WO2017174415A1 - Steuerungsverfahren eines schlagschraubers - Google Patents

Steuerungsverfahren eines schlagschraubers Download PDF

Info

Publication number
WO2017174415A1
WO2017174415A1 PCT/EP2017/057402 EP2017057402W WO2017174415A1 WO 2017174415 A1 WO2017174415 A1 WO 2017174415A1 EP 2017057402 W EP2017057402 W EP 2017057402W WO 2017174415 A1 WO2017174415 A1 WO 2017174415A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
anvil
angle
impact
hammer
theta
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/057402
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian WOETZL
Dario BRALLA
Matthaeus ALBERDING
Original Assignee
Hilti Aktiengesellschaft
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 Aktiengesellschaft filed Critical Hilti Aktiengesellschaft
Priority to US16/090,880 priority Critical patent/US11465263B2/en
Priority to EP17713969.8A priority patent/EP3439830B1/de
Publication of WO2017174415A1 publication Critical patent/WO2017174415A1/de

Links

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
    • B25B21/026—Impact clutches
    • 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 control method for an impact wrench for fastening steel components by means of screw connections.
  • the control method of the invention includes two modes of operation that are performed in response to a position of a selector switch.
  • the first operating mode involves the following steps:
  • first strokes of the hammer on the anvil Capture the event of a blow of the hammer on the anvil with a shock sensor; Detecting an angular position of the anvil with an angle sensor; Estimate a single beat angle of the anvil by the most recently detected beat based on the angular position of the anvil before the last detected beat and the angular position of the anvil after the most recently detected beat and comparing the single beat angle to a single beat target angle.
  • the first operating mode is terminated when the single-stroke angle falls below a single-stroke target angle.
  • the second operating mode provides the following steps: detecting the angular position of the anvil with the angle sensor as the starting position; Making second strokes of the hammer on the anvil; and detecting a relative angle of rotation of the anvil to the home position during the second strokes.
  • the second mode of operation is terminated when the relative angle of rotation exceeds a standard angle.
  • One embodiment provides during the second operating mode to detect a rotational movement of the machine housing with a rotational movement sensor and to determine the relative rotational angle based on the angular position of the anvil and the rotational movement of the machine housing.
  • pivotal movements of the impact wrench are preferably taken into account by the user when determining the switch-off criterion.
  • One embodiment provides that during the first operating mode, following the undershooting of the single-stroke setpoint angle, a predetermined number of third blows are executed with the hammer. If a selected screw connection requires very low single-stroke setpoint angles, the method can be approximately completed at a higher single-stroke setpoint angle and supplemented by a fixed number N of punches.
  • One embodiment provides to check whether a screw is to be tightened with the second operating method, regardless of the switching position of the operation selector switch. Before performing the second beats, at least one first beat may be performed, the single beat angle to the first beat determined, and compared to the single beat target angle. If the single-stroke angle exceeds the single-stroke target angle, the second operating mode is canceled. The screw connection and possibly adjacent screw connections are still not properly tightened with the first mode of operation.
  • the setting of the screw connections can log the first operating mode and the second operating mode individually for each screw.
  • Fig. 1 an impact wrench
  • FIG. 1 shows schematically the structure of a impact wrench 1.
  • An application of the impact wrench 1 is the screwing of a steel plate 2 on a steel beam 3.
  • the steel plate 2 and the steel beam 3 are connected by a screw 4 and a nut 5 with each other.
  • the typical steel plates and steel beams have undefined curved surfaces, which exert a counter force when screwed together like a steel spring.
  • the impact wrench 1 supports the user in a secure screw connection.
  • the steel plate should lie flat against the steel girder and the screw 4 should not be overstretched.
  • the screw 4 or the nut 5 are tightened in two phases.
  • the screw head of the screw 4 is fixed and the nut 5 is tightened.
  • the nut 5 is tightened until the screw 4 is stretched to approximately 40% to 60% of its yield point.
  • the elongation is not measured directly, but estimated by a single beat angle theta, around which the nut 5 rotates by a single beat. It has been found that for the targeted range of yield strength, i. 40% to 60%, the single-impact angle theta largely depends solely on the screw 4 and the nut 5, and are only a small amount of unknown stresses of the steel beam 3 and the steel plate 2.
  • an upper limit is determined in trial series for each screw type, i. depending on diameter, length, thread pitch, material pairing of screw 4 and nut 5 etc.
  • the nut 5 is tightened in the first phase until the single-stroke angle theta drops below the single-stroke target angle theta in a single stroke. If a plurality of screws for fixing the steel plate 2 are necessary, this first phase is performed for all of their nuts.
  • a subsequent second phase the nut 5 is tightened until the screw 4 is stretched to approximately 70% to 80% of its yield point.
  • the strain is not measured directly, but estimated by a relative rotational angle dphi of the nut 5 relative to the screw 4. It has been recognized that this strain can no longer be determined with sufficient accuracy by the single impact angle theta.
  • the relative rotation angle dphi is a robust measure of the elongation.
  • an upper limit (standard angle dPhibz) is determined in test series for each screw type, ie depending on diameter, length, thread pitch, material pairing of screw 4 and nut 5 etc. It may be advantageous to have the standard angle dPhi dependent on the total thickness of the steel beam 3 and the steel plate 2 set.
  • the relative rotation angle is determined from the beginning of the second phase, for example set to zero at the beginning of the second phase.
  • the nut 5 is tightened by turning around the standard angle dPhi.
  • the stepwise tightening of the screw 4 proves to be tolerant to different stresses between the steel plate 2 and the steel beam 3. A possible overstretching of the screw 4 by a single-stage tightening up to a predetermined torque can be avoided here.
  • the impact wrench 1 has an electric motor 7, a striking mechanism 8 and an output spindle 9.
  • the striking mechanism 8 is continuously driven by the electric motor 7.
  • a retroactive torque M of the output spindle 9 exceeds a load value MO
  • the percussion mechanism 8 exerts periodic impacts on the output spindle 9 with a short-term but very high torque.
  • the output spindle 9 rotates accordingly continuously initially and then stepwise about a working axis 10.
  • the electric motor 7 can be powered by a battery 11 or mains powered.
  • the impact wrench 1 has a handle 12, by means of which the user can hold and guide the impact wrench 1 during operation.
  • the handle 12 may be rigid or mitttels damping elements attached to a machine housing 13.
  • the electric motor 7 and the striking mechanism 8 are arranged in the machine housing 13.
  • the electric motor 7 is switched on and off by means of a button 14.
  • the button 14 is for example arranged directly on the handle 12 and operable by the hand surrounding the handle.
  • the impact wrench 1 has an operation selector switch 15 for switching between a first operation mode and a second operation mode.
  • the exemplary striking mechanism 8 has a hammer 16 and an anvil 17.
  • the hammer 16 has claws 18 which rest in the direction of rotation on jaws 19 of the anvil 17.
  • the hammer 16 may transmit continuous torque or momentary angular momentum to the anvil 17 via the claws 18.
  • a coil spring 20 tightens the hammer 16 toward the anvil 17, whereby the hammer 16 is held in engagement with the anvil 17. If the torque exceeds the threshold, the hammer 16 shifts against the force of the coil spring 20 until the claws 18 are no longer in engagement with the anvil 17.
  • the electric motor 7 can accelerate the hammer 16 in the direction of rotation until the hammer 16 is again forced into engagement with the anvil 17 by the helical spring 20.
  • the kinetic energy gained in the meantime is transmitted by the hammer 16 to the anvil 17 in a short impulse.
  • One embodiment provides that the hammer 16 is forcibly guided on a drive spindle 21 along a spiral path 22.
  • the positive guidance can be realized, for example, as a helical depression in the drive spindle 21 and a pin of the hammer 16 engaging in the depression.
  • the drive spindle 21 is driven by the electric motor 7.
  • the output spindle 9 protrudes from the machine housing 13.
  • the protruding end forms a tool holder 23.
  • the tool holder 23 has a square cross-section.
  • a socket 24 or similar tool can be plugged onto the tool holder 23.
  • the socket 24 has a socket 25 with a square hollow cross-section, which essentially corresponds in its dimensions to the tool holder 23.
  • the socket 25 opposite the socket 24 has a mouth 26 for receiving the hexagonal screw 4 or a hexagonal nut.
  • the impact driver 1 has a shock sensor 27 for detecting shocks.
  • the impact sensor 27 is, for example, an acceleration sensor 28 or a microphone.
  • the beating leads to a vibration of the impact wrench 1 with a characteristic signature. For example, the amplitude of the detected acceleration or the volume of the detected sounds can be compared to a limit value.
  • the impact sensor 27 includes an evaluation of the power consumption of the electric motor 7.
  • the power consumption shows the impact of the hammer 16 on the anvil 17 a characteristic short-term jump in power consumption.
  • the impact sensor 27 may, for example, filter the signal of the power consumption by means of a high-pass filter and compare it with a limit value. Instead of or in addition to the power consumption, short-term changes in the rotational movement of the hammer 16 or the electric motor 7 can be detected. During the impact, for example, the rotational speed U of the electric motor 7 decreases for a short time.
