EP2921263A1 - Load-dependent impact response detection - Google Patents

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Publication number
EP2921263A1
EP2921263A1 EP14160201.1A EP14160201A EP2921263A1 EP 2921263 A1 EP2921263 A1 EP 2921263A1 EP 14160201 A EP14160201 A EP 14160201A EP 2921263 A1 EP2921263 A1 EP 2921263A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
motor current
rotor
tangential
value
drive shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14160201.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alexander Funk
Sören Schöpke
Hans-Dieter Gaul
Benedikt Beckert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Priority to EP14160201.1A priority Critical patent/EP2921263A1/en
Publication of EP2921263A1 publication Critical patent/EP2921263A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/02—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with means for imparting impact to screwdriver blade or nut socket
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1475—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers for impact wrenches or screwdrivers

Definitions

  • the present invention relates to a method of controlling a machine tool including an electric motor, a controller, and a tangential impactor.
  • the machine tool can be, for example, a tangential impact driver or an impact wrench with a tangential impact mechanism.
  • a tangential impact wrench periodically provides, for a short time, a large tightening torque for tightening screw connections or for setting screw anchors.
  • a continuous lower torque is delivered, which must counteract the user or a stand.
  • the tangential impact wrench is suitable for use in a variety of materials of varying hardness, for example in stone, concrete, brick, sand-lime brick, aerated concrete or the like.
  • a Tangential impact wrench according to the prior art, for example, in the German patent application DE 10 2009 002 479 shown.
  • a tangential impact driver is shown in which a tool holder is driven by an output shaft.
  • a motor drives a drive shaft
  • the drive shaft is permanently rotated about a longitudinal axis in one direction of rotation.
  • the speed of the motor is controlled by a motor control.
  • a striking mechanism couples the drive shaft with the output shaft.
  • the drive shaft can thereby transmit its torque continuously to the output shaft or a torque of the drive shaft serves to wind a buffer which transmits a higher torque to the output shaft in periodic beats.
  • the object of the present invention is to solve this problem described above and to provide a method for controlling a machine tool, in particular a tangential impact driver, with which a proper impact behavior of the tangential impact mechanism is achieved.
  • a method for controlling a machine tool comprising an electric motor, a control device and a Tangentialtschtechnik.
  • the reduction of the engine speed can be achieved by a corresponding reduction of the PWM duty cycle. This can be achieved as effectively as possible, a reduction in the engine speed.
  • the reference value corresponds to the mean value of the motor current that can be measured without the operation of the tangential impact device.
  • Embodiments of control methods for screwing are described below, by way of example for an illustrated tangential impact tool machine. However, the described setting methods can also be carried out with differently configured machine tools.
  • Fig. 1 1 schematically shows an embodiment of a machine tool 1 designed as a tangential impact wrench.
  • the tangential impact driver 1 includes a tool holder 2, an output shaft 3, an electric motor 4, a drive shaft 5, a transmission 6, a sensor 8 for detecting the motor current, a system switch 9, a Tangentialtschtechnik 10, an evaluation device 30, a motor controller 33 and a controller 40th
  • the tool holder 2 is driven by the output shaft 3.
  • the electric motor 4 drives the drive shaft 5.
  • a transmission 6 is interposed for reducing the rotational speed of the drive shaft 5.
  • the drive shaft 5 is permanently rotated in operation about its longitudinal axis 7 in a rotational direction 21.
  • the rotational speed of the electric motor 4 is controlled by the engine controller 33. In a particular embodiment can also be provided that the reduction of the transmission 6 is also adjustable by the motor controller 33.
  • the system switch 9 of the tangential impact driver 1 and the electric motor 4 is activated.
  • the system switch 9 is for this purpose connected to the control device 40, which in turn is correspondingly in communication with the engine control 33.
  • the system switch 9 includes a resistance device, such as e.g. a potentiometer that can be used to output pulse width modulation (PWM) duty cycles to control the electric motor.
  • PWM pulse width modulation
  • the complete operation of the system switch 9 corresponds to a PWM duty cycle of 100%.
  • a half press of the system switch 9 (pressing the system switch 9 by half its distance in the direction A) corresponds to a PWM duty cycle of 50%. This means that a 50% position of the system switch 9 (resistance component) causes a PWM duty cycle of 50%, a 40% position of the system switch 9 causes a PWM duty cycle of 40%, etc ..
  • a Tangential Farbwerk 10 couples the drive shaft 5 with the output shaft 3.
  • the drive shaft 5 can transmit its torque continuously to the output shaft 3 or a Torque of the drive shaft 5 is used for mounting a buffer, which transmits a higher torque to the output shaft 3 in periodic beats.
  • FIG. 2 is shown in longitudinal section an exemplary Tangentialtschwerk 10.
  • the Tangentialtschwerk 10 includes an anvil 11, a rotor 12, a link 13 and a return spring 14.
  • the output shaft 3 is rotatably supported to the drive shaft 5.
  • the anvil 11 is rotatably connected to the output shaft 3, such that a transmitted to the anvil 11 angular momentum acts on the output shaft 3.
  • the anvil 11 has one or more projections 15.
  • Fig. 3 shows a plan view of the anvil 11 from the perspective of the drive shaft 5.
  • the projections 15 may have stop surfaces 16 which are oriented parallel or inclined to the longitudinal axis 7.
  • the rotor 12 is annular and pushed onto the drive shaft 5.
