DE102022203501A1

DE102022203501A1 - Method for operating an impact wrench, control device for carrying out the method and impact wrench

Info

Publication number: DE102022203501A1
Application number: DE102022203501.1A
Authority: DE
Inventors: Shu Wei Goh; Mohammed Adnan Azam; Pardhasaradhi Vemulamada; Mohit Kulkarni; Chian Wah Lam
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-04-07
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2023-10-12
Also published as: CN116893023A

Abstract

Bei einem Verfahren (18) zum Betreiben eines Schlagschraubers (1) wird eine Zeitreihe eines Sensorsignals (20) eines Drehmomentsensors (5) des Schlagschraubers (1) im Betrieb des Schlagschraubers (1) empfangen. Auf Basis der Zeitreihe wird eine Anzahl (24) von Impulsen des Sensorsignals (20) und zumindest einer Signalgröße (25, 26, 27, 28) des Sensorsignals (20) ermittelt. Ein Drehmoment wird auf Basis der Anzahl der Impulse (24) und der zumindest einen Signalgröße (25, 26, 27, 28) ermittelt.In a method (18) for operating an impact wrench (1), a time series of a sensor signal (20) of a torque sensor (5) of the impact wrench (1) is received during operation of the impact wrench (1). Based on the time series, a number (24) of pulses of the sensor signal (20) and at least one signal size (25, 26, 27, 28) of the sensor signal (20) are determined. A torque is determined based on the number of pulses (24) and the at least one signal variable (25, 26, 27, 28).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schlagschraubers, eine Steuereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens und einen Schlagschrauber.The present invention relates to a method for operating an impact wrench, a control device for carrying out the method and an impact wrench.

Das Messen eines Drehmoments einer Rotationskomponente ist in vielen Anwendungsfällen erforderlich. Beispielsweise kann bei einem Elektrogerät mit einem Elektromotor ein Drehmoment gemessen werden, um einen Arbeitsfortschritt festzustellen, anzuzeigen und auf Basis des Arbeitsfortschritts zweckmäßige Maßnahmen ergreifen zu können. Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise das Messen des Drehmoments mittels eines Verspannungsdrehmomentsensors, eines auf oberflächenakustischen Wellen beruhenden Drehmomentsensors, eines auf einer piezoelektrischen Antwort beruhenden Drehmomentsensors, eines optischen Drehmomentsensors, eines induktiven Drehmomentsensors oder eines auf einem magnetoelastischen Effekt basierenden Drehmomentsensors bekannt. Es sind verschiedene Verfahren zur Drehmomentmessung bekannt, bei denen magnetoelastische Effekte ausgenutzt werden. Beim sogenannten Villari-Effekt (inverse Magnetostriktion) führt die angelegte Drehmomentbelastung zu einer Änderung der Magnetisierung.Measuring a torque of a rotational component is required in many applications. For example, in an electrical device with an electric motor, a torque can be measured in order to determine and display work progress and to be able to take appropriate measures based on the work progress. From the prior art, for example, measuring the torque by means of a tension torque sensor, a torque sensor based on surface acoustic waves, a torque sensor based on a piezoelectric response, an optical torque sensor, an inductive torque sensor or a torque sensor based on a magnetoelastic effect is known. Various methods for torque measurement are known in which magnetoelastic effects are exploited. In the so-called Villari effect (inverse magnetostriction), the applied torque load leads to a change in magnetization.

Elektrische Schlagschrauber funktionieren nach dem Prinzip des Anziehens eines Bolzens oder einer Schraube mittels eines Schraubenschlüssels, wobei mit einem Hammer Schläge auf den Schraubenschlüssel ausgeübt werden, wodurch Schlag für Schlag ein Drehmoment beim Anziehen aufgebaut wird. Ein Vorteil von Schlagschraubern besteht darin, dass sie im Verhältnis zu ihrem Gewicht und zu ihrer Größe eine sehr hohe Kapazität haben können. Auch ist eine auf einen Bediener zurück übertragene Reaktionskraft sehr gering. Dadurch sind Schlagschrauber flexibel und einfach zu bedienen.Electric impact wrenches work on the principle of tightening a bolt or screw using a wrench, applying blows to the wrench with a hammer, building up tightening torque blow by blow. One advantage of impact wrenches is that they can have a very high capacity relative to their weight and size. The reaction force transmitted back to an operator is also very small. This makes impact wrenches flexible and easy to use.

Muttern und Schrauben müssen mit einem angemessenen Drehmoment angezogen werden: nicht zu fest, um Schäden an den Komponenten zu verursachen, und nicht zu locker, damit sich die Baugruppe nicht lockern oder auseinanderfallen kann. Da Schrauben mit bestimmten Festigkeitsniveaus hergestellt werden, besteht das übliche Konstruktionskriterium darin, dass Schrauben auf einen Prozentsatz dieser Festigkeit (manchmal als „Prüflast“ bezeichnet) der Schraube vorgespannt werden. Die aufzuwendenden Drehmomente, um diese Last unter typischen Bedingungen zu erreichen, sind für verschiedene Schraubengrößen und Schraubenqualitäten festgelegt und für die wichtigsten und gängigsten Verbindungselemente bekannt. Dieses Drehmoment, das oft als aufgebrachtes Drehmoment bezeichnet wird, ist der endgültige Drehmomentwiderstand, den ein Hand- oder Kraftschrauber beim Anziehen eines Befestigungselements mit kontinuierlicher Geschwindigkeit aufweist.Nuts and bolts must be torqued appropriately: not too tight to cause damage to the components, and not too loose to prevent the assembly from coming loose or falling apart. Because bolts are manufactured to specific strength levels, the common design criterion is for bolts to be preloaded to a percentage of that strength (sometimes referred to as the “test load”) of the bolt. The torques to be applied to achieve this load under typical conditions are defined for different screw sizes and screw qualities and are known for the most important and common fasteners. This torque, often referred to as applied torque, is the final torque resistance that a hand or power wrench experiences when tightening a fastener at a continuous rate.

Im Allgemeinen werden Anzugsdrehmomentspezifikationen unter der Annahme dieser Art der kontinuierlichen Drehmomentaufbringung vorgenommen. Viele Handschrauber und Elektroschrauber mit kontinuierlicher Bewegung steuern das aufgebrachte Drehmoment, indem sie das Drehmoment des Werkzeugs während des Anziehens messen und dann stoppen, wenn der angegebene Wert erreicht ist. Das Stoppen kann mechanisch erfolgen - z. B. durch eine Kupplung oder elektronisch unter Verwendung eines Wandlers, um dem Werkzeugmotor das Stoppen zu signalisieren.Generally, tightening torque specifications are made assuming this type of continuous torque application. Many manual and continuous motion electric screwdrivers control the torque applied by measuring the torque of the tool while tightening and then stopping when the specified value is reached. Stopping can be done mechanically - e.g. B. by a clutch or electronically using a converter to signal the tool motor to stop.

