KR20230087594A - 휴대용 전동 공구의 작동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다음 방법 단계들을 포함하는, 전기 모터를 구비한 휴대용 전동 공구의 작동 방법에 관한 것이다:
S1 다음 방법 단계들을 포함하는, 비교 정보를 제공하는 단계:
S1a 상기 휴대용 전동 공구(100)의 작업 진행 상황에 할당될 수 있는 적어도 하나의 모델 신호 형태(240)를 제공하는 단계; 및
S1b 적합성의 임계값을 제공하는 단계;
S2 상기 전기 모터(180)의 작동 변수(200)의 신호를 결정하는 단계:
S3 다음 방법 단계들을 포함하는, 작동 변수(200)의 신호와 비교 정보를 분석하는 단계:
S3a 상기 작동 변수(200)의 신호를 상기 모델 신호 형태(240)와 비교하고 상기 비교로부터 적합성 신호를 결정하는 단계; 및
S3b 상기 적합성의 임계값을 사용하여 그리고 상기 적합성 신호를 사용하여 적어도 부분적으로 수행되는 적합성 평가를 결정하는 단계;
S4 방법 단계 S3에서 결정된 적합성 평가를 사용하여 적어도 부분적으로 작업 진행 상황을 감지하는 단계를 포함하고,
상기 비교 정보가 적어도 부분적으로 상기 적합성 신호의 자동 평가에 기초하여 제공된다. 본 발명은 또한 휴대용 전동 공구에 관한 것이다.

Description

휴대용 전동 공구의 작동 방법

본 발명은 휴대용 전동 공구의 작동 방법 및 이 방법을 수행하도록 설계된 휴대용 전동 공구에 관한 것이다.

선행 기술(예를 들어 EP 3 381 615 A1 참조)로부터, 나사 너트 및 나사와 같은 나사 요소를 조이기 위한 임팩트 렌치가 알려져 있다. 이러한 유형의 임팩트 렌치는 예를 들어 회전 방향의 충격력이 해머의 회전 충격력에 의해 나사 요소로 전달되는 구조를 포함한다. 이러한 구조의 임팩트 렌치는 모터, 상기 모터에 의해 구동되는 해머, 해머에 의해 타격되는 앤빌 및 공구로 구성된다. 임팩트 렌치에서는 하우징에 내장된 모터가 구동되고, 상기 모터에 의해 해머가 구동되며, 회전하는 해머에 의해 앤빌이 타격되어 공구에 충격력을 가하고, 두 가지 작동 상태, 즉 "무충격 모드"와 "충격 모드"가 구분될 수 있다.

DE 20 2017 0035 90은 해머가 모터에 의해 구동되며 충격 메커니즘을 구비한 전동 공구를 개시한다.

임팩트 렌치를 사용할 때 사용자는 충격 기구의 결합 또는 해제와 같은 특정 공구 특성의 변화에 적절하게 반응하기 위해, 예를 들어 전기 모터를 정지시키거나 핸드 스위치를 통해 속도를 변경시키기 위해, 작업 진행 상황에 고도로 집중해야 한다. 사용자가 종종 작업 진행 상황에 대해 충분히 빠르게 또는 적절하게 반응하지 못하기 때문에 임팩트 렌치를 사용할 때 나사를 조이는 과정에서 예를 들어 나사가 과도하게 조여질 수 있고, 나사를 푸는 과정에서 나사를 너무 빠른 속도로 풀면 나사가 떨어질 수 있다.

따라서 일반적으로 작업을 더 자동화하고 장치의 적절한, 공구 측에서 트리거되는 반응 또는 루틴을 통해 사용자를 안심시켜 안정적으로 재현 가능한 고품질의 나사 조임 및 나사 풀기 과정을 달성하는 것이 바람직하다. 이러한 공구 측에서 트리거되는 반응 또는 루틴의 예에는 모터 끄기, 모터 속도 변경 또는 사용자에 대한 메시지 트리거가 포함된다.

이러한 지능형 공구 기능의 제공은 무엇보다도 현재 작동 상태를 식별하여 이루어질 수 있다. 작동 상태의 식별은 선행 기술에서, 예를 들어 전기 모터의 작동 변수들, 예를 들어 속도 및 모터 전류를 모니터링함으로써 작업 진행 상황 또는 애플리케이션의 상태를 결정하는 것과 관계없이 수행된다. 여기서 작동 변수들은 특정 한계값 및/또는 임계값에 도달했는지 여부를 결정하기 위해 검사된다. 해당 평가 방법은 절대 임계값 및/또는 신호 기울기와 함께 작동한다.

여기서의 단점은 고정 한계값 및/또는 임계값이 실제로 하나의 애플리케이션에 대해서만 완벽하게 설정될 수 있다는 것이다. 애플리케이션이 변경되면 관련 전류값 또는 속도값 또는 그 시간 프로파일도 변경되고, 설정된 한계값 및/또는 임계값 또는 그 시간 프로파일을 기반으로 하는 충격 감지가 더 이상 작동하지 않는다.

예를 들어, 충격 모드 감지를 기반으로 한 자동 스위치 오프는 셀프 태핑 나사를 사용할 때 개별 애플리케이션에서는 상이한 속도 범위에서 안정적으로 스위치 오프되지만 셀프 태핑 나사를 사용할 때 다른 애플리케이션에서는 스위치 오프가 이루어지지 않는다.

경우에 따라 사용자는 예를 들어 파라미터를 조정하여 현재 나사 조임 작업에 대한 모터 반응의 감도를 조정할 수 있다. 따라서 파라미터가 올바르게 설정되면 나사를 조이는 과정의 종료가 감지되고 적절한 모터 응답이 트리거될 수 있다. 그러나 이러한 파라미터 조정은 해당 휴대용 전동 공구를 취급하는데 약간의 경험이 필요하고 시간이 많이 걸리며 모든 경우에 만족스러운 결과를 가져오지는 않는다. 따라서 사용자 측에서 조정할 필요가 없다는 점에서 조작을 용이하게 하는 것이 바람직하다.

임팩트 렌치에서 작동 모드를 결정하는 다른 방법에서는, 가속도 센서와 같은 추가 센서를 사용하여 공구의 진동 상태로부터 현재 작동 모드를 추론한다.

이 방법의 단점은 센서들이 없는 휴대용 전동 공구에 비해 내장 구성요소 및 전기 연결부의 수가 증가하기 때문에 센서들에 대한 추가 비용이 발생하고 휴대용 전동 공구의 견고성이 떨어진다는 것이다.

또한, 충격 기구가 작동하는지 여부에 대한 간단한 정보만으로는 작업 진행 상황에 대한 정확한 정보를 얻을 수 없는 경우가 많다. 예를 들어, 특정 나무 나사를 조이면 로터리 충격 기구가 매우 일찍 작동하는 한편 나사는 아직 재료 내로 완전히 조여지지 않지만 필요한 토크는 이미 로터리 충격 기구의 소위 릴리스 토크를 초과한다. 따라서 순전히 로터리 충격 기구의 작동 상태(충격 모드 및 비충격 모드)에 기초한 반응은 예를 들어 스위치 오프와 같은 공구의 올바른 자동 시스템 기능에 충분하지 않다.

원칙적으로, 임팩트 드릴과 같은 다른 휴대용 전동 공구에서도 작업을 더 자동화해야 하는 문제가 있으므로 본 발명은 임팩트 렌치에 한정되지 않는다.

본 발명의 과제는 선행 기술에 비해 개선되고 위에서 언급한 단점을 적어도 부분적으로 제거하거나 적어도 선행 기술에 대한 대안을 제공하는, 휴대용 전동 공구의 작동 방법을 제공하는 것이다. 다른 과제는 해당 휴대용 전동 공구를 제공하는 것이다.

상기 과제는 독립 청구항들의 각각의 대상에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 각각의 종속 청구항들의 대상이다.

본 발명에 따르면, 전기 모터를 구비한 휴대용 전동 공구의 작동 방법이 개시되며, 상기 방법은 다음 방법 단계들을 포함한다:

S1 다음 방법 단계들을 포함하는, 비교 정보를 제공하는 단계:

S1a 휴대용 전동 공구의 작업 진행 상황에 할당될 수 있는 적어도 하나의 모델 신호 형태를 제공하는 단계; 및

S1b 적합성의 임계값을 제공하는 단계;

S2 전기 모터의 작동 변수의 신호를 결정하는 단계:

S3 다음 방법 단계들을 포함하는, 작동 변수의 신호와 비교 정보를 분석하는 단계:

S3a 작동 변수의 신호를 모델 신호 형태와 비교하고 상기 비교로부터 적합성 신호를 결정하는 단계; 및

S3b 적합성의 임계값을 사용하여 그리고 적합성 신호를 사용하여 적어도 부분적으로 수행되는 적합성 평가를 결정하는 단계;

S4 방법 단계 S3에서 결정된 적합성 평가를 사용하여 적어도 부분적으로 작업 진행 상황을 감지하는 단계.

본 발명에 따르면, 비교 정보는 적어도 부분적으로 적합성 신호의 자동 평가에 기초하여 제공된다.

본 발명은 사용자가 파라미터를 조정할 필요가 없다는 점에서 휴대용 전동 공구의 조작을 단순화한다. 따라서, 나사를 조이는 과정의 종료는 나사 유형 및 재료와 같은 외부 환경에 관계없이 기계에 의해 독립적으로 감지될 수 있으며, 그에 따라 본 발명의 일부 실시예에서, 방법 단계 S5에서 휴대용 전동 공구의 적절한 루틴, 예를 들어, 방법 단계 S4에서 감지된 작업 진행 상황에 기초하여 적어도 부분적으로 수행되는 모터 반응이 트리거될 수 있다. 이 기능은 바람직하게는 다양한 센서와 같은 추가 하드웨어 구성 요소의 도움없이 구현되므로 모터 속도 신호와 같이 이미 존재하는 신호들의 분석에 의해서만 수행된다. 사용자가 파라미터를 조정할 필요가 없다. 이는 재료 및 나사 유형에 관계없이 모터 반응이 독립적으로 트리거될 수 있음을 의미한다.

본 발명에 따른 방법은 재현 가능한 고품질 애플리케이션 결과를 달성하는데 있어서 휴대용 전동 공구의 사용자를 효과적으로 지원한다. 특히, 본 발명에 따른 방법은 사용자가 완전히 완료된 작업 진행 상황을 달성하는 것을 더 쉽게 및/또는 더 빠르게 한다.

일부 실시예에서, 임팩트 렌치는 특성 신호 형태를 찾아 임팩트 상태 및 작업 진행 상황을 감지하는 것에 반응한다.

다양한 루틴을 통해, 사용자가 애플리케이션을 보다 쉽게 및/또는 보다 빠르게 완료할 수 있게 하는 하나 이상의 시스템 기능이 사용자에게 제공될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예는 다음과 같이 분류될 수 있다:

1. "순수한" 충격 감지에 대한 루틴들 또는 반응들을 포함하는 실시예;

2. 비-충격 감지에 대한 루틴들 또는 반응들을 포함하는 실시예;

3. 작업 진행 상황(충격 평가/충격 품질)에 대한 루틴들 또는 반응들을 포함하는 실시예.

모든 실시예는 가능한 한 신속하고 완벽하게 애플리케이션을 완료할 수 있어 사용자의 작업이 더 쉬워진다는 기본적인 장점을 갖는다.

