EP2397258A2 - Schrauber - Google Patents

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EP2397258A2
EP2397258A2 EP20110164030 EP11164030A EP2397258A2 EP 2397258 A2 EP2397258 A2 EP 2397258A2 EP 20110164030 EP20110164030 EP 20110164030 EP 11164030 A EP11164030 A EP 11164030A EP 2397258 A2 EP2397258 A2 EP 2397258A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
speed
drive
torque
certain
rotational speed
Prior art date
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Granted
Application number
EP20110164030
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English (en)
French (fr)
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EP2397258A3 (de
EP2397258B1 (de
Inventor
Michael Kaufmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
C&E Fein GmbH and Co
Original Assignee
C&E Fein GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by C&E Fein GmbH and Co filed Critical C&E Fein GmbH and Co
Publication of EP2397258A2 publication Critical patent/EP2397258A2/de
Publication of EP2397258A3 publication Critical patent/EP2397258A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2397258B1 publication Critical patent/EP2397258B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • 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
    • 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

Definitions

  • Such a screwdriver is from the EP 1 785 231 A2 known.
  • the well-known screwdriver has a control device by means of which the speed of the motor can be regulated and which reduces the speed when a trigger parameter is reached.
  • an angular velocity change per unit of time is preferably used as the trigger parameter. If it is found that the angular velocity slows down, the speed is reduced, possibly in several stages, which should ensure a relatively accurate tightening torque for the screw connection.
  • the deviation of the torque between a hard and a soft screw should be low.
  • a so-called “soft screw” means a screw, in which the torque steadily increases towards the end of the screw until the maximum torque is reached.
  • the torque is initially relatively low and abruptly increases at the end of the screwing process.
  • the said control of the screwdriver is constructed relatively complicated and nevertheless does not ensure for each application that the tightening torque is maintained precisely regardless of the type of screwing and at the same time the screw is completed in the shortest possible time.
  • the object of the invention is achieved in this way.
  • Constant monitoring of the rotational speed or torque to detect a drop in torque or torque increase ensures timely deceleration of the drive to allow for excessive tightening of the screw even in a hard tightening event with rapid deceleration and torque increase, respectively avoid.
  • the fact that, after the detection of a speed drop, the drive is first braked to a lower speed and held thereon and then accelerated again, even in the case of a soft bfalls or a short-term speed drop, for example. due to contamination of the thread allows a quick tightening of the screw.
  • a constant torque is guaranteed regardless of the type of screwdriving by the constant monitoring of the shutdown criterion and an immediate shutdown of the drive when reaching the shutdown criterion.
  • a “deceleration” is understood to mean a slowing down of the speed of the drive. This can be an active braking, for example by a self-excited or externally excited short-circuit braking, as is basically known in the prior art. Alternatively, the deceleration can also consist only in the removal of the drive energy or in a reduction of the phase angle in the case of pulse width modulation control.
  • step (d) it is again monitored whether the rotational speed (n) drops during the acceleration by a certain amount within a certain time increment or the torque increases by a certain amount within a certain time increment, and if this criterion is fulfilled Drive braked until the speed has reached the second speed, which is lower than the first speed. It is therefore already monitored during the acceleration process again, whether the criterion for braking the drive is met. So for example for the In the event that the speed has been erroneously lowered due to a threading error or contamination, for example, the speed will continue to be monitored in order to be able to react quickly in the event of a drop in speed, so that an over tightening of the screw connection is prevented in any case.
  • This monitoring of the shutdown criterion is carried out in parallel to the other operations described. For example, the achievement of the shutdown criterion for this purpose at certain time intervals, e.g. every 5 milliseconds, queried, so that at any time on reaching the shutdown criterion an immediate shutdown of the drive is guaranteed, so as to ensure a precise maintenance of a predetermined torque of the screw.
  • the drive has a separating clutch, which triggers when reaching the preset torque.
  • the drive is driven at release of the clutch at full power.
  • the drive preferably has a shut-off device for switching off the drive, which triggers upon reaching a preset torque.
  • the drive is switched off with a certain time delay after triggering the separating clutch.
  • the screwdriver according to the invention has a monitoring device for monitoring the rotational speed or the torque.
  • a monitoring device for monitoring the rotational speed or the torque.
  • This may be e.g. a speed sensor for monitoring the speed of the drive or the tool spindle or a torque sensor for monitoring the torque of the drive or the tool spindle, e.g. in the form of a strain gauge or a Torsionssensors ,.
  • step (b) the current rotational speed is compared with a plurality of rotational speed values which lie behind at different times, and the drive is decelerated if the current rotational speed is at least one of the rotational speed values at at least one of the previous points Speed difference has dropped.
  • a screwdriver according to the invention is shown schematically and designated overall by the reference numeral 10.
  • the screwdriver 10 has a housing 12, which is designed pistol-shaped and at the lower end of a battery pack 16 is interchangeable added.
  • the housing 12 has a handle 14 on which the screwdriver 10 are held and can be switched on and off by means of a switch button 28.
  • a motor 18, a gear 20 and a clutch 22 are successively added, which together form the drive 17.
  • the output side of the separating clutch 22 is connected to a tool spindle 24, on which a tool holder 26 for receiving a tool, for example a bit, is provided.
  • the motor 18 drives the transmission 20.
  • the transmission 20 is finally coupled via the separating clutch 22 with the tool spindle 24.
  • the screwdriver 10 is controlled by a central control 30, which is received in the handle 14 and is connected via suitable lines to the accumulator package 16, the shift key 28, the motor 18, the transmission 20 and the disconnect clutch 22.
  • a speed sensor 32 is further provided, which is formed for example as a Hall element and is also coupled to the controller 30 via suitable lines.