  • the impact wrench 1 has an angle sensor 29 for detecting an angular position phi of the anvil 17 and the tool holder 23.
  • the angle sensor 29 can directly detect the angular position phi of the anvil 17. For example, optically detectable markings, for example grooves, can be embossed on the anvil 17.
  • the angle sensor 29 is based on an optical sensor which detects the markings.
  • the angle sensor 29 can estimate the progress of the angular position phi of the tool holder 23. For example, the angle sensor 29 estimates the angular position phi based on the rotational movement of the drive spindle 21 during the period between two impacts.
  • the hammer 16 and the anvil 17 were in the meantime exactly once out of engagement.
  • the anvil 17 does not rotate during the missing procedure.
  • the next engagement occurs when the jaws 18, 19 are again rotated to an engaged position.
  • These positions are typically offset by the angular distance of the jaws 18 of the hammer 16 to each other. Accordingly, the anvil 17 has rotated by this angular distance less than the hammer 16 during the period between two beats.
  • the rotational movement of the hammer 16 can be detected directly on the hammer 16, the drive spindle 21 or indirectly on the electric motor 7.
  • the device controller 30 detects the position of the operation selector switch 15.
  • the device controller 30 executes a first operation mode or a second operation mode according to the position of the operation selector switch.
  • the first operating mode may begin with an optional pre-phase.
  • the screw 4 is rotated continuously.
  • the impact wrench 1 rotates the tool holder 23 at a continuous rotation speed U which is equal to the rotation speed Uh of the hammer 16 (step S1).
  • the speed U can be specified by the user via the button 14 or can be stored as a predetermined size in the device control 30.
  • the impact wrench 1 can lower the rotational speed Uh of the hammer 16 in order to suppress striking of the striking mechanism.
  • the lowering of the speed Uh can be up to a minimum value.
  • An angular position phi of the tool holder 23 increases continuously. The continuous turning allows a high working speed.
  • the impact driver 1 stops the continuous rotation of the tool holder 23 as soon as the retroactive torque M on the tool holder 23 exceeds a predetermined load value MO (step S2).
  • the impact wrench 1 automatically changes into a beating operation.
  • the change is preferably realized by the mechanical structure of the impact wrench 1.
  • the load value MO is given in the exemplary impact wrench 1 by the spring strength of the coil spring 20 and the inclination of the web 22.
  • the load value MO can be varied for example by an adjustable bias of the coil spring 20.
  • the impact wrench 1 beats the hammer 16 repeatedly in the direction of rotation 31 on the anvil 17 (step S3).
  • the angular position phi of the tool holder 23 now changes discontinuously, i. gradually.
  • the anvil 17 rotates through each individual stroke by a single impact angle theta in the direction of rotation 31. Between the blows the anvil 17 rests.
  • the single impact angle theta is dependent on the counter-torque of the nut 5.
  • the impact energy is preferably constant.
  • the counter torque of the nut 5 increases with the tightening of the nut 5, therefore, the single-turn angle ⁇ decreases.
  • the single-impact angle theta can decrease uniformly and monotonically. However, jumps can also result in the single-turn angle theta.
  • an intermediate increase in the single-turn angle theta is possible, for example, when the steel plate 2 relaxes.
  • the time to the impact events H1, H2, Hn of a beat is a priori indeterminate.
  • the single-stroke angle theta is detected for each individual stroke.
  • the beat sensor 27 detects when or when a strike occurs (step S4).
  • the angle sensor 29 continuously detects the angular position phi of the anvil 17 (step S5).
  • the apparatus controller 30 determines the single-shot angle ⁇ of the anvil 17 by each beat (step S6) based on the angular position phi before and after each beat.
  • the single shot angle theta is compared with a single beat target angle theta (step S7). As soon as the single-turn angle theta drops below the single-stroke setpoint angle theta, the first operating mode changes.
  • the impact wrench 1 terminates the first mode of operation and deactivates the electric motor 7.
  • a fixed number N of strokes is performed (step S8).
  • the number N is between 5 beats and 20 beats.
  • the beating with a fixed number N is particularly advantageous when the predetermined by the screw 4 single-stroke target angle theta is below the resolution limit of the available sensors. It was recognized that in this case from the already achieved bias a fixed Number N of impacts is more robust against a priori unknown influences, eg compared to the relative rotation angle dphi.
  • the impact wrench 1 ends the first operation mode and deactivates the percussion mechanism 8, for example, by switching off the electric motor 7 (step S9).
  • the single-stroke setpoint angle ⁇ and possibly the fixed number N of strokes can be stored in a memory 32 for different fastening elements 4.
  • the user selects the fastening element 4 via an operating element 33 on the impact wrench 1 or an external console 34 communicating with the impact wrench 1.
  • the apparatus controller 30 adjusts the single-shot target angle ⁇ and possibly the fixed number N of strokes for the first-phase control method according to the user's choice.
  • the second operating mode or second phase can begin with an examination of the already achieved elongation. For example, impact wrench 1 strikes a few times, e.g. once to three times (step S11). The impact wrench 1 detects the single-stroke angle theta (step S12). Detecting the single beat angle theta can be done as described above. The single shot angle theta is compared with the single stroke target angle theta (step S13). If the single-shot angle theta does not fall short of the given single-stroke target angle theta, the apparatus controller 30 aborts the second operation mode and issues a warning to the user (step S14). The user is preferably prompted to tighten the screws according to the first mode of operation. If the single-stroke setpoint angle theta is undershot, the actual second operating mode begins.
  • the current angular position phi of the anvil 17 is detected and stored as the starting position Phi (step S15).
  • the initial position Phi is preferably detected prior to the test to detect the rotation performed by the test for the subsequent process.
  • the impact wrench 1 applies impacts to the anvil 17 (step S16).
  • the angle sensor 29 detects the current angular position phi of the anvil 17 (step S17).
  • the current angular position phi is continuously compared with the starting position Phi.
  • the current relative rotational angle dphi is determined based on the starting position Phi. For example, the relative rotational angle dphi is simply the difference between the actual angular position phi of the anvil 17 and the starting position Phi.
  • the current relative rotation angle dphi is compared with the standard angle dPhi.
  • the device controller 30 stops the hammer mechanism 8, for example, by deactivating the electric motor 7 (step S19).
  • the screw 4 is now tightened to the final elongation.
  • proper movements of the impact wrench 1 in particular a rotational movement about the working axis 10, can be neglected to a good approximation.
  • the estimation of the single beat angle theta is sufficiently independent of the typically occurring, usually slow proper motions.
  • the proper motion can have an effect on the strain.
  • the achievable relative rotation of the screw 4 relative to the nut 5 is equal to the current angular position phi of the anvil 17 relative to the machine housing 13 only at a dormant impact wrench 1.
  • the impact wrench 1 advantageously detects during the second phase rotational movements of its machine housing 13 relative to the room.
  • the impact wrench 1 has, for example, a rotational movement sensor 35 for determining an angular velocity about the working axis 10 based on the Coriolis force or an acceleration sensor for determining rotational accelerations about the working axis 10.
  • the device control 30 determines based on the rotational movement an angle omega, around which the impact wrench. 1 has rotated around the working axis 10.
  • the current angular position phi of the anvil 17 is corrected by the angle omega (step S20).
  • the standard angle dPhi can be stored in a memory 32 for various fastening element 4.
  • the user selects the fastening element 4 via an operating element 33 on the impact wrench 1 or a console 34 external to the impact wrench 1.
  • the device controller 30 adjusts the standard angle dPhi for the second phase control method according to the user's choice.
  • the external console 34 has an interface 36 for wireless communication, which can communicate with a corresponding interface 37 of the impact wrench 1.
  • the external console 34 includes, for example, the database 38 with the parameters such as single target angle theta and standard angle dPhi for different fasteners, screws, etc.
  • the external console 34 may be realized, for example, by a software application on a conventional mobile device, eg smartphone .
  • the tightening of the screw 4 with the first operating mode and the second operating mode is preferably automatically recorded for each screw 4.
  • the protocol records the time at which a screw 4 with the first Operating mode and on which the screw 4 was tightened with the second operating mode.
  • the impact wrench 1 can assign the protocol to the individual screws, for example, based on their position in space.
  • a tracking device 39 detects the position of the impact wrench 1 in the space, which is substantially equal to the position of the screw 4 in the room.
  • the tracking device 39 can communicate via a wireless interface 40 with a corresponding interface 37 of the device controller 30. Alternatively, the tracking device 39 transmits the position to external console 34.
  • a database 38 for recording the protocol may be provided in the impact wrench 1 or in the console 34.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