당업자는 모델 신호 형태의 특징이 작업의 연속적인 진행 상황의 신호 형태를 포함한다는 것을 인식할 것이다. 일 실시예에서, 모델 신호 형태는 휴대용 전동 공구의 특정 작업 진행 상황, 예를 들어 장착 베이스에 나사 머리의 안착, 또는 느슨해진 나사의 자유 회전에 대한 상태 전형적 모델 신호 형태이다.

전기 모터의 속도와 같은 공구 내부 측정 변수에서 작동 변수를 통해 작업 진행 상황을 감지하는 접근 방식은 작업 진행 상황을 특히 신뢰할 수 있게 그리고 공구 또는 그 애플리케이션의 일반적인 작동 상태와는 거의 무관하게 감지할 수 있기 때문에 특히 바람직한 것으로 나타났다.

가속도 센서 유닛과 같은 공구 내부 측정 변수를 검출하기 위한, 특히 추가의 센서 유닛이 실질적으로 생략되므로, 실질적으로 본 발명에 따른 방법만이 작업 진행 상황을 감지하기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예에서, 적합성 신호는 모델 신호와 작동 변수의 신호 사이의 차이에 해당하는 일정한 에러 또는 가변 에러, 특히 시변 에러를 나타낸다.

일 실시예에서, 적합성 신호의 자동 평가는 기울기, 곡률 또는 로컬 또는 글로벌 최소값 또는 최대값과 같은 적합성 신호의 특성을 결정하는 것을 포함한다. 적합성 신호의 특성은 수학적 의미에서 결정되는데, 예를 들어 시간 프로파일 또는 시간 프로파일과 상관 관계가 있는 전기 모터 변수의 프로파일로 존재하는 적합성 신호를 1회 또는 여러 번 미분함으로써 결정된다. 이 경우 수치 미분법 및 곡선 토론의 알려진 방법들이 사용될 수 있다.

적합성 신호의 결정은, 경우에 따라 시간 프로파일로서 또는 상기 시간 프로파일과 상관 관계가 있는 전기 모터 변수의 프로파일로서, 모델 신호와 작동 변수의 신호 사이에 적절하게 정의된 에러의 결정을 포함할 수 있다.

이 경우, 적합성의 임계값은 적어도 부분적으로 적합성 신호의 특성에 기초하여 결정, 예를 들어 추정될 수 있다. 작업자가 적합성의 임계값을 설정하거나 사용자가 적합성의 임계값을 설정할 필요가 없다.

또한, 단계 S3b에서의 적합성 평가는 적어도 부분적으로 작동 변수의 신호의 주파수에 기초하여 수행될 수 있다. 이 실시예에서, 적합성 신호에 더하여, 측정된 속도 신호의 주파수가 예를 들어 충격 작동에서 결정, 예를 들어 계산 또는 측정된다. 이 주파수는 나사를 조이는 과정 중에 변하기 때문에, 적합성 신호의 도움으로, 휴대용 전동 공구의 작업 진행 상황, 예를 드어 나사 조임 작업 종료를 감지하고 적절한 모터 반응을 트리거하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 이 주파수가 주파수 임계값을 초과하는지 또는 미만인지 여부가 결정되어, 방법 단계 S3b에서의 적합성 평가가 적어도 부분적으로 주파수 임계값에 따라 수행된다. 주파수가 주파수 임계값을 초과하면, 작동 변수 신호의 주파수가 단계 S3b에서의 적합성 평가에 고려된다.

특정 실시예에서, 단계 S3b에서의 적합성 평가는 적어도 부분적으로 적합성 신호와 작동 변수 신호의 주파수의 논리 연산, 예를 들어 "AND", "NOT AND" 또는 "OR" 연산에 기초한다.

추가 실시예에서, 단계 S3b에서의 적합성 평가는 적어도 부분적으로 적합성 신호와 작동 변수 신호의 주파수의 합 신호에 기초하여 수행된다.

추가 실시예에서, 단계 S3b에서의 적합성 평가는 적어도 부분적으로 퍼지 집합 또는 멤버쉽 함수(가중 함수)에 기초하여 수행될 수 있다(퍼지 로직 참조).

일 실시예에서, 단계 S5에서 수행되는 제 1 루틴은 적어도 하나의 정의된 및/또는 미리 정해질 수 있는 파라미터, 특히 휴대용 전동 공구의 사용자에 의해 미리 정해질 수 있는 파라미터를 고려하여 전기 모터를 정지시키는 것을 포함한다. 이러한 파라미터의 예로는 기간, 전기 모터의 회전 수, 공구 홀더의 회전 수, 전기 모터의 회전 각도 및 휴대용 전동 공구의 충격 기구의 충격 횟수가 있다.

추가 실시예에서, 제 1 루틴은 전기 모터의 속도의 변경, 특히 감소 및/또는 증가를 포함한다. 전기 모터 속도의 이러한 변경은 예를 들어 모터 전류, 모터 전압, 배터리 전류 또는 배터리 전압을 변경하거나 이러한 조치를 조합하여 달성할 수 있다.

전기 모터의 속도 변화의 진폭은 바람직하게는 휴대용 전동 공구의 사용자에 의해 정의될 수 있다. 이에 대한 대안으로서 또는 추가로, 전기 모터의 속도 변화는 목표 값에 의해 미리 정해질 수 있다. 이러한 맥락에서 진폭이라는 용어는 일반적으로 주기적인 프로세스와 관련이 있는 것이 아니라 변화 수준의 의미로 이해되어야 한다.

일 실시예에서, 전기 모터의 속도는 여러 번 및/또는 동적으로, 특히 시차를 두고 및/또는 속도 변화의 특성 곡선에 따라 및/또는 휴대용 전동 공구의 작업 진행 상황에 따라 변화된다.

일 실시예에서, 제 1 루틴은 전기 모터의 속도 값을 설정하고 상기 속도 값을 실질적으로 일정하게 유지하는 것을 포함한다. 제 1 루틴이 수행되면 속도 값이 설정된다. 속도 값은 실질적으로 일정하게 유지되므로 전기 모터는 실질적으로 설정된 속도 값의 속도로 회전한다. 여기서 "실질적으로 일정하게 유지"는 속도에 대해 설정된 속도 값 주변에서 1%에서 25% 범위의 작은 속도 변동이 가능한 방식으로 이해되어야 한다. 사용자가 속도 값을 설정하는 것이 가능하다. 속도 값이 공장에서 설정되는 것도 가능하다. 속도 값을 설정하고 실질적으로 일정하게 유지하면 나사 예압력의 변동을 줄이면서 나사 요소를 조일 수 있다.

바람직하게, 제 1 루틴의 작업 진행 상황은 휴대용 전동 공구의 출력 장치를 사용하여 휴대용 전동 공구의 사용자에게 출력된다. 출력 장치를 통한 출력은 특히 작업 진행 상황의 표시 또는 문서화로 이해될 수 있다. 이 경우 문서화는 작업 진행 상황의 평가 및/또는 저장일 수도 있다. 이것에는 예를 들어 하나의 메모리에 다수의 나사 조임 과정들을 저장하는 것이 포함된다.

일 실시예에서, 제 1 루틴 및/또는 제 1 루틴의 특성 파라미터는 애플리케이션 소프트웨어("앱") 또는 사용자 인터페이스("인간-기계 인터페이스", "HMI")를 통해 사용자에 의해 설정 및/또는 표시될 수 있다.

또한, 일 실시예에서 HMI는 공구 자체에 배치될 수 있는 한편, 다른 실시예에서 HMI는 스마트폰, 태블릿 또는 컴퓨터와 같은 외부 장치에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 제 1 루틴은 사용자에 대한 광학적, 음향적 및/또는 촉각적 피드백을 포함한다.

일 실시예에서, 방법은 전기 모터의 속도 상한이 설정되는 방법 단계 AM을 포함한다. 방법 단계 AM은 방법 단계 S1에 선행하거나 다른 방법 단계에 뒤따를 수 있다. 전기 모터의 속도 상한은 실질적으로 전기 모터의 최대 속도에 대한 전기 모터의 가용 속도를 제한한다. 속도 상한은 전기 모터의 최대 속도의 20% 내지 100% 범위, 바람직하게는 30% 내지 95% 범위, 특히 50% 내지 85% 범위일 수 있다. 사용자가 속도 상한을 설정하거나 속도 상한이 공장에서 지정되는 것이 가능하다. 속도 상한을 설정하면 나사 예압력의 변동을 줄이면서 나사 요소를 조일 수 있다.

방법 단계 AM의 속도 상한은 방법 단계 S5에서 제 1 루틴까지 설정된 상태로 유지되는 것이 가능하다. 속도 상한은 방법 단계들 S1~S4 중 하나까지 설정된 상태로 유지되는 것이 가능하다. 따라서 방법 단계 AM의 속도 상한은 방법 단계 S5까지 설정된 상태로 유지되고, 제 1 루틴 동안 속도 상한보다 높은 속도가 설정되는 것이 가능하다.

전기 모터의 속도 상한을 설정하면 나사 예압력의 변동을 줄이면서 나사 요소를 조일 수 있다.

바람직하게는, 모델 신호 형태는 파형, 예를 들어 평균값을 중심으로 하는 파형, 특히 실질적으로 삼각 파형이다. 모델 신호 형태는 예를 들어 로터리 충격 기구의 앤빌에 대한 해머의 이상적인 충격 작동을 나타낼 수 있으며, 이상적인 충격 작동은 바람직하게는 휴대용 전동 공구의 공구 스핀들의 추가 회전 없는 충격이다.

원칙적으로 다양한 작동 변수는 적절한 변환기(transducer)를 통해 기록되는 작동 변수로 간주될 수 있다. 예를 들어 속도를 모니터링하기 위한 다양한 센서, 바람직하게는 홀 센서가 이미 전기 모터에 설치되어 있기 때문에, 본 발명에 따르면 이와 관련하여 추가 센서가 필요하지 않다는 것이 특히 바람직하다.

작동 변수는 바람직하게는 전기 모터의 속도 또는 상기 속도와 상관관계가 있는 작동 변수이다. 전기 모터 대 충격 기구의 고정 변속비는 예를 들어 비트율에 대한 모터 속도의 직접적인 의존성으로 이어진다. 속도와 상관관계가 있는 또 다른 작동 변수는 모터 전류이다. 전기 모터의 작동 변수로는 모터 전압, 모터의 홀 신호, 배터리 전류 또는 배터리 전압도 가능하고, 작동 변수로는 전기 모터의 가속도, 공구 홀더의 가속도 또는 휴대용 전동 공구의 충격 기구의 음향 신호도 가능하다.

단계 S3a에서 작동 변수의 신호와 모델 신호 형태의 비교는 주파수 기반 비교 방법 및/또는 비교 비교 방법의 사용을 포함하는 것이 바람직하다.

적어도 부분적으로 주파수 기반 비교 방법, 특히 대역통과 필터링 및/또는 주파수 분석을 사용하여, 감지할 작업 진행 상황이 작동 변수의 신호에서 식별되었는지 여부가 결정될 수 있다.

일 실시예에서, 주파수 기반 비교 방법은 적어도 대역통과 필터링 및/또는 주파수 분석을 포함한다.

일 실시예에서, 비교 비교 방법은 적어도 파라미터 추정 및/또는 상호 상관을 포함한다.