  • the transmission 20 may, as for example from EP 0 320 723 A2 which is fully incorporated herein by reference, as a planetary gear be formed and be provided with a torque shutdown.
  • switch 34 Upon reaching a certain torque coupled to the gear 20 switch 34 is actuated via a rotating fork and leads to the shutdown of the motor 18.
  • a torsion bar can be provided. As soon as the torque exceeds a preset torque value, the restoring force of the torsion spring rod is overcome and the shift fork is twisted, which leads to the operation of the switch 34.
  • the separating clutch 22 may be provided, via which, upon reaching a predetermined torque, the connection between the tool spindle 24 and the gear 20 is released by disengaging the separating clutch 22.
  • Such tripping couplings have long been known in the art, for example, on the EP 0 990 488 A2 which is incorporated by reference in its entirety.
  • the separating clutch 22 can be monitored and a disengagement of the coupling half can be registered, which in turn can be used mechanically for actuating a switch.
  • the speed of the motor 18 is controlled by the controller 30 digital or analog.
  • For speed monitoring of the speed sensor 32 is provided which emits a pulse at each revolution of the motor shaft, which is supplied to a counter in the controller 30. If the number of pulses emitted by the sensor per unit time remains the same, the speed n of the motor 18 is constant. If the number of pulses per unit of time increases, the speed n increases, but decreases per unit of time, so the speed n drops. The number of pulses per unit time is used as the actual size or input from the controller 30.
  • the screwdriver 10 is operated with a load-dependent motor characteristic.
  • Fig. 2a is a flowchart 50 showing a part of the operation of the controller 30.
  • the speed n is measured or calculated and the values stored in a ring buffer. For example, a speed measurement per millisecond can be done.
  • a monitoring of a shutdown criterion is constantly carried out, which takes place in the course of a separate flowchart 90, which in Fig. 2b ) is shown separately, but in the flowchart according to Fig. 2a ) is integrated and the regelmä-ßig, eg every 5 milliseconds, queried to turn off the screwdriver 10 as soon as the switch-off criterion is reached.
  • an acceleration process 52 begins first. It is accelerated until the idling speed n 1 is reached.
  • the acceleration process 52 is designed so that it is as pleasant as possible for the user, that is, a soft start is performed. As a result, high current peaks during startup are avoided.
  • the current speed value n is stored in the subsequent step 56 ("STORE n").
  • step 62 it is again queried whether the rotational speed has fallen by at least the amount x 1 compared to the previous rotational speed. If this is not the case, then the screwdriver 10 is further operated at the same speed n 1 , that is, it is branched back to step 60. If, on the other hand, it is determined in query 62 that a significant drop in rotational speed has occurred (n (i) + x 1 ⁇ n (im)), a deceleration ("RET") takes place in step 66.
  • RET deceleration
  • the current speed n (i) is compared not only with a past speed n (im). Rather, the current speed n (i) is compared with several different speeds in the past, speeds. For each comparison, there is a specific value x 1 by which the speed must be dropped for deceleration to take place.
  • x 1 there is a specific value x 1 by which the speed must be dropped for deceleration to take place.
  • a soft screw is determined only after a long time, since in this case the speed drop is not very large compared to a soft screwing or this assumes a significant value only after a long time.
  • An advantage of this method is that the speed is always lowered in time before it comes to triggering the separator (mechanical disconnect clutch). This is, based on the achievement of the headrest of a screw, in a hard screwing very early and in a soft screw a little later. This minimizes the tightening time and increases accuracy.
  • step 66 takes place until the rotational speed has fallen to a value n 2 which is lower than the idling rotational speed n 1 . If the speed n 2 has not yet been reached, it is further delayed according to step 66. If the speed n 2 has been reached, this is regulated in step 68 ("CONTROL n").
  • the mentioned braking process can be done either by "active braking” or by simply reducing or removing the power supply.
  • n 2 If the speed n 2 is reached, it is held for a certain time, for example 30 ms-100 ms, preferably 60 milliseconds, or for a certain angle of rotation ⁇ , as checked in the query 70. If the time t has expired or the angle of rotation ⁇ has been reached, an acceleration ("ACC") takes place again in step 72.
  • ACC acceleration
  • n 1 is reached again, which is checked in the query 76. If the idle speed n 1 is reached again, it continues with step 60. If the idle speed n 1 is not reached, it is checked in the query step 78, if the current speed deviates at least by a certain amount x 2 from the idle speed n 1 (n> n 1 -x 2 ). If this is not the case, then further accelerated in step 72. If the speed has reached the desired amount, the current speed is stored in step 80 ("STORE n").
  • step 74 it is again checked whether the braking criterion has been reached (n (i) + x 1 ⁇ n (im)). If this is the case, the braking is initiated according to step 66. Otherwise, it is further accelerated in step 72.
  • the flowchart 50 described above is the flowchart 90 according to Fig. 2b ), which is polled regularly, eg every 1 to 30 ms, preferably every 5 milliseconds. Starting from any previous step 92 from the flowchart 50, a query is made in branch 94 as to whether the shutdown criterion has been reached.
  • Abschaltkriterium it is checked as Abschaltkriterium whether a preset torque is reached. This can be monitored by triggering the separating clutch 22 with a corresponding sensor. If there is no disconnect clutch 22, this could be checked, for example, by means of a torque sensor (e.g., strain gauges).
  • a torque sensor e.g., strain gauges
  • the flowchart 50 is continued. If the switch-off criterion is reached, the motor power is fully activated in the subsequent step 96 ("PWM 100%"), that is, the pulse width modulation is fully controlled. This is useful in connection with a disconnect clutch, since, especially when the accumulator 16 is almost exhausted, a mechanical disconnect clutch does not properly or not safely triggers. A correct release results by skipping a cam. By this brief full control of the motor 18 as a safe release of the clutch 22 is ensured.