  • the rotor 12 can, guided by the drive shaft 5, move along the longitudinal axis 7.
  • the link 13 is formed on the surface of the drive shaft 5.
  • the gate 13 spirals spirally, the turn increases in the direction of rotation 21 of the drive to the anvil 11 out.
  • the rotor 12 engages in the slot 13. As soon as the rotor 12 moves along the longitudinal axis 7 in the direction 22 to the anvil 11, the rotor 12 is forced into a rotational movement 23 relative to the drive shaft 5. Similarly, the rotor 12 is forced to move along the longitudinal axis 7 as the rotor 12 rotates relative to the drive shaft 5.
  • At the periphery of the rotor 12 at least one hammer 18 is arranged.
  • the hammer 18 has a lateral abutment surface 19, which is formed in a form-fitting or at least partially positive fit to the abutment surfaces 16 of the anvil 11.
  • the rotor 12 and the anvil 11 may mesh with each other like a dog clutch or a slip clutch via the projections 15 and the hammers 18.
  • the rotor 12 can transmit its angular momentum or its torque to the anvil 11 and drive it.
  • the return spring 14 exerts a force on the rotor 12 in the direction 22 to the anvil 11. In a starting position of the tangential impact wrench 1, the rotor 12 therefore in engagement with the anvil 11th
  • the permanent rotation of the drive shaft 5 during operation of the tangential impact wrench 1 is transmitted via the link 13 to the rotor 12. If the rotor 12 can rotate at the same speed, that is, no relative rotation to the drive shaft 5 executes, it remains in the starting position and is not forced to move along the drive shaft 5. In order for the rotor 12 to be able to follow the rotation, however, the rotor 12 must also be able to rotate the anvil 11 against a torque applied by the ground. The torque applied by the substrate must not exceed a threshold value.
  • the threshold value for the torque is essentially a function of the spring force of the restoring spring 14, against which the rotor 12 would have to be deflected, the slope of the slotted guide 13 and possibly the inclination of the stop surfaces 16, 19. These sizes are due to the design of the tangential impact mechanism 10 specified.
  • the threshold value can be, for example, in the range of 1 Nm to 5 Nm or 2 Nm to 3 Nm.
  • the tangential impactor 10 strikes.
  • a beating cycle of the tangential impact wrench 1 will be described beginning with the starting position.
  • the rotor 12 is engaged with the anvil 11.
  • the rotor 12 is prevented by the anvil 11 from rotating synchronously with the drive shaft 5.
  • the link 13 now forces the rotor 12 to move along the longitudinal axis 7 out of engagement with the anvil 11.
  • the rotor 12 may rotate relative to the anvil 11 and to the drive shaft 5.
  • the anvil 11 and the hammer 12 come here again in a relative position in which they can interlock again.
  • the return spring 14 drives the rotor 12 back to the anvil 11.
  • the rotor 12 is accelerated in the direction of the longitudinal axis 7.
  • the gate 13 forces the rotor 12 in a rotational movement 23, whereby the rotor 12 receives an angular momentum.
  • the rotational movement 23 is stopped by the lateral stop of the hammers 18 of the rotor 12 at the projections 15 of the anvil 11.
  • the angular momentum of the rotor 12 is transmitted to the anvil 11.
  • the system is back in the starting position and a new beating cycle begins.
  • the anvil 11 and the output shaft 3 rotate at a smaller angle than the rotor 12 and the drive shaft 5.
  • the rotational speed of the drive shaft 5 may be greater than twice the speed of the output shaft 3 by more than twice.
  • the drive shaft 5 and output shaft 3 are rigidly coupled. Their respective speeds are the same.
  • An impact cycle can be discriminated from non-impact operation based on the different speeds occurring at it.
  • the motor current is detected during operation of the tangential impact wrench 1 at a first engine speed.
  • the detection of the motor current takes place continuously, ie when operating the tangential impact wrench 1 with the use of the tangential impact mechanism and also without the use of the tangential impact mechanism.
  • the value for the motor current detected by the sensor 8 is sent to the evaluation device 30 via a connecting line.
  • the measured motor current is compared with a reference value which is stored in the evaluation device 30.
  • the reference value is determined by the mean value of the motor current is detected at the beginning of the operation of the tangential impact driver 1 when the tangential impact wrench 1 is operated without the use of tangential impact 10 and at the first engine speed.
  • the reference value in other ways.
  • the actually measured motor current is used as the reference value to be compared. If the tangential impact driver 1 is operated with the Tangential Bachwerk 10 and at the first engine speed, the detection of the motor current continues to occur through the sensor 8. Due to an excessive engine speed and associated too high a speed of the drive shaft 5 may cause an improper impact of the Tangential impact device 10 come. This improper impact behavior of the tangential impactor 10 can be determined by detecting the current motor current. As an indication of improper impact, the motor current is increased. The increase in the motor current can be determined by means of the sensor 8 and in comparison with the previously stored reference value.
  • the motor controller 33 then reduces the speed of the motor accordingly to the currently measured motor current not exceeds the reference value. Reducing the speed of the motor is accomplished by the output of a PWM duty cycle, which corresponds to only a percentage of the last current position of the system switch 9 (resistance device).
  • the reduction of the speed of the motor may be accomplished by the output of a PWM duty cycle corresponding to 90% of the last current position of the system switch 9 (resistance device) (ie PWM duty cycle of 90%). If the motor current no longer exceeds the reference value, a proper impact behavior of the tangential impactor 10 is given.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Percussive Tools And Related Accessories (AREA)