Abstract

Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren beinhaltet zwei Betriebsmodi, welche ansprechend auf eine Stellung eines Wahlschalters ausgeführt werden. Der erste Betriebsmodus sieht folgende Schritte vor: Ausführen von ersten Schlägen des Hammers (16) auf den Amboss (17); Erfassen das Ereignis eines Schlages des Hammers (16) auf den Amboss (17) mit einem Schlag-Sensor (27); Erfassen einer Winkelstellung (phi) des Amboss (17) mit einem Winkel-Sensor (29); Schätzen eines Einzelschlag-Winkels (theta) des Amboss (17) durch den zuletzt erfassten Schlag basierend auf der Winkelstellung (phi) des Amboss (17) vor dem zuletzt erfassten Schlag und der Winkelstellung (phi) des Amboss (17) nach dem zuletzt erfassten Schlag und Vergleichen des Einzelschlag-Winkels (theta) mit einem Einzelschlag-Sollwinkel (Theta). Der erste Betriebsmodus wird beendet wird, wenn der Einzelschlag-Winkel (theta) einen Einzelschlag-Sollwinkel (Theta) unterschreitet. Der zweite Betriebsmodus sieht folgende Schritte vor: Erfassen der Winkelstellung (phi) des Amboss (17) mit dem Winkel-Sensor (29) als Ausgangsstellung (Phi); Ausführen von zweiten Schlägen des Hammers (16) auf den Amboss (17); und Erfassen eines relativen Drehwinkel (dphi) des Amboss (17) zu der Ausgangsstellung (Phi) während der zweiten Schläge. Der zweite Betriebsmodus wird beendet wird, wenn relativer Drehwinkel (dphi) einen Normwinkel (dPhi) überschreitet.