Die direkte Messung des Drehmoments beim Schlaganzug lässt sich nur schwer mit dem kontinuierlich aufgebrachten Drehmoment korrelieren. Diese Schwierigkeit, eine solche Korrelation zu entwickeln, ist ein Grund dafür, dass nur wenige Schlagschrauber kommerziell angeboten werden, die eine Drehmomentmessung verwenden. Messungen des Drehmoments werden typischerweise lediglich zur Kontrolle verwendet. Dadurch kann es sein, dass beispielsweise Schrauben oder Muttern zu fest oder zu locker angezogen werden.Direct measurement of torque during impact tightening is difficult to correlate with the continuously applied torque. This difficulty in developing such a correlation is one reason that few impact wrenches that use torque measurement are commercially available. Torque measurements are typically used for control purposes only. This can mean that screws or nuts, for example, are tightened too tightly or too loosely.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Schlagschraubers anzugeben, das eine Echtzeitmessung des Anzugsdrehmoments und eine Korrelation zwischen Echtzeit-Schlagmoment und Anzugsmoment ermöglicht. Dadurch kann der Schlagschrauber in Abhängigkeit vom gemessenen und einem erforderlichen Drehmoment gesteuert werden. Eine weitere Aufgabe besteht darin eine verbesserte Steuereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens und einen verbesserten Schlagschrauber bereitzustellen. Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Betreiben eines Schlagschraubers, eine Steuereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens und einen Schlagschrauber mit den Merkmalen der jeweils unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.An object of the present invention is to provide an improved method of operating an impact wrench that enables real-time measurement of tightening torque and a correlation between real-time impact torque and tightening torque. This allows the impact wrench to be controlled depending on the measured and required torque. Another object is to provide an improved control device for carrying out the method and an improved impact wrench. These tasks are solved by a method for operating an impact wrench, a control device for carrying out the method and an impact wrench with the features of the respective independent claims. Advantageous further developments are specified in dependent claims.

Ein Verfahren zum Betreiben eines Schlagschraubers weist folgende Verfahrensschritte auf. Es wird eine Zeitreihe eines Sensorsignals eines Drehmomentsensors des Schlagschraubers im Betrieb des Schlagschraubers empfangen. Auf Basis der Zeitreihe wird eine Anzahl von Impulsen des Sensorsignals und zumindest einer Signalgröße des Sensorsignals ermittelt. Ein Drehmoment wird auf Basis der Anzahl der Impulse und der zumindest einen Signalgröße ermittelt.A method for operating an impact wrench has the following process steps. A time series of a sensor signal from a torque sensor of the impact wrench is received during operation of the impact wrench. Based on the time series, a number of pulses of the sensor signal and at least one signal size of the sensor signal are determined. A torque is determined based on the number of pulses and the at least one signal size.

Der Schlagschrauber weist einen Elektromotor zum Antrieb einer Rotationskomponente des Schlagschraubers, eine Impulseinrichtung zum Erzeugen eines impulsartigen Drehmoments und einem Drehmomentsensor zum Messen eines Drehmoments der Rotationskomponente und eine Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet das Verfahren durchzuführen.The impact wrench has an electric motor for driving a rotational component of the impact wrench, a pulse device for generating a pulse-like torque and a torque sensor for measuring a torque of the rotational component and a control device. The control device is designed to carry out the method.

Die Impulse des Sensorsignals repräsentieren vom Schlagschrauber im Betrieb ausgeübte Schläge. Als die zumindest eine Signalgröße wird in einer Ausführungsform ein Mittelwert und/oder ein Medianwert und/oder ein Maximalwert und/oder ein Minimalwert des Sensorsignals ermittelt. In einer Ausführungsform weist der Drehmomentsensor einen Magnetfeldsensor auf. Der Magnetfeldsensor ist dazu ausgebildet, ein Magnetfeld einer an der Rotationskomponente befestigten und magnetischen Komponente auf Grundlage eines magnetoelastischen Effekts zu messen.The pulses of the sensor signal represent impacts exerted by the impact wrench during operation. In one embodiment, an average value and/or a median value and/or a maximum value and/or a minimum value of the sensor signal is determined as the at least one signal variable. In one embodiment, the torque sensor has a magnetic field sensor. The magnetic field sensor is designed to measure a magnetic field of a magnetic component attached to the rotation component based on a magnetoelastic effect.

Vorteilhafterweise ermöglicht es das Verfahren, eine Korrelation zwischen einer Messgröße, wobei es sich in der Ausführungsform des Drehmomentsensors mit einem Magnetfeldsensor um eine Magnetfeldstärke handelt, und einem Drehmoment abzuleiten. Dadurch kann das an der Rotationskomponente des Schlagschraubers wirkende Drehmoment während eines Arbeitsvorgangs ermittelt werden. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass ein erforderliches Anzugsdrehmoment überschritten oder unterschritten wird, beispielsweise beim Anziehen einer Schraube. Auf diese Weise können zu montierende Komponenten vor mechanischen Beschädigungen bewahrt werden. Ein Echtzeit-Drehmomentwert wird bei jedem Schlag des Schlagschraubers bzw. Impuls ermittelt. Einem Benutzer kann dadurch sofort Rückmeldung über einen Arbeitsfortschritt angezeigt werden. Dadurch kann die Notwendigkeit einer Gegenprüfung der erledigten Arbeit durch die Verwendung externer Sensoren entfallen. Damit jeder Schlag des Schlagschraubers in der Zeitreihe repräsentiert ist, muss eine Bitrate, mit der die Zeitreihe aufgenommen wird, hoch genug gewählt werden.Advantageously, the method makes it possible to derive a correlation between a measured variable, which in the embodiment of the torque sensor with a magnetic field sensor is a magnetic field strength, and a torque. This allows the torque acting on the rotational component of the impact wrench to be determined during a work process. This can, for example, prevent a required tightening torque from being exceeded or undershot, for example when tightening a screw. In this way, components to be assembled can be protected from mechanical damage. A real-time torque value is determined with each impact of the impact wrench or pulse. This means that a user can immediately receive feedback on work progress. This can eliminate the need to cross-check the work completed by using external sensors. In order for every impact of the impact wrench to be represented in the time series, a bit rate at which the time series is recorded must be chosen high enough.

In einer Ausführungsform wird die Anzahl der Impulse mit einem Gewichtungsexponenten gewichtet. Das Drehmoment wird auf Basis der gewichteten Anzahl der Impulse ermittelt. In einer Ausführungsform wird die zumindest eine Signalgröße des Sensorsignals mit einem Gewichtungsfaktor gewichtet. Das Drehmoment wird auf Basis der zumindest einen gewichteten Signalgröße ermittelt. Vorteilhafterweise werden dadurch experimentelle Erkenntnisse über einen Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und der Anzahl der Impulse und der zumindest einen Signalgröße beim Ermitteln des Drehmoments berücksichtigt. Die Anzahl der Impulse trägt dabei in polynomialer Weise zum Drehmoment bei, während Signalgrößen linear zum Drehmoment beitragen. Dadurch kann das Drehmoment besonders präzise bestimmt werden.In one embodiment, the number of pulses is weighted with a weighting exponent. The torque is determined based on the weighted number of pulses. In one embodiment, the at least one signal size of the sensor signal is weighted with a weighting factor. The torque is determined based on the at least one weighted signal variable. Advantageously, experimental findings about a connection between the torque and the number of pulses and the at least one signal variable are taken into account when determining the torque. The number of pulses contributes to the torque in a polynomial manner, while signal variables contribute linearly to the torque. This allows the torque to be determined particularly precisely.