작동 변수의 측정된 신호는 비교 비교 방법을 사용하여 모델 신호 형태와 비교될 수 있다. 작동 변수의 측정된 신호는 모델 신호 형태의 것과 실질적으로 동일한 유한 신호 길이를 갖도록 결정된다. 작동 변수의 측정된 신호와 모델 신호 형태의 비교는 신호, 특히 유한 길이의 이산 또는 연속 신호로 출력될 수 있다. 적합성의 정도 또는 비교의 편차에 따라, 감지할 작업 진행 상황, 특히 타격된 요소의 추가 회전 없는 이상적인 충격이 존재하는지 여부에 대한 결과가 출력될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 방법 단계 S4에서, 작업 진행 상황의 감지가 적어도 부분적으로 모델 신호 형태와 작동 변수의 측정된 신호의 상호 상관에 기초하여 수행될 수 있다.

다른 실시예에서, 휴대용 전동 공구는 임팩트 렌치, 특히 로터리 임팩트 렌치이고, 작업 진행 상황은 임팩트 작동, 특히 회전 임팩트 작동의 시작 또는 중단이다.

특히, 방법 단계 S1에서, 모델 신호 형태는 가변 방식으로, 특히 사용자에 의해 정해질 수 있다. 이 경우 모델 신호 형태가 감지할 작업 진행 상황에 할당되므로 사용자는 감지할 작업 진행 상황을 미리 정할 수 있다.

모델 신호 형태는 바람직하게 방법 단계 S1에서 미리 정의되며, 특히 공장 측에서 정해진다. 원칙적으로, 모델 신호 형태가 장치 내부에 저장되고, 대안적으로 및/또는 추가적으로 휴대용 전동 공구에 제공되며, 특히 외부 데이터 장치에 의해 제공되는 것이 가능하다.

추가 실시예에서, 작동 변수의 신호는 방법 단계 S2에서 작동 변수의 측정값의 시간 프로파일로서 기록되거나, 또는 상기 시간 프로파일과 상관관계가 있는 전기 모터의 변수, 예를 들어 가속도, 특히 더 높은 차수의 저크, 파워, 에너지, 전기 모터의 회전 각도, 공구 홀더의 회전 각도 또는 주파수로서의 작동 변수의 측정값으로서 기록된다.

마지막에 언급된 실시예에서, 검사할 신호의 주기성은 모터 속도와 관계없이 동일하게 유지되는 것이 보장될 수 있다.

방법 단계 S2에서 작동 변수의 신호가 작동 변수의 측정값의 시간 프로파일로서 기록되면, 방법 단계 S2에 이어지는 단계 S2a에서 작동 변수의 측정값의 시간 프로파일이 상기 시간 프로파일과 상관관계가 있는 전기 모터의 변수로서의 작동 변수의 측정값의 프로파일로, 변속기의 고정 변속비에 기초하여 변환된다. 따라서, 시간에 대한 작동 변수의 신호를 직접 기록할 때와 동일한 장점이 나타난다.

본 발명에 따른 방법은 전기 모터의 적어도 하나의 설정 속도, 전기 모터의 적어도 하나의 시동 특성 및/또는 휴대용 전동 공구의 에너지 공급 장치, 특히 충전식 배터리의 적어도 하나의 충전 상태와 관계없이 작업 진행 상황을 감지할 수 있다.

작동 변수의 신호는 여기서 측정값의 시간 시퀀스로 이해되어야 한다. 대안적으로 및/또는 추가적으로, 작동 변수의 신호는 주파수 스펙트럼일 수 있다. 대안적으로 및/또는 추가적으로, 작동 변수의 신호는 예를 들어 평활화, 필터링, 피팅 등과 같은 후처리될 수 있다.

추가 실시예에서, 작동 변수의 신호는 측정값의 시퀀스로서 특히 휴대용 전동 공구의 메모리, 바람직하게는 링 메모리에 저장된다.

하나의 방법 단계에서, 감지할 작업 진행 상황은 휴대용 전동 공구의 충격 기구의 10개 미만의 충격, 특히 전기 모터의 10개 미만의 충격 진동 주기, 바람직하게는 휴대용 전동 공구의 충격 기구의 6개 미만의 충격, 특히 전기 모터의 6개 미만의 충격 진동 주기, 매우 바람직하게는 충격 기구의 4개 미만의 충격, 특히 전기 모터의 4개 미만의 충격 진동 주기에 기초하여 식별된다. 여기서, 충격 기구의 충격은 충격 기구 본체, 특히 앤빌에 대한 충격 기구 임팩터, 특히 해머의 축방향, 반경방향, 접선방향 및/또는 원주방향 충격으로 이해되어야 한다. 전기 모터의 충격 진동 주기는 전기 모터의 작동 변수와 상관된다. 전기 모터의 충격 진동 주기는 작동 변수 신호의 작동 변수 변동에 기초하여 결정될 수 있다.

본 발명의 다른 대상은 전기 모터, 상기 전기 모터의 작동 변수를 측정하기 위한 센서, 및 제어 유닛을 포함하는 휴대용 전동 공구이며, 상기 휴대용 전동 공구는 바람직하게는 임팩트 렌치, 특히 로터리 임팩트 렌치이고, 상기 휴대용 전동 공구는 상기 방법을 수행하도록 설계된다.

바람직하게는, 감지할 작업 진행 상황은 휴대용 전동 공구의 공구 홀더의 추가 회전 없는 충격이다.

휴대용 전동 공구의 전기 모터는 입력 스핀들을 회전시키고 출력 스핀들은 공구 홀더에 연결된다. 앤빌은 출력 스핀들에 회전 불가능하게 연결되고, 해머는 입력 스핀들의 회전 운동의 결과로 입력 스핀들의 축 방향으로 간헐적인 이동 및 입력 스핀들을 중심으로 하는 간헐적인 회전 운동을 실행하는 방식으로 입력 스핀들에 연결된다. 이러한 방식으로 해머는 간헐적으로 앤빌을 치므로 충격 및 회전 임펄스를 앤빌과 출력 스핀들에 전달한다. 제 1 센서는 예를 들어 모터 회전 각도를 결정하기 위해 제 1 신호를 제어 유닛에 전송한다. 또한, 제 2 센서는 모터 속도를 결정하기 위한 제 2 신호를 제어 유닛에 전송할 수 있다.

휴대용 전동 공구는 바람직하게는 다양한 값들이 저장될 수 있는 메모리 유닛을 갖는다.

다른 실시예에서, 휴대용 전동 공구는 배터리 구동식 휴대용 전동 공구, 특히 배터리 구동식 임팩트 렌치이다. 이러한 방식으로 휴대용 전동 공구의 유연하고 주전원과 독립적인 사용이 보장된다.

바람직하게는 휴대용 전동 공구는 임팩트 렌치, 특히 로터리 임팩트 렌치이고, 감지할 작업 진행 상황은 타격된 요소 또는 공구 홀더의 추가 회전 없는 로터리 충격 기구의 충격이다.

휴대용 전동 공구의 충격 기구의 충격, 특히 전기 모터의 충격 진동 주기는 예를 들어 100ms 미만, 특히 60ms 미만, 매우 특히 40ms 미만 내에 충격 감지를 평가할 수 있는 신속 피팅 알고리즘(fast-fitting algorithm)을 사용하여 식별될 수 있다. 여기에서, 언급된 본 발명의 방법은 실질적으로 위에서 언급한 모든 애플리케이션에 대한 작업 진행 상황 및 장착 브래킷 내에 느슨한 고정 요소 뿐만 아니라 고정된 고정 요소에 대한 나사 연결을 감지할 수 있게 한다.

본 발명은 필터, 신호 루프백, 시스템 모델(정적 및 적응성) 및 신호 추적과 같은 더 복잡한 신호 처리 방법을 크게 생략할 수 있게 한다.

또한 이러한 방법을 사용하면 충격 작동이나 작업 진행 상황을 훨씬 더 빠르게 식별할 수 있으므로 공구가 훨씬 빠르게 반응할 수 있다. 이는 특히 충격 기구의 설정 후 식별까지 이전 충격 횟수와 구동 모터의 시동 단계와 같은 특수한 작동 상황에 적용된다. 최대 구동 속도를 줄이는 것과 같이 공구의 기능을 제한할 필요가 없다. 또한 알고리즘의 기능은 목표 속도 및 배터리 충전 상태와 같은 다른 영향 변수와도 무관하다.

원칙적으로 가속도 센서와 같은 추가 센서는 필요하지 않지만, 이러한 평가 방법은 다른 센서의 신호들에도 적용될 수 있다. 또한 이 방법은 예를 들어 속도 검출이 필요하지 않은 다른 모터 개념의 다른 신호에도 사용될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 휴대용 전동 공구는 무선 스크루드라이버, 드릴, 충격 드릴 또는 해머 드릴이며, 드릴, 드릴 비트 또는 다양한 비트 부착물이 공구로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 휴대용 전동 공구는 특히 임팩트 렌치로서 설계되며, 모터 에너지의 충동적인 해제는 나사 또는 나사 너트를 조이거나 풀기 위한 더 높은 피크 토크를 생성한다. 이러한 맥락에서, 전기 에너지의 전달은 특히 휴대용 전동 공구가 재충전 가능한 배터리 및/또는 전원 케이블 연결을 통해 신체에 에너지를 전달하는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 선택된 실시예에 따라 나사 공구는 회전 방향으로 유연할 수 있다. 이러한 방식으로 제안된 방법은 나사 또는 나사 너트를 조이거나 푸는데 사용될 수 있다.

본 발명의 맥락에서, "결정"은 특히 측정 또는 기록을 포함하고, "기록"은 측정 및 저장의 의미로 이해되며, "결정"은 또한 측정된 신호의 가능한 신호 처리를 포함한다.

또한 "결정"은 감지 또는 검출로 이해되어야 하고, 명확한 할당이 달성되어야 한다. "식별"은 예를 들어 신호를 패턴에 맞추는 것을 통해 또는 푸리에 분석 등을 통해 할 수 있는 패턴과의 부분적인 적합성을 감지하는 것으로 이해되어야 한다. "부분적인 적합성"은 피팅이 미리 정해진 임계값 미만, 특히 30% 미만, 매우 특히 20% 미만의 에러를 갖는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 다른 특징들, 가능한 응용들 및 이점들은 도면에 도시된 본 발명의 실시예의 다음 설명에 나타난다. 도면에 설명되거나 도시된 특징들은 특허 청구범위에서의 요약 또는 그 인용과 관계없이 그리고 설명 또는 도면에서의 표현이나 도시와 관계없이 단독으로 또는 임의의 조합으로 본 발명의 대상이 된다는 점에 유의해야 한다. 도면은 설명을 위한 것이며 어떤 식으로든 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.