Abstract

Verfahren zum Steuern einer Werkzeugmaschine, enthaltend einen Elektromotor, eine Steuerungseinrichtung und ein Tangentialschlagwerk. Das Verfahren enthält die Verfahrensschritte - Festlegen eines Referenzwerts für den Motorstrom; - Messen des Motorstroms während des Betriebs des Tangentialschlagwerks bei einem ersten Wert der Motordrehzahl; - Reduzieren der Motordrehzahl auf einen zweiten Wert, wenn der gemessene Motorstrom bei dem ersten Wert der Motordrehzahl für eine Zeitdauer (T) den Referenzwert übersteigt.A method of controlling a machine tool including an electric motor, a controller, and a tangential impactor. The method contains the method steps - setting a reference value for the motor current; Measuring the motor current during operation of the tangential impactor at a first value of engine speed; - Reducing the engine speed to a second value when the measured motor current at the first value of the engine speed for a period of time (T) exceeds the reference value.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Werkzeugmaschine, die einen Elektromotor, eine Steuerungseinrichtung und ein Tangentialschlagwerk enthält. Bei der Werkzeugmaschine kann es sich beispielsweise um einen Tangentialschlagschrauber bzw. einen Schlagschrauber mit Tangentialschlagwerk handeln.The present invention relates to a method of controlling a machine tool including an electric motor, a controller, and a tangential impactor. The machine tool can be, for example, a tangential impact driver or an impact wrench with a tangential impact mechanism.

Ein Tangentialschlagschrauber stellt periodisch, kurzzeitig ein großes Anzugsmoment zum Festziehen von Schraubverbindungen oder zum Setzen von Schraubankern bereit. An einen Handgriff oder eine Halterung des Tangentialschlagschraubers wird ein kontinuierliches geringeres Drehmoment abgegeben, welchem der Anwender bzw. ein Ständer entgegenwirken muss. Der Tangentialschlagschrauber eignet sich Schrauben in vielfältige Materialien unterschiedlicher Härte einzusetzen, beispielsweise in Stein, Beton, Ziegel, Kalksandstein, Porenbeton oder ähnliches.A tangential impact wrench periodically provides, for a short time, a large tightening torque for tightening screw connections or for setting screw anchors. To a handle or a holder of the Tangentialschlagschraubers a continuous lower torque is delivered, which must counteract the user or a stand. The tangential impact wrench is suitable for use in a variety of materials of varying hardness, for example in stone, concrete, brick, sand-lime brick, aerated concrete or the like.

Ein Tangentialschlagschrauber gemäß dem Stand der Technik ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 002 479 gezeigt. In diesem Dokument des Stands der Technik ist ein Tangentialschlagschrauber gezeigt, bei dem eine Werkzeugaufnahme durch eine Abtriebswelle angetrieben wird. Ein Motor treibt eine Antriebswelle an Im Betrieb wird die Antriebswelle permanent um eine Längsachse in eine Drehrichtung gedreht. Die Drehzahl des Motors wird durch eine Motorsteuerung gesteuert. Ein Schlagwerk koppelt die Antriebswelle mit der Abtriebswelle. Die Antriebswelle kann dabei ihr Drehmoment kontinuierlich auf die Abtriebswelle übertragen oder ein Drehmoment der Antriebswelle dient zum Aufziehen eines Puffers, der in periodischen Schlägen ein höheres Drehmoment auf die Abtriebswelle überträgt.A Tangential impact wrench according to the prior art, for example, in the German patent application DE 10 2009 002 479 shown. In this prior art document a tangential impact driver is shown in which a tool holder is driven by an output shaft. A motor drives a drive shaft In operation, the drive shaft is permanently rotated about a longitudinal axis in one direction of rotation. The speed of the motor is controlled by a motor control. A striking mechanism couples the drive shaft with the output shaft. The drive shaft can thereby transmit its torque continuously to the output shaft or a torque of the drive shaft serves to wind a buffer which transmits a higher torque to the output shaft in periodic beats.

Es ist zu beobachten, dass das Schlagverhalten von Tangentialschlagschraubern in Abhängigkeit von der Schraubfallhärte, z.B. beim Setzen von Schrauben in mineralische Werkstoffe oder Metall (sog. hard joint) und beim Setzen von Schrauben in Holz oder Kunstsoff (sog. soft joint), variiert. Im Normalfall wird die Schlagwerks-/Drehzahlauslegung des Tangentialschlagschraubers auf einen harten Schraubfall (hard joint) abgestimmt. Diese spezielle Abstimmung führt jedoch zu Nachteilen in Bezug auf die Leistungsfähigkeit beim Setzen von Schrauben in weichere Werkstoffe (wie z.B. Holz oder Kunststoff). Insbesondere kommt es wegen dieser speziellen Abstimmung auf härtere Werkstoffe zu einem nicht ordnungsgemäßen Schlagverhalten des Tangentialschlagwerks, wobei die Schlagflächen des Hammers (Läufer) nicht mehr vollflächig auf die Anschlagsflächen des Ambosses treffen bzw. beim Schlagen voneinander abrutschen. Durch dieses "unsaubere" Schlagen kommt es zu erhöhten Vibrationen, einem erhöhten Verschleiß, einem geringeren Drehmoment sowie zu einer erhöhten Stromaufnahme des Motors.It can be observed that the impact behavior of tangential impact wrenches varies depending on the bolting hardness, eg when setting screws in mineral materials or metal (so-called hard joint) and when setting screws in wood or plastic (so-called soft joint). Normally, the percussion / speed design of the tangential impact wrench is tuned to a hard joint. This special tuning, however, leads to disadvantages in terms of the performance when setting screws in softer materials (such as wood or plastic). In particular, it comes because of this special vote on harder materials to improper impact behavior of Tangentialschlagwerks, the striking surfaces of the hammer (runner) no longer full contact with the stop surfaces of the anvil or slip off each other when hitting. This "dirty" hitting leads to increased vibration, increased wear, lower torque and increased power consumption of the motor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dieses vorstehend beschriebene Problem zu lösen und ein Verfahren zum Steuern einer Werkzeugmaschine, insbesondere ein Tangentialschlagschrauber zur Verfügung zu stellen, mit dem ein ordnungsgemäßes Schlagverhalten des Tangentialschlagwerks erreicht wird.The object of the present invention is to solve this problem described above and to provide a method for controlling a machine tool, in particular a tangential impact driver, with which a proper impact behavior of the tangential impact mechanism is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Gegenstands finden sich in den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Further embodiments of the inventive subject matter can be found in the dependent claims.

