ein Metallrohr und insbesondere ein Kupferrohr.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Rohrverbindung von einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr oder Rohrfitting, wobei es sich insbesondere um eine axiale Rohrverbindung handelt. Hierzu wird ein Rohrende des ersten Rohrs gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren aufgeweitet und nachfolgend ein Rohrende des zweiten Rohrs oder das Rohrfitting eingesteckt.
Insbesondere wird nachfolgend eine Manschette oder Hülse über den aufgeweiteten Rohrendabschnitt des ersten Rohrs geschoben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Die Figuren zeigen:

1A - 1D eine axiale Rohrverbindung nach dem Stand der Technik,
2 ein Aufweitgerät gemäß der vorliegenden Erfindung,
3 das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufweitung eines Rohrs und
4 ein exemplarischer Stromverlauf während einer Aufweitfahrt gemäß der vorliegenden Erfindung.

Im Folgenden wird Bezug genommen auf 2. Das erfindungsgemäße Aufweitgerät 16 weist einen Aufweitkopf 18 auf, auf den ein Rohr 10 mit seinem Ende aufgeschoben wird. Der Aufweitkopf 18 weist mindestens zwei oder mehr unabhängig voneinander radial bewegbare Aufweitabschnitte 20 auf, welche gemeinsam eine zylindrische oder im Wesentlichen zylindrische Außenfläche bilden, die mit der Innenfläche des Rohrs 10 in Eingriff gelangen. Weiterhin weist der Aufweitkopf 18 einen Keil 22 auf. Der Keil 22 ist mit einem Elektromotor 24 verbunden und wird während des Aufweitvorgangs in der Darstellung der 2 in Richtung des Pfeils 30 verschoben. Hierdurch bewegen sich die Aufweitabschnitte 20 entsprechend den Pfeilen 32 radial nach außen und weiten das Rohr 10 auf. Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt auf eine bestimmte Technik oder Mechanik zur Aufweitung des Rohres. Andere Möglichkeiten lassen sich selbstverständlich ebenfalls mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kombinieren.
Weiterhin ist der Elektromotor 24 verbunden mit einer Stromversorgung 26, welche beispielsweise als Akku ausgebildet ist. Der Elektromotor 24 ist ebenfalls verbunden mit einer Steuerungseinheit 28, welche den Elektromotor 24 steuert und insbesondere den zeitlichen Ablauf des Aufweitvorgangs kontrolliert. Auch wenn in der 2 lediglich ein Elektromotor 24 dargestellt ist, so kann das Aufweitgerät 16 als elektro-hydraulisches Aufweitgerät ausgebildet sein. In diesem Fall wird die Bewegung des Elektromotors 24 in eine hydraulische Kraft umgesetzt, wobei der Keil 22 mittels der hydraulischen Kraft bewegt wird zur Erzeugung einer ausreichend großen Aufweitkraft zur Aufweitung des Rohres 10.
Im Folgenden wird Bezug genommen auf die 3, welche die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbart.
Im Schritt S01 wird der Elektromotor 24 des Elektrowerkzeugs bzw. des Aufweitgeräts 16 gestartet. Hierbei kann bereits das aufzuweitende Rohr 10 mit dem Aufweitkopf 18 des Aufweitgeräts 16 verbunden sein.
Im Schritt S02 wird ein Strom i des Elektromotors 24 erfasst. Hierbei kann die Erfassung kontinuierlich erfolgen oder in einem zeitlichen Intervall.
Im Schritt S03, bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromgrenzwertes di, wird der Elektromotor 24 für eine vorgegebene Haltedauer Δt abgeschaltet. Im Schritt S04, nach Ablauf der vorgegebenen Haltedauer Δt, wird der Elektromotor 24 gestartet und der Arbeitsvorgang bzw. die Aufweitfahrt wird fortgesetzt.
Im Schritt S05 wird bei Erreichen des Endes der Fahrt der Elektromotor 24 wieder abgeschaltet.