  • step 98 After a deceleration step 98 lasting, for example, 10 ms-300 ms, preferably 50 ms (or a rotation angle of the separating clutch of 30 ° to 120 °, preferably 100 °), the motor is subsequently stopped in step 100 ("STOP motor”). ). This completes the cycle at 102 ("STOP").
  • the speed level for the idle speed n 1 is about 800 to 1500 1 / min, preferably about 1000 1 / min, while the lowered second speed n 2 in the range of 200 to 400 1 / min, preferably about 300 1 / min is, in each case measured on the separating clutch 22 and the tool spindle 24th
  • Fig. 3 shows the application of a soft screwing operation.
  • the tool spindle 24 is first driven at the speed n 1 (see step 60). Subsequently, a speed drop ⁇ n is detected. As soon as it exceeds the predetermined value x 1 in step 62, the braking process begins, which is indicated by the arrow "RET". The braking process RET is continued until the speed n 2 is reached. This is controlled in step 68 for a certain period of time t or a certain angle of rotation ⁇ . After this time, an acceleration is again in step 72, and at most up to the speed n 1 .
  • step 72 If, however, the speed n is still smaller than the speed n 1 minus a specific difference x 2 , according to query 78 in step 72 the speed is further accelerated. In the illustrated soft screw the speed increases so during the final tightening of the screw gradually until, due to the increasing torque returns to a natural drop in speed. At the point "OFF" the switch-off criterion according to branch 94 is reached. That is, the disconnect clutch triggers, and the sequence of steps 96, 98, 100, 102 is passed through until the motor 18 is turned off and the screwing operation is completed.
  • Fig. 4 is shown a hard screw case.
  • step 52 After the start 51 is first accelerated according to step 52 to the idle speed n 1 and the speed value then stored according to step 60. If it is determined in the subsequent query in step 62 that the speed falls within a certain time by a certain amount, as by ⁇ n in Fig. 4 indicated or n (i) + x 1 ⁇ n (im) in Fig. 2 , the braking is initiated according to step 66, as in Fig. 4 indicated by the arrow "RET". The braking process is continued until finally the speed n 2 is reached or fallen below and is regulated according to step 68.
  • step 70 an expiring acceleration occurs again after the predetermined time has elapsed, until finally the switch-off criterion according to step 94 is reached and in which the arrow "OFF" in FIG Fig. 4 designated point the shutdown via the steps 96, 98, 100, 102 according to Fig. 2b ) is initiated.
  • the idling speed n 1 is initially maintained (step 54).
  • a speed drop ⁇ n is detected which exceeds the value x 1 at a certain point in time, which triggers the braking according to step 66, as indicated by the arrow "RET" in FIG Fig. 5 is indicated.
  • the braking is continued until finally the speed n 2 is reached or fallen below and is controlled according to step 68 until a predetermined time t or a predetermined rotational angle ⁇ is exceeded.
  • an acceleration "ACC" takes place according to step 72, until finally the idling speed n 1 is reached again and this is followed by a hard or soft screw.
  • the speed is not lowered to zero or even a short-term drive in the opposite direction of rotation is performed before an acceleration takes place again. Rather, according to the invention, the speed is reduced in the case of deceleration only up to a predetermined positive speed value n 2 , before either an acceleration or a shutdown follows.

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Abstract

Es wird ein Schrauber mit einem Antrieb zum Antrieb einer Werkzeugspindel angegeben, mit einer Steuerung zur Steuerung des Antriebs, mit einer Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Drehzahl oder des Drehmoments, und mit einer Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines Abschaltkriteriums, die mit der Steuerung gekoppelt ist, um den Antrieb bei Erreichen des Abschaltkriteriums abzuschalten, wobei die Steuerung derart programmiert ist, dass (a) der Antrieb zunächst beschleunigt wird, bis die Drehzahl (n) eine bestimmte erste Drehzahl (n 1 ) erreicht hat; (b) falls die Drehzahl (n) anschließend mindestens um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes abfällt oder das Drehmoment mindestens um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes ansteigt, der Antrieb abgebremst wird, bis die Drehzahl (n) eine bestimmte zweite Drehzahl (n 2 ) erreicht hat, die niedriger als die erste Drehzahl (n 1 ) ist; (c) der Antrieb danach für eine bestimmte Zeit auf die zweite Drehzahl (n 2 ) geregelt wird; und (d) der Antrieb nach dem Schritt (c) wieder beschleunigt wird, maximal bis die Drehzahl (n) die erste Drehzahl (n 1 ) erreicht (Fig. 3).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schrauber mit einem Antrieb einer Werkzeugspindel, mit einer Steuerung zur Steuerung des Antriebs, und mit einer Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Drehzahl oder des Drehmoments, die mit der Steuerung gekoppelt ist, um den Antrieb bei Erreichen eines Abschaltkriteriums abzuschalten, wobei die Steuerung derart programmiert ist, dass
    1. (a) der Antrieb zunächst beschleunigt wird, bis die Drehzahl eine bestimmte erste Drehzahl erreicht hat;
    2. (b) die Drehzahl anschließend mindestens um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes abfällt oder das Drehmoment wenigstens um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes ansteigt, der Antrieb abgebremst wird, bis die Drehzahl eine bestimmte zweite Drehzahl erreicht hat, die niedriger als die erste Drehzahl ist.
  • Ein derartiger Schrauber ist aus der EP 1 785 231 A2 bekannt.