In einer Ausführungsform werden die Anzahl von Impulsen, die zumindest eine Signalgröße und das Drehmoment jeweils lokal für aufeinanderfolgende Gruppen von Datenpunkten mit einer vorgebbaren Anzahl von Datenpunkten ermittelt und global für die Zeitreihe nach jeder Gruppe von Datenpunkten der Zeitreihe aktualisiert. Vorteilhafterwiese können vorangehend ermittelte Drehmomente und aktualisierte Drehmomente kombiniert werden, um zu prognostizieren, wann ein Anzugsdrehmoment erreicht werden wird. Dies ermöglicht es das Drehmoment des Schlagschraubers während eines Arbeitsvorgangs anzupassen, um das Anzugsdrehmoment beispielsweise im Zuge eines weiteren Schlags nicht zu überschreiten.In one embodiment, the number of pulses, the at least one signal quantity and the torque are each determined locally for successive groups of data points with a predeterminable number of data points and updated globally for the time series after each group of data points in the time series. Advantageously, previously determined torques and updated torques can be combined to predict when a tightening torque will be reached. This makes it possible to adjust the torque of the impact wrench during a work process so as not to exceed the tightening torque, for example in the course of another impact.

In einer Ausführungsform werden der zumindest eine Gewichtungsfaktor und/oder der Gewichtungsexponent auf Basis einer von den Drehmomenten der Gruppen von Datenpunkten und von Enddrehmomentwerten der Gruppen von Datenpunkten abhängigen Verlustfunktion durch iteratives Anpassen des zumindest einen Gewichtungsfaktors und/oder Gewichtungsexponenten und Minimieren der Verlustfunktion ermittelt. Das Drehmoment wird auf Basis des ermittelten Gewichtungsfaktors und/oder Gewichtungsexponenten ermittelt.In one embodiment, the at least one weighting factor and/or the weighting exponent are determined on the basis of a loss function dependent on the torques of the groups of data points and on final torque values of the groups of data points by iteratively adjusting the at least one weighting factor and/or weighting exponent and minimizing the loss function. The torque is determined based on the determined weighting factor and/or weighting exponent.

Vorteilhafterweise wird dadurch ein Echtzeit-Anziehdrehmoment unter Verwendung von maschinellem Lernen aus Messwerten des magnetoelastischen Drehmomentsensors abgeleitet, wodurch das Drehmoment besonders schnell und zuverlässig ermittelt werden kann.Advantageously, a real-time tightening torque is derived using machine learning from measured values of the magnetoelastic torque sensor, whereby the torque can be determined particularly quickly and reliably.

In einer Ausführungsform wird der Schlagschrauber auf Basis des ermittelten Drehmoments angesteuert. In einer Ausführungsform wird der Schlagschrauber in einem geschlossenen Regelkreis angesteuert. Vorteilhafterwiese können dadurch Maßnahmen gegen ein zu starkes Anziehen ergriffen werden.In one embodiment, the impact wrench is controlled based on the determined torque. In one embodiment, the impact wrench is controlled in a closed control loop. Advantageously, measures can be taken to prevent excessive tightening.

Eine Steuereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß einer der Ausführungsformen ist dazu ausgebildet, die Zeitreihe des Sensorsignals des Drehmomentsensors des Schlagschraubers im Betrieb des Schlagschraubers zu empfangen, eine Anzahl von Impulsen des Sensorsignals und zumindest einer Signalgröße des Sensorsignals auf Basis der Zeitreihe zu ermitteln und das Drehmoment auf Basis der Anzahl der Impulse und der zumindest einen Signalgröße zu ermitteln.A control device for carrying out the method according to one of the embodiments is designed to receive the time series of the sensor signal of the torque sensor of the impact wrench during operation of the impact wrench, to determine a number of pulses of the sensor signal and at least one signal size of the sensor signal based on the time series and the torque based on the number of pulses and the at least one signal size.

1 zeigt schematisch Komponenten eines Schlagschraubers 1. 1 shows schematically components of an impact wrench 1.

Der Schlagschrauber 1 kann auch als Drehschlagschrauber ausgebildet sein. Der Schlagschrauber 1 ist beispielsweise dazu vorgesehen, Schrauben oder Muttern anzuziehen. Hierzu weist der Schlagschrauber 1 ein Bohrfutter auf. Das Bohrfutter ist zur Aufnahme eines Schraubbits vorgesehen und ist mit einer Rotationskomponente 2 des Schlagschraubers 1 verbindbar. Im Betrieb des Schlagschraubers 1 wird ein Drehmoment auf die Rotationskomponente 2 ausgeübt. Zum Antreiben der Rotationskomponente 2 weist der Schlagschrauber 1 einen Elektromotor 3 auf. Zum Erzeugen eines impulsartigen Drehmoments weist der Schlagschrauber 1 eine Impulseinrichtung 4 auf. Impulseinrichtungen 4 von Schlagschraubern 1 sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann eine Impulseinrichtung 4 hydraulisch betrieben werden. Die Impulseinrichtung 4 wird im Rahmen dieser Beschreibung jedoch nicht näher erläutert.The impact wrench 1 can also be designed as a rotary impact wrench. The impact wrench 1 is intended, for example, to tighten screws or nuts. For this purpose, the impact wrench 1 has a drill chuck. The drill chuck is intended to hold a screw bit and can be connected to a rotation component 2 of the impact wrench 1. During operation of the impact wrench 1, a torque is exerted on the rotation component 2. To drive the rotary component 2, the impact wrench 1 has an electric motor 3. To generate a pulse-like torque, the impact wrench 1 has a pulse device 4. Impulse devices 4 of impact wrenches 1 are known from the prior art. For example, a pulse device 4 can be operated hydraulically. However, the pulse device 4 is not explained in more detail within the scope of this description.

Zum Messen des an der Rotationskomponente 2 anliegenden Drehmoments weist der Schlagschrauber 1 einen Drehmomentsensor 5 auf. Der Drehmomentsensor 5 beruht beispielhaft auf dem inversen magnetostriktiven Effekt. In diesem Fall führt eine an die Rotationskomponente 2 angelegte Drehmomentbelastung zu einer Änderung einer Magnetisierung einer an der Rotationskomponente 2 befestigten magnetischen Komponente 6 des Drehmomentsensors 5. Der Drehmomentsensor 5 kann jedoch auch auf einem anderen Effekt beruhen. Der Drehmomentsensor 5 kann auch als einer der in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung erwähnten Drehmomentsensoren ausgebildet sein.To measure the torque applied to the rotation component 2, the impact wrench 1 has a torque sensor 5. The torque sensor 5 is based, for example, on the inverse magnetostrictive effect. In this case, a torque load applied to the rotation component 2 leads to a change in a magnetization of a magnetic component 6 of the torque sensor 5 attached to the rotation component 2. However, the torque sensor 5 can also be based on a different effect. The torque sensor 5 can also be designed as one of the torque sensors mentioned in the introduction to the present description.

Als magnetischen Komponente 6 weist der Drehmomentsensor beispielhaft ein amorphes und metallisches Glasband auf, das an der Rotationskomponente 2 befestigt ist. Das Glasband kann beispielsweise Fe₇₈B₁₃Si₉ oder beispielsweise ein anderes amorphes metallisches Material aufweisen. Das zunächst amorphe Glasband des Drehmomentsensors 5 wurde thermisch behandelt, um eine nanokristalline Struktur im Glasband zu induzieren. Unter einer nanokristallinen Struktur soll eine polykristalline Struktur bezeichnet werden, deren mittlere Korngröße im Submikrometerbereich liegt. Die durch die thermische Behandlung induzierte nanokristalline Struktur bietet den Vorteil, dass das Glasband einen hohen magnetostriktiven bzw. magnetoelastischen Koeffizienten aufweist, wodurch die inverse Magnetostriktion effizient ausgenutzt werden kann. Beispielsweise kann die thermische Behandlung des Glasbandes bei einer Temperatur zwischen der Curie-Temperatur und der Kristallisationstemperatur oder beispielsweise im Bereich der Kristallisationstemperatur des Glasbandes erfolgen.As a magnetic component 6, the torque sensor has, for example, an amorphous and metallic glass ribbon which is attached to the rotation component 2. The glass ribbon can have, for example, Fe ₇₈ B ₁₃ Si ₉ or, for example, another amorphous metallic material. The initially amorphous glass ribbon of the torque sensor 5 was thermally treated to induce a nanocrystalline structure in the glass ribbon. A nanocrystalline structure refers to a polycrystalline structure whose average grain size is in the submicrometer range. The nanocrystalline structure induced by the thermal treatment offers the advantage that the glass ribbon has a high magnetostrictive or magnetoelastic coefficient, whereby the inverse magnetostriction can be efficiently exploited. For example, the thermal treatment of the glass ribbon can take place at a temperature between the Curie temperature and the crystallization temperature or, for example, in the range of the crystallization temperature of the glass ribbon.

