EP1270150A2 - Elektro-Schrauber mit Abschaltkupplung und drahtlose Übertragungsstrecke zu einer Basisstation - Google Patents

Elektro-Schrauber mit Abschaltkupplung und drahtlose Übertragungsstrecke zu einer Basisstation Download PDF

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EP1270150A2
EP1270150A2 EP02011720A EP02011720A EP1270150A2 EP 1270150 A2 EP1270150 A2 EP 1270150A2 EP 02011720 A EP02011720 A EP 02011720A EP 02011720 A EP02011720 A EP 02011720A EP 1270150 A2 EP1270150 A2 EP 1270150A2
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EP
European Patent Office
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base station
radio
screwdriver
controller
transmission
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EP1270150A3 (de
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Christian Sack
Ronny Thielens
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Tool Express-Service Schraubertechnik GmbH
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Tool Express-Service Schraubertechnik GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B23/00Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B21/00Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose

Definitions

  • the invention relates to an arrangement comprising an electrical driven screwdriver surrounded by a housing with an electrochemical energy storage, a shutdown clutch with a when a torque setpoint is reached actuated switch contact, one connected to the screwdriver Control at least for the acquisition and transmission of operating data of the screwdriver over a wireless link with a base station at least for transmission and processing of operating data communicated.
  • Screw connections in automated processes are for the Quality assurance of the screwed object of special Significance, because in particular omitted screw connections, for example as a result of work breaks, in many cases Do not attract attention at first, especially if they have a visual inspection are withdrawn. Make missing screw connections however, often becomes annoying after long use of the object noticeable. This can e.g. in automotive production too unwanted rattling noises and thus costly reworking to lead.
  • an arrangement consists of EP1068931 A2 known from a screwdriver and a control station.
  • the Screwdriver is a microprocessor unit for the control and detection of the screwing operation and a transponder unit integrated with a decoder in the control station communicates, taking control commands from the control station to the transponder of the screwdriver and from the transponder recorded data are transmitted to the decoder.
  • a transponder unit is required viewed because the data transmission over a radio link considered too unsafe and interference with other screwdrivers is feared.
  • An electric screwdriver is known from DE 196 20 782 A1, in which the torque of the Is monitored. This is done by evaluating the when driving the screwdriver flowing current, which is proportional to the torque. The evaluation is carried out in such a way that from the electronics the degree of slope of the course over time of the torque is detected. According to a certain given The electronics switch off the torque curve of the screwdriver.
  • the screw results are stored in a circuit of the screwdriver and after screwing to a stationary control unit Evaluation and / or documentation transmitted. The transmission the screwing results are wireless, for example about infrared light.
  • the invention is based on this prior art based on the task, one with little effort, in particular Low wiring effort that can be produced or retrofitted Arrangement using a conventional, non-wired Propose cordless screwdriver that has at least one Control of the number of screw connections carried out.
  • the radio link allowing bidirectional transmission allows the transmission of a protocol that allows radio transmission the data between the controller and the base station regulates. As a result is a complex transponder technology not required for data transmission.
  • the wiring effort between the control and the electrical Screwdriver is minimal. In the simplest case is only the microcontroller unit with a contact of the motor and with the switching contact of the shut-off clutch and the Power supply of the screwdriver connected, which also the module is powered.
  • This wiring alone enables the operating data to be recorded about switching the engine on and off and that Reaching the target torque of the shut-off clutch.
  • This Operating data are already sufficient to allow for one screwing object to determine whether all screw connections manufactured with the required target torque were.
  • the control already allows this wiring the detection of a so-called "double hit” try again, one up to the target torque to screw the screw connection again.
  • a time recording must be made in the control be integrated, the time between switching on the engine and reaching the target torque. falls below the measured time is a specified minimum time for the Carrying out a complete screwing, d. H. the The control unit recognizes the increase in torque very quickly Screw as already screwed.
  • the module is for example by screwing onto the housing of a conventional one Cordless screwdriver and making the few cable connections can be easily retrofitted.
  • the base station transmits and processes the operating data and for example sends them to an interface Line control in automotive manufacturing.