  • Der bekannte Schrauber weist eine Regeleinrichtung auf, mittels der die Drehzahl des Motors regelbar ist und die bei Erreichen eines Trigger-Parameters die Drehzahl herabsetzt. Dabei wird vorzugsweise als Trigger-Parameter eine Winkelgeschwindigkeitsveränderung pro Zeiteinheit verwendet. Wird festgestellt, dass sich die Winkelgeschwindigkeit verlangsamt, so wird die Drehzahl herabgesetzt, gegebenenfalls in mehreren Stufen, wodurch ein relativ genaues Anzugsmoment für die Verschraubung gewährleistet sein soll. Hierbei soll die Abweichung des Anzugsmoments zwischen einem harten und einem weichen Schraubfall gering sein. Unter einem sogenannten "weichen Schraubfall" versteht man eine Verschraubung, bei der das Drehmoment gegen Ende der Verschraubung stetig ansteigt, bis das maximale Anzugsmoment erreicht ist. Bei einem "harten Schraubfall" ist das Drehmoment dagegen anfangs relativ niedrig und steigt zum Ende des Verschraubungsvorgangs hin plötzlich schlagartig an.
  • Bei einer alternativen Ausführung des bekannten Schraubers wird die Derhzahl nach Erreichen des Trigger-Parameters bis auf null abgesenkt, der Motor für eine bestimmte Zeit mit umgekehrter Drehrichtung betrieben, anschließend die Drehrichtung nochmals umgekehrt und die Verschraubung mit einer niedrigeren Drehzahl als mit der Ausgangsdrehzahl angezogen.
  • Bei dem vorbekannten Schrauber wird zwar unabhängig von der Art des Schraubfalls ein relativ gleichmäßiges Anzugsmoment erreicht, jedoch ist die Gesamtzeit beim Anzug einer Verschraubung insbesondere im weichen Schraubfall relativ hoch, da zum Schluss immer mit einer niedrigeren Drehzahl gearbeitet wird, die teilweise noch weiter erniedrigt wird. Im Falle der Drehrichtungsumkehr wird die Gesamtzeit zum Anziehen der Verschraubung noch weiter erhöht.
  • Aus der DE 10 2008 033 866 A1 ist ein weiterer Schrauber bekannt, bei dem eine Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung eines im Antriebsstrang abtriebsseitig bereitgestellten Abgabedrehmoments auf einen Drehmoment-Maximalwert vorgesehen ist, wobei die Begrenzungseinrichtung zum Ansteuern einer den Antriebsmotor bestromenden Bestromungseinrichtung in einen Bremsbetrieb ausgestaltet ist, indem die Bestromungseinrichtung ein den Antriebsmotor abbremsendes, zu einer jeweiligen Drehrichtung des Antriebsmotors gegensinniges Drehfeld erzeugt. Dabei wird im Antriebsstrang vorhandene Rotationsenergie berücksichtigt.
  • Durch diese Einrichtung soll insbesondere ein zu starker Anzug in einem harten Schraubfall vermieden werden können.
  • Die genannte Steuerung des Schraubers ist relativ kompliziert aufgebaut und stellt gleichwohl nicht für jeden Anwendungsfall sicher, dass das Anzugsmoment unabhängig von der Art des Schraubfalls präzise eingehalten wird und gleichzeitig die Verschraubung in möglichst kurzer Zeit abgeschlossen ist.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schrauber anzugeben, bei dem unabhängig von der Art des Schraubfalls ein schnelles Anziehen einer Verschraubung mit einem möglichst präzisen Anzugsmoment gewährleistet ist. Ferner soll ein geeignetes Verfahren zum Steuern eines Schraubers angegeben werden, mit dem ein schnelles und präzises Anziehen einer Verschraubung unabhängig von der Art des Schraubfalls ermöglicht ist.
    Diese Aufgabe wird bei einem Schrauber gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
    • (c) der Antrieb nach dem Schritt (b) für eine bestimmte Zeit auf die zweite Drehzahl geregelt wird und
    • (d) der Antrieb nach dem Schritt (c) wieder beschleunigt wird, maximal bis die Drehzahl die erste Drehzahl erreicht.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe der Erfindung ferner durch ein Verfahren zum Steuern eines Schraubers gelöst, mit einem Antrieb zum Antrieb einer Werkzeugspindel, und mit einer Steuerung zur Steuerung des Antriebs, mit einer Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Drehzahl oder des Drehmoments, und mit einer Abschalteinrichtung zur Abschaltung des Antriebs bei Erreichen eines Abschaltkriteriums, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    1. (a) Beschleunigen des Antriebs, bis die Drehzahl eine bestimmte erste Drehzahl erreicht hat;
    2. (b) sofern die Drehzahl mindestens um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes abfällt oder das Drehmoment mindestens um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes ansteigt, Abbremsen des Antriebs bis auf eine bestimmte zweite Drehzahl, die niedriger als die erste Drehzahl ist;
    3. (c) Regeln des Antriebs für eine bestimmte Zeit auf die zweite Drehzahl;
    4. (d) Beschleunigen des Antriebs, maximal bis auf die erste Drehzahl;
    wobei während der vorgenannten Schritte ständig überwacht wird, ob die Abschalteinrichtung das Abschaltkriterium erreicht hat und der Antrieb dann abgeschaltet wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise gelöst.
  • Durch die ständige Überwachung der Drehzahl bzw. des Drehmoments, um einen Drehzahlabfall bzw. einen Drehmomentanstieg zu detektieren, wird ein rechtzeitiges Abbremsen des Antriebs gewährleistet, um ein übermäßiges Anziehen der Verschraubung selbst in einem harten Schraubfall bei einem schnellen Drehzahlabfall bzw. einem starken Drehmomentanstieg zu vermeiden. Andererseits wird dadurch, dass, nachdem der Antrieb nach Erkennung eines Drehzahlabfalls zunächst auf eine niedrigere Drehzahl abgebremst und darauf gehalten wird und anschließend wieder beschleunigt wird, auch im Falle eines weichen Schraubfalls oder eines kurzzeitigen Drehzahlabfalls z.B. infolge einer Verschmutzung des Gewindes ein schnelles Anziehen der Verschraubung ermöglicht. Gleichzeitig wird durch die ständige Überwachung des Abschaltkriteriums und ein sofortiges Abschalten des Antriebs bei Erreichen des Abschaltkriteriums ein präzises Anzugsmoment unabhängig von der Art des Schraubfalls gewährleistet.