Description

Steuerungsverfahren eines Schlagschraubers
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für einen Schlagschrauber zum Befestigen von Stahlbauelementen mittels Schraubverbindungen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren beinhaltet zwei Betriebsmodi, welche ansprechend auf eine Stellung eines Wahlschalters ausgeführt werden. Der erste Betriebsmodus sieht folgende Schritte vor:
Ausführen von ersten Schlägen des Hammers auf den Amboss; Erfassen das Ereignis eines Schlages des Hammers auf den Amboss mit einem Schlag-Sensor; Erfassen einer Winkelstellung des Amboss mit einem Winkel-Sensor; Schätzen eines Einzelschlag-Winkels des Amboss durch den zuletzt erfassten Schlag basierend auf der Winkelstellung des Amboss vor dem zuletzt erfassten Schlag und der Winkelstellung des Amboss nach dem zuletzt erfassten Schlag und Vergleichen des Einzelschlag-Winkels mit einem Einzelschlag- Sollwinkel. Der erste Betriebsmodus wird beendet wird, wenn der Einzelschlag-Winkel einen Einzelschlag-Sollwinkel unterschreitet.
Der zweite Betriebsmodus sieht folgende Schritte vor: Erfassen der Winkelstellung des Amboss mit dem Winkel-Sensor als Ausgangsstellung; Ausführen von zweiten Schlägen des Hammers auf den Amboss; und Erfassen eines relativen Drehwinkel des Amboss zu der Ausgangsstellung während der zweiten Schläge. Der zweite Betriebsmodus wird beendet wird, wenn relativer Drehwinkel einen Normwinkel überschreitet.
Die kombinierten Steuerungsverfahren sind zwar beide für sich nicht geeignet Stahlbauelemente mit Verschraubungselementen, z.B. Schrauben, Bolzen, Muttern, sicher mittels eines elektromechanischen Schlagschraubers zu befestigen. Die Kombination beider Verfahren ermöglicht hingegen ein zuverlässiges Anziehen der Schraubelemente mit den beschränkten sensorischen Mitteln eines Schlagschraubers. Eine Ausgestaltung sieht vor während des zweiten Betriebsmodus eine Drehbewegung des Maschinengehäuses mit einem Drehbewegungssensor zu erfassen und den relativen Drehwinkel basierend auf der Winkelstellung des Amboss und der Drehbewegung Maschinengehäuses zu bestimmen. Während der zweiten Betriebsphase werden vorzugsweise Schwenkbewegungen des Schlagschraubers durch den Anwender beim Bestimmen des Abschaltkriteriums berücksichtigt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass während des ersten Betriebsmodus anschließend an das Unterschreiten des Einzelschlag-Sollwinkels eine vorgegebene Anzahl dritter Schläge mit dem Hammer ausgeführt werden. Falls eine gewählte Schraubverbindung sehr geringe Einzelschlag-Sollwinkel erfordert, kann näherungsweise das Verfahren bei einem höheren Einzelschlag-Sollwinkel beendet werden und durch eine feste Anzahl N von Schlägen ergänzt werden. Eine Ausgestaltung sieht vor, zu prüfen, ob eine Schraubverbindung mit dem zweiten Betriebsverfahren angezogen werden soll, unabhängig von der Schaltstellung des Betriebswahlschalters. Vor dem Ausführen der zweiten Schläge kann wenigstens ein erster Schlag ausgeführt, der Einzelschlag-Winkel zu dem ersten Schlag bestimmt und mit dem Einzelschlag-Sollwinkel verglichen werden. Wenn der Einzelschlag-Winkel den Einzelschlag- Sollwinkel überschreitet wird der zweite Betriebsmodus abgebrochen. Die Schraubverbindung und möglicherweise benachbarte Schraubverbindungen sind noch nicht ordnungsgemäße mit dem ersten Betriebsmodus angezogen.
Das Setzen der Schraubverbindungen kann den ersten Betriebsmodus und den zweiten Betriebsmodus individuell für jede Schraube protokollieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen Schlagschrauber
Fig. 2 ein Steuerungsverfahren für einen ersten Betriebsmodus
Fig. 3 ein Steuerungsverfahren für einen zweiten Betriebsmodus
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben. AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Schlagschraubers 1. Eine Anwendung des Schlagschraubers 1 ist das Verschrauben einer Stahlplatte 2 auf einen Stahlträger 3. Die Stahlplatte 2 und der Stahlträger 3 werden durch eine Schraube 4 und eine Mutter 5 miteinander verbunden. Die typischen Stahlplatten und Stahlträger haben Undefiniert gewölbte Oberflächen, welche beim Zusammenschrauben gleich einer Stahlfeder eine Gegenkraft ausüben. Der Schlagschrauber 1 unterstützt den Anwender in einer sicheren Verschraubung. Die Stahlplatte soll flächig an dem Stahlträger anliegen und die Schraube 4 nicht überdehnt sein.
Die Schraube 4 oder die Mutter 5 werden in zwei Phasen angezogen. Vorteilhafterweise wird der Schraubenkopf der Schraube 4 fixiert und die Mutter 5 angezogen.
In der ersten Phase wird die Mutter 5 solange angezogen, bis die Schraube 4 auf näherungsweise 40 % bis 60 % ihrer Streckgrenze gedehnt ist. Die Dehnung wird nicht unmittelbar gemessen, sondern durch einen Einzelschlag-Winkel theta geschätzt, um welchen sich die Mutter 5 durch einen einzelnen Schlag dreht. Es wurde erkannt, dass für den anvisierten Bereich der Streckgrenze, d.h. 40 % bis 60 %, der Einzelschlag-Winkel theta weitgehend allein von der Schraube 4 und der Mutter 5 abhängig ist, und nur in geringem Maß von unbekannten Spannungen des Stahlträgers 3 und der Stahlplatte 2 sind. Zugehörig zu dem Einzelschlag-Winkel theta wird eine Obergrenze (Einzelschlag-Sollwinkel Theta) in Versuchsreihen für jeden Schraubentyp bestimmt, d.h. in Abhängigkeit von Durchmesser, Länge, Gewindesteigung, Materialpaarung von Schraube 4 und Mutter 5 etc.. Es kann vorteilhaft sein, den Einzelschlag-Sollwinkel Theta abhängig von der Gesamtstärke des Stahlträgers 3 und der Stahlplatte 2 festzulegen. Der Mutter 5 wird in der ersten Phase solange angezogen, bis bei einem einzelnen Schlag der Einzelschlag-Winkel theta den Einzelschlag-Sollwinkel Theta unterschreitet. Falls mehrere Schrauben zum Fixieren der Stahlplatte 2 notwendig sind, wird diese erste Phase für all deren Muttern durchgeführt.
In einer darauffolgenden zweiten Phase wird die Mutter 5 solange angezogen, bis die Schraube 4 auf näherungsweise 70 % bis 80 % ihrer Streckgrenze gedehnt ist. Die Dehnung wird nicht unmittelbar gemessen, sondern durch einen relativen Drehwinkel dphi der Mutter 5 gegenüber der Schraube 4 geschätzt. Es wurde erkannt, dass diese Dehnung nicht mehr mit ausreichender Genauigkeit durch den Einzelschlag-Winkel theta bestimmbar ist. Die a priori unbekannten Einflüsse, z.B. streuende Reibwerte, individuelle Eigenschaften der Stahlplatte 2 etc., dominieren die Abhängigkeit des Einzelschlag-Winkels theta von der Dehnung. Allerdings wurde ebenso erkannt, dass ab der schon erreichten Dehnung durch die erste Phase der relativen Drehwinkel dphi ein robustes Maß für die Dehnung ist. Zugehörig zu dem relativen Drehwinkel dphi wird eine Obergrenze (Normwinkel dPhibz) in Versuchsreihen für jeden Schraubentyp bestimmt, d.h. in Abhängigkeit von Durchmesser, Länge, Gewindesteigung, Materialpaarung von Schraube 4 und Mutter 5 etc.. Es kann vorteilhaft sein, den Normwinkel dPhi abhängig von der Gesamtstärke des Stahlträgers 3 und der Stahlplatte 2 festzulegen. Der relative Drehwinkel wird ab Beginn der zweiten Phase bestimmt, z.B. zu Beginn der zweiten Phase auf Null gesetzt. Die Mutter 5 wird durch Drehen um den Normwinkel dPhi angezogen.