Das Glasband des Drehmomentsensors wurde ferner magnetisiert, beispielsweise in einem externen Magnetfeld von 0,3 T. Im Fall einer Magnetisierung parallel zu einer Drehachse der Rotationskomponente 2, kann es beispielsweise sein, dass sich ein infolge der Magnetisierung des Glasbandes erzeugtes Magnetfeld gleichmäßig entlang des Glasbandes mit einer Stärke von beispielsweise mehr als 10 G verteilt. Im Fall einer Magnetisierung senkrecht zur Rotationsachse 2 kann es sein, dass die Magnetisierung lokal variiert.The glass ribbon of the torque sensor was further magnetized, for example in an external magnetic field of 0.3 T. In the case of magnetization parallel to a rotation axis of the rotation component 2, it may be the case, for example, that a magnetic field generated as a result of the magnetization of the glass ribbon spreads uniformly along the glass ribbon distributed with a strength of, for example, more than 10 G. In the case of magnetization perpendicular to the axis of rotation 2, it may be that the magnetization varies locally.

Das magnetisierte Glasband und die Rotationskomponente 2 bilden eine Wandlervorrichtung 7 (engl.: transducer) des Drehmomentsensors 5. Das thermisch behandelte und magnetisierte Glasband ist beispielsweise zylindrisch geformt und auf die Rotationskomponente 2 aufgesteckt. Zum Befestigen des Glasbandes an der Rotationskomponente 2 kann beispielsweise ein Kleber verwendet werden.The magnetized glass ribbon and the rotation component 2 form a transducer device 7 of the torque sensor 5. The thermally treated and magnetized glass ribbon is, for example, cylindrical in shape and attached to the rotation component 2. For example, an adhesive can be used to attach the glass ribbon to the rotation component 2.

Der Schlagschrauber 1 weist ferner eine Abdeckung 8 auf. Die Abdeckung 8 ist über dem Glasband angeordnet. Das Glasband umgibt die Rotationskomponente 2 konzentrisch. Die Abdeckung 8 umgibt das Glasband konzentrisch. Zum Detektieren eines Magnetfelds des Glasbandes weist die Abdeckung 8 einen Magnetfeldsensor 9 auf. Der Drehmomentsensor 5 wird durch die magnetische Komponente 6 und den Magnetfeldsensor 9 gebildet. Als Abdeckung 8 kann beispielsweise als eine Leiterplatte mit dem integrierten Magnetfeldsensor 9 ausgebildet sein. Der Magnetfeldsensor 9 ist zum Glasband beabstandet angeordnet. Dadurch ist eine kontaktlose Messung des im Betrieb des Schlagschraubers 1 an die Rotationskomponente 2 angelegten Drehmoments möglich. Der Drehmomentsensor 5 kann auch zumindest einen weiteren Magnetfeldsensor 9 aufweisen. Dadurch ist eine differentielle Auswertung der Sensorsignale möglich.The impact wrench 1 also has a cover 8. The cover 8 is arranged over the glass ribbon. The glass band surrounds the rotation component 2 concentrically. The cover 8 surrounds the glass band concentrically. To detect a magnetic field of the glass ribbon, the cover 8 has a magnetic field sensor 9. The torque sensor 5 is formed by the magnetic component 6 and the magnetic field sensor 9. The cover 8 can be designed, for example, as a circuit board with the integrated magnetic field sensor 9. The magnetic field sensor 9 is arranged at a distance from the glass ribbon. This makes a contactless measurement of the torque applied to the rotation component 2 during operation of the impact wrench 1 possible. The torque sensor 5 can also have at least one further magnetic field sensor 9. This makes a differential evaluation of the sensor signals possible.

Der Magnetfeldsensor 9 kann auf verschiedenen Phänomenen beruhen, z. B. dem Hall-Effekt oder einem Magnetowiderstand, beispielsweise einem anisotropen Magnetowiderstand (engl.: anisotropic magnetoresistance, AMR), einem Riesenmagnetowiderstand (engl.: giant magnetoresistance, GMR) oder einem Tunnelwiderstand (engl.: tunnel magnetoresistance, TMR). GMR-Sensoren bieten den Vorteil, dass sie ohne mechanischen Kontakt zum Glasband angeordnet werden können.The magnetic field sensor 9 can be based on various phenomena, e.g. B. the Hall effect or a magnetoresistance, for example an anisotropic magnetoresistance (AMR), a giant magnetoresistance (GMR) or a tunnel magnetoresistance (TMR). GMR sensors offer the advantage that they can be arranged without mechanical contact with the glass ribbon.

Zu den für einen Betrieb des Drehmomentsensors 5 erforderlichen Komponenten gehören auch eine Batterie oder eine andere (vorübergehende) Stromquelle, was in 1 nicht gezeigt ist, sowie eine Steuereinrichtung 10 zum Adressieren und Auslesen des Magnetfeldsensors 9 und der Leiterplatte. Ferner können in 1 nicht dargestellte Kommunikationsmittel in die Abdeckung 8 integriert sein, um gemessenen Daten anzuzeigen oder drahtlos zu übertragen.The components required for operation of the torque sensor 5 also include a battery or another (temporary) power source, which in 1 is not shown, as well as a control device 10 for addressing and reading out the magnetic field sensor 9 and the circuit board. Furthermore, in 1 Communication means, not shown, integrated into the cover 8 to display or wirelessly transmit measured data.

Eine Rotationsbewegung der Rotationskomponente 2 führt zu einer mechanischen Belastung des Glasbandes. Dies führt aufgrund des umgekehrten Magnetostriktionseffekts zu einer Änderung eines vom Glasband emittierten Magnetfelds. Mittels des Magnetfeldsensors 9 kann die Magnetfeldstärke des Magnetfelds des Glasbandes gemessen werden. Durch Variation des an die Rotationskomponente 2 angelegten Drehmoments und Messen der Magnetfeldstärke des Magnetfelds des Glasbands kann der Drehmomentsensor 5 kalibriert werden, wobei beispielsweise eine lineare Beziehung zwischen der Magnetfeldstärke und dem Drehmoment erhalten werden kann, die eine Schätzung des angelegten Drehmoments im Betrieb des Schlagschraubers ermöglicht.A rotational movement of the rotation component 2 leads to mechanical stress on the glass ribbon. This results in a change in a magnetic field emitted from the glass ribbon due to the reverse magnetostriction effect. The magnetic field strength of the magnetic field of the glass ribbon can be measured using the magnetic field sensor 9. By varying the torque applied to the rotation component 2 and measuring the magnetic field strength of the magnetic field of the glass ribbon, the torque sensor 5 can be calibrated, for example a linear relationship between the magnetic field strength and the torque can be obtained, which enables an estimate of the applied torque during operation of the impact wrench .