Hierzu ist ein Verfahren gezeigt zum Steuern einer Werkzeugmaschine, enthaltend einen Elektromotor, eine Steuerungseinrichtung und ein Tangentialschlagwerk.For this purpose, a method is shown for controlling a machine tool, comprising an electric motor, a control device and a Tangentialschlagwerk.

Erfindungsgemäss ist das Verfahren gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

  • Festlegen eines Referenzwerts für den Motorstrom;
  • Messen des Motorstroms während des Betriebs des Tangentialschlagwerks bei einem ersten Wert der Motordrehzahl;
  • Reduzieren der Motordrehzahl auf einen zweiten Wert, wenn der gemessene Motorstrom bei dem ersten Wert der Motordrehzahl für eine Zeitdauer (T) den Referenzwert übersteigt.
According to the invention, the method is characterized by the method steps:
  • Setting a reference value for the motor current;
  • Measuring the motor current during operation of the tangential impactor at a first value of engine speed;
  • Reducing the engine speed to a second value when the measured motor current exceeds the reference value at the first value of engine speed for a period of time (T).

Hierdurch kann anhand des Überschreitens des Referenzwerts ein nicht ordnungsgemäßes Schlagverhalten des Tangentialschlagwerks festgestellt und mit Hilfe der Reduzierung der Motordrehzahl entsprechend reagiert werden, sodass ein ordnungsgemäßes Schlagverhalten vorliegt.As a result of the exceeding of the reference value, an improper impact behavior of the tangential impactor can be detected and reacted accordingly by means of the reduction of the engine speed, so that a proper impact behavior is present.

Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Reduzieren der Motordrehzahl durch ein entsprechendes Reduzieren des PWM-Duty-Cycles erreichbar ist. Hierdurch kann auf möglichst effektive Art und Weise eine Reduzierung der Motordrehzahl erreicht werden.According to a further advantageous embodiment of the present invention can be provided that the reduction of the engine speed can be achieved by a corresponding reduction of the PWM duty cycle. This can be achieved as effectively as possible, a reduction in the engine speed.

Um einen möglichst genauen Referenzwert für den von Schwankungen unterworfenen Motorstrom zu erhalten, kann vorgesehen sein, dass der Referenzwert dem Mittelwert des Motorstroms entspricht, der ohne den Betrieb des Tangentialschlagwerks messbar ist.In order to obtain the most accurate reference value possible for the motor current subjected to fluctuations, it can be provided that the reference value corresponds to the mean value of the motor current that can be measured without the operation of the tangential impact device.

Es zeigen:

Fig. 1
eine erfindungsgemässe Werkzeugmaschine in Ausgestaltung eines Tangentialschlagschraubers;
Fig. 2
ein Tangentialschlagwerk; und
Fig. 3
einen Amboss des Tangentialschlagwerks.
Show it:
Fig. 1
an inventive machine tool in an embodiment of a Tangentialschlagschraubers;
Fig. 2
a tangential impactor; and
Fig. 3
an anvil of the tangential impact mechanism.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Nachfolgend werden Ausführungsformen von Steuerungsverfahren zum Schrauben beschrieben, beispielhaft für eine dargestellte Werkzeugmaschine mit Tangentialschlagwerk. Die beschriebenen Setzverfahren können jedoch auch mit anders ausgestalteten Werkzeugmaschinen durchgeführt werden.Embodiments of control methods for screwing are described below, by way of example for an illustrated tangential impact tool machine. However, the described setting methods can also be carried out with differently configured machine tools.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausgestaltung einer als Tangentialschlagschrauber ausgebildeten Werkzeugmaschine 1. Fig. 1 1 schematically shows an embodiment of a machine tool 1 designed as a tangential impact wrench.

Der Tangentialschlagschrauber 1 enthält eine Werkzeugaufnahme 2, eine Abtriebswelle 3, einen Elektromotor 4, eine Antriebswelle 5, ein Getriebe 6, eine Sensor 8 zum Erfassen des Motorstroms, einen Systemschalter 9, ein Tangentialschlagwerk 10, eine Auswertungseinrichtung 30, eine Motorsteuerung 33 und eine Steuerungseinrichtung 40.The tangential impact driver 1 includes a tool holder 2, an output shaft 3, an electric motor 4, a drive shaft 5, a transmission 6, a sensor 8 for detecting the motor current, a system switch 9, a Tangentialschlagwerk 10, an evaluation device 30, a motor controller 33 and a controller 40th