Somit wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Stromgrenzwert di herangezogen. Wird dieser vorgegebene Stromgrenzwert di von dem Strom i des Elektromotors 24 überschritten, wird der Elektromotor 24 für eine vorgegebene Haltedauer Δt ausgeschaltet. Nach Ablauf der vorgegebenen Haltedauer Δt wird der Elektromotor 24 erneut gestartet und die Aufweitfahrt abgeschlossen bzw. bis zu ihrem Ende durchgeführt. Handelt es sich bei dem Aufweitgerät 16 um ein elektro-hydraulisches Aufweitgerät, wird bei Erreichen des Endes der Fahrt ein hydraulisches Ventil (nicht dargestellt) geöffnet. Hierdurch fällt der Druck in der Hydraulikkammer ab und insbesondere schlagartig ab. Gleichzeitig steigt hierdurch die Drehzahl des Elektromotors. Anhand des Anstiegs der Drehzahl des Elektromotors 24 kann dieser sodann abgeschaltet werden.
Im Folgenden wird Bezug genommen auf die 4, welche eine exemplarische und schematische Darstellung des Stromverlaufs i (Kurve 34) über die Zeit t bei einer Aufweitfahrt darstellt. Nach Start des Elektromotors 24 entsteht zunächst ein Anlaufstrom 36, welcher sodann wieder anfällt. Nach Abfall des Anlaufstroms 36 wird in einem exemplarischen Intervall 38 sodann die Temperatur T und die mittlere Spannung Ũ bestimmt. Dabei hängt die mittlere Spannung Ü ab beispielsweise von dem Ladezustand des Akkus, welcher als Stromversorgung dient. Bei der Temperatur T handelt es sich um die Umgebungstemperatur. Dabei hat die Umgebungstemperatur wesentlichen Einfluss auf die elastischen Eigenschaften eines Kunststoffrohres. Jedoch hat die Temperatur auch Auswirkungen auf den Betrieb des Elektrogerätes. Diese Einflüsse auf den Aufweitvorgang können durch die Erfassung der Temperatur berücksichtigt werden, um somit eine gleichbleibende Aufweitung des Rohres 10 auch unter verschiedenen Einflüssen zu gewährleisten.
Aus der mittleren Spannung Ü und der Temperatur T wird sodann eine erwartete Haltezeit t_Halt bestimmt. Dabei kann die erwartete Haltezeit t_Halt bestimmt werden mittels eines Polynoms t_Halt(Ũ), wobei das Polynom insbesondere vom Grad 2, vom Grad 3 oder höher ist. Vorzugsweise wird die erwartete Haltezeit t_Halt bestimmt mittels $t_{Halt} (\tilde{U}) = A {\tilde{U}}^{3} + B {\tilde{U}}^{2} + C \tilde{U} + D .$
Zur Berücksichtigung der Temperatur sind die Koeffizienten der einzelnen Monome des Polynoms quadratisch von der Temperatur abhängig und ergeben sich zu: $\begin{array}{l} A = A (T) = a_{A} T^{2} + b_{A} T + c_{A} \\ B = B (T) = a_{B} T^{2} + b_{B} T + c_{B} \end{array}$
$\begin{array}{l} C = C (T) = a_{C} T^{2} + b_{C} T + c_{C} \\ D = D (T) = a_{D} T^{2} + b_{D} T + c_{D} \end{array}$