  • Unter einem "Abbremsen" wird eine Verlangsamung der Drehzahl des Antriebs verstanden. Es kann sich hierbei um ein aktives Bremsen handeln, etwa durch eine selbsterregte oder fremderregte Kurzschlussbremsung, wie im Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist. Alternativ kann das Abbremsen auch lediglich in der Wegnahme der Antriebsenergie bzw. in einer Verringerung des Phasenwinkels im Falle einer Pulsweitenmodulationssteuerung bestehen.
  • Vorzugsweise wird während des Beschleunigungsvorgangs gemäß Schritt (d) wiederum überwacht, ob die Drehzahl (n) während der Beschleunigung um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes abfällt oder das Drehmoment um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes ansteigt, und bei Erfüllung dieses Kriteriums der Antrieb abgebremst, bis die Drehzahl die zweite Drehzahl erreicht hat, die niedriger als die erste Drehzahl ist. Es wird also bereits während des Beschleunigungsvorgangs wieder überwacht, ob das Kriterium zum Abbremsen des Antriebs erfüllt ist. So wird zum Beispiel für den Fall, dass die Drehzahl etwa durch einen Gewindefehler oder durch eine Verschmutzung fehlerhaft abgesenkt wurde, die Drehzahl auch weiterhin überwacht, um bei einem auftretenden Drehzahlabfall schnell reagieren zu können, so dass ein übermä-βiges Anziehen der Verschraubung in jedem Falle verhindert wird.
  • In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird als Abschaltkriterium überwacht, ob das Anzugsmoment der Verschraubung einen bestimmten voreingestellten Wert erreicht.
  • Diese Überwachung des Abschaltkriteriums erfolgt parallel zu den übrigen beschriebenen Vorgängen. Beispielsweise wird das Erreichen des Abschaltkriteriums hierzu in gewissen Zeitabständen, z.B. alle 5 Millisekunden, abgefragt, so dass jederzeit bei Erreichen des Abschaltkriteriums eine sofortige Abschaltung des Antriebs gewährleistet ist, um so eine präzise Einhaltung eines vorbestimmten Anzugsmoments der Verschraubung zu gewährleisten.
  • In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Antrieb eine Trennkupplung auf, die bei Erreichen des voreingestellten Anzugsmomentes auslöst.
  • Auf diese Weise lässt sich ein bestimmtes Anzugsmoment auf besonders präzise Weise einhalten.
  • In vorteilhafter Weiterbildung dieser Ausführung wird der Antrieb bei Auslösen der Trennkupplung mit voller Leistung angesteuert.
  • Hierdurch wird ein präzises Auslösen der Trennkupplung unterstützt, da insbesondere dann, wenn bei einem akkubetriebenen Schrauber der Akku nahezu erschöpft ist, dennoch ein präzises Auslösen der mechanischen Trennkupplung gewährleistet wird, selbst wenn die Drehzahl gering ist.
  • Ferner weist der Antrieb vorzugsweise eine Abschalteinrichtung zur Abschaltung des Antriebs auf, die bei Erreichen eines voreingestellten Anzugsmomentes auslöst.
  • So wird ein Weiterlaufen des Antriebs nach Auslösen der Trennkupplung vermieden.
  • In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Antrieb mit einer gewissen Zeitverzögerung nach Auslösen der Trennkupplung abgeschaltet.
  • Hierdurch werden definierte Bedingungen für das nächste Starten des Schraubers, insbesondere für die Trennkupplung, gewährleistet.
  • Der erfindungsgemäße Schrauber weist eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Drehzahl oder des Drehmoments auf. Hierbei kann es sich z.B. um einen Drehzahlsensor zur Überwachung der Drehzahl des Antriebs oder der Werkzeugspindel handeln oder um einen Drehmomentsensor zur Überwachung des Drehmoments des Antriebs oder der Werkzeugspindel, z.B. in Form eines Dehnungsmessstreifens bzw. eines Torsionssensors,.
  • In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird im Schritt (b) die aktuelle Drehzahl mit mehreren Drehzahlwerten, die um verschiedene Zeitpunkte zurückliegen, verglichen, und der Antrieb abgebremst, wenn die aktuelle Drehzahl gegenüber dem Drehzahlwert an mindestens einem der zurückliegenden Punkte mindestens um eine jeweils bestimmte Drehzahldifferenz abgefallen ist.
