EP4140650A1 - Verfahren zum betreiben eines trockenbauschraubers, computerprogramm und trockenbauschrauber - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines trockenbauschraubers, computerprogramm und trockenbauschrauber Download PDF

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EP4140650A1
EP4140650A1 EP22191407.0A EP22191407A EP4140650A1 EP 4140650 A1 EP4140650 A1 EP 4140650A1 EP 22191407 A EP22191407 A EP 22191407A EP 4140650 A1 EP4140650 A1 EP 4140650A1
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EP
European Patent Office
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electric motor
individual pulses
screw
rotation
pulses
Prior art date
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Pending
Application number
EP22191407.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Matheis
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.)
Metabowerke GmbH and Co
Original Assignee
Metabowerke GmbH and Co
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 Metabowerke GmbH and Co filed Critical Metabowerke GmbH and Co
Publication of EP4140650A1 publication Critical patent/EP4140650A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
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    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/002—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose for special purposes
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    • 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
    • B25B23/0064—Means for adjusting screwing depth
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/00—Metal working
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49764—Method of mechanical manufacture with testing or indicating
    • Y10T29/49778—Method of mechanical manufacture with testing or indicating with aligning, guiding, or instruction
    • Y10T29/4978—Assisting assembly or disassembly

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drywall screwdriver, with an electric motor of the drywall screwdriver being driven by means of a plurality of individual pulses spaced apart in time, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a computer program.
  • the invention also relates to a drywall screwdriver, having an electric motor and a control device, the control device being set up and electrically connected to the electric motor in order to drive the electric motor by means of a plurality of individual pulses spaced apart in time, according to the preamble of claim 12.
  • Power tools such as drill drivers or cordless screwdrivers are generally used to actuate or countersink the screws.
  • drill drivers With conventional drill drivers, however, it is comparatively difficult for the user to influence the countersinking of the screw in a controlled manner. This often means that the screw does not end up flat, for example it penetrates too deeply into the workpiece or the screw head still protrudes from the surface of the workpiece.
  • resetting a screw that has already been partially screwed in is usually difficult to control, since the starting torque can be comparatively high and then fast can decrease, which is why the user can no longer stop the screwing process in good time before the screw has finally screwed too deep into the workpiece.
  • the known drywall screwdrivers have, for example, a mechanical depth stop.
  • a mechanical depth stop it has been shown that even with a mechanical depth stop, the screwing process sometimes does not lead to a satisfactory result, particularly if the user of the drywall screwdriver does not align the drywall screwdriver sufficiently orthogonally to the panel-shaped component.
  • drywall screwdrivers which have a so-called “pulse mode”.
  • the electric motor of the drywall screwdriver is driven by means of a plurality of individual pulses spaced apart in time, which allows the user to influence the countersinking of the screw in the workpiece in pulses and thus in a more controllable manner.
  • the user has enough time between the individual pulses to check the screwdriving result and, if necessary, to interrupt the screwdriving process.
  • the object of the present invention is to provide a method for operating a drywall screwdriver that gives the user better control over the countersinking of a screw, in particular to insert a screw with high precision to a specified depth to screw in the workpiece.
  • the present invention is also based on the object of providing an advantageous computer program for carrying out such a method.
  • the object is achieved for the method with the features listed in claim 1.
  • the object is achieved by the features of claim 11.
  • the object is achieved by the features of claim 12.
  • a method for operating a drywall screwdriver is provided, with an electric motor of the drywall screwdriver being driven by means of a plurality of individual pulses spaced apart in time in order to enable a user to influence the countersinking of a screw in a workpiece in pulsed fashion.
  • the user By operating the electric motor by means of the time-spaced individual pulses, the user is given sufficient time to assess between each of the individual pulses whether or not another individual pulse is required to countersink the screw. The user can thus, if necessary, stop the screwing process in good time.
  • a screwdriving tool that is mechanically coupled to the electric motor and can be brought into engagement with the screw (e.g. a screw bit that can be brought into engagement with a screw head of the screw) is moved further by a predetermined angle of rotation with each of the individual pulses.
  • the screwing tool can preferably be releasably or interchangeably connected to the drywall screwdriver, for example to a drive shaft of the drywall screwdriver, which is driven by a rotor of the electric motor directly or via a gear.
  • a path-controlled pulse mode is provided for the drywall screwdriver in order to countersink screw heads in a particularly controlled manner.