도 1은 휴대용 전동 공구의 개략도이다.
도 2a는 예시적인 응용의 작업 진행 상황 및 작동 변수의 관련 신호를 도시한다.
도 2b는 도 2a에 도시된 작동 변수의 신호와 모델 신호의 적합성을 도시한다.
도 3a는 제 1 실시예 따른 본 발명의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 3b는 제 2 실시예 따른 본 발명의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 4는 예시 애플리케이션의 작업 진행 상황과 작동 변수의 2개의 관련 신호를 도시한다.
도 5는 본 발명의 2개의 실시예에 따른 작동 변수의 신호의 프로파일을 도시한다.
도 6은 본 발명의 2개의 실시예에 따른 작동 변수의 신호의 프로파일을 도시한다.
도 7은 예시 애플리케이션의 작업 진행 상황과 작동 변수의 2개의 관련 신호를 도시한다.
도 8은 본 발명의 2개의 실시예에 따른 2개의 작동 변수의 신호들의 프로파일을 도시한다.
도 9는 본 발명의 2개의 실시예에 따른 2개의 작동 변수의 신호들의 프로파일을 도시한다.
도 10은 작동 변수의 신호의 2개의 상이한 기록의 개략도이다.
도 11a는 작동 변수의 신호를 도시한다.
도 11b는 도 11a의 신호에 포함된 제 1 주파수의 진폭 함수를 도시한다.
도 11c는 도 11a의 신호에 포함된 제 2 주파수의 진폭 함수를 도시한다.
도 12는 모델 신호에 기초한, 작동 변수의 신호와 대역통과 필터링의 출력 신호를 도시한다.
도 13은 모델 신호에 기초한, 작동 변수의 신호와 주파수 분석의 출력을 도시한다.
도 14는 파라미터 추정을 위한 모델 신호와 작동 변수의 신호를 도시한다.
도 15는 상호 상관을 위한 모델 신호와 작동 변수의 신호를 도시한다.
도 16a는 제 1 대안적 실시예에 따른 본 발명의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 16b는 제 2 대안적 실시예에 따른 본 발명의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 작동 변수의 신호들의 프로파일을 도시한다.

도 1은 핸들(115)을 갖는 하우징(105)을 포함하는 본 발명에 따른 휴대용 전동 공구(100)를 도시한다. 도시된 실시예에 따르면, 휴대용 전동 공구(100)는 주전원과는 독립적인 전원 공급을 위해 배터리 팩(190)에 기계적으로 및 전기적으로 연결될 수 있다. 도 1에서, 휴대용 전동 공구(100)는 예를 들어 무선 임팩트 렌치로서 구현된다. 다만, 본 발명이 무선 임팩트 렌치에 한정되는 것은 아니며, 원칙적으로 임팩트 드릴과 같이 작업 진행 상황을 감지해야 하는 휴대용 전동 공구(100)에 사용될 수 있음을 지적한다.

하우징(105)에는 배터리 팩(190)에 의해 전원이 공급되는 전기 모터(180)와 변속기(170)가 배치된다. 전기 모터(180)는 변속기(170)를 통해 입력 스핀들에 연결된다. 하우징(105) 내에서 배터리 팩(190) 영역에 위치한 제어 유닛(370)은 예를 들어 설정된 모터 속도 n, 선택된 각 운동량, 원하는 기어 x 등에 의해 전기 모터(180) 및 변속기(170)를 제어 및/또는 조절하기 위해 이것에 작용한다.

전기 모터(180)는 예를 들어 수동 스위치(195)를 통해 작동될 수 있고, 즉 스위치 온 및 오프될 수 있으며, 모든 유형의 모터, 예를 들어 전자 정류식 모터 또는 DC 모터일 수 있다. 원칙적으로, 전기 모터(180)는 원하는 모터 속도(n) 및 원하는 각 운동량에 관한 역동작 및 사양이 구현될 수 있는 방식으로 전자적으로 제어되거나 조절될 수 있다. 적절한 전기 모터가 작동하는 방식 및 그 구조는 선행 기술로부터 충분히 알려져 있으므로 설명을 간결하게 하기 위해 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

공구 홀더(140)는 입력 스핀들 및 출력 스핀들을 통해 회전 가능하게 하우징(105) 내에 장착된다. 공구 홀더(140)는 공구를 홀딩하는데 사용되며, 출력 스핀들에 직접 형성되거나 부착 형태로 연결될 수 있다.

제어 유닛(370)은 전원에 연결되고 다양한 전류 신호에 의해 전기 모터(180)를 전자적으로 제어하거나 조절할 수 있도록 설계된다. 상이한 전류 신호는 전기 모터(180)의 상이한 각 운동량을 보장하고, 전류 신호는 제어 라인을 통해 전기 모터(180)에 전달된다. 전원은 예를 들어 배터리로서 또는 도시된 실시예에서와 같이 배터리 팩(190)으로서 또는 주전원 연결부로서 설계될 수 있다.

또한, 전기 모터(180)의 상이한 작동 모드 및/또는 회전 방향을 설정하기 위해 상세하게 도시되지 않은 작동 요소가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 예를 들어 나사를 조이거나 푸는 과정과 같은 애플리케이션에서 도 1에 도시된 휴대용 전동 공구(100)의 작업 진행 상황을 검출하고 상기 검출의 결과로서 공구 측에서 트리거되는 반응 또는 루틴을 트리거하는, 휴대용 전동 공구(100)의 작동 방법이 제공된다. 이를 통해, 안정적으로 재현 가능한, 높은 품질의 나사 조임 및 나사 풀기 과정이 달성된다. 상기 방법의 양태들은 특히 신호 형태의 검사, 및 예를 들어 휴대용 전동 공구(100)에 의해 구동되는 나사와 같은 요소의 추가 회전 평가에 해당할 수 있는 상기 신호 형태의 적합성 정도의 결정을 기반으로 한다.

이와 관련하여 도 2는 임팩트 렌치가 의도한 대로 사용될 때 유사한 형태로 발생하는 임팩트 렌치의 전기 모터(180)의 작동 변수(200)의 예시적인 신호를 도시한다. 다음 설명들은 임팩트 렌치에 관한 것이지만, 이들은 본 발명의 범위 내에서 임팩트 드릴과 같은 다른 휴대용 전동 공구(100)에도 유사하게 적용된다.

도 2의 실시예에서 가로축 x에는 시간이 기준 변수로서 표시된다. 그러나 대안적인 실시예에서, 상기 시간과 상관관계가 있는 변수, 예를 들어 공구 홀더(140)의 회전 각도, 전기 모터(180)의 회전 각도, 가속도, 특히 더 높은 차수의 저크(jerk), 파워 또는 에너지가 기준 변수로서 표시된다. 도면에서 세로축 f(x)에는 임의의 시점에 존재하는 모터 속도 n가 표시된다. 모터 속도 대신에 모터 속도와 상관관계가 있는 다른 작동 변수도 선택될 수 있다. 본 발명의 대안적인 실시예에서, f(x)는 예를 들어 모터 전류 신호를 나타낸다.

모터 속도 및 모터 전류는 휴대용 전동 공구(100)의 제어 유닛(370)에 의해 일반적으로 추가 비용없이 검출되는 작동 변수들이다. 전기 모터(180)의 작동 변수(200)의 신호를 결정하는 것은 본 발명에 따른 방법의 개략적인 흐름도를 도시하는 도 3에서 방법 단계 S2로 표시된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 휴대용 전동 공구(100)의 사용자는 본 발명의 방법이 수행될 때 기초가 되는 작동 변수를 선택할 수 있다.

도 2a에는 예를 들어 나무 판과 같은 장착 브래킷(902)에 느슨한 고정 요소, 예를 들어 나사(900)의 애플리케이션이 도시되어 있다. 도 2a에서 알 수 있는 바와 같이, 신호는 모터 속도의 단조로운 증가와, 안정기(plateau)라고도 하는 비교적 일정한 모터 속도의 범위를 특징으로 하는 제 1 영역(310)을 포함한다. 도 2a의 가로축 x와 세로축 f(x)의 교점은 나사를 조이는 과정에서 임팩트 렌치의 시동에 해당한다.

제 1 영역(310)에서, 나사(900)는 장착 브래킷(902)에서 상대적으로 낮은 저항을 만나며, 나사를 조이는데 필요한 토크는 충격 기구의 릴리즈 토크 미만이다. 따라서, 제 1 영역(310)에서 모터 속도의 프로파일은 충격 없는 나사의 작동 상태에 해당한다.

도 2a에서 알 수 있는 바와 같이, 영역(322)에서 나사(900)의 머리는 장착 브래킷(902)에 놓이지 않고, 이는 임팩트 렌치에 의해 구동되는 나사(900)가 매 충격 마다 추가 회전됨을 의미한다. 이 추가 회전 각도는 작업이 진행됨에 따라 감소할 수 있으며, 이는 도면에서 주기 지속 시간의 감소에 의해 반영된다. 또한, 나사를 더 조이면 평균적으로 감소하는 속도가 나타날 수 있다.

후속해서 나사(900)의 머리가 베이스(902)에 도달하면, 나사를 더 조이기 위해 더 높은 토크와 더 많은 충격 에너지가 필요하다. 그러나 휴대용 전동 공구(100)는 더 많은 충격 에너지를 공급하지 않기 때문에 나사(900)는 더 이상 회전하지 않거나 훨씬 더 작은 회전 각도만큼만 더 회전한다.

제 2 영역(322) 및 제 3 영역(324)에서 수행되는 회전 충격 작동은 작동 변수(200)의 신호의 진동 프로파일을 특징으로 하며, 진동의 형태는 예를 들어 삼각형 또는 그밖의 형태일 수 있다. 이 경우 진동은 수정된 삼각 함수라고 할 수 있는 프로파일을 갖는다. 임팩트 렌치 작동에서 작동 변수(200)의 신호의 이러한 특징적인 형태는 충격 기구 임팩터, 및 충격 기구와 전기 모터(180) 사이에 위치한 시스템 체인, 특히 변속기(170)의 장착 및 자유 주행(free running)에 의해 생긴다.

충격 작동의 정성적 신호 형태는 원칙적으로 임팩트 렌치의 고유한 특성으로 인해 알려져 있다. 본 발명에 따른 도 3a의 방법에서, 이러한 인식에 기초하여, 단계 S1a에서 하나의 작업 진행 상황에, 예를 들어 고정 브래킷(902) 상에 나사(900)의 머리의 안착의 달성에 할당되는 적어도 하나의 상태 전형적 모델 신호 형태(240)의 제공을 포함하여, 비교 정보가 단계 S1에서 제공된다. 다시 말해서, 상태 전형적 모델 신호 형태(240)는 작업 진행 상황에 전형적인 특징, 예를 들어 파형, 진동 주파수 또는 진동 진폭, 또는 연속, 준연속 또는 이산 형태의 개별 신호 시퀀스의 존재를 포함한다.

다른 변형예에서, 감지할 작업 진행 상황은 f(x) 함수의 불연속 또는 성장률과 같은 진동 이외의 신호 형태를 특징으로 할 수 있다. 그러한 경우, 상태 전형적 모델 신호 형태는 진동 대신에 이 파라미터를 특징으로 한다.

본 발명의 방법의 바람직한 실시예에서, 방법 단계 S1a에서 상태 전형적 모델 신호 형태(240)는 사용자에 의해 정해질 수 있다. 상태 전형적 모델 신호 형태(240)는 장치 내부에 저장될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 상태 전형적 모델 신호 형태는 대안적으로 및/또는 추가적으로, 예를 들어 외부 데이터 장치에 의해, 휴대용 전동 공구(100)에 제공될 수 있다. 추가 실시예에서, 모델 신호 형태(240)는 적합성 신호에 기초하여 선택되어 제공될 수 있고, 이는 나중에 설명될 것이다.