  • microcontroller unit of the control signals for a switch to interrupt the power supply of the electric drive can be connected depending on the bidirectional radio link of the screwdriver the condition of the belt or the progress of work on and off a production line.
  • the controller and / or the base station have an advantageous configuration Embodiment of the invention at least one in particular acoustic or optical signal generator on the for example a correct connection, the so-called "IO screw connection” signaled. There is a correct connection if the target torque has been reached. Furthermore can the operational readiness of the screwdriver, the state of charge of the Energy storage or a disturbed radio link signals become.
  • a light source arranged on the module enables illumination the screwing point, with the control unit lighting to protect the energy storage preferably only during screwed with power.
  • the generally designated 1 conventional cordless screwdriver consists essentially of a battery A of a motor M. supplied with power via line connections 2, 3. Between there is a control logic S for the battery A and the motor M, to connect and disconnect the power supply from the battery to the Engine.
  • the control logic S optionally enables a reversal of the current direction between battery A and motor M as well as a change the speed of the motor M.
  • Via at least one control element B can be the various control functions of the Trigger control logic S.
  • a gearbox G is flanged to the motor M, via which the Transfer the reduced engine speed to a tool holder W. becomes.
  • a mechanical shut-off clutch K with one not electrical switch contact shown arranged at When a torque setpoint is reached.
  • the electrical switch contact is via line connections 4 with an input 5 of the control logic S. Will the switch contact opens when the torque setpoint is reached, interrupts the control logic S independent of the control element B the power supply to the motor M. This turns one into high tightening torque of the screw connection prevented.
  • the cordless screwdriver 1 On the top of the cordless screwdriver 1 there is a total of 6 designated control screwed on over a radio link with a base station denoted overall by 7 communicated.
  • the controller 6 and the base station 7 point a radio transmitter TX1, TX2 and a radio receiver RX1, RX2 for bidirectional transmission of the radio signals on.
  • One microcontroller each L1, L2 in the Control 6 and the base station 7 provide the regulated Transmission of radio signals safely and generate control signals.
  • the microcontroller L1 of the controller 6 generates control signals for an interrupter relay R in the line connection 2 between the battery A and the control logic S as well as for one the signal generator M1 connected to the microcontroller L1.
  • the Control signals are transmitted via line connections 8, 9.
  • An input 11 of the microcontroller L1 is via a Line connection 14 connected to a contact of the motor M.
  • Another input 12 of the microcontroller L1 is over a line connection 13 directly to the switch contact the shutdown clutch K connected.
  • the microcontroller L2 generates control signals for one at the Base station 7 connected band controller 15 of an automobile production as well as for one connected to the microcontroller L2 Signal generator M2.
  • the control signals are over Line connections 16, 17 transmitted.
  • An entrance 18 of the Microcontroller L2 is connected via a line connection 19 the tape controller 15 connected.
  • the band controller 15 transmits via the line connection 19 a signal "Enable" to the input 18 at the base station 7, when a new object to be screwed with a defined one Number of screw connections has arrived.
  • This Signal is evaluated by the micro controller L2 and over the transmitter TX2 to the receiver RX1 sent to the controller 6.
  • the microcontroller L1 evaluates the incoming signal and switches over the connecting line 8 by means of the interrupter relay R the power supply to the motor M. additionally the microcontroller L1 generates a signal which is transmitted via the Signal generator M1, e.g. a buzzer or an LED that Indicates that the cordless screwdriver is ready for operation.
  • the microcontroller is L1 known whether the motor M is switched on or off and whether the shut-off clutch K has reached the target torque. This Information enables the operating status to be recognized the cordless screwdriver and making a screw connection until the target torque is reached.
  • so-called "IO screw connection” is a signal from the microcontroller L1 generated by the signal generator M1 displayed and via the transmitter TX1 to the receiver RX2 Base station is transmitted.