  • Auf diese Weise wird eine schnelle Detektion von harten Schraubfällen gewährleistet, da innerhalb einer kleinen Zeit ein großer Drehzahlabfall stattfindet. Bei einem weichen Schraubfall wird ein Drehzahlabfall erst nach einer längeren Zeit festgestellt, da hierbei der Drehzahlabfall im Vergleich zu einem harten Schraubfall nicht sehr groß ist. Ein Vorteil besteht jedoch darin, dass die Drehzahl immer rechtzeitig abgesenkt wird, bevor es zu einem Auslösen der Trennkupplung kommt. Dies ist, bezogen auf das Erreichen der Kopfauflage einer Schraube, bei einem harten Schraubfall sehr früh und bei einem weichen Schraubfall etwas später. Hierdurch wird die Verschraubungszeit minimiert und die Genauigkeit erhöht.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine stark vereinfachte, schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schraubers;
    Fig. 2a)
    ein Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Schraubverfahren;
    Fig. 2b)
    ein Ablaufdiagramm für die Überwachung des Abschaltkriteriums, das ständig zusätzlich während des Ablaufdiagramms gemäß Fig. 5a) durchlaufen wird;
    Fig. 3
    den Verlauf der Drehzahl n über der Zeit t bzw. dem Drehwinkel α bei einem weichen Schraubfall;
    Fig. 4
    den Verlauf der Drehzahl n über der Zeit t bzw. dem Drehwinkel α im Falle eines harten Schraubfalls und
    Fig. 5
    den Verlauf der Drehzahl n über der Zeit t bzw. dem Drehwinkel α im Falle einer fehlerhaften Abbremsung infolge eines kurzzeitigen Drehmomentanstiegs z.B. durch einen Gewindefehler, mit anschlieβender Beschleunigung.
  • In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Schrauber schematisch dargestellt und insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
  • Der Schrauber 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das pistolenförmig ausgebildet ist und an dessen unterem Ende ein Akkumulatorpaket 16 auswechselbar aufgenommen ist. Das Gehäuse 12 weist einen Handgriff 14 auf, an dem der Schrauber 10 gehalten werden und mittels einer Schalttaste 28 ein- und ausgeschaltet werden kann.
  • Im oberen Bereich des Gehäuses 12 sind nacheinander ein Motor 18, ein Getriebe 20 und eine Trennkupplung 22 aufgenommen, die gemeinsam den Antrieb 17 bilden. Die Ausgangsseite der Trennkupplung 22 ist mit einer Werkzeugspindel 24 verbunden, an der eine Werkzeugaufnahme 26 zur Aufnahme eines Werkzeuges, beispielsweise eines Bits, vorgesehen ist. Der Motor 18 treibt das Getriebe 20 an. Das Getriebe 20 ist schließlich über die Trennkupplung 22 mit der Werkzeugspindel 24 gekoppelt.
  • Der Schrauber 10 wird über eine zentrale Steuerung 30 gesteuert, die im Handgriff 14 aufgenommen ist und über geeignete Leitungen mit dem Akkumulatorpaket 16, der Schalttaste 28, dem Motor 18, dem Getriebe 20 und der Trennkupplung 22 verbunden ist.
  • Am Motor 18 ist ferner ein Drehzahlsensor 32 vorgesehen, der beispielsweise als Hall-Element ausgebildet ist und gleichfalls mit der Steuerung 30 über geeignete Leitungen gekoppelt ist.
  • Das Getriebe 20 kann, wie beispielsweise aus der EP 0 320 723 A2 bekannt, die hier vollständig durch Bezugnahme eingeschlossen wird, als Planetenradgetriebe ausgebildet sein und mit einer Drehmomentabschaltung versehen sein. Bei Erreichen eines bestimmten Drehmomentes wird ein mit dem Getriebe 20 gekoppelter Schalter 34 über eine Drehgabel betätigt und führt zur Abschaltung des Motors 18. Zur Erzeugung einer Rückstellkraft kann ein Torsionsfederstab vorgesehen sein. Sobald das Drehmoment einen voreingestellten Drehmomentwert übersteigt, wird die Rückstellkraft des Torsionsfederstabes überwunden und die Schaltgabel verdreht, was zur Betätigung des Schalters 34 führt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Trennkupplung 22 vorgesehen sein, über die bei Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes die Verbindung zwischen der Werkzeugspindel 24 und dem Getriebe 20 durch Ausrücken der Trennkupplung 22 gelöst wird. Derartige Auslösekupplungen sind im Stand der Technik seit langem bekannt, wozu beispielhaft auf die EP 0 990 488 A2 verwiesen wird, die hier vollständig durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
  • Alternativ zu einer Überwachung des Drehmomentes am Getriebe 20 mittels des drehmomentabhängig auslösbaren Schalters 34 kann die Trennkupplung 22 überwacht werden und eine Ausrückbewegung der Kupplungshälfte registriert werden, was wiederum etwa mechanisch zur Betätigung eines Schalters genutzt werden kann.
  • Die Drehzahl des Motors 18 ist über die Steuerung 30 digital oder analog geregelt.
  • Zur Drehzahlüberwachung ist der Drehzahlsensor 32 vorgesehen, der bei jeder Umdrehung der Motorwelle einen Impuls abgibt, der einem Zähler in der Steuerung 30 zugeführt wird. Bleibt die Anzahl der vom Sensor abgegebenen Impulse pro Zeiteinheit gleich, so ist die Drehzahl n des Motors 18 konstant. Nimmt die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit zu, so steigt die Drehzahl n an, nimmt sie jedoch pro Zeiteinheit ab, so fällt die Drehzahl n ab. Die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit wird als Ist-Größe oder Eingangsgröße von der Steuerung 30 verwendet. Der Schrauber 10 wird mit einer lastabhängigen Motorkennlinie betrieben.
  • Die erfindungsgemäße Steuerung des Schraubers 10 wird im Folgenden anhand der beiden Flussdiagramme gemäß Fig. 2a) und Fig. 2b) näher erläutert.
  • In Fig. 2a) ist ein Flussdiagramm 50 dargestellt, das einen Teil des Arbeitsablaufes der Steuerung 30 zeigt.
  • Zu bestimmten Zeiten wird die Drehzahl n gemessen bzw. berechnet und die Werte in einem Ringspeicher abgelegt. Beispielsweise kann eine Drehzahlmessung pro Millisekunde erfolgen.