비교 정보는 또한 단계 S1b에서 제공되는 적합성의 임계값을 포함한다. 이에 대해서는 하기에 설명될 것이다.

본 발명에 따른 방법의 방법 단계 S3a에서, 전기 모터(180)의 작동 변수(200)의 신호는 상태 전형적 모델 신호 형태(240)와 비교되고, 이 비교로부터 적합성 신호가 결정된다. 본 발명의 맥락에서, "비교"라는 특징은 신호 분석의 의미에서 광범위하게 해석되어야 하며, 따라서 비교 결과는 전기 모터(180)의 작동 변수(200)의 신호와 상태 전형적 모델 신호 형태(240)의 부분적인 또는 점진적인 적합성이 될 수 있고, 두 신호들의 적합성의 정도는 후술할 다양한 수학적 방법에 의해 결정될 수 있다. 특히, 적합성 신호를 결정하는 것은 모델 신호와 작동 변수의 신호 사이에 적절하게 정의된 에러를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 적합성 신호를 결정하는 것은 모델 신호와 작동 변수의 신호 사이의 단순한 차이를 결정하는 것을 포함할 수 있다.

적합성 신호는 본 발명에 따라 자동으로 평가되고(이는 도 3a의 필드 AF에 표시됨), 비교 정보, 즉 모델 신호 형태 및/또는 적합성의 임계값을 제공하는데 사용되고, 도 3a에서 단계 S1b로 표시된다. 본 발명의 실시예에서, 적합성 신호의 자동 평가는 적합성 신호의 특성, 특히 기울기, 곡률, 또는 적합성 신호의 로컬 또는 글로벌 최소값 또는 최대값의 결정을 포함한다. 이러한 맥락에서 평가라는 용어는 곡선 토의 및 이를 위해 사용되는 수치적 방법, 특히 수치 미분법 및 적분법의 알려진 수단을 포함해야 한다.

본 발명의 실시예에서, 적합성의 임계값은 적어도 부분적으로, 예를 들어 적합성 신호가 시간 프로파일로서 또는 시간과 상관 관계가 있는 전기 모터의 작동 변수의 프로파일로서 특정 기울기 아래로 떨어질 때, 적합성 신호의 특성에 기초하여 결정된다.

특정 실시예에서, 적합성 신호는 새로운 모델 신호 형태(240)를 선택하고 제공하기 위한 기초 역할을 한다(도 14b, 도 15b, 도 15e 참조). 이것은 현재의 나사를 조이는 과정에 대한 추가 정보를 생성한다.

단계 S3b에서, 전기 모터(180)의 작동 변수(200)의 신호와 상태 전형적 모델 신호 형태(240)의 적합성 평가를 결정하기 위해 비교가 사용되며, 따라서 두 신호의 적합성에 대한 정보가 주어진다. 이 경우 적합성 평가는 적어도 부분적으로 적합성의 임계값에 기초하여 수행된다.

특정 실시예에서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 단계 S3b에서의 적합성 평가는 적어도 부분적으로 작동 변수 신호의 주파수에 기초하여 수행된다. 이 실시예에서, 적합성 신호에 더하여, 측정된 속도 신호의 주파수도 예를 들어 충격 작동에서 측정되며, 이는 도 3b에서 SF로 표시된다. 이 주파수는 나사를 조이는 과정 중에 변하기 때문에, 적합성 신호의 도움으로, 휴대용 전동 공구의 작업 진행 상황(예: 나사 조임 작업 종료)을 감지하고 적절한 모터 반응을 트리거하기 위해 사용될 수 있다.

도 3b에 도시된 실시예에서, 단계 S3b에서의 적합성 평가는 적어도 부분적으로 적합성 신호와 작동 변수 신호의 주파수의 논리 연산, 예를 들어 "AND", "NOT AND" 또는 "OR" 연산에 기초하여 수행된다.

추가 실시예에서, 단계 S3b에서의 적합성 평가는 적어도 부분적으로 적합성 신호와 작동 변수 신호의 주파수의 합 신호에 기초하여 수행된다.

추가 실시예에서, 단계 S3b에서의 적합성 평가는 적어도 부분적으로 퍼지 집합 또는 멤버쉽 함수(가중 함수)에 기초하여 수행될 수 있다(퍼지 로직 참조).

도 2b는 도 2a의 작동 변수(200)의 신호에 해당하는 적합성 평가(201)의 함수 q(x)의 프로파일을 나타내며, 가로축 x의 각 지점에는 전기 모터(180)의 작동 변수(200)의 신호와 상태 전형적 모델 신호 형태(240) 간의 적합성의 값을 나타낸다.

나사(900)를 조이는 본 실시예에서, 이 평가는 충격 시 추가 회전량을 결정하는데 사용된다. 단계 S1에서 제공된 상태 전형적 모델 신호 형태(240)는 추가 회전 없는 이상적인 충격, 즉 도 2a의 영역(324)에 도시된 바와 같이 나사(900)의 머리가 고정 브래킷(902)의 표면에 안착된 상태에 해당한다. 따라서, 영역(324)에서 두 신호 사이에 높은 수준의 적합성이 있으며, 이는 적합성 평가(201)의 함수 q(x)의 일관되게 높은 값에 의해 반영된다. 반면에, 매 충격이 나사(900)의 높은 회전 각도를 수반하는 영역(310)에서는, 작은 적합성 값만 달성된다. 충격 시 나사(900)가 더 적게 추가 회전할수록 상기 적합성이 더 높아지고, 이는 증가하는 나사 조임 저항으로 인해 매 충격마다 나사(200)의 회전 각도가 점차 작아지는 것을 특징으로 하는 영역(322)에서 충격 기구가 사용될 때 이미 적합성 평가(201)의 함수 q(x)가 지속적으로 증가하는 적합성 값을 반영한다는 사실로부터 알 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 방법 단계 S4에서, 작업 진행 상황은 이제 적어도 부분적으로 방법 단계 S3b에서 결정된 적합성 평가(201)에 기초하여 감지된다. 도 2의 실시예에서 알 수 있듯이, 충격 구별을 위한 신호들의 적합성 평가(201)는 다소 급격한 표현으로 인해 이에 매우 적합하다. 이 급격한 변화는 예시적인 작업 과정을 완료할 때 나사(900)의 추가 회전 각도의 다소 급격한 변화로 인해 발생한다. 작업 진행 상황의 감지는 예를 들어 적어도 부분적으로 도 2b에서 파선(202)으로 표시되는 적합성의 임계값과 적합성 평가(201)의 비교에 기초하여 수행될 수 있다. 도 2b의 본 실시예에서, 적합성 평가(201)의 함수 q(x)와 선(202)의 교점(SP)은 장착 브래킷(902)의 표면에 나사(900) 머리의 안착의 작업 진행 상황에 할당된다.

본 발명에 따르면, 임팩트 렌치에 의해 구동되는 요소의 추가 회전은 애플리케이션의 작업 진행 상황을 결정하기 위해 신호 형태를 구별함으로써 평가될 수 있다.

작동 상태를 충격 모드로 변경할 때 속도가 감소함에도 불구하고, 예를 들어 작은 나무 나사나 셀프 태핑 나사를 사용하면 나사 머리가 재료 내로 들어가는 것을 방지하기가 매우 어렵다. 이는 토크가 증가하더라도 충격 기구의 충격에 의해 스핀들 속도가 높기 때문이다.

이 거동은 도 4에 도시되어 있다. 도 2에서와 같이, 예를 들어 시간은 가로축 x에 표시되고, 모터 속도는 세로축 f(x)에 표시되며 토크 g(x)는 세로축 g(x)에 표시된다. 따라서 그래프 f와 g는 시간에 따른 모터 속도 f와 토크 g의 프로파일을 나타낸다. 도 4의 하부에서, 도 2와 유사하게, 장착 브래킷(902) 내로 나무 나사(900, 900', 900")의 조임 과정에서의 여러 상태가 개략적으로 도시되어 있 다.

도면에서 도면 번호 310으로 표시된 "무충격" 작동 상태에서, 나사는 고속 f 및 낮은 토크 g로 회전한다. 도면 번호 320으로 표시된 "충격" 작동 상태에서, 토크 g는 빠르게 증가하는 반면, 속도 f는 위에서 이미 언급된 바와 같이 약간만 감소한다. 도 3의 영역(310')은 도 2와 관련하여 설명한 충격 감지가 나타나는 영역이다.

예를 들어, 나사(900)의 머리가 장착 브래킷(902) 내로 들어가는 것을 방지하기 위해, 본 발명에 따르면 도 3a에 도시된 방법 단계 S5에서, 공구의 애플리케이션 관련, 적절한 루틴 또는 반응이 적어도 부분적으로 방법 단계 S4에서 감지된 작업 진행 상황, 예컨대 기계 끄기, 전기 모터(180)의 속도 변경, 및/또는 휴대용 전동 공구(100)의 사용자에 대한 광학적, 음향적 및/또는 촉각적 피드백에 기초하여 수행된다.

본 발명의 일 실시예에서, 제 1 루틴은 적어도 하나의 정의된 및/또는 정해질 수 있는, 특히 휴대용 전동 공구의 사용자에 의해 정해질 수 있는 파라미터를 고려하여 전기 모터(180)를 정지시키는 것을 포함한다.

이에 대한 예로서, 충격 감지(310') 직후에 장치가 정지되는 것이 도 5에 개략적으로 도시되어 있다. 이로 인해, 나사 머리가 장착 브래킷(902) 내로 들어가는 것을 방지한다는 점에서 사용자가 지원된다. 도면에서, 이것은 영역(310') 이후에 급격하게 떨어지는 그래프 f의 분기 f'로 표시된다.

정의된 및/또는 정해질 수 있는 파라미터, 특히 휴대용 전동 공구(100)의 사용자에 의해 정해질 수 있는 파라미터의 예는 사용자에 의해 정의된 시간 및 그래프 f의 관련 분기 f"이며, 상기 시간 후에 장치가 정지하고, 이는 도 5에서 기간(T_Stopp)으로 표시된다. 이상적인 경우 휴대용 전동 공구(100)는 나사 머리가 나사 접촉면과 같은 높이가 되면 정지한다. 그러나 이 경우까지의 시간이 애플리케이션마다 다르기 때문에 기간(T_Stopp)이 사용자에 의해 정해될 수 있는 것이 바람직하다.

이에 대한 대안으로서 또는 추가로, 본 발명의 일 실시예에서 제 1 루틴은 전기 모터(180)의 속도, 특히 설정 속도의 변경, 특히 감소 및/또는 증가, 따라서 충격 감지 후 스핀들 속도를 포함한다. 속도가 감소된 실시예는 도 6에 도시되어 있다. 휴대용 전동 공구(100)는 먼저, 그래프 f로 표시되는 모터 속도의 프로파일을 특징으로 하는 "무충격" 작동 상태(310)로 작동된다. 영역(310')에서 충격이 감지된 후, 모터 속도는 예에서 특정 진폭만큼 감소하고, 이는 그래프 f' 및 f"로 표시되어 있다.