  • the base station 7 shows the recognized "IO screw connection” also via their signal transmitter M2 and transmits the signal via the line connection 17 to the belt control 15. Has all been provided for the object Signals screw connections to the belt control 15, transmits the band controller 15 to the input 18 of the base station 7 a signal to switch off the cordless screwdriver 1 sent via the radio link to the controller 6 of the cordless screwdriver 1 becomes.
  • the microcontroller L1 recognizes the shutdown signal and interrupts Power supply to the motor via the interruption relay R. M. At the same time, the successful manufacture of all Screw connections indicated by the signal generator M1.
  • FIG 2a shows a side view of a conventional cordless screwdriver 1 with a retrofitted control 6 and one shown in Figure 2 b, at a distance from the cordless screwdriver erected base station 7.
  • the base station 7 instructs a slot 21 for receiving a plug-in card having electrical connectors 22 on.
  • the microcontroller is located on the plug-in card 22 L2 of the base station 7, with its other components via the electrical connectors by pushing in the slot can be connected.
  • Microcontroller L1 of each cordless screwdriver 1 is an electronic one Identification, for example in the form of a serial number. saved and a plug-in card for each cordless screwdriver 1 22 with a corresponding electronic identification heard, each cordless screwdriver 1 with such plug-in card 22 at any base station 7 without programming used.
  • Cordless Screwdriver 18th entrance Second line connections 19th line connections Third line connections 20th - 4th line connections 21st slot 5th entrance 22nd plug 6th control A. battery pack 7th base station B. operating element 8th. line connections S. control logic 9th line connections M. engine 10th - G. transmission 11th entrance K. shut-off 12th entrance W. tool holder 13th line connections TX1,2 Radio transmitter 14th line connections RX1,2 Radio receiver 15th belt control L1,2 microcontroller 16th line connections M1.2 Indicator lights, acoustic signaling devices, screw point lighting 17th line connections R. Breaker relay

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend einen Akkuschrauber mit einem Energiespeicher und einer Abschaltkupplung sowie einer mit dem Schrauber verbundenen Steuerung zumindest zur Erfassung und Übertragung von Betriebsdaten des Schraubers, die über eine drahtlose Übertragungsstrecke mit einer Basisstation zumindest zur Übertragung und Verarbeitung der Betriebsdaten kommuniziert.
Um eine einfach nachrüstbare Anordnung unter Verwendung eines herkömmlichen nicht kabelgebundene Akkuschraubers vorzuschlagen, die zumindest eine Kontrolle der Anzahl der durchgeführten Verschraubungen ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass
  • die Übertragungstrecke eine Funkstrecke ist,
  • die Steuerung einen mit einer Mikrocontrollereinheit verbunden Funk-Sender sowie einen Funk-Empfänger zur bidirektionalen Übertragung von Funksignalen aufweist,
  • die Mikrocontroller-Einheit mit einem Kontakt des Motors und mit dem Schaltkontakt der Abschaltkupplung verbunden ist, und
  • die Basisstation einen Funk-Sender und einen Funk-Empfänger zur bidirektionalen Übertragung von Funksignalen sowie eine Mikrocontrollereinheit zumindest zur Verarbeitung, Übertragung und Ausgabe der Betriebsdaten aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend einen elektrisch angetriebenen, von einem Gehäuse umgebenen Schrauber mit einem elektrochemischen Energiespeicher, einer Abschaltkupplung mit einem bei Erreichen eines Drehmomentsollwertes betätigtem Schaltkontakt, einer mit dem Schrauber verbundenen Steuerung zumindest zur Erfassung und Übertragung von Betriebsdaten des Schraubers, die über eine drahtlose Übertragungsstrecke mit einer Basisstation zumindest zur Übertragung und Verarbeitung der Betriebsdaten kommuniziert.
Die Datenerfassung und die Steuerung der Herstellung von Schraubverbindungen in automatisierten Prozessen ist für die Qualitätssicherung des verschraubten Objektes von besonderer Bedeutung, da insbesondere ausgelassene Schraubverbindungen, beispielsweise in Folge von Arbeitsunterbrechungen, vielfach zunächst nicht auffallen, insbesondere wenn sie einer Sichtkontrolle entzogen sind. Fehlende Schraubverbindungen machen sich jedoch häufig nach längerem Gebrauch des Objektes störend bemerkbar. Dies kann z.B. in der Automobilproduktion zu unerwünschten Klappergeräuschen und damit kostspieligen Nachbesserungen führen.