2 zeigt schematisch weitere Komponenten des Schlagschraubers 1 der 1. 2 shows schematically further components of the impact wrench 1 1 .

Der Schlagschrauber 1 weist Vorverarbeitungseinrichtung 11 zum Vorverarbeiten eines Sensorsignal des Drehmomentsensors 5 auf. In der beispielhaften Ausführungsform des Schlagschraubers 1 mit einem Drehmomentsensor 5, der auf einem magnetoelastischen Effekt beruht, handelt es sich bei dem Sensorsignal um das Signal des Magnetfeldsensors 9, das eine Magnetfeldstärkeänderung des Magnetfelds der magnetischen Komponente 6 bzw. des Glasbands infolge einer auf das Glasband wirkenden Drehmomentbelastung repräsentiert. Die Vorverarbeitungseinrichtung 11 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, das Sensorsignal zu filtern. Die Vorverarbeitungseinrichtung 11 kann jedoch auch entfallen. Zum Digitalisieren des Sensorsignals bzw. des vorverarbeiteten Sensorsignals weist der Schlagschrauber 1 einen Analog-Digital Wandler 12 auf.The impact wrench 1 has a preprocessing device 11 for preprocessing a sensor signal from the torque sensor 5. In the exemplary embodiment of the impact wrench 1 with a torque sensor 5, which is based on a magnetoelastic effect, the sensor signal is the signal of the magnetic field sensor 9, which indicates a change in the magnetic field strength of the magnetic field of the magnetic component 6 or the glass ribbon as a result of an impact on the glass ribbon acting torque load is represented. The preprocessing device 11 can, for example, be designed to filter the sensor signal. However, the preprocessing device 11 can also be omitted. To digitize the sensor signal or the preprocessed sensor signal, the impact wrench 1 has an analog-digital converter 12.

Eine Steuereinrichtung 10 des Schlagschraubers 1 ist dazu ausgebildet, das digitalisierte Sensorsignal zu empfangen und es auszuwerten. Der Schlagschrauber 1 weist einen mit der Steuereinrichtung 10 verbundenen Speicher 13 auf, in dem Signalwerte hinterlegt werden können. Neben der Steuereinrichtung 10 weist der Schlagschrauber 1 zusätzlich eine übergeordnete Steuerung 14 auf. Die übergeordnete Steuerung 14 ist dazu ausgebildet, den Schlagschrauber 1 zu betreiben und anzusteuern.A control device 10 of the impact wrench 1 is designed to receive the digitized sensor signal and evaluate it. The impact wrench 1 has a memory 13 connected to the control device 10, in which signal values can be stored. In addition to the control device 10, the impact wrench 1 also has a higher-level control 14. The higher-level controller 14 is designed to operate and control the impact wrench 1.

Eine Messung des Drehmoments beim Schlaganzug lässt sich, wie in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung bereits erwähnt, nur schwer mit einem kontinuierlich auf die Rotationskomponente 2 des Schlagschraubers 1 aufgebrachten Drehmoment korrelieren. Die Steuereinrichtung 10 des Schlagschraubers 1 ist dazu ausgebildet, ein Verfahren zum Betreiben des Schlagschraubers 1 auszuführen, dass dieses Problem überwindet.As already mentioned in the introduction to the present description, a measurement of the torque during impact tightening is difficult to correlate with a torque continuously applied to the rotational component 2 of the impact wrench 1. The control device 10 of the impact wrench 1 is designed to carry out a method for operating the impact wrench 1 that overcomes this problem.

3 zeigt schematisch Komponenten der Steuereinrichtung 10 und dient der Erläuterung erster grundlegender Prinzipien des Verfahrens zum Betreiben des Schlagschraubers 1. 3 shows schematically components of the control device 10 and serves to explain the first basic principles of the method for operating the impact wrench 1.

Die Steuereinrichtung 10 ist dazu ausgebildet, das digitalisierte Sensorsignal vom Analog-Digital Wandler 12 zu empfangen. Die Steuereinrichtung 10 ist mit dem Speicher 13 verbunden. Auf dem Speicher 13 können beispielhaft Werte von insgesamt fünf Datenpunkten 15 einer Zeitreihe des Sensorsignals gebuffert hinterlegt werden. Es können jedoch auch Werte von mehr oder weniger Datenpunkten 15 im Speicher hinterlegt werden. Die Steuereinrichtung 10 weist eine Detektionseinrichtung 16 auf. Die Detektionseinrichtung 16 ist dazu vorgesehen, zu prüfen, ob der Schlagschrauber 1 in einem Schlagbetrieb ist. Die Detektionseinrichtung 16 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, den Schlagbetrieb des Schlagschraubers 1 dadurch festzustellen, dass die Detektionseinrichtung 16 eine zeitliche Ableitung des Sensorsignals ermittelt und prüft, ob das differenzierte Sensorsignal einen vorgebbaren Schwellwert übersteigt. Ist dies der Fall, so wird ein Drehmoment der Rotationskomponente 2 von einer Auswerteeinrichtung 17 der Steuereinrichtung 10 auf Basis des Sensorsignals ermittelt.The control device 10 is designed to receive the digitized sensor signal from the analog-digital converter 12. The control device 10 is connected to the memory 13. For example, values from a total of five data points 15 of a time series of the sensor signal can be stored in a buffered manner on the memory 13. However, values of more or fewer data points 15 can also be stored in the memory. The control device 10 has a detection device 16. The detection device 16 is intended to check whether the impact wrench 1 is in impact operation. The detection device 16 can, for example, be designed to determine the impact operation of the impact wrench 1 by the detection device 16 determining a time derivative of the sensor signal and checking whether the differentiated sensor signal exceeds a predeterminable threshold value. If this is the case, a torque of the rotation component 2 is determined by an evaluation device 17 of the control device 10 based on the sensor signal.

Die Detektionseinrichtung 16 ist dazu ausgebildet, in vorgebbaren zeitlichen Abständen, zu prüfen, ob der Schlagschrauber 1 im Schlagbetrieb ist oder nicht, bis ein Schlagbetrieb festgestellt wird. Die Auswerteeinrichtung 17 ist also dazu ausgebildet, das Drehmoment lediglich dann zu ermitteln, wenn der Schlagschrauber 1 im Schlagbetrieb ist. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Auswerteeinrichtung 17 kann auch dazu ausgebildet sein, das Drehmoment stets zu ermitteln. In diesem Fall kann die Detektionseinrichtung 16 auch entfallen. Die Auswerteeinrichtung 17 ist dazu ausgebildet, das ermittelte Drehmoment der übergeordneten Steuerung 14 bereitzustellen.The detection device 16 is designed to check at predetermined time intervals whether the impact wrench 1 is in impact operation or not until impact operation is detected. The evaluation device 17 is therefore designed to determine the torque only when the impact wrench 1 is in impact operation. However, this is not absolutely necessary. The evaluation device 17 can also be designed to always determine the torque. In this case, the detection device 16 can also be omitted. The evaluation device 17 is designed to provide the determined torque to the higher-level controller 14.

4 zeigt ein Verfahren 18 zum Betreiben des Schlagschraubers 1. 4 shows a method 18 for operating the impact wrench 1.