  • the repositioning of a screw can be improved according to the invention.
  • the amplitude and/or duration of the individual pulses are determined independently of the actual torque of the screwing process.
  • the actuation of the electric motor can therefore be independent of the actual torque.
  • the amplitude and/or duration of the individual pulses are determined exclusively in a path-controlled manner as a function of the angle of rotation of the screwing tool.
  • the current actual angle of rotation of the screwing tool can be determined at the beginning of each individual pulse (if this is not already known) and the electric motor can only be driven until a target angle of rotation is reached in order to turn the screwing tool by the specified angle of rotation (difference between the target Angle of rotation and the actual angle of rotation) to move on. This process can be repeated for each individual pulse.
  • the specified angle of rotation is identical for all individual pulses.
  • an angle of rotation that is identical for all individual pulses can be advantageous in order to give the user a good control effect and influence on the screwing process.
  • the specified angle of rotation differs between the individual pulses.
  • the angle of rotation is reduced with each individual pulse in order to enable the user to control the screw with increasing depth (or as the screw head approaches the workpiece) with increasing precision.
  • the individual pulses are rectangular or at least essentially rectangular. In principle, however, a different pulse shape can also be provided, for example a triangular individual pulse.
  • the individual pulses in particular the rectangular individual pulses, preferably have a ramped rise (soft start) and/or a ramped fall.
  • the time interval between the successive individual pulses is increased over time in order to give the user more and more time to appreciate the screwing result in question as the depth of screwing-in increases (or as the screw head approaches the workpiece). Check and, if necessary, stop the screwing process.
  • successive individual pulses are spaced apart from one another by between 0.1 seconds and 4.0 seconds, preferably by 0.5 seconds to 2.0 seconds, for example by 1.0 seconds to 1.5 seconds are.
  • the time spacing of the individual pulses can in particular be selected such that the user has sufficient time between the individual pulses to detect the screw-in depth optically or in some other way and, if necessary, to interrupt the screwing process before another individual pulse follows.
  • the length of time between the individual pulses can optionally also be adjustable, for example via a potentiometer that is accessible to the user and can be operated.
  • measured values of a position sensor of the electric motor are used to detect the angle of rotation of the screwing tool, which detects the position of a rotor of the electric motor relative to a stator of the electric motor.
  • the detection of the angle of rotation in the electric motor, in the area of the electric motor or on the drive shaft has proven to be particularly suitable. In principle, however, the angle of rotation can also be detected on the screwing tool itself.
  • Any sensors can be suitable for detecting the angle of rotation, for example yaw rate sensors or rotary encoders, in particular incremental encoders or absolute value encoders.
  • a brushless DC motor is used as the electric motor.
  • a brushless DC motor can be advantageous because brushless DC motors can be used particularly efficiently with battery-operated power tools and because brushless DC motors also usually already have a corresponding sensor system for detecting the position of the rotor relative to the stator, whereby the angle of rotation for the inventive Process using the existing sensors can be detected particularly easily.
  • a defined number of motor steps of the brushless DC motor can preferably be run with each individual pulse.
  • a mechanical depth stop is provided for the drywall screwdriver.
  • a combination of a depth stop with the suggested impulse mode can further improve the precision when driving the screw.
  • the invention is therefore particularly advantageous for use with a drywall screwdriver that has a corresponding depth stop.
  • the inventive method is particularly suitable for use in drywall for screwing screws into plasterboard or wood panels.
  • the invention also relates to a computer program, comprising control commands which, when the program is executed by a control device, cause the latter to carry out the method according to the above and subsequent statements.
  • the control device can preferably be a control device of the drywall screwdriver.
  • the control device can be designed in particular as a microprocessor. Instead of a microprocessor, any other device for implementing the control device can also be provided, for example one or more arrangements of discrete electrical components on a printed circuit board, a programmable logic controller (PLC), an application-specific integrated circuit (ASIC) or another programmable circuit, for example also a field programmable gate array (FPGA) and/or a programmable logic array (PLA).
  • PLC programmable logic controller
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • PLA programmable logic array
  • the invention also relates to a drywall screwdriver, having an electric motor and a control device, the control device being set up and electrically connected to the electric motor in order to drive the electric motor by means of a plurality of individual pulses spaced in time, in order to enable a user to influence the countersinking of a screw in a workpiece in pulses to allow.
  • the control device is set up to move a screwing tool, which can be mechanically coupled to the electric motor and which can be brought into engagement with the screw, further by a predetermined angle of rotation with each of the individual pulses.