Das schrittweise Anziehen der Schraube 4 erweist sich als tolerant gegenüber unterschiedlichen Verspannungen zwischen der Stahlplatte 2 und dem Stahlträger 3. Ein mögliches Überdehnen der Schraube 4 durch ein einstufiges Anziehen bis zu einem vorgegebenen Drehmoment kann hierbei vermieden werden.
Der Schlagschrauber 1 hat einen Elektromotor 7, ein Schlagwerk 8 und eine Abtriebsspindel 9. Das Schlagwerk 8 wird von dem Elektromotor 7 kontinuierlich angetrieben. Sobald ein rückwirkendes Drehmoment M der Abtriebsspindel 9 einen Lastwert MO überschreitet, übt das Schlagwerk 8 periodisch Schläge mit einem zwar kurzzeitigen aber dafür mit einem sehr hohen Drehmoment auf die Abtriebsspindel 9 aus. Die Abtriebsspindel 9 dreht sich entsprechend anfangs kontinuierlich und danach schrittweise um eine Arbeitsachse 10. Der Elektromotor 7 kann über eine Batterie 11 gespeist oder netzgespeist sein. Der Schlagschrauber 1 hat einen Handgriff 12, mittels welchem der Anwender den Schlagschrauber 1 während des Betriebs halten und führen kann. Der Handgriff 12 kann steif oder mitttels Dämpfungselementen an einem Maschinengehäuse 13 befestigt sein. Der Elektromotor 7 und das Schlagwerk 8 sind in dem Maschinengehäuse 13 angeordnet. Der Elektromotor 7 ist mittels eines Tasters 14 ein- und ausschaltbar. Der Taster 14 ist beispielsweise unmittelbar an dem Handgriff 12 angeordnet und durch die den Handgriff umschließende Hand betätigbar. Der Schlagschrauber 1 hat einen Betriebswahlschalter 15 zum Umschalten zwischen einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus.
Das beispielhafte Schlagwerk 8 hat einen Hammer 16 und einen Amboss 17. Der Hammer 16 hat Klauen 18, welche in Drehrichtung an Klauen 19 des Amboss 17 anliegen. Der Hammer 16 kann über die Klauen 18 ein kontinuierliches Drehmoment oder kurzzeitige Drehimpulse auf den Amboss 17 übertragen. Eine Schraubenfeder 20 spannt den Hammer 16 in Richtung zu dem Amboss 17 vor, wodurch der Hammer 16 mit dem Amboss 17 in Eingriff gehalten wird. Falls das Drehmoment den Schwellwert überschreitet, verschiebt sich der Hammer 16 soweit gegen die Kraft der Schraubenfeder 20, bis die Klauen 18 nicht mehr in Eingriff mit dem Amboss 17 sind. Der Elektromotor 7 kann den Hammer 16 in Drehrichtung beschleunigen, bis der Hammer 16 durch die Schraubenfeder 20 erneut in Eingriff mit dem Amboss 17 gezwungen wird. Die zwischenzeitlich gewonnene kinetische Energie überträgt der Hammer 16 in einem kurzen Impuls auf den Amboss 17. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Hammer 16 auf einer Antriebsspindel 21 entlang einer spiralförmigen Bahn 22 zwangsgeführt ist. Die Zwangsführung kann beispielsweise als spiralförmige Vertiefung in der Antriebsspindel 21 und einen in die Vertiefung eingreifenden Zapfen des Hammers 16 realisiert sein. Die Antriebsspindel 21 ist durch den Elektromotor 7 angetrieben.
Die Abtriebsspindel 9 steht aus dem Maschinengehäuse 13 hervor. Das herausstehende Ende bildet einen Werkzeughalter 23. Der Werkzeughalter 23 hat einen quadratischen Querschnitt. Eine Stecknuss 24 oder ähnliches Werkzeug kann auf den Werkzeughalter 23 aufgesteckt werden. Die Stecknuss 24 hat eine Buchse 25 mit einem quadratischen hohlen Querschnitt, der in seinen Maßen im Wesentlichen dem Werkzeughalter 23 entspricht. Der Buchse 25 gegenüberliegend hat die Stecknuss 24 ein Maul 26 zum Aufnehmen der sechskantigen Schraube 4 oder einer sechskantigen Mutter.
Der Schlagschrauber 1 hat einen Schlag-Sensor 27 zum Erfassen von Schlägen. Der Schlag-Sensor 27 ist beispielsweise ein Beschleunigungssensor 28 oder ein Mikrophon. Die Schläge führen zu einer Erschütterung des Schlagschraubers 1 mit einer charakteristischen Signatur. Beispielsweise können die Amplitude der erfassten Beschleunigung oder die Lautstärke der erfassten Geräusche mit einem Grenzwert verglichen werden.
Eine andere Ausgestaltung des Schlag-Sensors 27 beinhaltet eine Auswertung der Leistungsaufnahme des Elektromotors 7. Die Leistungsaufnahme zeigt zu dem Aufschlag des Hammers 16 auf den Amboss 17 einen charakteristischen kurzzeitigen Sprung in der Leistungsaufnahme. Der Schlag-Sensor 27 kann beispielsweise das Signal der Leistungsaufnahme mittels eines Hochpass-Filters filtern und mit einem Grenzwert vergleichen. Anstelle oder zusätzlich zu der Leistungsaufnahme können kurzzeitige Änderungen in der Drehbewegung des Hammers 16 oder des Elektromotor 7 erfasst werden. Während des Schlags verringert sich beispielsweise kurzzeitig die Drehzahl U des Elektromotors 7. Der Schlagschrauber 1 hat einen Winkel-Sensor 29 zum Erfassen einer Winkelstellung phi des Amboss 17 bzw. des Werkzeughalters 23. Der Winkel-Sensor 29 kann unmittelbar die Winkelstellung phi des Amboss 17 erfassen. Beispielsweise können an dem Amboss 17 optisch erfassbare Markierungen, z.B. Rillen, eingeprägt sein. Der Winkel-Sensor 29 basiert auf einer optischen Sensorik, welche die Markierungen erfasst.
Der Winkel-Sensor 29 kann den Fortschritt der Winkelstellung phi des Werkzeughalters 23 schätzen. Der Winkel-Sensor 29 schätzt beispielsweise die Winkelstellung phi basierend auf der Drehbewegung der Antriebsspindel 21 während der Dauer zwischen zwei Schlägen. Der Hammer 16 und der Amboss 17 waren zwischenzeitlich genau einmal außer Eingriff. Der Amboss 17 dreht sich während des fehlenden Eingriffs nicht. Der nächste Eingriff erfolgt, wenn die Klauen 18, 19 wieder in eine eingreifende Stellung gedreht sind. Diese Stellungen sind typischerweise um den Winkelabstand der Klauen 18 des Hammers 16 zueinander versetzt. Entsprechend hat sich der Amboss 17 um diesen Winkelabstand weniger als der Hammer 16 während der Dauer zwischen zwei Schlägen gedreht. Die Drehbewegung des Hammers 16 kann unmittelbar an dem Hammer 16, der Antriebsspindel 21 oder mittelbar an dem Elektromotor 7 erfasst werden.
Ein beispielhaftes Steuerungsverfahren wird anhand des Ablaufdiagrams in Fig. 2 erläutert. Die Gerätesteuerung 30 detektiert die Stellung des Betriebswahlschalters 15. Die Gerätesteuerung 30 führt gemäß der Stellung des Betriebswahlschalters einen ersten Betriebsmodus oder einen zweiten Betriebsmodus aus.
Der erste Betriebsmodus kann mit einer optionalen Vorphase beginnen. Die Schraube 4 kontinuierlich gedreht. Der Schlagschrauber 1 dreht den Werkzeughalter 23 mit einer kontinuierlichen Drehzahl U, welche gleich der Drehzahl Uh des Hammers 16 ist (Schritt S1 ). Die Drehzahl U kann durch den Anwender über den Taster 14 vorgegeben werden oder kann als vorgegebene Größe in der Gerätesteuerung 30 hinterlegt sein. Der Schlagschrauber 1 kann die Drehzahl Uh des Hammers 16 absenken, um ein Schlagen des Schlagwerks zu unterdrücken. Das Absenken des Drehzahl Uh kann bis zu einem Minimalwert erfolgen. Eine Winkelstellung phi des Werkzeughalters 23 erhöht sich kontinuierlich. Das kontinuierliche Drehen ermöglicht eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit.