In einem ersten Verfahrensschritt 19 wird eine Zeitreihe des Sensorsignals 20 von der Steuereinrichtung 10 empfangen. 4 zeigt schematisch ein beispielhaftes Sensorsignal 20 des Magnetfeldsensors 9. Eine Magnetfeldstärke 21 ist dabei gegen eine Zeit 22 aufgetragen.In a first method step 19, a time series of the sensor signal 20 is received by the control device 10. 4 shows schematically an exemplary sensor signal 20 of the magnetic field sensor 9. A magnetic field strength 21 is plotted against a time 22.

Nach dem Empfangen der Zeitreihe des Sensorsignals 20 des Drehmomentsensors 5 bzw. des Magnetfeldsensor 9 und dem optionalen Feststellen eines Schlagbetriebs wird in einem zweiten Verfahrensschritt 23 eine Anzahl von Impulsen 24 des Sensorsignals 20 auf Basis der Zeitreihe ermittelt. Die Impulse 24 des Sensorsignals 20 repräsentieren Schläge im Betrieb des Schlagschraubers 1. Ein Schlagimpuls kann beispielsweise dann im Sensorsignal 20 identifiziert werden, wenn das Sensorsignal 20 ein lokales Maximum mit einer vorgebbaren Halbwertsbreite aufweist.After receiving the time series of the sensor signal 20 of the torque sensor 5 or the magnetic field sensor 9 and the optional detection During an impact operation, in a second method step 23, a number of pulses 24 of the sensor signal 20 is determined based on the time series. The pulses 24 of the sensor signal 20 represent impacts during operation of the impact wrench 1. An impact pulse can, for example, be identified in the sensor signal 20 when the sensor signal 20 has a local maximum with a predeterminable half-width.

Neben der Anzahl der Impulse 24 des Sensorsignals 20 wird zumindest eine Signalgröße 25, 26, 27, 28 auf Basis der Zeitreihe ermittelt. Bei der zumindest einen Signalgröße kann es sich beispielsweise um einen Mittelwert 25 des Sensorsignals 20 und/oder einen Medianwert 26 des Sensorsignals 20 und/oder einen Maximalwert 27 des Sensorsignals 20 und/oder einen Minimalwert 28 des Sensorsignals 20 handeln.In addition to the number of pulses 24 of the sensor signal 20, at least one signal variable 25, 26, 27, 28 is determined based on the time series. The at least one signal variable can be, for example, an average value 25 of the sensor signal 20 and/or a median value 26 of the sensor signal 20 and/or a maximum value 27 of the sensor signal 20 and/or a minimum value 28 of the sensor signal 20.

Experimente haben gezeigt, dass das an der Rotationskomponente wirkende Drehmoment beim Anziehen einer Schraube oder einer Mutter von der Anzahl der Schlagimpulse abhängt. 5 zeigt ein Diagramm, bei dem ein Drehmoment 29 gegen eine Anzahl von Schlagimpulsen 24 aufgetragen ist. Im Betrieb des Schlagschraubers 1 hängt also ein nachfolgendes Drehmoment von der Anzahl bereits erfolgter Schlagimpulse 24 ab. Bezugnehmend auf 4 wird aus diesem Grund das Drehmoment des Schlagschraubers 1 in einem dritten Verfahrensschritt 30 auf Basis der Anzahl der Impulse 24 und der zumindest einen Signalgröße 25, 26, 27, 28 ermittelt.Experiments have shown that the torque acting on the rotational component when tightening a screw or nut depends on the number of impact pulses. 5 shows a diagram in which a torque 29 is plotted against a number of impact pulses 24. During operation of the impact wrench 1, a subsequent torque depends on the number of impact pulses 24 that have already occurred. Referring to 4 For this reason, the torque of the impact wrench 1 is determined in a third method step 30 based on the number of pulses 24 and the at least one signal variable 25, 26, 27, 28.

Experimente haben ferner gezeigt, dass die Abhängigkeit des Drehmoments 29 von der Anzahl der Schlagimpulse 24 mit einer polynomialen Abhängigkeit beschrieben werden kann. Die erwähnten Signalgrößen 25, 26, 27, 28 hingegen tragen in linearer Weise zum Drehmoment 29 bei. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig jedoch nicht zwingend erforderlich, die Anzahl der Impulse 24 mit einem Gewichtungsexponenten zu gewichten und /oder die zumindest eine Signalgröße 25, 26, 27, 28 des Sensorsignals 20 mit einem Gewichtungsfaktor zu gewichten. Es wird voreschlagen, das Drehmoment T wie folgt zu ermitteln: $T = (w_{1} * + w_{2} * \bar{B} + w_{3} * \hat{B} + w_{4} * \overset{⌣}{B}) * N^{w5}$

Experiments have also shown that the dependence of the torque 29 on the number of impact pulses 24 can be described with a polynomial dependence. The

signal variables

25, 26, 27, 28 mentioned, on the other hand, contribute to the torque 29 in a linear manner. For this reason, it is expedient, but not absolutely necessary, to weight the number of pulses 24 with a weighting exponent and/or to weight the at least one

signal variable

25, 26, 27, 28 of the sensor signal 20 with a weighting factor. It is suggested to determine the torque T as follows:

T = (w_{1} * < b > + w_{2} * \bar{b} + w_{3} * \hat{b} + w_{4} * \overset{⌣}{b}) * N^{w5}

Hierbei ist der Mittelwert des Sensorsignals, B der Medianwert des Sensorsignals, B̂ der Maximalwert des Sensorsignals und B̌ der Minimalwert des Sensorsignals. Da im der Drehmomentsensor im vorliegenden Beispiel einen Magnetfeldsensor umfasst, sind die Signalgrößen stets auf das Magnetfeld B des der magnetischen Komponente 6 bzw. des Glasbandes bezogen. w₁, w₂, w₃ und w₄ sind die Gewichtungsfaktoren der jeweiligen Signalgrößen. w₅ ist der Gewichtungsexponent der Anzahl der Impulse N. Wie bereits erwähnt kann es genügen, lediglich eine Signalgröße 25, 26,27, 28 zum Ermitteln des Drehmoments T zu verwenden. Alternativ können Gewichtungsfaktoren w₁ w₂, w₃ und w₄ sehr klein gewählt werden, um die entsprechende Signalgröße 25, 26, 27, 28 weniger oder im Wesentlichen nicht zu berücksichtigen.Here is the mean value of the sensor signal, b the median value of the sensor signal, B̂ the maximum value of the sensor signal and B̌ the minimum value of the sensor signal. Since the torque sensor in the present example includes a magnetic field sensor, the signal variables are always related to the magnetic field B of the magnetic component 6 or the glass ribbon. w ₁ , w ₂ , w ₃ and w ₄ are the weighting factors of the respective signal quantities. w ₅ is the weighting exponent of the number of pulses N. As already mentioned, it can be sufficient to use only a signal size 25, 26, 27, 28 to determine the torque T. Alternatively, weighting factors w ₁ w ₂ , w ₃ and w ₄ can be chosen to be very small in order to take the corresponding signal size 25, 26, 27, 28 into account less or essentially not.