  • Zusätzlich zum Durchlaufen des Ablaufdiagramms 50 gemäß Fig. 2a) wird ständig eine Überwachung eines Abschaltkriteriums ausgeführt, was im Zuge eines gesonderten Ablaufdiagramms 90 erfolgt, das in Fig. 2b) gesondert dargestellt ist, das jedoch in das Ablaufdiagramm gemäß Fig. 2a) integriert ist und das regelmä-βig, z.B. alle 5 Millisekunden, abgefragt wird, um den Schrauber 10 abzuschalten, sobald das Abschaltkriterium erreicht ist.
  • Nach dem Start 51 eines Schraubvorgangs ("START") beginnt zunächst ein Beschleunigungsvorgang 52 ("ACC"). Es wird so lange beschleunigt, bis die Leerlaufdrehzahl n1 erreicht wird. Der Beschleunigungsvorgang 52 ist so gestaltet, dass er möglichst angenehm für den Benutzer ist, das heißt es wird ein Sanftanlauf durchgeführt. Dadurch werden auch hohe Stromspitzen während des Anlaufs vermieden.
  • Es wird nun in der Abfrage 54 überprüft, ob die Leerlaufdrehzahl n1 erreicht ist ("n = n1").
  • Ist dies nicht der Fall, so wird im anschließenden Schritt 56 der momentane Drehzahlwert n gespeichert ("STORE n").
  • Im anschließenden Schritt 58 wird der aktuelle Drehzahlwert n(i) mit einem weiter zurückliegenden Drehzahlwert n(i-m) verglichen. Ist die aktuelle Drehzahl n(i) um einen gewissen Wert x1 kleiner als der Vergleichswert, so zeigt dies einen bestimmten Drehzahlabfall an, und der Schrauber 10 wird abgebremst (Schritt 66 "RET"). Ist dies nicht der Fall, so wird der Antrieb 17 weiter beschleunigt (Schritt 52). Wird bei der Abfrage 54 festgestellt, dass die Solldrehzahl erreicht ist ("n = n1"), so wird dieser Drehzahlwert gespeichert (Schritt 60 "STORE n").
  • Im nachfolgenden Schritt 62 wird wieder abgefragt, ob die Drehzahl mindestens um den Betrag x1 gegenüber der vorherigen Drehzahl abgefallen ist. Ist dies nicht der Fall, so wird der Schrauber 10 weiter mit derselben Drehzahl n1betrieben, das heißt es wird zurück zum Schritt 60 verzweigt. Wird dagegen bei der Abfrage 62 festgestellt, dass ein signifikanter Drehzahlabfall eingetreten ist (n(i) + x1 < n (i-m)), so erfolgt im Schritt 66 eine Abbremsung ("RET").
  • Um einen größeren Bereich an Schraubfallhärten abzudecken, wird bei den Abfragen 58, 62 und 74 die aktuelle Drehzahl n(i) nicht nur mit einer zurückliegenden Drehzahl n(i-m) verglichen. Vielmehr wird die aktuelle Drehzahl n(i) mit mehreren, unterschiedlich weit in der Vergangenheit liegenden, Drehzahlen verglichen. Zu jedem Vergleich gibt es einen spezifischen Wert x1, um den die Drehzahl abgefallen sein muss, damit eine Abbremsung stattfindet. Somit werden harte Schraubfälle schnell detektiert, da hierbei innerhalb einer kurzen Zeit ein großer Drehzahlabfall stattfindet. Dagegen wird ein weicher Schraubfall erst nach einer längeren Zeit festgestellt, da hierbei der Drehzahlabfall im Vergleich zu einem weichen Schraubfall nicht sehr groß ist bzw. dieser erst nach einer längeren Zeit einen signifikanten Wert annimmt.
  • Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Drehzahl immer rechtzeitig abgesenkt wird, bevor es zu einem Auslösen der Trenneinrichtung (mechanische Trennkupplung) kommt. Dies ist, bezogen auf das Erreichen der Kopfauflage einer Schraube, bei einer harten Verschraubung sehr früh und bei einer weichen Verschraubung etwas später. Hierdurch werden die Verschraubungszeit minimiert und die Genauigkeit erhöht.
  • Der erwähnte Bremsvorgang im Schritt 66 findet so lange statt, bis die Drehzahl auf einen Wert n2 abgefallen ist, der niedriger als die Leerlaufdrehzahl n1 ist. Ist die Drehzahl n2 noch nicht erreicht, so wird weiter verzögert gemäß Schritt 66. Ist die Drehzahl n2 erreicht, so wird diese im Schritt 68 geregelt ("CONTROL n").
  • Der erwähnte Bremsvorgang kann entweder durch "aktives Abbremsen" erfolgen oder aber durch einfache Reduzierung bzw. Wegnahme der Energiezufuhr.
  • Ist die Drehzahl n2 erreicht, so wird diese für eine bestimmte Zeit, zum Beispiel 30 ms - 100 ms, bevorzugt 60 Millisekunden, bzw. für einen bestimmten Drehwinkel α gehalten, wie in der Abfrage 70 überprüft wird. Ist die Zeit t abgelaufen bzw. der Drehwinkel α erreicht, so erfolgt im Schritt 72 wieder eine Beschleunigung ("ACC").
  • Die Beschleunigung erfolgt in diesem Fall bis der Wert n1 wieder erreicht ist, was in der Abfrage 76 überprüft wird. Ist die Leerlaufdrehzahl n1 wieder erreicht, so geht es weiter mit dem Schritt 60. Ist die Leerlaufdrehzahl n1 noch nicht erreicht, so wird im Abfrageschritt 78 überprüft, ob die aktuelle Drehzahl mindestens um einen bestimmten Betrag x2 von der Leerlaufdrehzahl n1 abweicht (n> n1- x2). Ist dies nicht der Fall, so wird weiter beschleunigt im Schritt 72. Hat die Drehzahl den gewünschten Betrag erreicht, so wird die aktuelle Drehzahl im Schritt 80 gespeichert ("STORE n").