Der Schlagschrauber 1 beendet das kontinuierliche Drehen des Werkzeughalters 23, sobald das rückwirkende Drehmoment M an dem Werkzeughalter 23 einen vorgegebenen Lastwert MO überschreitet (Schritt S2). Der Schlagschrauber 1 wechselt selbsttätig in einen schlagenden Betrieb. Der Wechsel ist vorzugsweise durch den mechanischen Aufbau des Schlagschraubers 1 realisiert. Der Lastwert MO ist bei dem beispielhaften Schlagschrauber 1 durch die Federstärke der Schraubenfeder 20 und die Neigung der Bahn 22 vorgeben. Der Lastwert MO kann beispielsweise durch eine einstellbare Vorspannung der Schraubenfeder 20 variiert werden.
Der Schlagschrauber 1 schlägt der Hammer 16 wiederholt in der Umlaufrichtung 31 auf den Amboss 17 (Schritt S3). Die Winkelstellung phi des Werkzeughalters 23 ändert sich nun diskontinuierlich, d.h. schrittweise. Der Amboss 17 dreht sich durch jeden einzelnen Schlag um einen Einzelschlag-Winkel theta in Umlaufrichtung 31. Zwischen den Schlägen ruht der Amboss 17.
Der Einzelschlag-Winkel theta ist abhängig von dem Gegenmoment der Mutter 5. Die Schlagenergie ist vorzugsweise konstant. Das Gegenmoment der Mutter 5 nimmt mit fortschreitendem Anziehen der Mutter 5 zu, daher verringert sich der Einzelschlag-Winkel theta. Der Einzelschlag-Winkel theta kann sich gleichmäßig und monoton verringern. Allerdings können sich auch Sprünge in dem Einzelschlag-Winkel theta ergeben. Ebenso ist ein zwischenzeitliches Erhöhen des Einzelschlag-Winkels theta möglich, wenn beispielsweise die die Stahlplatte 2 relaxiert. Entsprechend ist a priori der Zeitpunkt zu den Schlagereignissen H1 , H2, Hn eines Schlages unbestimmt.
Während des schlagenden Betriebs wird der Einzelschlag-Winkel theta für jeden einzelnen Schlag erfasst. Beispielsweise erfasst der Schlag-Sensor 27, wann bzw. ob ein Schlag erfolgt (Schritt S4). Der Winkel-Sensor 29 erfasst kontinuierlich die Winkelstellung phi des Amboss 17 (Schritt S5). Die Gerätesteuerung 30 ermittelt den Einzelschlag-Winkel theta des Amboss 17 durch jeden einzelnen Schlag (Schritt S6) basierend auf der Winkelstellung phi vor und nach dem jeweiligen Schlag. Der Einzelschlag-Winkel theta wird mit einem Einzelschlag-Sollwinkel Theta verglichen (Schritt S7). Sobald der Einzelschlag-Winkel theta den Einzelschlag-Sollwinkel Theta unterschreitet, ändert sich der erste Betriebsmodus. In einer ersten Ausführungsform beendet der Schlagschrauber 1 den ersten Betriebsmodus und deaktiviert den Elektromotor 7. In einer zweiten Ausführungsform wird eine feste Anzahl N von Schlägen ausgeführt (Schritt S8). Die Anzahl N liegt im Bereich zwischen 5 Schlägen und 20 Schlägen. Das Schlagen mit einer festen Anzahl N ist besonders vorteilhaft, wenn der durch die Schraube 4 vorgegebene Einzelschlag-Sollwinkel Theta unterhalb der Auflösungsgrenze der verfügbaren Sensoren liegt. Es wurde erkannt, dass in diesem Fall ab der schon erreichten Vorspannung eine feste Anzahl N von Schlägen robuster gegenüber a priori unbekannten Einflüssen ist, z.B. im Vergleich zu dem relativen Drehwinkel dphi. Danach beendet der Schlagschrauber 1 den ersten Betriebsmodus und deaktiviert das Schlagwerk 8, z.B. durch Abschalten des Elektromotors 7 (Schritt S9).
Der Einzelschlag-Sollwinkel Theta und ggf. die feste Anzahl N von Schlägen können für verschiedenen Befestigungselement 4 in einem Speicher 32 hinterlegt sein. Der Anwender wählt über ein Bedienelement 33 an dem Schlagschrauber 1 oder eine mit dem Schlagschrauber 1 externen kommunizierenden Konsole 34 das Befestigungselement 4 aus. Die Gerätesteuerung 30 passt den Einzelschlag-Sollwinkel Theta und ggf. die feste Anzahl N von Schlägen für das Steuerungsverfahren der ersten Phase entsprechend der Wahl des Anwenders an.
Der zweite Betriebsmodus bzw. zweite Phase kann mit einer Prüfung der bereits erreichten Dehnung beginnen. Beispielsweise schlägt der Schlagschrauber 1 wenige Male, z.B. einmal bis dreimal (Schritt S11 ). Der Schlagschrauber 1 erfasst dabei den Einzelschlag-Winkel theta (Schritt S12). Das Erfassen des Einzelschlag-Winkels theta kann wie oben beschrieben erfolgen. Der Einzelschlag-Winkel theta wird mit dem Einzelschlag-Sollwinkel Theta verglichen (Schritt S13). Falls der Einzelschlag-Winkel theta den vergebenen Einzelschlag-Sollwinkel Theta nicht unterschreitet, bricht die Gerätesteuerung 30 den zweiten Betriebsmodus ab und gibt an den Anwender eine Warnung aus (Schritt S14). Der Anwender wird vorzugsweise aufgefordert, die Schrauben gemäß dem ersten Betriebsmodus anzuziehen. Falls der Einzelschlag-Sollwinkel Theta unterschritten wird, beginnt der eigentliche zweite Betriebsmodus.
Anfangs der zweiten Phase wird die aktuelle Winkelstellung phi des Amboss 17 erfasst und als Ausgangsstellung Phi hinterlegt (Schritt S15). Die Ausgangsstellung Phi wird vorzugsweise vor der Prüfung erfasst, um die durch die Prüfung erfolgte Drehung für das nachfolgende Verfahren mit zu erfassen.
Der Schlagschrauber 1 übt Schläge auf den Amboss 17 aus (Schritt S16). Der Winkel- Sensor 29 erfasst die aktuelle Winkelstellung phi des Amboss 17 (Schritt S17). Die aktuelle Winkelstellung phi wird fortlaufend mit der Ausgangsstellung Phi verglichen. Aus der aktuellen Winkelstellung phi wird der aktuelle relative Drehwinkel dphi basierend auf der Ausgangsstellung Phi bestimmt. Der relative Drehwinkel dphi ist beispielsweise einfach die Differenz des aktuellen Winkelstellung phi des Amboss 17 zu der Ausgangsstellung Phi. Der aktuelle relative Drehwinkel dphi wird mit dem Normwinkel dPhi verglichen. Sobald erfasst wird, dass der aktuelle relative Drehwinkel dphi größer als der Normwinkel dPhi ist (Schritt S18), stoppt die Gerätesteuerung 30 das Schlagwerk 8, z.B. durch Deaktivieren des Elektromotors 7 (Schritt S19). Die Schraube 4 ist nun bis zu der finalen Dehnung angezogen. Während der ersten Phase können Eigenbewegungen des Schlagschraubers 1 , insbesondere eine Drehbewegung um die Arbeitsachse 10, in guter Näherung vernachlässigt werden. Die Schätzung des Einzelschlag-Winkels theta ist ausreichend unabhängig von den typisch auftretenden, zumeist langsamen Eigenbewegungen. Während der zweiten Phase kann die Eigenbewegung einen Einfluss auf die Dehnung haben. Die zu erreichende relative Drehung der Schraube 4 gegenüber der Mutter 5 ist nur bei einem ruhenden Schlagschrauber 1 gleich der aktuellen Winkelstellung phi des Amboss 17 gegenüber dem Maschinengehäuse 13. Der Schlagschrauber 1 erfasst vorteilhafterweise während der zweiten Phase Drehbewegungen seines Maschinengehäuses 13 gegenüber dem Raum. Der Schlagschrauber 1 hat beispielsweise einen Drehbewegungssensor 35 zum Bestimmen einer Winkelgeschwindigkeit um die Arbeitsachse 10 basierend auf der Corioliskraft oder einen Beschleunigungssensor zum Bestimmen von Drehbeschleunigungen um die Arbeitsachse 10. Die Gerätesteuerung 30 ermittelt basierend auf der Drehbewegung einen Winkel omega, um welchen sich der Schlagschrauber 1 um die Arbeitsachse 10 gedreht hat. Die aktuellen Winkelstellung phi des Amboss 17 wird um den Winkel omega korrigiert (Schritt S20).