Die Werkzeugaufnahme 2 wird durch die Abtriebswelle 3 angetrieben. Der Elektromotor 4 treibt die Antriebswelle 5 an. Zwischen dem Elektromotor 4 und der Antriebswelle 5 ist ein Getriebe 6 zum Reduzieren der Drehzahl der Antriebswelle 5 zwischengeschaltet. Die Antriebswelle 5 wird im Betrieb permanent um seine Längsachse 7 in eine Drehrichtung 21 gedreht. Die Drehzahl des Elektromotors 4 wird durch die Motorsteuerung 33 gesteuert. In einer besonderen Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die Untersetzung des Getriebes 6 auch durch die Motorsteuerung 33 einstellbar ist.The tool holder 2 is driven by the output shaft 3. The electric motor 4 drives the drive shaft 5. Between the electric motor 4 and the drive shaft 5, a transmission 6 is interposed for reducing the rotational speed of the drive shaft 5. The drive shaft 5 is permanently rotated in operation about its longitudinal axis 7 in a rotational direction 21. The rotational speed of the electric motor 4 is controlled by the engine controller 33. In a particular embodiment can also be provided that the reduction of the transmission 6 is also adjustable by the motor controller 33.

Durch den Systemschalter 9 wird der Tangentialschlagschrauber 1 bzw. der Elektromotor 4 aktiviert. Der Systemschalter 9 ist hierzu mit der Steuerungseinrichtung 40 verbunden, welche wiederum entsprechend mit der Motorsteuerung 33 in Verbindung steht. Der Systemschalter 9 enthält ein Widerstandsbauelement, wie z.B. ein Potentiometer, mit dem Pulsweitenmodulation (PWM)-Duty-Cycles zur Steuerung des Elektromotors ausgegeben werden können. Das vollständige Betätigen des Systemschalters 9 entspricht dabei einem PWM-Duty-Cycle von 100%. Ein halbes Betätigen des Systemschalters 9 (Drücken des Systemschalters 9 um dessen halbe Wegstrecke in Richtung A) entspricht dabei einem PWM-Duty-Cycle von 50%. Das heisst eine 50%ige Stellung des Systemschalters 9 (Widerstandsbauelement) bewirkt einen PWM-Duty-Cycle von 50%, eine 40%ige Stellung des Systemschalters 9 bewirkt einen PWM-Duty-Cycle von 40%, usw..By the system switch 9 of the tangential impact driver 1 and the electric motor 4 is activated. The system switch 9 is for this purpose connected to the control device 40, which in turn is correspondingly in communication with the engine control 33. The system switch 9 includes a resistance device, such as e.g. a potentiometer that can be used to output pulse width modulation (PWM) duty cycles to control the electric motor. The complete operation of the system switch 9 corresponds to a PWM duty cycle of 100%. A half press of the system switch 9 (pressing the system switch 9 by half its distance in the direction A) corresponds to a PWM duty cycle of 50%. This means that a 50% position of the system switch 9 (resistance component) causes a PWM duty cycle of 50%, a 40% position of the system switch 9 causes a PWM duty cycle of 40%, etc ..

Ein Tangentialschlagwerk 10 koppelt die Antriebswelle 5 mit der Abtriebswelle 3. Die Antriebswelle 5 kann ihr Drehmoment kontinuierlich auf die Abtriebswelle 3 übertragen oder ein Drehmoment der Antriebswelle 5 dient zum Aufziehen eines Puffers, der in periodischen Schlägen ein höheres Drehmoment auf die Abtriebswelle 3 überträgt.A Tangentialschlagwerk 10 couples the drive shaft 5 with the output shaft 3. The drive shaft 5 can transmit its torque continuously to the output shaft 3 or a Torque of the drive shaft 5 is used for mounting a buffer, which transmits a higher torque to the output shaft 3 in periodic beats.

In Fig. 2 ist im Längsschnitt ein beispielhaftes Tangentialschlagwerk 10 dargestellt. Das Tangentialschlagwerk 10 beinhaltet einen Amboss 11, einen Läufer 12, eine Kulisse 13 und eine Rückstellfeder 14. In dem Tangentialschlagwerk 10 ist die Abtriebswelle 3 drehbar zu der Antriebswelle 5 gelagert.In Fig. 2 is shown in longitudinal section an exemplary Tangentialschlagwerk 10. The Tangentialschlagwerk 10 includes an anvil 11, a rotor 12, a link 13 and a return spring 14. In the tangential impact gear 10, the output shaft 3 is rotatably supported to the drive shaft 5.

Der Amboss 11 ist mit der Abtriebswelle 3 drehfest verbunden, derart dass ein auf den Amboss 11 übertragener Drehimpuls auf die Abtriebswelle 3 einwirkt. Der Amboss 11 weist einen oder mehrere Vorsprünge 15 auf.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Amboss 11 aus der Sicht der Antriebswelle 5. Die Vorsprünge 15 können Anschlagflächen 16 aufweisen, die parallel oder geneigt zur Längsachse 7 orientiert sind.The anvil 11 is rotatably connected to the output shaft 3, such that a transmitted to the anvil 11 angular momentum acts on the output shaft 3. The anvil 11 has one or more projections 15.
Fig. 3 shows a plan view of the anvil 11 from the perspective of the drive shaft 5. The projections 15 may have stop surfaces 16 which are oriented parallel or inclined to the longitudinal axis 7.

Der Läufer 12 ist ringförmig und auf die Antriebswelle 5 aufgeschoben. Der Läufer 12 kann sich, geführt durch die Antriebswelle 5, entlang der Längsachse 7 bewegen.The rotor 12 is annular and pushed onto the drive shaft 5. The rotor 12 can, guided by the drive shaft 5, move along the longitudinal axis 7.