In der bandgesteuerten Automobilproduktion kommen Elektroschrauber mit Schraubersteuerungen als kabelgebundene Systeme zum Einsatz. Sollparameter der Verschraubung, wie beispielsweise das maximale Anzugsmoment, werden in die Schraubersteuerung eingegeben, die den Elektroschrauber in Abhängigkeit der Sollparameter steuert. Die Schraubersteuerung erfasst, ob eine Verschraubung stattgefunden hat und die Sollparameter eingehalten wurden. Die erfassten Signale werden an die Liniensteuerung in der Automobilproduktion zurückgemeldet.
Außerdem kommen in der Automobilproduktion nicht kabelgebundene Akkuschrauber zum Einsatz, die eine Abschaltkupplung aufweisen. Die Abschaltkupplung unterbricht bei Erreichen eines Drehmomentsollwertes die Stromversorgung des Motors des Akkuschraubers. Die Akkuschrauber haben gegenüber den kabelgebunden Elektroschraubern den entscheidenden Vorteil der völligen Bewegungsfreiheit. Eine Kontrolle, ob sämtliche Verschraubungen an einem Objekt durchgeführt wurden, ist aber nicht möglich. Akkuschrauber werden daher zumeist nur zur Befestigung von Kunststoffteilen im Motor- oder Innenraum des Fahrzeuges eingesetzt, die keine besondere Steuerung und Kontrolle der Verschraubung erfordern.
Aus der EP1068931 A2 ist schließlich eine Anordnung bestehend aus einem Schrauber und einer Kontrollstation bekannt. In den Schrauber ist eine Mikroprozessoreinheit für die Steuerung und Erfassung des Schraubbetriebs und eine Transpondereinheit integriert, die mit einem Decoder in der Kontrollstation kommuniziert, wobei Steuerungsbefehle von der Kontrollstation an den Transponder des Schraubers und von dem Transponder die erfassten Daten an den Decoder übertragen werden. Für die Datenübertragung wird eine Transpondereinheit als erforderlich angesehen, da die Datenübertragung über eine Funkverbindung als zu unsicher gilt und eine Interferenz mit anderen Schraubern befürchtet wird.
Aus der DE 196 20 782 A1 ist ein Elektroschrauber bekannt, bei dem von einer elektronischen Steuerung das Drehmoment des Schraubers überwacht wird. Dies erfolgt durch Auswerten des beim Antrieb des Schraubers fließenden Stroms, der proportional zum Drehmoment ist. Die Auswertung erfolgt derart, dass von der Elektronik das Steigungsmaß des zeitlichen Verlaufs des Drehmoments erfasst wird. Nach einem bestimmten vorgegebenen Drehmomentverlauf wird durch die Elektronik eine Abschaltung des Schraubers ausgelöst. Die Schraubergebnisse werden in einem Schaltkreis des Schraubers gespeichert und nach der Verschraubung an eine stationäre Steuereinheit zur Auswertung und/oder Dokumentation übermittelt. Die Übermittlung der Schraubergebnisse erfolgt drahtlos, beispielsweise über Infrarotlicht.