Werte des Sensorsignals 20 können wie bereits erläutert im Speicher 13 gebuffert hinterlegt werden. In der beispielhaften Darstellung der 3 ist gezeigt, dass Werte von insgesamt fünf Datenpunkten 15 hinterlegt werden können. Aus diesem Grund kann es zweckmäßig sein, die Anzahl der Impulse 24 des Sensorsignals 20 und die zumindest eine Signalgröße 25, 26, 27, 28 für Gruppen von Datenpunkten 15 der Zeitreihe zu ermitteln. Beispielsweise ist es zweckmäßig, die Anzahl der Impulse 24, des Sensorsignals 20 und die zumindest eine Signalgröße 25, 26, 27, 28 für Gruppen von jeweils fünf Datenpunkten 15 zu ermitteln, wenn im Speicher 13 Werte zu fünf Datenpunkte 15 der Zeitreihe hinterlegbar sind.Values of the sensor signal 20 can be stored in a buffered manner in the memory 13, as already explained. In the exemplary representation of the 3 it is shown that values from a total of five data points 15 can be stored. For this reason, it may be useful to determine the number of pulses 24 of the sensor signal 20 and the at least one signal size 25, 26, 27, 28 for groups of data points 15 of the time series. For example, it is expedient to determine the number of pulses 24, the sensor signal 20 and the at least one signal size 25, 26, 27, 28 for groups of five data points 15 each if 13 values for five data points 15 of the time series can be stored in the memory.

Beim Verfahren können die Anzahl von Impulsen N und die zumindest eine Signalgröße 25, 26, 27, 28 und das Drehmoment T jeweils lokal jeweils für aufeinanderfolgende Gruppen von Datenpunkten 15 mit einer vorgebbaren Anzahl von Datenpunkten 15 ermittelt werden. Global, d.h. für die gesamte Zeitreihe, können die Anzahl der Impulse N und die zumindest eine Signalgröße 25, 26, 27, 28 nach jeder Gruppe von Datenpunkten 15 der Zeitreihe aktualisiert werden.In the method, the number of pulses N and the at least one signal size 25, 26, 27, 28 and the torque T can each be determined locally for successive groups of data points 15 with a predeterminable number of data points 15. Globally, i.e. for the entire time series, the number of pulses N and the at least one signal size 25, 26, 27, 28 can be updated after each group of data points 15 of the time series.

Die Gewichtungsfaktoren w₁, w₂, w₃ und w₄ und der Gewichtungsexponent w₅ sind vorgebbar und können beispielsweise durch eine nichtlineare Regressionsanalyse ermittelt werden. 6 zeigt eine Alternative, im Rahmen derer ein Algorithmus verwendet wird, der auf einem Ansatz des maschinellen Lernens beruht, um die Gewichtungsfaktoren w₁ w₂, w₃ und w₄ und den Gewichtungsexponenten w₅ zu ermitteln.The weighting factors w ₁ , w ₂ , w ₃ and w ₄ and the weighting exponent w ₅ can be specified and can be determined, for example, by a nonlinear regression analysis. 6 shows an alternative in which an algorithm based on a machine learning approach is used to determine the weighting factors w ₁ w ₂ , w ₃ and w ₄ and the weighting exponent w ₅ .

Zunächst werden für die Gewichtungsfaktoren w₁, w₂, w₃ und w₄ und den Gewichtungsexponenten w₅ zufällige Werte gewählt w_i1, w_i2, w_i3, w_i4, w_i5. Für jede Gruppe 1 bis P von Datenpunkten 15 der Zeitreihe wird jeweils eine Anzahl von Impulsen N_p ermittelt. Ebenso wird für jede Gruppe 1 bis P von Datenpunkten 15 der Zeitreihe zumindest eine Signalgröße <B_p>, B̅_p, B̂_p, B̌_p ermittelt. Im dargestellten Beispiel werden alle beispielhaft genannten Signalgrößen für jede Gruppe von Datenpunkten 15 <B_p>, B̅_p, B̂_p, B̌_p ermittelt.First, random values w _i1 , w _i2 , w i3 , w _i4 , _w _i5 are chosen for the weighting factors w ₁ , w ₂ , w ₃ and w ₄ and the weighting exponent w ₅ . For each group 1 to P of data points 15 of the time series, a number of pulses N _p is determined. Likewise, at least one signal quantity , B̅ _p , B̂ _p , B̌ _p is determined for each group 1 to P of data points 15 of the time series. In the example shown, all signal sizes mentioned as examples are determined for each group of data points 15 , B̅ _p , B̂ _p , B̌ _p .

In einem nächsten Schritt werden gemäß der Beziehung (1) Drehmomente T_p für jede Gruppe von Datenpunkten 15 ermittelt. Auf Basis der ermittelten Drehmomente T_p und auf Basis von Enddrehmomentwerten T_p' der Gruppen 1 bis P von Datenpunkten 15 wird eine Verlustfunktion g(0) ermittelt, wobei q die Gewichte w_i1, w_i2, w_i3, w_i4, w_i5 repräsentiert. Bei den Enddrehmomentwerten T_p' handelt es sich jeweils um Drehmomentwerte eines zeitlich letzten Datenpunkts der Gruppen 1 bis P von Datenpunkten. Die Verlustfunktion g ist beispielhaft derart gewählt, dass sie durch eine auf die Anzahl P der Gruppen normierte Summe quadratischer Abweichungen zwischen den ermittelten Drehmomenten T_p und den Enddrehmomentwerten T_p' gebildet wird (sogenannter Gauß-Verlust), wobei $T_{p} = f_{p}^{T} w$

gilt und eine alternative Darstellung der Beziehung (1) ist. Hierbei wird über alle Gruppen 1 bis P summiert, w ist ein Vektor, der die Gewichtungsfaktoren w₁ w₂, w₃ und w₄ als Komponenten umfasst.

f_{p}^{T}

ist ein transponierter Vektor, dessen Komponenten jeweils durch ein Produkt B_j*N^w5 gebildet werden, wobei B_j die Signalgrößen <B_p>, B̅_p, B̂_p, B̌_p repräsentiert. Die Verlustfunktion g kann jedoch auch anders definiert sein, beispielsweise kann die Verlustfunktion auf einem Laplace-Verlust beruhen. In diesem Fall werden einfache Differenzen zwischen den ermittelten Drehmomenten T_p und den Enddrehmomentwerten T_p' berücksichtigt, statt ihrer Quadrate.In a next step, torques T _p are determined for each group of data points 15 according to relationship (1). On the basis of the determined torques T _p and on the basis of final torque values T _p 'of groups 1 to P of data points 15, a loss function g(0) is determined, where q is the weights w _i1 , w _i2 , w _i3 , w _i4 , w _i5 represented. The final torque values T _p 'are each torque values of a last data point in groups 1 to P of data points. The loss function g is selected, for example, in such a way that it is formed by a sum of squared deviations between the determined torques T _p and the final torque values T _p ', normalized to the number P of groups (so-called Gaussian loss), where

T_{p} = f_{p}^{T} w

applies and is an alternative representation of the relationship (1). This sums up over all groups 1 to P, w is a vector that includes the weighting factors w ₁ w ₂ , w ₃ and w ₄ as components.

f_{p}^{T}

is a transposed vector whose components are each formed by a product B _j *N ^w5 , where B _j represents the signal quantities , B̅ _p , B̂ _p , B̌ _p . However, the loss function g can also be defined differently, for example the loss function can be based on a Laplace loss. In this case, simple differences between the determined torques T _p and the final torque values T _p 'are taken into account, instead of their squares.