Die Kulisse 13 ist an der Oberfläche der Antriebswelle 5 ausgebildet. Die Kulisse 13 windet sich spiralförmig, wobei die Windung im Drehsinn 21 des Antriebs zu dem Amboss 11 hin steigt. Der Läufer 12 greift in die Kulisse 13 ein. Sobald der Läufer 12 sich entlang der Längsachse 7 in Richtung 22 zu dem Amboss 11 bewegt, wird der Läufer 12 in eine Drehbewegung 23 relativ zu der Antriebswelle 5 gezwungen. Gleichermaßen wird der Läufer 12 zu einer Bewegung längs der Längsachse 7 gezwungen, wenn sich der Läufer 12 relativ zu der Antriebswelle 5 dreht.The link 13 is formed on the surface of the drive shaft 5. The gate 13 spirals spirally, the turn increases in the direction of rotation 21 of the drive to the anvil 11 out. The rotor 12 engages in the slot 13. As soon as the rotor 12 moves along the longitudinal axis 7 in the direction 22 to the anvil 11, the rotor 12 is forced into a rotational movement 23 relative to the drive shaft 5. Similarly, the rotor 12 is forced to move along the longitudinal axis 7 as the rotor 12 rotates relative to the drive shaft 5.

Am Umfang des Läufers 12 ist wenigstens ein Hammer 18 angeordnet. Der Hammer 18 weist eine seitliche Anschlagsfläche 19 auf, die formschlüssig oder wenigstens teilweise formschlüssig zu den Anschlagsflächen 16 des Amboss 11 ausgebildet ist. Der Läufer 12 und der Amboss 11 können gleich einer Klauenkupplung oder einer Rutschkupplung über die Vorsprünge 15 und die Hämmer 18 ineinandergreifen. Während des Eingriffs kann der Läufer 12 seinen Drehimpuls oder sein Drehmoment auf den Amboss 11 übertragen und diesen antreiben.At the periphery of the rotor 12 at least one hammer 18 is arranged. The hammer 18 has a lateral abutment surface 19, which is formed in a form-fitting or at least partially positive fit to the abutment surfaces 16 of the anvil 11. The rotor 12 and the anvil 11 may mesh with each other like a dog clutch or a slip clutch via the projections 15 and the hammers 18. During the engagement, the rotor 12 can transmit its angular momentum or its torque to the anvil 11 and drive it.

Die Rückstellfeder 14 übt auf den Läufer 12 eine Kraft in Richtung 22 zu dem Amboss 11 aus. In einer Ausgangsstellung des Tangentialschlagschraubers 1 der Läufer 12 daher in Eingriff mit dem Amboss 11.The return spring 14 exerts a force on the rotor 12 in the direction 22 to the anvil 11. In a starting position of the tangential impact wrench 1, the rotor 12 therefore in engagement with the anvil 11th

Die permanente Rotation der Antriebswelle 5 während des Betriebs des Tangentialschlagschraubers 1 wird über die Kulisse 13 auf den Läufer 12 übertragen. Sofern der Läufer 12 sich mit gleicher Drehzahl drehen kann, also keine relative Drehung zu der Antriebswelle 5 ausführt, verharrt er in der Ausgangsstellung und ist zu keiner Bewegung längs der Antriebswelle 5 gezwungen. Damit der Läufer 12 der Drehung jedoch folgen kann, muss der Läufer 12 den Amboss 11 unter anderem gegen ein vom Untergrund aufgebrachtes Drehmoment ebenfalls drehen können. Das von dem Untergrund aufgebrachte Drehmoment darf dabei einen Schwellwert nicht überschreiten. Der Schwellwert für das Drehmoment ist im Wesentlichen eine Funktion der Federkraft der Rückstellfeder 14, gegen die der Läufer 12 ausgelenkt werden müsste, der Steigung der Kulisse 13 und ggf. der Neigung der Anschlagflächen 16, 19. Diese Größen sind durch die Auslegung des Tangentialschlagwerks 10 vorgegeben. Der Schwellwert kann beispielsweise im Bereich von 1 Nm bis 5 Nm oder 2 Nm bis 3 Nm liegen.The permanent rotation of the drive shaft 5 during operation of the tangential impact wrench 1 is transmitted via the link 13 to the rotor 12. If the rotor 12 can rotate at the same speed, that is, no relative rotation to the drive shaft 5 executes, it remains in the starting position and is not forced to move along the drive shaft 5. In order for the rotor 12 to be able to follow the rotation, however, the rotor 12 must also be able to rotate the anvil 11 against a torque applied by the ground. The torque applied by the substrate must not exceed a threshold value. The threshold value for the torque is essentially a function of the spring force of the restoring spring 14, against which the rotor 12 would have to be deflected, the slope of the slotted guide 13 and possibly the inclination of the stop surfaces 16, 19. These sizes are due to the design of the tangential impact mechanism 10 specified. The threshold value can be, for example, in the range of 1 Nm to 5 Nm or 2 Nm to 3 Nm.