Bei sämtlichen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen wird das Anzugsmoment der Schrauben mittels gesonderter Drehmomentsensoren und/oder mit einer Auswerteelektronik erfasst und die Abschaltung des Schraubers elektronisch ausgelöst. Für die Datenübertragung zwischen den Schraubern und den jeweiligen Basisstationen werden Transponder bzw. Infrarotübertragungen vorgeschlagen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit geringem Aufwand, insbesondere geringem Verdrahtungsaufwand herstellbare oder nachrüstbare Anordnung unter Verwendung eines herkömmlichen, nicht kabelgebundenen Akkuschraubers vorzuschlagen, die zumindest eine Kontrolle der Anzahl der durchgeführten Verschraubungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass
  • die Übertragungstrecke eine Funkstrecke ist
  • die Steuerung einen mit einer Mikrocontrollereinheit verbunden Funk-Sender sowie einen Funk-Empfänger zur bidirektionalen Übertragung von Funksignalen aufweist,
  • die Mikrocontroller-Einheit mit einem Kontakt des Motors und mit dem Schaltkontakt der mechanischen Abschaltkupplung verbunden ist, und
  • die Basisstation einen Funk-Sender und einen Funk-Empfänger zur bidirektionalen Übertragung von Funksignalen sowie eine Mikrocontrollereinheit zumindest zur Verarbeitung, Übertragung und Ausgabe der Betriebsdaten aufweist.
Die eine bidirektionale Übertragung erlaubende Funkstrecke ermöglicht die Übertragung eines Protokolls, das die Funkübertragung der Daten zwischen der Steuerung und der Basisstation regelt. Infolgedessen ist eine komplexe Transpondertechnik für die Datenübertragung nicht erforderlich.
Der Verdrahtungsaufwand zwischen der Steuerung und dem elektrischen Schrauber ist minimal. Im einfachsten Fall ist lediglich die Mikrocontroller-Einheit mit einem Kontakt des Motors und mit dem Schaltkontakt der Abschaltkupplung sowie der Stromversorgung des Schraubers verbunden, welche somit auch das Modul mit Strom versorgt.
Bereits diese Verdrahtung ermöglicht die Erfassung der Betriebsdaten über das Ein- und Ausschalten des Motors und das Erreichen des Solldrehmomentes der Abschaltkupplung. Diese Betriebsdaten sind bereits ausreichend, um für ein zu verschraubendes Objekt festzustellen, ob sämtliche Schraubverbindungen mit dem geforderten Solldrehmoment hergestellt wurden. Die Steuerung erlaubt in dieser Verdrahtung bereits die Erkennung eines sogenannten "Double Hit", dass heißt dem nochmaligen Versuch, eine schon bis zum Erreichen des Solldrehmomentes durchgeführte Schraubverbindung erneut zu verschrauben. Hierzu muss in die Steuerung eine Zeiterfassung integriert sein, die die Zeit zwischen Einschalten des Motors und dem Erreichen des Solldrehmomentes erfasst. Unterschreitet die gemessene Zeit eine festgelegte Mindestzeit für die Durchführung einer vollständigen Verschraubung, d. h. der Drehmomentanstieg ist sehr schnell, erkennt die Steuerung die Schraube als bereits verschraubt.
Die Verwendung der Funktechnik in Verbindung mit dem geringen Verdrahtungsaufwand, erlauben die Zusammenfassung der Steuerungskomponenten in einem Modul. Das Modul ist beispielsweise durch Anschrauben an dem Gehäuse eines herkömmlichen Akkuschraubers und Herstellen der wenigen Kabelverbindungen problemlos nachrüstbar.
Die Basisstation überträgt und verarbeitet die Betriebsdaten und gibt diese beispielsweise über eine Schnittstelle an eine Liniensteuerung in der Automobilherstellung aus.
Wenn die Mikrocontrollereinheit der Steuerung Steuersignale für einen Schalter zur Unterbrechung der Energieversorgung des elektrischen Antriebs erzeugt, lässt sich in Verbindung mit der bidirektionalen Funkstrecke der Schrauber in Abhängigkeit des Bandzustandes oder des Arbeitsfortschrittes an einer Produktionslinie ein- und ausschalten.
Die Steuerung und/oder die Basisstation weisen in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mindestens einen insbesondere akustischen oder optischen Signalgeber auf, der beispielsweise eine korrekte Verbindung, die sogenannte "IO-Verschraubung" signalisiert. Eine korrekte Verbindung liegt vor, wenn das Solldrehmoment erreicht wurde. Weiterhin kann die Betriebsbereitschaft des Schraubers, der Ladezustand des Energiespeichers oder eine gestörte Funkstrecke signalisiert werden.