  • the proposed drywall screwdriver can thus have a path-controlled impulse mode or a path-controlled impulse function and thereby enable a defined and particularly controllable screwing in and/or repositioning of screws. Incorrect screw connections in the form of screws screwed in too deeply can advantageously be avoided.
  • the values and parameters described here are deviations or fluctuations of ⁇ 10% or less, preferably ⁇ 5% or less, more preferably ⁇ 1% or less, and very particularly preferably ⁇ 0.1% or less of the respectively named Include value or parameter, provided that these deviations are not excluded in the implementation of the invention in practice.
  • the specification of ranges by means of initial and final values also includes all those values and fractions that are enclosed by the range specified in each case, in particular the initial and final values and a respective mean value.
  • FIG. 1 shows a drywall screwdriver 1 according to the invention according to an embodiment of the invention in a schematic representation.
  • a battery-powered drywall screwdriver 1 that can have a replaceable battery pack 2 is shown as an example.
  • the drywall screwdriver 1 also has an electric motor 3 and a control device 4 .
  • a rotor (not shown) of the electric motor 3 is connected via a drive shaft 5 to a tool holder 6 in which a screwing tool 8 that can be brought into engagement with a screw 7 is fastened.
  • the drywall screwdriver 1 can be actuated by a user by means of an actuating switch 9 in order to screw the screw 7 into a workpiece 10 or countersink it into a workpiece 10 in as controlled a manner as possible.
  • the control device 4 is set up and electrically connected to the electric motor 3 in order to drive the electric motor 3 by means of a plurality of individual pulses 11 spaced apart in time in order to enable the user to influence the countersinking of the screw 7 in the workpiece 10 in pulses.
  • the screwing tool 8 is moved further by a predetermined, defined angle of rotation ⁇ with each of the individual pulses 11 .
  • a computer program which includes suitable control commands can be executed on the control device 4 .
  • time-spaced individual pulses 11 for driving the electric motor 3 are shown by way of example in figure 2 shown.
  • the amplitude P and/or duration t n of the individual pulses 11 can be determined independently of the actual torque of the screwing process.
  • the amplitude P and/or the duration t n of the individual pulses 11 are exclusively path-controlled and determined as a function of the intended angle of rotation ⁇ of the screwing tool 8 .
  • the angle of rotation ⁇ is preferably identical for all individual pulses 11 .
  • the respective duration t n of the individual pulses 11 can thus vary depending on the load actually applied to the screwing tool 8 or the torque actually applied. Nevertheless, it is preferably provided that all successive individual pulses 11 are spaced equally in time (cf. constant time T in figure 2 ). In particular, the successive individual pulses 11 can be spaced between 0.5 seconds and 2.0 seconds, for example 1.0 seconds to 1.5 seconds, in order to give the user sufficient time to interrupt the screwing process if necessary.
  • measured values of a position sensor 12 or rotary sensor of the electric motor 3 can be used to detect the angle of rotation ⁇ of the screwing tool 8 , which detects the position of the rotor of the electric motor 3 relative to the stator of the electric motor 3 .
  • a brushless DC motor usually already has a corresponding sensor system.
  • the drywall screwdriver 1 has a mechanical depth stop (not shown) in order to further optimize the screwing-in process.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Trockenbauschraubers (1), wobei ein Elektromotor (3) des Trockenbauschraubers (1) mittels mehrerer zeitlich beabstandeter Einzelpulse (11) angetrieben wird, um einem Benutzer eine pulsweise Einflussnahme auf das Versenken einer Schraube (7) in einem Werkstück (10) zu ermöglichen. Es ist vorgesehen, dass ein mit dem Elektromotor (3) mechanisch gekoppeltes, in Eingriff mit der Schraube (7) bringbares Schraubwerkzeug (8) mit jedem der Einzelpulse (11) um einen vorgegebenen Drehwinkel (α) weiterbewegt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Trockenbauschraubers, wobei ein Elektromotor des Trockenbauschraubers mittels mehrerer zeitlich beabstandeter Einzelpulse angetrieben wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm.