도 6에서 그래프 f의 분기 f"에 대해 Δ_D로 표시되는, 전기 모터(180)의 속도 변화의 진폭 또는 크기는 본 발명의 일 실시예에서 사용자에 의해 설정될 수 있다. 속도를 줄임으로써 사용자는 나사 머리가 장착 브래킷(902)의 표면에 접근할 때 반응할 더 많은 시간을 갖는다. 사용자가 나사 머리가 접촉면과 충분히 같은 높이에 있다고 생각하는 즉시, 스위치를 사용하여 휴대용 전동 공구(100)를 정지시킬 수 있다. 충격 감지 후 휴대용 전동 공구(100)를 정지시키는 것과 비교하여, 모터 속도의 변화, 도 6의 예에서 속도의 감소는 사용자가 결정한 스위치 오프에 의해 상기 루틴이 애플리케이션과 거의 무관하다는 장점을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서, 전기 모터(180)의 속도 변화의 진폭 Δ_D 및/또는 전기 모터(180)의 속도에 대한 목표 값은 휴대용 전동 공구(100)의 사용자에 의해 정의될 수 있으며, 이는 다양한 애플리케이션에 대한 적용 가능성 측면에서 상기 루틴의 유연성을 더욱 증가시킨다.

본 발명의 실시예에서, 전기 모터(180)의 속도는 여러 번 및/또는 동적으로 변경된다. 특히, 전기 모터(180)의 속도 변화는 시차를 두고 및/또는 속도 변화의 특성 곡선에 따라 및/또는 휴대용 전동 공구(100)의 작업 진행 상황에 따라 이루어질 수 있다.

이에 대한 예에는 특히 속도 감소와 속도 증가의 조합이 포함된다. 또한 다양한 루틴 또는 이들의 조합이 충격 감지에 대해 시간 오프셋되어 수행될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 2개 이상의 루틴 사이에 시간 오프셋이 제공되는 실시예를 포함한다. 예를 들어 충격 감지 직후 모터 속도를 낮추면 일정 시간이 지난 후 다시 모터 속도를 높일 수도 있다. 또한, 다양한 루틴 자체뿐만 아니라 루틴들 간의 시간 오프셋도 특성 곡선에 의해 미리 정해지는 실시예가 제공된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 작업 진행 상황이 영역(320)의 "충격" 작동 상태로부터 영역(310)의 "무충격" 작동 상태로의 변경을 특징으로 하는 실시예를 포함하고, 이는 도 7에 도시되어 있다.

휴대용 전동 공구의 작동 상태들의 이러한 전환은 예를 들어 나사(900)가 장착 브래킷(902)으로부터 풀리는 작업 진행 상황에서, 즉 나사 풀기 과정에서 발생하고, 이는 도 7의 하부에 개략적으로 도시되어 있다. 도 4에서와 같이, 도 7에서 그래프 f는 전기 모터(180)의 속도를 나타내고 그래프 g는 토크를 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예와 관련하여 이미 설명된 바와 같이, 여기서도 휴대용 전동 공구의 작동 상태, 본 경우 충격 기구의 작동 상태는 특성 신호 형태를 찾아냄으로써 검출된다.

도 7의 영역(320)의 "충격" 작동 상태에서, 나사(900)는 회전하지 않고 높은 모멘트 g가 존재한다. 즉, 이 상태에서 스핀들 속도는 0이다. 도 7의 영역(310)의 "무충격" 작동 상태에서, 모멘트 g가 빠르게 떨어지므로 스핀들 및 모터 속도 f가 그만큼 빠르게 증가한다. 나사(900)가 장착 브래킷(902)으로부터 풀리는 시점부터 모멘트 g의 감소로 인해 생기는 모터 속도(f)의 이러한 빠른 증가에 의해, 사용자가 풀린 나사(900) 또는 나사 너트를 잡아 떨어지지 않게 하기 어려운 경우가 많다.

본 발명에 따른 방법은 나사(900) 또는 너트일 수 있는 스레드 수단이 장착 브래킷(902)으로부터 너무 빨리 풀려서 느슨해진 후에 떨어지는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 이에 대해서는 도 8을 참조한다. 도 8은 도시된 축 및 그래프와 관련해서 실질적으로 도 7에 대응하고, 대응하는 도면 부호는 대응하는 특징을 나타낸다.

제 1 실시예에서, 단계 S5의 루틴은 휴대용 전동 공구(100)가 "무충격" 작동 모드에서 작동하는 것으로 결정된 직후에 휴대용 전동 공구(100)를 정지시키는 것을 포함하며, 이는 도 8에서 영역(310)에서 모터 속도의 그래프 f의 급격하게 떨어지는 분기 f'로 표시된다. 대안적인 실시예에서, 기간(T_Stopp)은 사용자에 의해 정의될 수 있고, 상기 시간 후에 장치가 정지한다. 도면에서 이것은 모터 속도의 그래프 f의 분기 f"로 표시된다. 당업자는 모터 속도가 도 7에 도시된 바와 같이 영역(320)("충격" 작동 상태)으로부터 영역(310)("무충격" 작동 상태)으로의 전환 후에 먼저 빠르게 증가하고 기간(T_Stopp)의 경과 후 급격히 떨어지는 것을 알 수 있다.

기간(T_Stopp)을 적절하게 선택하면 나사(900) 또는 너트가 스레드에 고정되는 정확한 순간에 모터 속도가 "0"으로 떨어지는 것이 가능하다. 이 경우, 사용자는 스레드를 몇 번만 돌려서 나사(900) 또는 너트를 빼내거나 대안적으로 예를 들어 클램프를 열기 위해 스레드에 그대로 둘 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 도 9를 참조하여 아래에서 설명된다. 이 경우, 영역(320)("충격" 작동 상태)으로부터 영역(310)("무충격" 작동 상태)으로의 전환 후에 모터 속도가 감소한다. 상기 감소의 진폭 또는 크기는 영역(320)에서 모터 속도의 평균값 f"과 낮아진 모터 속도(f') 사이의 척도로서 Δ_D를 사용하여 도면에 표시되어 있다. 특정 실시예에서, 이러한 감소는 사용자에 의해, 특히 도 9의 분기 f'의 레벨에 있는 휴대용 전동 공구(100)의 속도에 대한 목표값을 지정함으로써 설정될 수 있다.

모터 속도를 낮추고 따라서 스핀들 속도를 낮춤으로써 사용자는 나사(900)의 머리가 나사 접촉면으로부터 풀릴 때 반응할 더 많은 시간을 갖는다. 사용자가 나사 머리 또는 너트가 충분히 조여졌다는 생각이 들면 스위치를 사용하여 휴대용 전동 공구(100)를 정지시킬 수 있다.

영역(320)("충격" 작동 상태)으로부터 영역(310)("무충격" 작동 상태)으로의 전환 직후 또는 상기 전환 후 지연 시간을 두고 휴대용 전동 공구(100)가 정지되는, 도 8과 관련하여 설명된 실시예와 비교하여, 감속은 감속 후 휴대용 전동 공구가 스위치 오프되는 때를 궁극적으로 사용자가 결정하기 때문에 애플리케이션으로부터의 더 큰 독립성의 장점을 갖는다. 이것은 예를 들어 긴 스레드 로드에서 도움이 될 수 있다. 여기, 스레드 로드를 풀고 그에 따라 충격 기구의 해제 후 다소 긴 나사 풀기 프로세스를 수행해야 하는 애플리케이션이 있다. 이러한 경우, 충격 기구의 해제 후 휴대용 전동 공구(100)의 스위치 오프는 적절하지 않을 것이다.

본 발명의 일부 실시예에서, 작업 진행 상황은 휴대용 전동 공구의 출력 장치를 사용하여 휴대용 전동 공구의 사용자에게 출력된다.

방법 단계 S1-S4의 구현과 관련된 일부 기술 관계 및 실시예가 아래에서 설명된다.

실제 애플리케이션에서, 수행되는 애플리케이션의 작업 진행 상황을 모니터링하기 위해 휴대용 전동 공구(100)의 작동 동안 방법 단계 S2, S3a 및 S3b가 반복적으로 수행될 수 있다. 이를 위해, 방법 단계 S2에서, 작동 변수(200)의 결정된 신호가 분할될 수 있고, 따라서 방법 단계 S2 및 S3은 바람직하게는 항상 동일한 고정 길이의 신호 세그먼트에 대해 수행된다.

이를 위해, 작동 변수(200)의 신호는 측정값의 시퀀스로서 메모리, 바람직하게는 링 메모리에 저장될 수 있다. 이 실시예에서, 휴대용 전동 공구(100)는 메모리, 바람직하게는 링 메모리를 포함한다.

도 2와 관련하여 이미 언급된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 방법 단계 S2에서, 작동 변수(200)의 신호는 작동 변수의 측정값의 시간 프로파일로서, 또는 상기 시간 프로파일과 상관관계가 있는 전기 모터(180)의 변수인 작동 변수의 측정값으로서 결정된다. 상기 측정값들은 불연속적, 준연속적 또는 연속적일 수 있다.

일 실시예에서, 작동 변수(200)의 신호는 방법 단계 S2에서 작동 변수의 측정값의 시간 프로파일로서 기록되고, 방법 단계 S2에 후속하는 방법 단계 S2a에서 작동 변수의 측정값의 시간 프로파일이 상기 시간 프로파일과 상관관계가 있는 전기 모터(180)의 변수로서, 예를 들어 공구 홀더(140)의 회전 각도, 모터 회전 각도, 가속도, 특히 더 높은 차수의 저크(jerk), 파워 또는 에너지로서 작동 변수의 측정값의 프로파일로 변환된다.

이 실시예의 장점들은 하기에서 도 10를 참조하여 설명된다. 도 2와 유사하게, 도 10a는 가로축 x에 대한, 이 경우 시간 t에 대한 작동 변수(200)의 신호 f(x)를 도시한다. 도 2에서와 같이, 작동 변수는 모터 속도 또는 상기 모터 속도와 상관관계가 있는 파라미터일 수 있다.

도면은 임팩트 렌치의 경우, 예를 들어 임팩트 렌치 모드에서 작업 진행 상황에 각각 할당될 수 있는 작동 변수(200)의 2개의 신호 프로파일을 포함한다. 두 경우, 신호는 사인파로 가정되는 이상적인 파형의 파장을 포함하고, 더 짧은 파장, T1을 갖는 신호는 더 높은 비트율의 프로파일을 갖고, 더 긴 파장, T2를 갖는 신호는 더 낮은 비트율의 프로파일을 갖는다.

두 신호는 상이한 모터 속도에서 동일한 휴대용 전동 공구(100)로 생성될 수 있으며, 특히 사용자가 작동 스위치를 통해 휴대용 전동 공구(100)에 요청하는 회전 속도에 따라 다르다.

예를 들어, "파장" 파라미터가 상태 전형적 모델 신호 형태(240)를 정의하는데 사용된다면, 이 경우에 적어도 두 개의 상이한 파장 T1 및 T2가 상태 전형적 모델 신호 형태의 가능한 부분으로서 저장되어야 하고, 그에 따라 작동 변수(200)의 신호와 상태 전형적 모델 신호 형태(240)의 비교가 두 경우에 결과 "적합성"으로 이어진다. 모터 속도는 일반적으로 시간이 지남에 따라 크게 변할 수 있기 때문에 검색된 파장도 변하고 이에 따라 이 비트율을 감지하는 방법이 조정되어야 한다.

가능한 파장이 많으면 방법 및 프로그래밍의 비용이 그에 따라 빠르게 증가할 것이다.