Der Normwinkel dPhi kann für verschiedenen Befestigungselement 4 in einem Speicher 32 hinterlegt sein. Der Anwender wählt über ein Bedienelement 33 an dem Schlagschrauber 1 oder einer mit dem Schlagschrauber 1 externen Konsole 34 das Befestigungselement 4 aus. Die Gerätesteuerung 30 passt den Normwinkel dPhi für das Steuerungsverfahren der zweiten Phase entsprechend der Wahl des Anwenders an.
Die externe Konsole 34 hat eine Schnittstelle 36 für eine drahtlose Kommunikation, welche mit einer entsprechenden Schnittstelle 37 des Schlagschraubers 1 kommunizieren kann. Die externe Konsole 34 beinhaltet beispielsweise die Datenbank 38 mit den Parametern wie Einzelschlag-Sollwinkel Theta und Normwinkel dPhi für unterschiedliche Befestigungsmittel, Schrauben, etc.. Die externe Konsole 34 kann beispielsweise durch einen Software- Applikation auf einem herkömmlichen Mobilgerät, z.B. Smartphone, realisiert sein. Das Anziehen der Schraube 4 mit dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus wird vorzugsweise für jede Schraube 4 automatisch protokolliert. Das Protokoll hält beispielsweise den Zeitpunkt fest, an welchem eine Schraube 4 mit dem ersten Betriebsmodus und an welchem die Schraube 4 mit dem zweiten Betriebsmodus angezogen wurde. Hieraus lässt sich beispielsweise erkennen, ob wie gewünscht zuerst alle Schrauben an einem Stahlträger 3 mit dem ersten Betriebsmodus angezogen sind, bevor die erste der Schrauben mit dem zweiten Betriebsmodus auf die finale Dehnung anzogen wird. Der Schlagschrauber 1 kann das Protokoll den einzelnen Schrauben beispielsweise anhand deren Position im Raum zuordnen. Eine Trackingeinrichtung 39 erfasst die Position des Schlagschraubers 1 in dem Raum, welche im Wesentlichen gleich der Position der Schraube 4 in dem Raum ist. Die Trackingeinrichtung 39 kann über eine drahtlose Schnittstelle 40 mit einer entsprechenden Schnittstelle 37 der Gerätesteuerung 30 kommunizieren. Alternativ übermittelt die Trackingeinrichtung 39 die Position an externe Konsole 34. Eine Datenbank 38 zum Aufzeichnen des Protokolls kann in dem Schlagschrauber 1 oder in der Konsole 34 vorgesehen sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Steuerungsverfahren für einen handgehaltenen Schlagschrauber (1 ) zum Befestigen von Stahlbauelementen mittels Schraubverbindungen, der einen Handgriff (12), einen Elektromotor (7), einen von dem Elektromotor (7) angetriebenen Hammer (16), einen
Amboss (17) zum Aufnehmen von in einer Umlaufrichtung (31 ) wirkenden Schlägen des Hammers (16), einen an dem Amboss (17) angeordneten Werkzeughalter (23) und einen Betriebswahlschalter (15) aufweist, mit den Schritten: Ausführen eines ersten Betriebsmodus wenn der Betriebswahlschalter (15) in einer ersten Stellung ist, wobei während des ersten Betriebsmodus
erste Schläge des Hammers (16) auf den Amboss (17) ausgeführt werden,
das Ereignis eines Schlages des Hammers (16) auf den Amboss (17) mit einem Schlag- Sensor (27) erfasst wird,
eine Winkelstellung (phi) des Amboss (17) mit einem Winkel-Sensor (29) erfasst wird, ein Einzelschlag-Winkel (theta) des Amboss (17) durch den zuletzt erfassten Schlag basierend auf der Winkelstellung (phi) des Amboss (17) vor dem zuletzt erfassten Schlag und der Winkelstellung (phi) des Amboss (17) nach dem zuletzt erfassten Schlag geschätzt wird,
der Einzelschlag-Winkel (theta) mit einem Einzelschlag-Sollwinkel (Theta) verglichen wird,
der erste Betriebsmodus beendet wird, wenn der Einzelschlag-Winkel (theta) einen Einzelschlag-Sollwinkel (Theta) unterschreitet, und Ausführen eines zweiten Betriebsmodus, wenn der Betriebswahlschalter (15) in einer zweiten Stellung ist, wobei während des zweiten Betriebsmodus
vor den zweiten Schläge die Winkelstellung (phi) des Amboss (17) mit dem Winkel- Sensor (29) als Ausgangsstellung (Phi) erfasst wird,
Ausführen von zweiten Schlägen des Hammers (16) auf den Amboss (17) ausgeführt werden, wobei während der zweiten Schläge ein relativer Drehwinkel (dphi) des Amboss
(17) zu der Ausgangsstellung (Phi) bestimmt wird, und
der zweite Betriebsmodus beendet wird, wenn relativer Drehwinkel (dphi) einen Normwinkel (dPhi) überschreitet.
2. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ereignis eines Schlages mittels eines Beschleunigungssensors oder eines Mikrophons erfasst wird.
3. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen in der Leistungsaufnahme des Elektromotor (7) oder in der Drehzahl des Elektromotors (7) erfasst werden und ein Zeitpunkt, an welchem eine kurzzeitige einen Schwellwert überschreitende Änderung auftritt, einem Ereignis eines Schlages zugeordnet wird.
4. Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehbewegung des Hammers (16) und eine Anzahl der Schläge erfasst werden und die Winkelstellung (phi) des Amboss (17) basierend auf der Drehbewegung des Hammers (16) und der Anzahl der Schläge bestimmt wird.
5. Steuerungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehbewegung des Elektromotors zum Erfassen der Drehbewegung des Hammers (16) bestimmt wird.
6. Steuerungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehbewegung des Handgriffs (12) mit einem Drehbewegungssensor (35) erfasst wird und der relative Drehwinkel (dphi) basierend auf der Winkelstellung (phi) des Amboss (17) und der Drehbewegung des Handgriffs (12) bestimmt wird.
7. Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar anschließend an die ersten Schläge eine vorgegebene Anzahl dritter Schläge mit dem Hammer (16) ausgeführt werden.
8. Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Betriebsmodus vor dem Ausführen der zweiten Schläge wenigstens ein erster Schlag ausgeführt, den Einzelschlag-Winkel (theta) zu dem ersten Schlag bestimmt und mit dem Einzelschlag-Sollwinkel (Theta) verglicht und wobei wenn der Einzelschlag-Winkel (theta) den Einzelschlag-Sollwinkel (Theta) überschreitet der zweite Betriebsmodus abgebrochen wird.
9. Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betriebsmodus und der zweite Betriebsmodus protokolliert individuell für jede Schraube (4) protokolliert werden.
PCT/EP2017/057402 2016-04-04 2017-03-29 Steuerungsverfahren eines schlagschraubers WO2017174415A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/090,880 US11465263B2 (en) 2016-04-04 2017-03-29 Control method for an impact wrench
EP17713969.8A EP3439830B1 (de) 2016-04-04 2017-03-29 Steuerungsverfahren eines schlagschraubers