  • Die Erfindung betrifft außerdem einen Trockenbauschrauber, aufweisend einen Elektromotor und eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet und elektrisch mit dem Elektromotor verbunden ist, um den Elektromotor mittels mehrerer zeitlich beabstandeter Einzelpulse anzutreiben, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
  • Im Trockenbau werden überwiegend plattenförmige Werkstücke durch Schrauben miteinander verbunden. In der Regel werden Senkkopfschrauben verwendet, die nach dem Einschrauben plan mit der Oberfläche des Werkstücks, beispielsweise einer Gipskartonplatte oder einer Holzplatte, abschließen sollten.
  • Zum Betätigen bzw. Versenken der Schrauben werden in der Regel Elektrowerkzeugmaschinen wie Bohrschrauber bzw. Akkuschrauber eingesetzt. Bei herkömmlichen Bohrschraubern ist es für den Benutzer allerdings vergleichsweise schwierig, auf das Versenken der Schraube kontrolliert Einfluss zu nehmen. Dies führt häufig dazu, dass die Schraube anschließend nicht plan abschließt, beispielsweise zu tief in das Werkstück eindringt oder mit dem Schraubenkopf noch aus der Oberfläche des Werkstücks herausragt. Insbesondere das Nachsetzen einer bereits teilweise eingeschraubten Schraube ist in der Regel nur schwer kontrollierbar, da das Anlaufdrehmoment vergleichsweise hoch sein und anschließend schnell abnehmen kann, weshalb der Benutzer den Einschraubvorgang dann nicht mehr rechtzeitig zu stoppen vermag, bevor sich die Schraube schließlich zu tief in das Werkstück eingedreht hat.
  • Um Abhilfe zu schaffen, sind spezielle Trockenbauschrauber bekannt, die insbesondere ausgestaltet sind, um das Einschrauben einer Schraube in ein plattenförmiges Werkstück kontrollierbarer zu gestalten.
  • Die bekannten Trockenbauschrauber weisen hierzu beispielsweise einen mechanischen Tiefenanschlag auf. Es hat sich allerdings gezeigt, dass selbst mit mechanischem Tiefenanschlag der Schraubvorgang mitunter nicht zu einem befriedigenden Ergebnis führt, insbesondere wenn der Benutzer des Trockenbauschraubers den Trockenbauschrauber nicht ausreichend orthogonal zu dem plattenförmigen Bauteil ausrichtet.
  • Um die Kontrollmöglichkeit für den Benutzer weiter zu verbessern, sind außerdem Trockenbauschrauber bekannt, die einen sogenannten "Impulsmodus" aufweisen. Hierbei wird der Elektromotor des Trockenbauschraubers mittels mehrerer zeitlich beabstandeter Einzelpulse angetrieben, was dem Benutzer eine pulsweise und dadurch kontrollierbarere Einflussnahme auf das Versenken der Schraube in dem Werkstück ermöglicht. Zwischen den einzelnen Pulsen verbleibt dem Benutzer ausreichend Zeit, das Schraubergebnis zu kontrollieren und gegebenenfalls den Schraubvorgang abzubrechen.
  • Auch der genannte Impulsmodus führt allerdings nicht immer zu einem überzeugenden Ergebnis und bewirkt insbesondere häufig dennoch ein zu tiefes Eindrehen der Schraube, insbesondere wenn sich das Drehmoment während des Einschraubvorgangs unvorhersehbar ändert, wie dies bei einem Nachsetzvorgang regelmäßig der Fall ist.
  • Es besteht daher Bedarf, die bekannten Trockenbauschrauber weiter zu verbessern.
  • In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Betreiben eines Trockenbauschraubers bereitzustellen, das dem Benutzer eine bessere Einflussnahme auf das Versenken einer Schraube gewährt, insbesondere um eine Schraube mit hoher Präzision bis zu einer vorgesehenen Tiefe in ein Werkstück einzuschrauben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Computerprogramm bereitzustellen, um ein derartiges Verfahren auszuführen.
  • Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, einen Trockenbauschrauber bereitzustellen, der dem Benutzer eine bessere Einflussnahme auf das Versenken einer Schraube gewährt, insbesondere um eine Schraube mit hoher Präzision bis zu einer vorgesehenen Tiefe in ein Werkstück einzuschrauben.
  • Die Aufgabe wird für das Verfahren mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Computerprogramms wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst. Bezüglich des Trockenbauschraubers wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst.
  • Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
  • Es ist ein Verfahren zum Betreiben eines Trockenbauschraubers vorgesehen, wobei ein Elektromotor des Trockenbauschraubers mittels mehrerer zeitlich beabstandeter Einzelpulse angetrieben wird, um einem Benutzer eine pulsweise Einflussnahme auf das Versenken einer Schraube in einem Werkstück zu ermöglichen.