Andere Abhängigkeiten wie beispielsweise eine lineare Abhängigkeit oder eine Abhängigkeit von der Temperatur mit einer höheren Potenz sind ebenfalls möglich. Somit ergibt sich die erwartete Haltezeit t_Halt in Abhängigkeit der mittleren Spannung Ũ und T zu: $t_{Halt} (\tilde{U}, T) = (a_{A} T^{2} + b_{A} T + c_{A}) {\tilde{U}}^{3} + (a_{B} T^{2} + b_{B} T + c_{B}) {\tilde{U}}^{2} + (a_{C} T^{2} + b_{C} T + c C) \tilde{U} + a_{D} T^{2} + b_{D} T + c_{D}$
mit den Koeffizienten

Um fertigungsbedingt Abweichung des Elektromotors und / oder des Aufweitgeräts zu berücksichtigen, wie beispielsweise ein Verschleiß, kann ein Korrekturterm berücksichtigt werden. Dieser Korrekturterm kann durch eine Kalibrierungsfahrt insbesondere ohne Werkzeug und bevorzugt ohne Aufweitkopf 18 bestimmt werden. Da bei den verschiedenen Temperaturzuständen ein konstanter Korrekturwert P unter Umständen nicht ausreichend sein kann, ist der Korrekturwert anhängig von der Temperatur. Der Korrekturwert P ist dabei linear, quadratisch oder mit einer höheren Potenz von der Temperatur T abhängig. Insbesondere ergibt sich der Korrekturwert zu $P = (\frac{t_{A n}}{t_{K a l} (\bar{U}, T)} - 1) \frac{1}{k_{1} T^{2} + k_{2} T + k_{3}},$
wobei die Kalibrierzeit t_kal der erwarteten Haltezeit währender Kalibrierfahrt entspricht, welche sich analog zu t_Halt bestimmt, insbesondere ohne Korrekturterm. In anderen Worten bestimmt t_kal die Zeit bis zum charakteristischen Referenzpunkt (Beginn des Stromanstiegs).Weiterhin gibt t_AN die tatsächliche zeitliche Position des Kraftanstiegs an, sodass hieraus der gerätespezifische Korrekturwert Vermittelt werden kann. Die Koeffizienten k₁, k₂, k₃ ergeben sich hierbei zu:

k₁: zwischen -10^-5 und -10^-4, insbesondere zwischen -5*10^-5 und -6*10^-5;
k₂: zwischen 10^-3 und 10^-2, insbesondere zwischen 5*10^-3 und 6*10^-3;
k₃: zwischen 0.01 und 0.2, insbesondere zwischen 0.1 und 0.12.

Unter Berücksichtigung des gerätespezifischen Korrekturwerts P ergibt sich somit die erwartete Haltezeit t_Halt zu $\begin{array}{r} t_{Halt} (\tilde{U}, T) = [(a_{A} T^{2} + b_{A} T + c_{A}) {\tilde{U}}^{3} + (a_{B} T^{2} + b_{B} T + c_{B}) {\tilde{U}}^{2} + (a_{C} T^{2} + b_{C} T + c_{C}) \tilde{U} + a_{D} T^{2} + c_{D}] \times \\ \dots \times [1 + P (k_{1} T^{2} + k_{2} T + k_{3})] \end{array}$
Vor Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt wird zum Zeitpunkt 40 der mittlere Strom ĩ gemessen. Dies kann insbesondere weniger als 1 Sekunde vor Erreichen der zuvor berechneten erwarteten Haltezeit t_Halt erfolgen.
Bei Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt wird der Motorstrom reduziert zur Verlangsamung des Aufweitprozesses und weiterhin kann erst ab dem Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt der Strom i des Elektromotors erfasst werden. Wie in der 4 gezeigt, erfolgt sodann eine Reduzierung des Stroms, wobei nachfolgend bei der Aufweitung des Rohrs 10 ein Anstieg 42 des Stroms i aufgrund der zunehmenden Kraft erfolgt, die erforderlich ist zur Aufweitung des Rohrs 10.