Sofern der Untergrund ein größeres Drehmoment aufbringen kann, schlägt das Tangentialschlagwerk 10. Im nachfolgenden wird ein Schlagzyklus des Tangentialschlagschraubers 1 beginnend mit der Ausgangsstellung beschrieben. Der Läufer 12 ist im Eingriff mit dem Amboss 11. Der Läufer 12 ist durch den Amboss 11 gehindert, sich synchron mit der Antriebswelle 5 zu drehen. Die Kulisse 13 zwingt den Läufer 12 nun zu einer Bewegung entlang der Längsachse 7 aus dem Eingriff mit dem Amboss 11. Wenn der Läufer 12 nicht mehr im Eingriff ist, kann sich der Läufer 12 relativ zu dem Amboss 11 und mit der Antriebswelle 5 mitdrehen. Der Amboss 11 und der Hammer 12 kommen dabei wieder in eine relative Stellung, bei der sie wieder ineinandergreifen können. Die Rückstellfeder 14 treibt den Läufer 12 zu dem Amboss 11 zurück. Hierbei wird der Läufer 12 in Richtung der Längsachse 7 beschleunigt. Die Kulisse 13 zwingt dabei den Läufer 12 in eine Drehbewegung 23, wodurch der Läufer 12 einen Drehimpuls erhält. Die Drehbewegung 23 wird durch den seitlichen Anschlag der Hämmer 18 des Läufers 12 an den Vorsprüngen 15 des Amboss 11 gestoppt. Der Drehimpuls des Läufers 12 wird auf den Amboss 11 übertragen. Das System befindet sich wieder in der Ausgangsstellung und ein neuer Schlagzyklus beginnt.If the ground can apply greater torque, the tangential impactor 10 strikes. In the following, a beating cycle of the tangential impact wrench 1 will be described beginning with the starting position. The rotor 12 is engaged with the anvil 11. The rotor 12 is prevented by the anvil 11 from rotating synchronously with the drive shaft 5. The link 13 now forces the rotor 12 to move along the longitudinal axis 7 out of engagement with the anvil 11. When the rotor 12 is no longer engaged, the rotor 12 may rotate relative to the anvil 11 and to the drive shaft 5. The anvil 11 and the hammer 12 come here again in a relative position in which they can interlock again. The return spring 14 drives the rotor 12 back to the anvil 11. In this case, the rotor 12 is accelerated in the direction of the longitudinal axis 7. The gate 13 forces the rotor 12 in a rotational movement 23, whereby the rotor 12 receives an angular momentum. The rotational movement 23 is stopped by the lateral stop of the hammers 18 of the rotor 12 at the projections 15 of the anvil 11. The angular momentum of the rotor 12 is transmitted to the anvil 11. The system is back in the starting position and a new beating cycle begins.

Während eines Schlagzyklus drehen sich der Amboss 11 und die Abtriebswelle 3 um einen kleineren Winkel als der Läufer 12 und die Antriebswelle 5. Der Läufer 12, getrieben durch die Antriebswelle 5, dreht sich entlang der Kulisse 13 und der Amboss 11 bleibt stehen. Bei einem Schlagen des Tangentialschlagwerk 10 unterscheidet sich daher eine Drehzahl der Antriebswelle 5 von einer Drehzahl der Abtriebswelle 3. Die Drehzahl der Antriebswelle 5 kann um mehr als das Zweifache größer als die Drehzahl der Abtriebswelle 3 sein. Bleiben der Amboss 11 und der Läufer 12 beim nichtschlagenden Betrieb im Eingriff sind die Antriebswelle 5 und Abtriebswelle 3 starr gekoppelt. Ihre jeweiligen Drehzahlen sind gleich. Ein Schlagzyklus kann von einem nicht schlagenden Betrieb anhand der bei ihm auftretenden unterschiedlichen Drehzahlen diskriminiert werden.During an impact cycle, the anvil 11 and the output shaft 3 rotate at a smaller angle than the rotor 12 and the drive shaft 5. The rotor 12, driven by the drive shaft 5, rotates along the guide 13 and the anvil 11 stops. When hitting the Tangentialschlagwerk 10 therefore differs a speed of Drive shaft 5 of a rotational speed of the output shaft 3. The rotational speed of the drive shaft 5 may be greater than twice the speed of the output shaft 3 by more than twice. Stay the anvil 11 and the rotor 12 in non-impact operation in engagement, the drive shaft 5 and output shaft 3 are rigidly coupled. Their respective speeds are the same. An impact cycle can be discriminated from non-impact operation based on the different speeds occurring at it.