  • Durch das Betreiben des Elektromotors mittels der zeitlich beabstandeten Einzelpulse wird dem Benutzer ausreichend Zeit gegeben, um zwischen jedem der Einzelpulse zu beurteilen, ob ein weiterer Einzelpuls zum Versenken der Schraube erforderlich ist oder nicht. Der Benutzer kann somit bedarfsweise den Schraubvorgang rechtzeitig abbrechen.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein mit dem Elektromotor mechanisch gekoppeltes, in Eingriff mit der Schraube bringbares Schraubwerkzeug (z. B. ein mit einem Schraubenkopf der Schraube in Eingriff bringbarer Schraubbit) mit jedem der Einzelpulse um einen vorgegebenen Drehwinkel weiterbewegt wird.
  • Das Schraubwerkzeug ist vorzugsweise lösbar bzw. auswechselbar mit dem Trockenbauschrauber verbindbar, beispielsweise mit einer Antriebswelle des Trockenbauschraubers verbindbar, die von einem Rotor des Elektromotors unmittelbar oder über ein Getriebe angetrieben wird.
  • Dadurch, dass das Schraubwerkzeug (und daher auch die Schraube) mit jedem der Einzelpulse um einen vorgegebenen, definierten Drehwinkel weiterbewegt wird, wird ein weggesteuerter Impulsmodus für den Trockenbauschrauber bereitgestellt, um Schraubenköpfe besonders kontrolliert zu versenken. Insbesondere das Nachsetzen einer Schraube kann erfindungsgemäß verbessert sein.
  • Wohingegen beim bekannten Stand der Technik bei einem Einzelpuls nicht vorhergesagt werden kann, wie weit die Schraube pro Einzelpuls gedreht und daher in dem Werkstück versenkt wird, da gemäß dem Stand der Technik der von der Schraube zurückgelegte Weg von der jeweiligen Last bzw. dem Drehmoment abhängt, kann durch den vorgeschlagenen, weggesteuerten Impulsmodus unabhängig von der anliegenden Last ein definierter Weg und/oder ein definierter Drehwinkel pro Einzelpuls mit dem Elektromotor gefahren werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Amplitude und/oder Dauer der Einzelpulse unabhängig von dem tatsächlichen Drehmoment des Schraubvorganges bestimmt werden. Die Ansteuerung des Elektromotors kann diesbezüglich also unabhängig von dem tatsächlichen Drehmoment sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass Amplitude und/oder Dauer der Einzelpulse ausschließlich weggesteuert in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Schraubwerkzeugs bestimmt werden.
  • Beispielsweise kann zu Beginn jedes Einzelpulses der aktuelle Ist-Drehwinkel des Schraubwerkzeugs bestimmt werden (soweit dieser nicht bereits bekannt ist) und der Elektromotor nur bis zum Erreichen eines Soll-Drehwinkels angetrieben werden, um das Schraubwerkzeug um den vorgegebenen Drehwinkel (Differenz zwischen dem Soll-Drehwinkel und dem Ist-Drehwinkel) weiterzubewegen. Dieser Vorgang kann für jeden Einzelpuls wiederholt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der vorgegebene Drehwinkel für alle Einzelpulse identisch ist.
  • Insbesondere ein für alle Einzelpulse identischer Drehwinkel kann vorteilhaft sein, um dem Benutzer eine gute Kontrollwirkung und Einflussnahme auf den Schraubvorgang zu gewähren.
  • Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass sich der vorgegebene Drehwinkel zwischen den Einzelpulsen unterscheidet. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Drehwinkel mit jedem Einzelpuls reduziert wird, um dem Benutzer mit steigender Eindrehtiefe der Schraube (bzw. mit Annäherung des Schraubenkopfes an das Werkstück) eine immer präzisere Kontrollmöglichkeit zu ermöglichen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Einzelpulse rechteckförmig oder zumindest im Wesentlichen rechteckförmig gestaltet werden. Grundsätzlich kann aber auch eine andere Pulsform vorgesehen sein, beispielsweise auch ein dreieckförmiger Einzelpuls.
  • Die Einzelpulse, insbesondere die rechteckigen Einzelpulse, weisen vorzugsweise einen rampenförmigen Anstieg (Sanftanlauf) und/oder einen rampenförmigen Abfall auf.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass alle aufeinander folgenden Einzelpulse jeweils zeitlich gleich beabstandet sind.