따라서 바람직한 실시예에서, 가로축의 시간값은 시간값과 상관관계가 있는 값, 예를 들어 가속도 값, 높은 차수의 저크 값, 파워 값, 에너지 값, 주파수 값, 공구 홀더(140)의 회전 각도 값 또는 전기 모터(180)의 회전 각도 값으로 변환된다. 이는 전기 모터(180) 대 충격 기구 및 공구 홀더(140)의 엄격한 변속비에 의해 비트율에 대한 모터 속도의 직접적인, 알려진 의존성이 얻어지기 때문에 가능하다. 이러한 정규화는 모터 속도와 무관한 일정한 주기성의 진동 신호를 달성하고, 이는 도 10b에서 T1 및 T2에 속하는 신호들의 변환으로부터의 두 신호로 도시되며 두 신호들은 이제 동일한 파장 P1=P2를 갖는다.

따라서, 본 발명의 이 실시예에서, 모든 속도에 대해 유효한 상태 전형적 모델 신호 형태(240)는 시간과 상관관계가 있는 변수, 예를 들어 공구 홀더(140)의 회전 각도, 모터 회전 각도, 가속도, 특히 더 높은 차수의 저크(jerk), 파워 또는 에너지를 통해 단일 파장 파라미터에 의해 정해질 수 있다.

바람직한 실시예에서, 작동 변수(200)의 신호는 비교 방법을 사용하여 방법 단계 S3a에서 비교되며, 상기 비교 방법은 적어도 주파수 기반 비교 방법 및/또는 비교 비교 방법을 포함한다. 비교 방법은 작동 변수(200)의 신호를 상태 전형적 모델 신호 형태(240)와 비교하여, 적어도 적합성의 임계값이 충족되는지 여부를 판단한다. 주파수 기반 비교 방법은 적어도 대역 통과 필터링 및/또는 주파수 분석을 포함한다. 비교 비교 방법은 적어도 파라미터 추정 및/또는 상호 상관을 포함한다. 주파수 기반 비교 방법 및 비교 비교 방법은 하기에서 더 자세히 설명된다.

대역통과 필터링이 있는 실시예에서, 설명된 바와 같이 시간과 상관관계가 있는 변수로 변환된 입력 신호는 통과대역이 하나 이상의 상태 전형적 모델 신호 형태와 일치하는 하나 이상의 대역 통과 필터를 통해 필터링된다. 통과대역은 상태 전형적 모델 신호 형태(240)로부터 주어진다. 통과대역이 상태 전형적 모델 신호 형태(240)와 관련하여 정해진 주파수와 일치하는 것도 가능하다. 이 주파수의 진폭이 이전에 정해진 한계값을 초과하는 경우, 예를 들어 감지할 작업 진행 상황에 도달한 경우, 방법 단계 S3b에서의 비교는 작동 변수(200)의 신호가 상태 전형적 모델 신호 형태(240)와 같고 따라서 감지할 작업 진행 상황에 도달했다는 결론에 이른다. 이 실시예에서, 진폭 한계값의 결정은 작동 변수(200)의 신호와 상태 전형적 모델 신호 형태(240)의 적합성 평가를 결정하는 것으로 이해될 수 있으며, 이에 기초하여 방법 단계 S4에서, 감지할 작업 진행 상황이 있는지 여부가 결정된다.

주파수 기반 비교 방법으로서 주파수 분석이 사용되는 실시예는 도 11를 참조하여 설명된다. 이 경우, 도 11a에 도시되며 예를 들어 시간에 대한 전기 모터(180)의 회전수의 프로파일에 상응하는 작동 변수(200)의 신호는 주파수 분석, 예를 들어 신속 푸리에 변환(Fast-Fourier-Transformation, FFT)을 기반으로 시간 영역으로부터 주파수의 적절한 가중치를 갖는 주파수 영역으로 변환된다. 여기서, 상기 설명에 따른 "시간 영역"이라는 용어는 "시간 경과에 따른 작동 변수의 프로파일" 및 "시간과 상관관계가 있는 변수로서의 작동 변수의 프로파일"로 이해되어야 한다.

이 형태의 주파수 분석은 여러 기술 분야의 신호 분석을 위한 수학적 도구로 잘 알려져 있으며, 특히 측정된 신호를 다양한 파장의 가중된, 주기적 고조파 함수의 시리즈 개발로서 근사화하는데 사용된다. 예를 들어, 도 11b와 도 11c에서 가중 팩터 K₁(X)와 K₂(X)는 시간에 대한 함수 프로파일들(203) 및 (204)로서, 여기서 명확성을 위해 표시되지 않은 해당 주파수 또는 주파수 대역이 조사 중인 신호, 즉 작동 변수(200)의 프로파일에 존재하는지 여부 및 얼마나 존재하는지를 나타낸다.

본 발명에 따른 방법과 관련하여, 주파수 분석은 상태 전형적 모델 신호 형태(240)에 할당된 주파수가 작동 변수(200)의 신호에 존재하는지 여부 및 어떤 진폭으로 존재하는지를 결정하는데 사용될 수 있다. 그러나 또한 주파수가 정의될 수 있으며, 이 주파수의 비-존재는 감지할 작업 진행 상황의 존재에 대한 척도이다. 대역 통과 필터링과 관련하여 언급된 바와 같이, 작동 변수(200)의 신호와 상태 전형적 모델 신호 형태(240)의 적합성 정도의 척도인 진폭의 한계값이 결정될 수 있다.

도 11b의 실시예에서, 시점 t₂(포인트 SP₂)에서, 작동 변수(200)의 신호에서 상태 전형적 모델 신호 형태(240)에서 일반적으로 발견되지 않는 제 1 주파수의 진폭 K₁(X)이 관련 한계값 203(a) 아래로 떨어지며, 이는 실시예에서 감지할 작업 진행 상황의 존재에 대한 필요하지만 충분하지 않은 기준이다. 시점 t₃(포인트 SP₃)에서, 작동 변수(200)의 신호에서 상태 전형적 모델 신호 형태(240)에서 일반적으로 발견되는 제 2 주파수의 진폭 K₂(X)는 관련 한계값(204(a))을 초과한다. 본 발명의 관련 실시예에서, 진폭 함수 K₁(X) 또는 K₂(X)에 의한 한계값 203(a), 204(a)의 미달 또는 초과의 공동 존재는 작동 변수(200)의 신호와 상태 전형적 모델 신호 형태(240)의 적합성 평가에 대한 결정적 기준이다. 따라서, 이 경우 방법 단계 S4에서, 감지할 작업 진행 상황에 도달했다는 것이 결정된다.

본 발명의 대안적 실시예에서, 이 기준들 중 하나만이 사용되거나, 상기 기준들 중 하나 또는 두 기준과 전기 모터(180)의 목표 속도에 도달과 같은 다른 기준의 조합도 사용된다.

파라미터 추정이 비교 비교 방법으로서 사용되는 본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 작동 변수(200)의 측정된 신호는 상태 전형적 모델 신호 형태(240)와 비교되고, 상태 전형적 모델 신호 형태(240)에 대해 추정된 파라미터가 식별된다. 추정된 파라미터의 도움으로, 작동 변수(200)의 측정된 신호와 상태 전형적 모델 신호 형태(240)의 적합성의 정도가 감지할 작업 진행 상황에 도달했는지 여부에 대해 결정될 수 있다. 이 경우, 파라미터 추정은 당업자에게 알려진 수학적 최적화 방법인 조정 계산을 기반으로 한다. 추정된 파라미터의 도움으로, 수학적 최적화 방법은 상태 전형적 모델 신호 형태(240)를 작동 변수(200)의 신호의 일련의 측정 데이터에 따라 조정하는 것을 가능하게 한다. 추정된 파라미터에 의해 파라미터화된 상태 전형적 모델 신호 형태(240)와 한계값의 적합성 정도에 따라, 감지할 작업 진행 상황에 도달했는지 여부에 대한 판단이 내려질 수 있다.

파라미터 추정의 비교 방법의 보상 계산의 도움으로, 상태 전형적 모델 신호 형태(240)의 추정된 파라미터와 작동 변수(200)의 측정된 신호의 적합성의 정도가 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 상호 상관 방법은 방법 단계 S3에서 비교 비교 방법으로서 사용된다. 전술한 수학적 방법과 마찬가지로, 상호 상관 방법은 그 자체로 당업자에게 알려져 있다. 상호 상관 방법에서, 상태 전형적 모델 신호 형태(240)는 작동 변수(200)의 측정된 신호와 상관된다.

위에서 제시한 파라미터 추정 방법과 비교하여, 상호 상관의 결과는 시간 이동된(time-shifted) 입력 신호들의 유사성을 나타내는 상태 전형적 모델 신호 형태(240)와 작동 변수(200)의 신호의 길이로부터 가산된 신호 길이를 갖는 신호 시퀀스이다. 이 출력 시퀀스의 최대값은 두 신호, 즉 작동 변수(200)의 신호와 상태 전형적 모델 신호 형태(240)의 최대 적합성의 시점을 나타내며, 따라서 이 실시예에서 방법 단계 S4에서 감지할 작업 진행 상황에 도달한 것에 대한 결정 기준으로서 사용되는, 상관 자체에 대한 척도이기도 하다. 본 발명에 따른 방법의 구현에서, 파라미터 추정에 대한 실질적인 차이점은 임의의 상태 전형적 모델 신호 형태가 상호 상관을 위해 사용될 수 있는 반면, 파라미터 추정에서 상태 전형적 모델 신호 형태(240)는 파라미터화 가능한 수학 함수로 나타내질 수 있어야 한다는 것이다.

도 12는 주파수 기반 비교 방법으로서 대역통과 필터링을 사용하는 경우의 작동 변수(200)의 측정된 신호를 도시한다. 이 경우 시간 또는 시간과 상관관계가 있는 변수는 가로축 x에 표시된다. 도 12a는 대역통과 필터링의 입력 신호인 작동 변수의 측정된 신호를 도시하며, 제 1 영역(310)에서 휴대용 전동 공구(100)는 나사 조임 모드로 작동된다. 제 2 영역(320)에서 휴대용 전동공구(100)는 회전 충격 모드로 작동된다. 도 12b는 대역통과 필터가 입력 신호를 필터링한 후의 출력 신호를 도시한다.

도 13은 주파수 기반 비교 방법으로서 주파수 분석을 사용하는 경우의 작동 변수(200)의 측정된 신호를 도시한다. 도 13a 및 도 13b에는, 휴대용 전동 공구(100)가 나사 조임 모드로 작동되는 제 1 영역(310)이 도시되어 있다. 도 13a의 가로축 x에는 시간 t 또는 시간과 상관관계가 있는 변수가 표시된다. 도 13b에는, 작동 변수(200)의 신호가 변환되어 도시되어 있으며, 예를 들어 고속 푸리에 변환을 사용하여 시간으로부터 주파수로 변환될 수 있다. 도 13b의 가로축 x'에는 예를 들어 주파수 f가 표시되므로, 작동 변수(200)의 신호의 진폭이 도시되어 있다. 도 13c 및 도 13d에는, 휴대용 전동 공구(100)가 회전 충격 모드에 있는 제 2 영역(320)이 도시되어 있다. 도 13c는 회전 충격 모드에서 시간에 대한 작동 변수(200)의 측정된 신호를 도시한다. 도 13d는 작동 변수(200)의 변환된 신호를 도시하며, 작동 변수(200)의 신호가 가로축 x'으로서 주파수 f에 대해 도시된다. 도 13d는 회전 충격 모드에 대한 특성 진폭을 도시한다.