Mit Hilfe des Sensors 8 wird der Motorstrom während des Betriebs des Tangentialschlagschraubers 1 bei einer ersten Motordrehzahl erfasst. Das Erfassen des Motorstroms erfolgt kontinuierlich, d.h. beim Betreiben des Tangentialschlagschraubers 1 mit Einsatz des Tangentialschlagwerks und auch ohne Einsatz des Tangentialschlagwerks. Der durch den Sensor 8 erfasste Wert für den Motorstrom wird über eine Verbindungsleitung an die Auswertungseinrichtung 30 gesendet. In der Auswertungseinrichtung 30 wird der gemessene Motorstrom mit einem Referenzwert verglichen, der in der Auswertungseinrichtung 30 hinterlegt ist. Der Referenzwert wird festgelegt indem zu Beginn des Betreibens des Tangentialschlagschraubers 1, wenn der Tangentialschlagschraubers 1 noch ohne Einsatz des Tangentialschlagwerks 10 und bei der ersten Motordrehzahl betrieben wird, der Mittelwert des Motorstroms erfasst wird. Es ist jedoch auch denkbar, den Referenzwert auf andere Art und Weise zu erlangen. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass als zu vergleichender Referenzwert der eigentlich gemessene Motorstrom verwendet wird.
Wenn der Tangentialschlagschrauber 1 mit dem Tangentialschlagwerk 10 und bei der ersten Motordrehzahl betrieben wird, erfolgt weiterhin das Erfassen des Motorstroms durch den Sensor 8. Aufgrund einer zu hohen Motordrehzahl und damit verbunden einer zu hohen Drehzahl der Antriebswelle 5 kann es zu einem nicht ordnungsgemäßen Schlagverhalten des Tangentialschlagwerks 10 kommen. Dieses nicht ordnungsgemäße Schlagverhalten des Tangentialschlagwerks 10 kann mit Hilfe des Erfassens des aktuellen Motorstroms ermittelt werden. Als Anzeichen für ein nicht ordnungsgemäßes Schlagverhalten ist der Motorstrom erhöht. Die Erhöhung des Motorstroms kann mittels des Sensors 8 und im Abgleich mit dem zuvor hinterlegten Referenzwert ermittelt werden. Wenn der aktuell gemessene Motorstrom den Referenzwert für eine zuvor festgelegte Zeitdauer T (z.B. 10 ms) überschritten wird, ist dies als Anzeichen für ein nicht ordnungsgemäßes Schlagverhalten zu interpretieren. Als Folge des Feststellens eines nicht ordnungsgemäßen Schlagverhaltens durch die Überschreitung des Referenzwerts wird ein entsprechendes Signal von der Auswertungseinrichtung 30 an die Motorsteuerung 33 über eine Verbindungsleitung gesendet. Die Motorsteuerung 33 reduziert daraufhin die Drehzahl des Motors entsprechend bis der aktuell gemessene Motorstrom nicht mehr den Referenzwert übersteigt. Das Reduzieren der Drehzahl des Motors erfolgt durch die Ausgabe eines PWM-Duty-Cycles, der lediglich einem prozentigen Anteil der letzten aktuellen Stellung des Systemschalters 9 (Widerstandsbauelement) entspricht. So kann beispielsweise die Reduktion der Drehzahl des Motors durch die Ausgabe eines PWM-Duty-Cycles erfolgen, der 90% der letzten aktuellen Stellung des Systemschalters 9 (Widerstandsbauelement) entspricht (d.h. PWM-Duty-Cycle von 90%).
Wenn der Motorstrom den Referenzwert nicht mehr übersteigt, ist ein ordnungsgemäßes Schlagverhalten des Tangentialschlagwerks 10 gegeben.With the aid of the sensor 8, the motor current is detected during operation of the tangential impact wrench 1 at a first engine speed. The detection of the motor current takes place continuously, ie when operating the tangential impact wrench 1 with the use of the tangential impact mechanism and also without the use of the tangential impact mechanism. The value for the motor current detected by the sensor 8 is sent to the evaluation device 30 via a connecting line. In the evaluation device 30, the measured motor current is compared with a reference value which is stored in the evaluation device 30. The reference value is determined by the mean value of the motor current is detected at the beginning of the operation of the tangential impact driver 1 when the tangential impact wrench 1 is operated without the use of tangential impact 10 and at the first engine speed. However, it is also conceivable to obtain the reference value in other ways. In addition, it is also possible that the actually measured motor current is used as the reference value to be compared.
If the tangential impact driver 1 is operated with the Tangentialschlagwerk 10 and at the first engine speed, the detection of the motor current continues to occur through the sensor 8. Due to an excessive engine speed and associated too high a speed of the drive shaft 5 may cause an improper impact of the Tangential impact device 10 come. This improper impact behavior of the tangential impactor 10 can be determined by detecting the current motor current. As an indication of improper impact, the motor current is increased. The increase in the motor current can be determined by means of the sensor 8 and in comparison with the previously stored reference value. If the currently measured motor current exceeds the reference value for a predetermined period of time T (eg 10 ms), this is to be interpreted as an indication of improper hitting behavior. As a result of detecting an improper impact behavior by exceeding the reference value, a corresponding signal is sent from the evaluation device 30 to the engine control unit 33 via a connection line. The motor controller 33 then reduces the speed of the motor accordingly to the currently measured motor current not exceeds the reference value. Reducing the speed of the motor is accomplished by the output of a PWM duty cycle, which corresponds to only a percentage of the last current position of the system switch 9 (resistance device). For example, the reduction of the speed of the motor may be accomplished by the output of a PWM duty cycle corresponding to 90% of the last current position of the system switch 9 (resistance device) (ie PWM duty cycle of 90%).
If the motor current no longer exceeds the reference value, a proper impact behavior of the tangential impactor 10 is given.

Claims (3)

Verfahren zum Steuern einer Werkzeugmaschine, enthaltend einen Elektromotor, eine Steuerungseinrichtung und ein Tangentialschlagwerk,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritten - Festlegen eines Referenzwerts für den Motorstrom; - Messen des Motorstroms während des Betriebs des Tangentialschlagwerks bei einem ersten Wert der Motordrehzahl; - Reduzieren der Motordrehzahl auf einen zweiten Wert, wenn der gemessene Motorstrom bei dem ersten Wert der Motordrehzahl für eine Zeitdauer (T) den Referenzwert übersteigt. A method of controlling a machine tool including an electric motor, a controller, and a tangential impactor,
characterized by the method steps - setting a reference value for the motor current; Measuring the motor current during operation of the tangential impactor at a first value of engine speed; - Reducing the engine speed to a second value when the measured motor current at the first value of the engine speed for a period of time (T) exceeds the reference value. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei das Reduzieren der Motordrehzahl durch ein entsprechendes Reduzieren des PWM-Duty-Cycles erreichbar ist.Method according to claim 1,
wherein reducing the engine speed is achievable by correspondingly reducing the PWM duty cycle. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Referenzwert dem Mittelwert des Motorstroms entspricht, der ohne den Betrieb des Tangentialschlagwerks messbar ist.Method according to claim 1 or 2,
wherein the reference value corresponds to the mean value of the motor current measurable without the operation of the tangential impactor.
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