  • Zeitlich gleich beabstandete Einzelpulse können dem Benutzer eine besonders gute Kontrollmöglichkeit gewähren.
  • Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die zeitliche Beabstandung der aufeinander folgenden Einzelpulse über die Zeit erhöht wird, um dem Benutzer mit steigender Eindrehtiefe der Schraube (bzw. mit Annäherung des Schraubenkopfes an das Werkstück) immer mehr Zeit zu gewähren, das jeweilige Schraubergebnis zu überprüfen und gegebenenfalls den Schraubvorgang abzubrechen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass aufeinanderfolgende Einzelpulse zwischen 0,1 Sekunden und 4,0 Sekunden voneinander beabstandet sind, vorzugsweise 0,5 Sekunden bis 2,0 Sekunden, beispielsweise 1,0 Sekunden bis 1,5 Sekunden voneinander beabstandet sind.
  • Die zeitliche Beabstandung der Einzelpulse kann insbesondere derart gewählt sein, dass dem Benutzer zwischen den Einzelpulsen ausreichend Zeit bleibt, die Einschraubtiefe optisch oder auf sonstige Weise zu erkennen und den Schraubvorgang gegebenenfalls abzubrechen, bevor ein weiterer Einzelpuls folgt.
  • Die Zeitdauer zwischen den Einzelpulsen kann gegebenenfalls auch einstellbar sein, beispielsweise über ein dem Benutzer bedienbar zugängliches Potentiometer.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Erfassung des Drehwinkels des Schraubwerkzeugs Messwerte eines Positionssensors des Elektromotors herangezogen werden, der die Position eines Rotors des Elektromotors relativ zu einem Stator des Elektromotors erfasst.
  • Die Erfassung des Drehwinkels in dem Elektromotor, im Bereich des Elektromotors oder an der Antriebswelle hat sich als besonders geeignet herausgestellt. Grundsätzlich kann der Drehwinkel allerdings auch an dem Schraubwerkzeug selbst erfasst werden.
  • Zur Erfassung des Drehwinkels können sich beliebige Sensoren eignen, beispielsweise Drehratensensoren oder Drehgeber, insbesondere Inkrementalgeber oder Absolutwertgeber.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor verwendet wird.
  • Die Verwendung eines bürstenlosen Gleichstrommotors kann vorteilhaft sein, da sich bürstenlose Gleichstrommotoren besonders effizient mit akkubetriebenen Elektrowerkzeugen verwenden lassen und da bürstenlose Gleichstrommotoren außerdem in der Regel bereits eine entsprechende Sensorik zur Erfassung der Position des Rotors relativ zu dem Stator aufweisen, wodurch der Drehwinkel für das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung der vorhandenen Sensorik besonders einfach erfassbar sein kann.
  • Vorzugsweise kann mit jedem Einzelpuls eine definierte Anzahl an Motorschritten des bürstenlosen Gleichstrommotors gefahren werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein mechanischer Tiefenanschlag für den Trockenbauschrauber bereitgestellt wird.
  • Eine Kombination eines Tiefenanschlags mit dem vorgeschlagenen Impulsmodus kann die Präzision beim Eindrehen der Schraube nochmals verbessern. Die Erfindung eignet sich daher insbesondere vorteilhaft zur Verwendung mit einem Trockenbauschrauber, der einen entsprechenden Tiefenanschlag aufweist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Verwendung im Trockenbau zum Einschrauben von Schrauben in Gipskartonplatten oder in Holzplatten.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, umfassend Steuerbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinrichtung diese veranlassen, das Verfahren gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen auszuführen.
  • Bei der Steuereinrichtung kann es sich vorzugsweise um eine Steuereinrichtung des Trockenbauschraubers handeln.
  • Die Steuereinrichtung kann insbesondere als Mikroprozessor ausgebildet sein. Anstelle eines Mikroprozessors kann auch eine beliebige weitere Einrichtung zur Implementierung der Steuereinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine oder mehrere Anordnungen diskreter elektrischer Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige programmierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA) und/oder eine programmierbare logische Anordnung (PLA).