Eine an dem Modul angeordnete Lichtquelle ermöglicht die Ausleuchtung der Schraubstelle, wobei die Steuerung die Beleuchtung zur Schonung des Energiespeichers vorzugsweise nur während des Verschraubens mit Strom versorgt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
in schematischer Darstellung das Zusammenwirken eines auf einem Akkuschrauber angeordneten Funk-Steuerung mit einer Basisstation
Figur 2 a)
eine Seitenansicht des Akkuschraubers mit einem darauf angeordneten Funk-Steuerung
Figur 2 b)
sowie eine Vorderansicht einer zugehörigen Basisstation.
Der insgesamt mit 1 bezeichnete, herkömmliche Akkuschrauber besteht im wesentlichen aus einem Akku A der einen Motor M über Leitungsverbindungen 2, 3 mit Strom versorgt. Zwischen dem Akku A und dem Motor M befindet sich eine Steuerlogik S, zum Herstellen und Unterbrechen der Stromzufuhr vom Akku zum Motor. Optional ermöglicht die Steuerlogik S eine Stromrichtungsumkehr zwischen Akku A und Motor M sowie eine Veränderung der Drehzahl des Motors M. Über mindestens ein Bedienelement B lassen sich die verschiedenen Steuerfunktionen der Steuerlogik S auslösen.
An den Motor M ist ein Getriebe G angeflanscht, über das die herabgesetzte Motordrehzahl auf eine Werkzeugaufnahme W übertragen wird. Zwischen dem Getriebe G und der Werkzeugaufnahme W ist eine mechanische Abschaltkupplung K mit einem nicht dargestellten elektrischen Schaltkontakt angeordnet, der bei Erreichen eines Drehmomentsollwertes geöffnet wird. Der elektrische Schaltkontakt ist über Leitungsverbindungen 4 mit einem Eingang 5 der Steuerlogik S verbunden. Wird der Schaltkontakt bei Erreichen des Drehmomentsollwertes geöffnet, unterbricht die Steuerlogik S unabhängig von dem Bedienelement B die Stromversorgung des Motors M. Hierdurch wird ein zu hohes Anzugsdrehmoment der Verschraubung verhindert.
Auf der Oberseite des Akkuschraubers 1 ist eine insgesamt mit 6 bezeichnete Steuerung angeschraubt, die über eine Funkstrecke mit einer insgesamt mit 7 bezeichneten Basisstation kommuniziert. Die Steuerung 6 und die Basisstation 7 weisen hierzu jeweils einen Funk-Sender TX1, TX2 sowie einen Funk-Empfänger RX1, RX2 zur bidirektionalen Übertragung der Funksignale auf. Jeweils ein Mikrocontroller L1, L2 in der Steuerung 6 sowie der Basisstation 7 stellen die geregelte Übertragung der Funksignale sicher und erzeugen Steuersignale.
Der Mikrocontroller L1 der Steuerung 6 erzeugt Steuersignale für ein Unterbrecher-Relais R in der Leitungsverbindung 2 zwischen dem Akku A und der Steuerlogik S sowie für einen an den Mikrocontroller L1 angeschlossenen Signalgeber M1. Die Steuersignale werden über Leitungsverbindungen 8, 9 übertragen. Ein Eingang 11 des Mikrocontrollers L1 ist über eine Leitungsverbindung 14 mit einem Kontakt des Motors M verbunden. Ein weiterer Eingang 12 des Mikrocontrollers L1 ist über eine Leitungsverbindung 13 unmittelbar mit dem Schaltkontakt der Abschaltkupplung K verbunden.
Der Mikrocontroller L2 erzeugt Steuersignale für eine an die Basisstation 7 angeschlossene Bandsteuerung 15 einer Automobilproduktion sowie für einen an den Mikrocontroller L2 angeschlossenen Signalgeber M2. Die Steuersignale werden über Leitungsverbindungen 16, 17 übertragen. Ein Eingang 18 des Mikrocontrollers L2 ist über eine Leitungsverbindung 19 mit der Bandsteuerung 15 verbunden.
Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet wie folgt:
Die Bandsteuerung 15 überträgt über die Leitungsverbindung 19 zu dem Eingang 18 an der Basisstation 7 ein Signal "Enable", wenn ein neues zu verschraubendes Objekt mit einer definierten Anzahl von Schraubverbindungen eingetroffen ist. Dieses Signal wird von dem Mikro-Controller L2 ausgewertet und über den Sender TX2 an den Empfänger RX1 zu dem Steuerung 6 gesendet. Der Mikrocontroller L1 wertet das eingehende Signal aus und schaltet über die Verbindungsleitung 8 mittels des Unterbrecher-Relais R die Stromzufuhr zum Motor M ein. Zusätzlich generiert der Mikrocontroller L1 ein Signal, das über den Signalgeber M1, z.B. ein Summer oder eine Leuchtdiode, die Betriebsbereitschaft des Akkuschraubers anzeigt.
Durch Abfragen der Eingänge 11, 12 ist dem Mikrocontroller L1 bekannt, ob der Motor M ein- oder ausgeschaltet ist und ob die Abschaltkupplung K das Solldrehmoment erreicht hat. Diese Informationen erlauben die Erkennung des Betriebszustandes des Akkuschraubers und der Herstellung einer Schraubverbindung bis zum Erreichen des Solldrehmomentes. Bei einer korrekten, sogenannten "IO-Verschraubung" wird ein Signal von dem Mikrocontroller L1 erzeugt, das über den Signalgeber M1 angezeigt und über den Sender TX1 zu dem Empfänger RX2 der Basisstation übertragen wird.
Die Basisstation 7 zeigt die erkannte "IO-Verschraubung" ebenfalls über ihren Signalgeber M2 an und überträgt das Signal über die Leitungsverbindung 17 an die Bandsteuerung 15. Wurde die Durchführung sämtlicher für das Objekt vorgesehenen Schraubverbindungen an die Bandsteuerung 15 signalisiert, überträgt die Bandsteuerung 15 an den Eingang 18 der Basisstation 7 ein Signal zum Abschalten des Akkuschraubers 1, das über die Funkstrecke zur Steuerung 6 des Akkuschraubers 1 gesendet wird.
Der Mikrocontroller L1 erkennt das Abschaltsignal und unterbricht über das Unterbrecherrelais R die Stromzufuhr zum Motor M. Gleichzeitig wird die erfolgreiche Herstellung sämtlicher Schraubverbindungen mittels des Signalgebers M1 angezeigt.
Figur 2 a zeigt eine Seitenansicht eines herkömmlichen Akkuschraubers 1 mit einer nachgerüsteten Steuerung 6 und einer in Figur 2 b dargestellten, im Abstand von dem Akkuschrauber aufgestellten Basisstation 7. Die Basisstation 7 weist an ihrer Gehäusevorderseite einen Steckplatz 21 zur Aufnahme einer elektrische Konnektoren aufweisenden Einsteckkarte 22 auf. Auf der Einsteckkarte 22 befindet sich der Mikrocontroller L2 der Basisstation 7, der mit deren übrigen Bauteilen über die elektrischen Konnektoren durch Einschieben in den Einsteckplatz in Verbindung bringbar ist. Indem in dem Mikrocontroller L1 jedes Akkuschraubers 1 eine elektronische Identifikation, beispielsweise in Form einer Serien-Nr. gespeichert ist, und zu jedem Akkuschrauber 1 eine Einsteckkarte 22 mit einer korrespondierenden elektronischen Identifikation gehört, ist jeder Akkuschrauber 1 mit solchen Einsteckkarte 22 an beliebigen Basisstationen 7 ohne Programmieraufwand einsetzbar.