도 14는 도 2에서 설명한 제 1 영역(310)에서 작동 변수(200)의 신호와 상태 전형적 모델 신호 형태(240) 사이의 파라미터 추정의 비교 비교 방법을 이용한 비교의 전형적인 경우를 도시한다. 상태 전형적 모델 신호 형태(240)는 실질적으로 삼각 프로파일을 갖는 한편, 작동 변수(200)의 신호는 이와는 매우 다른 프로파일을 갖는다. 위에서 설명한 비교 방법들 중 하나의 선택과는 상관없이, 이 경우 방법 단계 S3a에서 수행된, 상태 전형적 모델 신호 형태(240)와 작동 변수(200)의 신호 사이의 비교는 두 신호의 적합성 정도가 너무 낮아 방법 단계 S4에서 감지할 작업 진행 상황이 감지되지 않는 결과를 낳는다.

도 14b는 감지할 작업 진행 상황이 존재하여, 개별 측정점에서 편차가 검출될 수 있더라도, 상태 전형적 모델 신호 형태(240)와 작동 변수(200)의 신호가 높은 수준의 적합성을 갖는 경우를 도시한다. 파라미터 추정의 비교 비교 방법에서 감지할 작업 진행 상황에 도달했는지 여부의 결정이 내려질 수 있다.

도 15는 상호 상관이 비교 비교 방법으로서 사용되는 경우 상태 전형적 모델 신호 형태(240)(도 15b 및 도 15e 참조)와 작동 변수(200)의 측정된 신호(도 15a 및 도 15d 참조)의 비교를 도시한다. 도 15a ~ 도 15f에서, 시간 또는 시간과 상관관계가 있는 변수는 가로축 x에 표시된다. 도 15a ~ 도 15c에는, 나사 조임 모드에 해당하는 제 1 영역(310)이 도시되어 있다. 도 15d ~ 도 15f에는, 감지할 작업 진행 상황에 해당하는 제 3 영역(324)이 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 작동 변수의 측정된 신호(도 15a 및 도 15d)는 상태 전형적 모델 신호 형태(도 15b 및 도 15e)와 상관된다. 도 15c 및 도 15f에는 각각의 상관 결과가 도시되어 있다. 도 15c는 제 1 영역(310) 동안 상관의 결과를 도시하며, 두 신호 사이에 적합성이 거의 없음을 알 수 있다. 도 15c의 실시예에서 방법 단계 S4에서, 감지할 작업 진행 상황에 도달하지 않은 것이 결정된다. 도 15f에는 제 3 영역(324) 동안 상관의 결과가 도시되어 있다. 도 15f에서, 높은 수준의 적합성이 있어 방법 단계 S4에서 감지할 작업 진행 상황에 도달한 것이 결정되는 것을 알 수 있다.

도 16a는 제 1 대안적 실시예에 따른 본 발명의 개략적인 흐름도를 도시한다. 도 16a의 흐름도는 방법 단계 S1 전에 방법 단계 AM이 선행한다는 점에서, 도 3a에서 설명한 흐름도와 다르다. 방법 단계 AM에서, 전기 모터(180)의 속도 상한이 설정된다. 이 속도 상한은 전기 모터(180)의 최대 속도의 20% 내지 100% 범위에서 결정될 수 있다. 방법 단계 S5에서, 제 1 루틴은 전기 모터(180)의 속도 값을 설정하고 속도 값을 실질적으로 일정하게 유지하는 것을 포함한다. 그런 다음 속도 값은 나사 요소의 추가 나사 조임을 위해 여기에서 실질적으로 일정하게 유지된다. 여기서 속도 값은 공장에서 설정되며, 대안으로서 사용자가 속도 값을 설정할 수 있다. 또한, 여기서 방법 단계 S5는 제 1 루틴에서 기간(T_Stopp)이 사용자에 의해 설정되는 것을 포함한다.

도 16b는 제 2 대안적 실시예에 따른 본 발명의 개략적인 흐름도를 도시한다. 도 16b의 흐름도는 방법 단계 S1 전에 방법 단계 AM이 선행한다는 점에서, 도 3b에서 설명한 흐름도와 다르다. 여기서도 방법 단계 S5의 제 1 루틴은 전기 모터(180)의 속도 값을 설정하고 속도 값을 실질적으로 일정하게 유지하는 것을 포함한다. 또한 여기서도 제 1 루틴에서 기간(T_Stopp)이 사용자에 의해 설정된다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 작동 변수들의 신호들의 프로파일들을 도시한다. 프로파일들은 충격이 없는 영역(310), 충격 감지 영역(310'), 및 충격 작동 영역(320)으로 나눠진다. 프로파일들은 시간 t에 대해 도시된다. 제 1 세로축은 전기 모터(180)의 속도 n(t)를 나타낸다. 제 1 속도 그래프 n₁(t)는 전기 모터(180)의 최대 속도에서의 속도 n(t)의 프로파일을 나타낸다. 또한, 제 1 속도 그래프 n₁(t)에 대해 기간(T_Stopp)이 사용자에 의해 설정된다. 제 2 속도 그래프 n₂(t)는 속도 상한이 설정될 때 속도의 프로파일을 나타낸다. 속도 상한은 여기서 전기 모터(180)의 최대 속도의 20% 내지 100% 범위이다. 속도 상한은 사용자에 의해 설정된다. 제 2 세로축은 조여지는 나사 요소의 나사 예압력 또는 조임 토크 F(t)를 나타낸다. 제 1 나사 예압력 그래프 F₁(t)는 전기 모터(180)의 최대 속도에서의 나사 예압력 F(t)의 프로파일을 나타낸다. 제 2 나사 예압력 그래프 F₂(t)는 속도 상한이 설정될 때 나사 예압력 F(t)의 프로파일을 나타낸다.

본 발명은 설명되고 도시된 실시예로 한정되지 않는다. 오히려, 특허 청구 범위에 의해 정의된 발명의 범위 내에서 모든 당업자의 개선도 포함한다.

설명되고 도시된 실시예에 더하여, 추가 변형들 및 특징들의 조합들을 포함할 수 있는 추가의 실시예가 가능하다.

100: 휴대용 전동 공구
180: 전기 모터
200: 작동 변수
240: 모델 신호 형태
370: 제어 유닛

Claims (21)

1. 전기 모터(180)를 구비한 휴대용 전동 공구(100)의 작동 방법으로서,
   S1 다음 방법 단계들을 포함하는, 비교 정보를 제공하는 단계:
   S1a 상기 휴대용 전동 공구(100)의 작업 진행 상황에 할당될 수 있는 적어도 하나의 모델 신호 형태(240)를 제공하는 단계;
   S1b 적합성의 임계값을 제공하는 단계;
   S2 상기 전기 모터(180)의 작동 변수(200)의 신호를 결정하는 단계;
   S3 다음 방법 단계들을 포함하는, 작동 변수(200)의 신호와 상기 비교 정보를 분석하는 단계:
   S3a 상기 작동 변수(200)의 신호를 상기 모델 신호 형태(240)와 비교하고 상기 비교로부터 적합성 신호를 결정하는 단계;
   S3b 상기 적합성의 임계값을 사용하여 그리고 상기 적합성 신호를 사용하여 적어도 부분적으로 수행되는 적합성 평가를 결정하는 단계;
   S4 방법 단계 S3에서 결정된 적합성 평가를 사용하여 적어도 부분적으로 상기 작업 진행 상황을 감지하는 단계를 포함하고,
   상기 비교 정보가 적어도 부분적으로 상기 적합성 신호의 자동 평가에 기초하여 제공되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 적합성 신호의 평가는 적어도 부분적으로 상기 적합성 신호의 기울기의 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 적합성의 임계값은 적어도 부분적으로 상기 적합성 신호의 기울기에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적합성 평가는 방법 단계 S3b에서 적어도 부분적으로 상기 작동 변수의 신호의 주파수에 기초하여, 바람직하게는 주파수 임계값에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 적합성 평가는 방법 단계 S3b에서 적어도 부분적으로 상기 적합성 신호와 상기 작동 변수의 신호의 주파수의 논리 연산에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 적합성 평가는 방법 단계 S3b에서 적어도 부분적으로 상기 적합성 신호와 상기 작동 변수의 신호의 주파수의 합 신호에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 변수는 상기 전기 모터(180)의 속도 또는 상기 속도와 상관 관계가 있는 작동 변수인 것을 특징으로 하는 작동 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   S5 상기 휴대용 전동 공구(100)의 제 1 루틴은 적어도 부분적으로 방법 단계 S4에서 감지된 작업 진행 상황에 기초하여 실행되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 루틴은 상기 전기 모터(180)의 속도의 변경, 특히 감소 및/또는 증가를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 전기 모터(180)의 속도 변경의 진폭 및/또는 상기 전기 모터(180)의 속도의 목표값은 상기 휴대용 전동 공구(100)의 사용자에 의해 정의될 수 있는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 전기 모터(180)의 속도는 여러 번 및/또는 동적으로, 특히 시차를 두고 및/또는 속도 변화의 특성 곡선에 따라 및/또는 상기 휴대용 전동 공구(100)의 작업 진행 상황에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 루틴은 상기 전기 모터(180)의 속도 값을 설정하고 상기 속도 값을 실질적으로 일정하게 유지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
13. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 루틴 및/또는 상기 제 1 루틴의 특성 파라미터는 애플리케이션 소프트웨어("앱") 또는 사용자 인터페이스("인간-기계 인터페이스", "HMI")를 통해 사용자에 의해 설정 및/또는 표시될 수 있는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    AM 상기 전기 모터(180)의 속도 상한을 설정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 작업 진행 상황은 상기 휴대용 전동 공구의 출력 장치를 사용하여 상기 휴대용 전동 공구의 사용자에게 출력되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모델 신호 형태(240)는 파형, 특히 실질적으로 삼각 파형인 것을 특징으로 하는 작동 방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 변수(200)의 신호는 방법 단계 S2에서 상기 작동 변수의 측정값의 시간 프로파일로서 기록되거나, 상기 시간 프로파일과 상관관계가 있는 상기 전기 모터(180)의 변수로서 상기 작동 변수의 측정값으로서 기록되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 변수(200)의 신호는 방법 단계 S2에서 상기 작동 변수의 측정값의 시간 프로파일로서 기록되고, 상기 방법 단계 S2에 후속하는 방법 단계 S2a에서 상기 작동 변수의 측정값의 상기 시간 프로파일은 상기 시간 프로파일과 상관관계가 있는 상기 전기 모터(180)의 변수로서 상기 작동 변수의 측정값의 프로파일로 변환되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 변수의 신호와 상기 모델 신호 형태의 비교는 적어도 하나의 주파수 기반 비교 방법 및/또는 비교 비교 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휴대용 전동 공구(100)는 임팩트 렌치, 특히 로터리 임팩트 렌치이고, 상기 작업 진행 상황은 충격 작동, 특히 회전 충격 작동의 시작 또는 중단인 것을 특징으로 하는 작동 방법.
21. 전기 모터(180), 상기 전기 모터(180)의 작동 변수를 측정하기 위한 센서, 및 제어 유닛(370)을 포함하는 휴대용 전동 공구(100)로서,
    상기 제어 유닛(370)은 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전동 공구(100).

Images