  • Die Erfindung betrifft auch einen Trockenbauschrauber, aufweisend einen Elektromotor und eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet und elektrisch mit dem Elektromotor verbunden ist, um den Elektromotor mittels mehrerer zeitlich beabstandeter Einzelpulse anzutreiben, um einem Benutzer eine pulsweise Einflussnahme auf das Versenken einer Schraube in einem Werkstück zu ermöglichen. Die Steuereinrichtung ist eingerichtet, um ein mit dem Elektromotor mechanisch koppelbares, in Eingriff mit der Schraube bringbares Schraubwerkzeug mit jedem der Einzelpulse um einen vorgegebenen Drehwinkel weiterzubewegen.
  • Der vorgeschlagene Trockenbauschrauber kann somit einen weggesteuerten Impulsmodus bzw. eine weggesteuerte Impulsfunktion aufweisen und dadurch ein definiertes und besonders kontrollierbares Eindrehen und/oder Nachsetzen von Schrauben ermöglichen. Fehlverschraubungen in Form von zu tief eingedrehten Schrauben können vorteilhaft vermieden werden.
  • Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch das erfindungsgemäße Verfahren, das Computerprogramm und den Trockenbauschrauber, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit" keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
  • In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen "umfassend", "aufweisend" oder "mit" eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
  • Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie "erstes" oder "zweites" etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
  • Ferner sei betont, dass die vorliegend beschriebenen Werte und Parameter Abweichungen oder Schwankungen von ±10% oder weniger, vorzugsweise ±5% oder weniger, weiter bevorzugt ±1% oder weniger, und ganz besonders bevorzugt ±0,1% oder weniger des jeweils benannten Wertes bzw. Parameters mit einschließen, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht ausgeschlossen sind. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst auch all diejenigen Werte und Bruchteile, die von dem jeweils benannten Bereich eingeschlossen sind, insbesondere die Anfangs- und Endwerte und einen jeweiligen Mittelwert.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
  • Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen schematisch:
    • Figur 1
    einen erfindungsgemäßen Trockenbauschrauber; und
    Figur 2
    mehrere zeitlich beabstandete Einzelpulse zum Betreiben des Elektromotors des Trockenbauschraubers.
  • Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Trockenbauschrauber 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematisierten Darstellung. Beispielhaft ist ein akkubetriebener Trockenbauschrauber 1 dargestellt, der ein austauschbares Akkupack 2 aufweisen kann. Der Trockenbauschrauber 1 weist außerdem einen Elektromotor 3 und eine Steuereinrichtung 4 auf. Über eine Antriebswelle 5 ist ein nicht näher dargestellter Rotor des Elektromotors 3 mit einer Werkzeugaufnahme 6 verbunden, in der ein mit einer Schraube 7 in Eingriff bringbares Schraubwerkzeug 8 befestigt ist.
  • Mittels eines Betätigungsschalters 9 kann der Trockenbauschrauber 1 von einem Benutzer betätigt werden, um die Schraube 7 möglichst kontrolliert in ein Werkstück 10 einzuschrauben bzw. in einem Werkstück 10 zu versenken.
  • Die Steuereinrichtung 4 ist eingerichtet und elektrisch mit dem Elektromotor 3 verbunden, um den Elektromotor 3 mittels mehrerer zeitlich beabstandeter Einzelpulse 11 anzutreiben, um dem Benutzer eine pulsweise Einflussnahme auf das Versenken der Schraube 7 in dem Werkstück 10 zu ermöglichen. Das Schraubwerkzeug 8 wird hierfür mit jedem der Einzelpulse 11 um einen vorgegebenen, definierten Drehwinkel α weiterbewegt. Auf der Steuereinrichtung 4 kann hierzu insbesondere ein Computerprogramm ausgeführt werden, das geeignete Steuerbefehle umfasst.
  • Entsprechend zeitlich beabstandete Einzelpulse 11 zum Antreiben des Elektromotors 3 sind beispielhaft in Figur 2 dargestellt.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass Amplitude P und/oder Dauer tn der Einzelpulse 11 unabhängig von dem tatsächlichen Drehmoment des Schraubvorgangs bestimmt werden. Vorzugsweise werden Amplitude P und/oder Dauer tn der Einzelpulse 11 ausschließlich weggesteuert in Abhängigkeit von dem vorgesehenen Drehwinkel α des Schraubwerkzeugs 8 bestimmt. Der Drehwinkel α ist dabei vorzugsweise für alle Einzelpulse 11 identisch.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Einzelpulse 11 im Wesentlichen rechteckförmig gestaltet werden (wie dargestellt), mit vorzugsweise rampenförmigem Anstieg und/oder rampenförmigem Abfall.