Die Verlustfunktion g wird auf Basis der ermittelten Drehmomente T_p und der Enddrehmomentwerte T_p' der Gruppen 1 bis P ermittelt. Dann werden die Gewichte w_i1, w_i2, w_i3, w_i4, w_i5 dahingehend modifiziert, dass die Verlustfunktion minimiert wird. Die modifizierten Gewichte werden zum erneuten Ermitteln der Drehmomente T_p gemäß der Beziehung (1) für jede Gruppe 1 bis P verwendet. Erneut kann die Verlustfunktion g auf Basis der erneut ermittelten und der Enddrehmomentwerte ermittelt und durch erneutes modifizieren der Gewichte erneut minimiert werden. Das Ermitteln der Verlustfunktion g und das Modifizieren der Gewichte erfolgt w_i1, w_i2, w_i3, w_i4, w_i5 erfolgt also iterativ, bis die Verlustfunktion nicht weiter minimiert werden kann. Dadurch werden optimierte Gewichte w₁, w₂, w_3, w₄, w₅ erhalten. Die optimierten Gewichte w₁, w₂, w₃, w₄, w₅ werden dann zum Ermitteln des aktuellen Drehmoments T durch die Beziehung (1) der Rotationskomponente 2 verwendet. Hierbei werden die aktualisierten Signalgrößen <B_p>, B_p, B̂_p, B̌_p verwendet.The loss function g is determined on the basis of the determined torques T _p and the final torque values T _p 'of groups 1 to P. Then the weights w _i1 , w _i2 , w _i3 , w _i4 , w _i5 are modified so that the loss function is minimized. The modified weights are used to redetermine the torques T _p according to the relationship (1) for each group 1 to P. Again, the loss function g can be determined on the basis of the re-determined and final torque values and minimized again by modifying the weights again. Determining the loss function g and modifying the weights w _i1 , w _i2 , w _i3 , w _i4 , w _i5 takes place iteratively until the loss function can no longer be minimized. This results in optimized weights w ₁ , w ₂ , w _{3 ,} w ₄ , w ₅ . The optimized weights w ₁ , w ₂ , w ₃ , w ₄ , w ₅ are then used to determine the current torque T through the relationship (1) of the rotation component 2. The updated signal sizes , B _p , B̂ _p , B̌ _p are used here.

Dieses Drehmoment T stellt ein Echtzeitdrehmoment der Rotationskomponente 2 dar. Der Schlagschrauber 1 kann auf Basis des ermittelten Echtzeitdrehmoments angesteuert werden. Hierzu wird das ermittelte Drehmoment T an die übergeordnete Steuerung 14 übermittelt. Die übergeordnete Steuerung 14 ist dazu ausgebildet, Maßnahmen auf Basis des ermittelten Drehmoments T einzuleiten. Beispielsweise kann die übergeordnete Steuerung 14 dazu ausgebildet sein, das Drehmoment je nach einem erreichten Arbeitsfortschritt zu erhöhen oder zu verringern und den Schlagschrauber 1 beim Erreichen eines festgelegten Arbeitsfortschritts abzuschalten. Wurde beispielsweise ein zum Anziehen einer Schraube erforderliches Anzugsmoment nicht erreicht, so kann das Drehmoment erhöht werden, um das Anzugsmoment zu erreichen. Wird das Anzugsmoment erreicht, so ist die übergeordnete Steuereinrichtung 14 dazu ausgebildet, den Arbeitsvorgang durch Abschalten des Schlagschraubers 1 zu beenden. Ein Arbeitsvorgang kann auch von der übergeordneten Steuerung 14 beendet werden, wenn ein Anzugsdrehmoment überschritten wird. Dadurch kann eine Überlastung und Beschädigung von Schrauben und Muttern verhindert werden. Das Verfahren ermöglicht es insbesondere, dass der Schlagschrauber 1 in einem geschlossenen Regelkreis angesteuert werden kann. Dadurch kann ein Anzugsdrehmoment besonders präzise erreicht werden, ohne es zu überschreiten.This torque T represents a real-time torque of the rotation component 2. The impact wrench 1 can be controlled based on the determined real-time torque. For this purpose, the determined torque T is transmitted to the higher-level controller 14. The higher-level controller 14 is designed to initiate measures based on the determined torque T. For example, the higher-level controller 14 can be designed to increase or decrease the torque depending on the work progress achieved and to switch off the impact wrench 1 when a set work progress is reached. For example, if a tightening torque required to tighten a screw was not achieved, the torque can be increased in order to achieve the tightening torque. If the tightening torque is reached, the higher-level control device 14 is designed to end the work process by switching off the impact wrench 1. A work process can also be ended by the higher-level controller 14 if a tightening torque is exceeded. This can prevent overloading and damage to screws and nuts. The method makes it possible, in particular, for the impact wrench 1 to be controlled in a closed control loop. This means that a tightening torque can be achieved particularly precisely without exceeding it.

Claims

Method (18) for operating an impact wrench (1) with the following method steps (19, 23, 30): - Receiving a time series of a sensor signal (20) of a torque sensor (5) of the impact wrench (1) during operation of the impact wrench (1), - Determining a number (24) of pulses of the sensor signal (20) and determining at least one signal size (25, 26, 27, 28) of the sensor signal (20) based on the time series, - Determining a torque (29) based on the number (24) of pulses and the at least one signal size (25, 26, 27, 28).

Procedure (18) according to Claim 1 , whereby the number (24) of pulses is weighted with a weighting exponent, with the torque (29) being determined based on the weighted number of pulses.

Procedure (18) according to Claim 1 or 2 , wherein the at least one signal variable (25, 26, 27, 28) of the sensor signal (20) is weighted with a weighting factor, the torque (29) being determined on the basis of the at least one weighted signal variable.

Method (18) according to one of the preceding claims, wherein the at least one signal variable (25, 26, 27, 28) is a mean value (25) and/or a median value (26) and/or a maximum value (27) and/or a Minimum value (28) of the sensor signal (20) is determined.

Method (18) according to one of the preceding claims, wherein the number (24) of pulses, the at least one signal size (25, 26, 27, 28) and the torque (29) are each local for successive groups of data points (15) with a predeterminable number of data points (15) are determined and updated globally for the time series after each group of data points (15) of the time series.

Method (18) according to one of Claims 2 , 3 and according to Claim 5 , wherein the at least one weighting factor and/or the weighting exponent is based on a loss function dependent on the local torques (29) of the groups of data points (15) and on final torque values of the groups of data points (15) by iteratively adjusting the at least one weighting factor and/or Weighting exponents and minimizing the loss function are determined, the global torque (29) being determined based on the determined weighting factor and / or weighting exponent.

Method (18) according to one of the preceding claims, wherein the impact wrench (1) is controlled based on the determined torque (29).

Procedure (18) according to Claim 7 , whereby the impact wrench (1) is controlled in a closed control loop.

Control device (10) for carrying out the method (18) according to one of the preceding claims, wherein the control device (10) is designed to receive the time series of the sensor signal (10) of the torque sensor (5) of the impact wrench (1) during operation of the impact wrench (1), wherein the control device (10) is designed to determine a number (24) of pulses of the sensor signal (20) and at least one signal size (25, 26, 27, 28) of the sensor signal (20) based on the time series, wherein the control device (10) is designed to determine the torque (29) based on the number (24) of pulses and the at least one signal variable (25, 26, 27, 28).

Impact wrench (1) with an electric motor (3) for driving a rotational component (2) of the impact wrench (1), a pulse device (4) for generating a pulse-like torque (29), a torque sensor (5) for measuring a torque (29). Rotation component (2) and a control device (10). Claim 9 .

Impact wrench (1) according to Claim 10 , wherein the torque sensor (5) has a magnetic field sensor (9), wherein the magnetic field sensor (9) is designed to measure a magnetic field of a magnetic component (6) attached to the rotation component (2) based on a magnetoelastic effect.