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16163630.3 2016-04-04
EP16163630 2016-04-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017174415A1 true WO2017174415A1 (de) 2017-10-12

Family

ID=55661296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/057402 WO2017174415A1 (de) 2016-04-04 2017-03-29 Steuerungsverfahren eines schlagschraubers

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11465263B2 (de)
EP (1) EP3439830B1 (de)
WO (1) WO2017174415A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3501741A1 (de) * 2017-12-20 2019-06-26 HILTI Aktiengesellschaft Setzverfahren für schraubverbindung mittels schlagschrauber
FR3087371A1 (fr) * 2018-10-18 2020-04-24 Etablissements Georges Renault Procede de vissage a impulsions a rebond optimise
CN111372729A (zh) * 2017-11-17 2020-07-03 阿特拉斯·科普柯工业技术公司 用于检测紧固件是否被拧紧的方法
WO2022128388A1 (de) * 2020-12-16 2022-06-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betrieb einer handwerkzeugmaschine
US11426848B2 (en) 2017-12-20 2022-08-30 Hilti Aktiengesellschaft Setting method for threading connection by means of impact wrench
EP4094561A4 (de) * 2020-01-22 2023-01-18 Honda Motor Co., Ltd. Arbeitsmaschine und programm

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7178591B2 (ja) * 2019-11-15 2022-11-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 インパクト工具、インパクト工具の制御方法及びプログラム
JP7450221B2 (ja) * 2020-07-31 2024-03-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 インパクト工具、インパクト工具の制御方法及びプログラム
EP4192654A1 (de) 2020-08-05 2023-06-14 Milwaukee Electric Tool Corporation Drehschlagwerkzeug
JP2022106194A (ja) * 2021-01-06 2022-07-19 株式会社マキタ インパクト工具

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69400774T2 (de) * 1993-04-21 1997-05-28 Yamazaki Haguruma Seisakusho A Festziehen eines Schraubenbolzens
US6546815B2 (en) * 1999-03-16 2003-04-15 Kuken Co., Ltd. Reading method of screw rotation angle of hand-held impact wrench, hand-vibration detection method, tightening evaluation method and control method of hand-held power screw loosening tool
US20090084568A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Matsushita Electric Works, Ltd. Impact power tool
DE102007045695A1 (de) * 2007-09-24 2009-04-02 Hs-Technik Gmbh Hydropneumatischer Impulsschrauber und Verfahren zur Steuerung eines hydropneumatischen Impulsschraubers
JP2012086284A (ja) * 2010-10-15 2012-05-10 Toyota Motor Corp 締め付け工具
US20120234566A1 (en) * 2010-11-30 2012-09-20 Hitachi Koki Co., Ltd., Impact tool
EP2873487A1 (de) * 2013-11-05 2015-05-20 Tone Co., Ltd. Schraubvorrichtung und Schraubverfahren

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69400774T2 (de) * 1993-04-21 1997-05-28 Yamazaki Haguruma Seisakusho A Festziehen eines Schraubenbolzens
US6546815B2 (en) * 1999-03-16 2003-04-15 Kuken Co., Ltd. Reading method of screw rotation angle of hand-held impact wrench, hand-vibration detection method, tightening evaluation method and control method of hand-held power screw loosening tool
DE102007045695A1 (de) * 2007-09-24 2009-04-02 Hs-Technik Gmbh Hydropneumatischer Impulsschrauber und Verfahren zur Steuerung eines hydropneumatischen Impulsschraubers
US20090084568A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Matsushita Electric Works, Ltd. Impact power tool
JP2012086284A (ja) * 2010-10-15 2012-05-10 Toyota Motor Corp 締め付け工具
US20120234566A1 (en) * 2010-11-30 2012-09-20 Hitachi Koki Co., Ltd., Impact tool
EP2873487A1 (de) * 2013-11-05 2015-05-20 Tone Co., Ltd. Schraubvorrichtung und Schraubverfahren

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111372729A (zh) * 2017-11-17 2020-07-03 阿特拉斯·科普柯工业技术公司 用于检测紧固件是否被拧紧的方法
EP3501741A1 (de) * 2017-12-20 2019-06-26 HILTI Aktiengesellschaft Setzverfahren für schraubverbindung mittels schlagschrauber
WO2019121754A1 (de) * 2017-12-20 2019-06-27 Hilti Aktiengesellschaft Setzverfahren für schraubverbindung mittels schlagschrauber
US11426848B2 (en) 2017-12-20 2022-08-30 Hilti Aktiengesellschaft Setting method for threading connection by means of impact wrench
FR3087371A1 (fr) * 2018-10-18 2020-04-24 Etablissements Georges Renault Procede de vissage a impulsions a rebond optimise
EP4094561A4 (de) * 2020-01-22 2023-01-18 Honda Motor Co., Ltd. Arbeitsmaschine und programm
WO2022128388A1 (de) * 2020-12-16 2022-06-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betrieb einer handwerkzeugmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
EP3439830A1 (de) 2019-02-13
US11465263B2 (en) 2022-10-11
EP3439830B1 (de) 2021-06-16
US20190118353A1 (en) 2019-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3439830B1 (de) Steuerungsverfahren eines schlagschraubers
DE102015013532B4 (de) Elektrisches Kraftwerkzeug
DE102015001982B4 (de) Drehschlagwerkzeug
EP2243599B1 (de) Schlagschrauber und Steuerungsverfahren für einen Schlagschrauber
EP2495076B1 (de) Setzverfahren für einen Spreizanker und Schlagschrauber zum Setzen eines Spreizankers
WO2015193022A1 (de) Verfahren zum betreiben eines elektrowerkzeuges
DE102017123169A1 (de) Elektrisches Kraftwerkzeug und Verfahren zum Erfassen einer Drehbewegung eines Hauptkörpers eines elektrischen Kraftwerkzeuges
EP3180166A1 (de) Optimiertes setzverfahren für spreizanker mittels einer werkzeugmaschine
EP3180165B1 (de) Optimiertes setzverfahren für spreizanker
EP3727756B1 (de) Setzverfahren für spreizanker mittels schlagschrauber
EP3727757B1 (de) Setzverfahren für spreizanker mittels schlagschrauber
DE102019204071A1 (de) Verfahren zur Erkennung eines ersten Betriebszustandes einer Handwerkzeugmaschine
EP3727758B1 (de) Setzverfahren für schraubverbindungen mittels schlagschrauber
EP4003657A1 (de) Verfahren zur erkennung eines arbeitsfortschrittes einer handwerkzeugmaschine
WO2019121754A1 (de) Setzverfahren für schraubverbindung mittels schlagschrauber
EP3375571B1 (de) Sensorik für einen elektroschrauber zur klassifizierung von schraubvorgängen mittels eines magnetfeldsensors
EP2921263A1 (de) Lastabhängige Schlagverhaltenserkennung
DE102022117058A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines, insbesondere handgeführten, Schraubwerkzeugs
EP3852978A1 (de) Handwerkzeugmaschine und verfahren zum betreiben einer handwerkzeugmaschine
WO2021073960A1 (de) Handwerkzeugmaschine
DE3415740A1 (de) Drehmoment-schlagwerkzeug

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2017713969

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017713969

Country of ref document: EP

Effective date: 20181105

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17713969

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1