  • Somit kann die jeweilige Dauer tn der Einzelpulse 11 in Abhängigkeit von der an dem Schraubwerkzeug 8 tatsächlich anliegenden Last bzw. dem tatsächlich anliegenden Drehmoment variieren. Gleichwohl ist vorzugsweise vorgesehen, dass alle aufeinander folgenden Einzelpulse 11 jeweils zeitlich gleich beabstandet sind (vgl. konstante Zeit T in Figur 2). Insbesondere können die aufeinander folgenden Einzelpulse 11 zwischen 0,5 Sekunden und 2,0 Sekunden voneinander beabstandet sein, beispielsweise 1,0 Sekunden bis 1,5 Sekunden voneinander beabstandet sein, um dem Benutzer ausreichend Zeit zu geben, den Schraubvorgang gegebenenfalls abzubrechen.
  • Zur Erfassung des Drehwinkels α des Schraubwerkzeugs 8 können insbesondere Messwerte eines Positionssensors 12 bzw. Drehsensors des Elektromotors 3 herangezogen werden, der die Position des Rotors des Elektromotors 3 relativ zu dem Stator des Elektromotors 3 erfasst. Ein bürstenloser Gleichstrommotor weist in der Regel bereits eine entsprechende Sensorik auf.
  • Optional kann vorgesehen sein, dass der Trockenbauschrauber 1 einen mechanischen Tiefenanschlag aufweist (nicht dargestellt), um den Einschraubvorgang weiter zu optimieren.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Trockenbauschraubers (1), wobei ein Elektromotor (3) des Trockenbauschraubers (1) mittels mehrerer zeitlich beabstandeter Einzelpulse (11) angetrieben wird, um einem Benutzer eine pulsweise Einflussnahme auf das Versenken einer Schraube (7) in einem Werkstück (10) zu ermöglichen,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Elektromotor (3) mechanisch gekoppeltes, in Eingriff mit der Schraube (7) bringbares Schraubwerkzeug (8) mit jedem der Einzelpulse (11) um einen vorgegebenen Drehwinkel (α) weiterbewegt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass Amplitude (P) und/oder Dauer (tn) der Einzelpulse (11) unabhängig von dem tatsächlichen Drehmoment des Schraubvorganges bestimmt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass Amplitude (P) und/oder Dauer (tn) der Einzelpulse (11) ausschließlich weggesteuert in Abhängigkeit von dem Drehwinkel (α) des Schraubwerkzeugs (8) bestimmt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Drehwinkel (α) für alle Einzelpulse (11) identisch ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelpulse (11) im Wesentlichen rechteckförmig gestaltet werden, mit vorzugsweise rampenförmigem Anstieg und/oder rampenförmigem Abfall.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass alle aufeinander folgenden Einzelpulse (11) jeweils zeitlich gleich beabstandet sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Einzelpulse (11) zwischen 0,5 Sekunden und 2,0 Sekunden voneinander beabstandet sind, beispielsweise 1,0 Sekunden bis 1,5 Sekunden voneinander beabstandet sind.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des Drehwinkels (α) des Schraubwerkzeugs (8) Messwerte eines Positionssensors (12) des Elektromotors (3) herangezogen werden, der die Position eines Rotors des Elektromotors (3) relativ zu einem Stator des Elektromotors (3) erfasst.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Elektromotor (3) ein bürstenloser Gleichstrommotor verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanischer Tiefenanschlag für den Trockenbauschrauber (1) bereitgestellt wird.
  11. Computerprogramm, umfassend Steuerbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinrichtung (4) diese veranlassen, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
  12. Trockenbauschrauber (1), aufweisend einen Elektromotor (3) und eine Steuereinrichtung (4), wobei die Steuereinrichtung (4) eingerichtet und elektrisch mit dem Elektromotor (3) verbunden ist, um den Elektromotor (3) mittels mehrerer zeitlich beabstandeter Einzelpulse (11) anzutreiben, um einem Benutzer eine pulsweise Einflussnahme auf das Versenken einer Schraube (7) in einem Werkstück (10) zu ermöglichen,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) eingerichtet ist, um ein mit dem Elektromotor (3) mechanisch koppelbares, in Eingriff mit der Schraube (7) bringbares Schraubwerkzeug (8) mit jedem der Einzelpulse (11) um einen vorgegebenen Drehwinkel (α) weiterzubewegen.
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