Bezugszeichenliste:
Nr. Bezeichnung Nr. Bezeichnung
1. Akkuschrauber 18. Eingang
2. Leitungsverbindungen 19. Leitungsverbindungen
3. Leitungsverbindungen 20. -
4. Leitungsverbindungen 21. Steckplatz
5. Eingang 22. Einsteckkarte
6. Steuerung A. Akku
7. Basisstation B. Bedienelement
8. Leitungsverbindungen S. Steuerlogik
9. Leitungsverbindungen M. Motor
10. - G. Getriebe
11. Eingang K. Abschaltkupplung
12. Eingang W. Werkzeugaufnahme
13. Leitungsverbindungen TX1,2 Funk-Sender
14. Leitungsverbindungen RX1,2 Funk-Empfänger
15. Bandsteuerung L1,2 Mikrocontroller
16. Leitungsverbindungen M1,2 Meldeleuchten, akustische Signalgeber, Schraubstellenbeleuchtung
17. Leitungsverbindungen R. Unterbrecher-Relais

Claims (8)

  1. Anordnung umfassend einen elektrisch angetriebenen, von einem Gehäuse umgebenen Schrauber mit einem elektrochemischen Energiespeicher, einer Abschaltkupplung mit einem bei Erreichen eines Drehmomentsollwertes betätigtem Schaltkontakt, einer mit dem Schrauber verbundenen Steuerung zumindest zur Erfassung und Übertragung von Betriebsdaten des Schraubers, die über eine drahtlose Übertragungsstrecke mit einer Basisstation zumindest zur Übertragung und Verarbeitung der Betriebsdaten kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Übertragungstrecke eine Funkstrecke ist,
    die Steuerung (6) einen mit einer Mikrocontrollereinheit (L1) verbunden Funk-Sender (TX1) sowie einen Funk-Empfänger (RX1) zur bidirektionalen Übertragung von Funksignalen aufweist,
    die Mikrocontroller-Einheit (L1) mit einem Kontakt des Motors (M) und mit dem Schaltkontakt der mechanischen Abschaltkupplung (K) verbunden ist, und
    die Basisstation (7) einen Funk-Sender (TX2) und einen Funk-Empfänger (RX2) zur bidirektionalen Übertragung von Funksignalen sowie eine Mikrocontrollereinheit (L2) zumindest zur Verarbeitung, Übertragung und Ausgabe der Betriebsdaten aufweist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile der Steuerung (6) in einem Modul zusammengefasst sind, das von außen an dem Gehäuse des Schraubers (1) befestigt ist
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrocontrollereinheit (L1) der Steuerung (6) Steuersignale für einen Schalter (R) zur Unterbrechung der Energieversorgung des elektrischen Antriebs (M) erzeugt.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (6) und/oder die Basisstation (7) mindestens einen Signalgeber (M1, M2) aufweisen.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Modul mindestens eine Lichtquelle angeordnet ist.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (7) ein Aufnahme (21) für ein elektrische Konnektoren aufweisendes Einschubelement (22) aufweist, auf dem die Mikrocontrollereinheit (L2) der Basisstation (7) angeordnet ist und das mit den übrigen Bauteilen der Basisstation über die elektrischen Konnektoren durch Einschieben in die Aufnahme (21) in Verbindung bringbar ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das in einem Speicherbereich der Mikrocontrollereinheit (L1) der Steuerung (6) und in einem Speicherbereich der Mikrocontrollereinheit (L2) des Einschubelementes (22) korrespondierende elektronische Identifikationen gespeichert sind, die über die bidirektionale Funkverbindung zwischen der Steuerung (6) zu der zugehörigen Basisstation (7) übertragbar sind.
  8. System bestehend aus mehreren Anordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkfrequenz der Funk-Sender (TX1, TX2) und Funk-Empfänger (RX1, RX2) sämtlicher Anordnungen übereinstimmt, wobei ein in den Speicherbereichen der Mikrocontrollereinheiten (L1,L2) gespeichertes Protokoll, insbesondere durch Übertragen der elektronischen Identifikationen nach Anspruch 7, eine eindeutige Zuordnung der zu übertragenden Signale zwischen der Steuerung (6) und der zugehörigen Basisstation (7) jeder Anordnung sicherstellt.
EP02011720A 2001-06-07 2002-05-25 Elektro-Schrauber mit Abschaltkupplung und drahtlose Übertragungsstrecke zu einer Basisstation Expired - Lifetime EP1270150B1 (de)

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