Bei Erreichen eines vorgegebenen Stromgrenzwertes di (Bezugszeichen 44), wird der Elektromotor 24 für eine vorgegebene Haltedauer Δt (Bezugszeichen 46) abgeschaltet. Die vorgegebene Haltedauer Δt beträgt hierbei insbesondere zwischen 1 und 5 Sekunden und bevorzugt zwischen 1 und 2 Sekunden. Nach Ablauf der vorgegebenen Haltedauer Δt wird der Elektromotor 24 erneut angeschaltet. Hierbei ergibt sich erneut ein Anlaufstrom 48, wobei nach dessen Abfall der Strom weiter ansteigt aufgrund des fortgeführten Aufweitvorgangs des Rohrs 10. Bei Abschluss 50 der Aufweitfahrt fällt der Strom ab und der Elektromotor 24 kann abgeschaltet werden. Der Aufweitvorgang ist abgeschlossen. Aufgrund der vorgegebenen Haltedauer Δt ist die elastische Rückverformung des Rohres 10 verzögert. Somit kann das Rohr 10 auf einfache Weise auf den Rohrfitting 14 oder ein zweites Rohr aufgesteckt werden, um eine sichere axiale Verbindung der Rohre zu gewährleisten.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Elektrowerkzeuges, insbesondere eines elektro-hydraulischen Aufweitgeräts, implementiert in dem Elektrowerkzeug, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Starten eines Elektromotors des Elektrowerkzeugs; b) Erfassen eines Stroms i des Elektromotors; c) Bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromgrenzwertes di Abschalten des Elektromotors für eine vorgegebene Haltedauer Δt; d) Nach Ablauf der vorgegebenen Haltedauer Δt, Starten des Elektromotors bis zum Ende der Fahrt; e) Abschalten des Elektromotors bei Erreichen des Endes der Fahrt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem eine erwartete Haltezeit t_Halt bestimmt wird und insbesondere das Erfassen des Stroms i des Elektromotors erfolgt ab Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem ab Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt die Motorgeschwindigkeit bzw. Strom des Elektromotors reduziert wird, insbesondere mittels Anpassung der Pulsweitenmodulation.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem vor Erreichen der erwarteten Haltezeit t_Halt ein mittlerer Strom ĩ erfasst wird, wobei der Stromgrenzwert di abhängig ist von dem mittleren Strom ĩ und insbesondere das 0,5 bis 1-fache des mittleren Stroms ĩ und bevorzugt das 0,6 bis 0,8-fache des mittleren Stroms ĩ beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die erwarteten Haltezeit t_Halt abhängig ist von einer mittleren Spannung Ü und einer Temperatur T, wobei insbesondere unmittelbar nach dem Starten des Elektromotors die mittlere Spannung Ü und die Temperatur T erfasst werden und bevorzugt nach Abfall des Anlaufstroms.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die erwartete Haltezeit t_Halt bestimmt wird mittels eines Polynoms t_Halt(Ũ), wobei das Polynom insbesondere vom Grad 3 oder höher ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Polynom t_Halt(Ũ) Koeffizienten aufweist, welche insbesondere linear, quadratisch oder mit einer höheren Potenz von der Temperatur T abhängen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei welchem die erwartete Haltezeit t_Halt angepasst wird mittels eines gerätespezifischen Korrekturwertes P, wobei der gerätespezifische Korrekturwert mittels eine Kalibrierungsfahrt bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die Kalibrierungsfahrt ohne Werkzeug und insbesondere ohne Aufweitkopf durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem der Korrekturwert P linear, quadratisch oder mit einer höheren Potenz von der Temperatur T abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die vorgegebene Haltedauer Δt zwischen 1s und 5s, insbesondere zwischen 1s und 2s beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem bei Erreichen des Endes der Fahrt ein hydraulisches Ventil öffnet und der Elektromotor abschaltet.
Aufweitgerät mit einem Aufweitkopf zur Aufweitung von Rohrenden und einem Elektromotor zur Betätigung des Aufweitkopfes, wobei der Elektromotor mit einer Stromquelle, insbesondere einem Akku, verbunden ist und einer Steuerungseinheit, wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zu implementieren.
Aufweitgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es keinen Drucksensor aufweist.
Rohrverbindung von einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr oder Rohrfitting, wobei ein Rohrende des ersten Rohres mit einem Aufweitgerät gemäß Anspruch 13 oder 14 aufgeweitet ist und ein Rohrende des zweiten Rohres oder das Rohr-Fitting eingesteckt ist.
Verfahren zur Rohrverbindung von einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr oder Rohrfitting, wobei ein Rohrende des ersten Rohres gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufgeweitet wird und nachfolgend ein Rohrende des zweiten Rohres oder das Rohr-Fitting eingesteckt wird.