  • In der nachfolgenden Verzweigung 74 wird wiederum überprüft, ob das Bremskriterium erreicht ist (n(i) + x1 < n(i-m)). Ist dies der Fall, so wird die Bremsung gemäß Schritt 66 eingeleitet. Andernfalls wird im Schritt 72 weiter beschleunigt.
  • Dem zuvor beschriebenen Ablaufschema 50 ist das Ablaufdiagramm 90 gemäß Fig. 2b) überlagert, das regelmäßig, z.B. alle 1 bis 30 ms, bevorzugt alle 5 Millisekunden, abgefragt wird. Ausgehend von irgendeinem vorherigen Schritt 92 aus dem Ablaufdiagramm 50 wird in der Verzweigung 94 abgefragt, ob das Abschaltkriterium erreicht ist.
  • Im vorliegenden Fall wird als Abschaltkriterium überprüft, ob ein voreingestelltes Drehmoment erreicht ist. Dies kann etwa durch das Auslösen der Trennkupplung 22 mit einem entsprechenden Sensor überwacht werden. Wenn keine Trennkupplung 22 vorhanden ist, so könnte dies beispielsweise mittels eines Drehmomentsensors (z.B. Dehnungsmessstreifen) überprüft werden.
  • Ist das Abschaltkriterium nicht erreicht, so wird mit dem Ablaufplan 50 fortgefahren. Ist das Abschaltkriterium erreicht, so wird die Motorleistung im nachfolgenden Schritt 96 voll aufgesteuert ("PWM 100 %"), das heißt die Pulsweitenmodulation wird voll aufgesteuert. Dies ist in Verbindung mit einer Trennkupplung sinnvoll, da, insbesondere wenn der Akkumulator 16 nahezu erschöpft ist, eine mechanische Trennkupplung nicht richtig bzw. nicht sicher auslöst. Ein richtiges Auslösen ergibt sich durch Überspringen einer Nocke. Durch diese kurzzeitige volle Ansteuerung des Motors 18 wird so eine sichere Auslösung der Trennkupplung 22 gewährleistet. Nach einem Verzögerungsschritt 98, der zum Beispiel 10 ms - 300 ms, bvorzugt 50 ms dauert (bzw. einem Verdrehwinkel der Trennkupplung von 30 ° bis 120 °, bevorzugt 100 °), wird nachfolgend im Schritt 100 der Motor angehalten ("STOP Motor"). Damit ist der Zyklus bei 102 beendet ("STOP").
  • Durch den vorstehend beschriebenen Algorithmus sind ein schneller Anzug einer Verschraubung unabhängig von der Art des Schraubfalles und eine genaue Einhaltung des Anzugsmomentes gewährleistet.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das Drehzahlniveau für die Leerlaufdrehzahl n1 bei etwa 800 bis 1500 1/min, vorzugsweise bei etwa 1000 1/min, während die abgesenkte zweite Drehzahl n2 im Bereich von 200 bis 400 1/min, vorzugsweise bei etwa 300 1/min liegt, jeweils gemessen an der Trennkupplung 22 bzw. der Werkzeugspindel 24.
  • Im Folgenden werden einige Anwendungsfälle anhand der Fig. 3 bis 5 näher erläutert.
  • Fig. 3 zeigt den Anwendungsfall eines weichen Verschraubungsvorgangs. Die Werkzeugspindel 24 wird zunächst mit der Drehzahl n1 angetrieben (vgl. Schritt 60). Anschließend wird ein Drehzahlabfall Δn festgestellt. Sobald dieser im Schritt 62 den vorbestimmten Wert x1 überschreitet, beginnt der Bremsvorgang, was mit dem Pfeil "RET" angedeutet ist. Der Bremsvorgang RET wird so lange fortgesetzt, bis die Drehzahl n2 erreicht wird. Diese wird im Schritt 68 für eine bestimmte Zeitdauer t bzw. einen bestimmten Drehwinkel α geregelt. Nach Ablauf dieser Zeit erfolgt wieder eine Beschleunigung im Schritt 72, und zwar maximal bis auf die Drehzahl n1. Ist die Drehzahl n jedoch nach wie vor kleiner als die Drehzahl n1 abzüglich einer bestimmten Differenz x2, so wird gemäß Abfrage 78 im Schritt 72 weiter beschleunigt. Im dargestellten weichen Schraubfall steigt die Drehzahl so während des Endanzuges der Verschraubung nach und nach an, bis infolge des ansteigenden Anzugsmomentes wieder ein natürlicher Abfall der Drehzahl eintritt. Beim Punkt "OFF" ist das Abschaltkriterium gemäß Verzweigung 94 erreicht. Das heißt die Trennkupplung löst aus, und die Ablauffolge gemäß der Schritte 96, 98, 100, 102 wird durchlaufen, bis der Motor 18 abgeschaltet und der Schraubvorgang beendet ist.
  • In Fig. 4 ist ein harter Schraubfall dargestellt.
  • Nach dem Start 51 wird zunächst gemäß Schritt 52 bis auf die Leerlaufdrehzahl n1 beschleunigt und der Drehzahlwert dann gemäß Schritt 60 gespeichert. Wird bei der anschließenden Abfrage im Schritt 62 festgestellt, dass die Drehzahl innerhalb einer bestimmten Zeit um einen bestimmten Betrag abfällt, wie durch Δn in Fig. 4 angedeutet bzw. n(i) + x1 < n (i-m) in Fig. 2, so wird die Bremsung gemäß Schritt 66 eingeleitet, wie in Fig. 4 durch den Pfeil "RET" angedeutet ist. Der Bremsvorgang wird weitergeführt, bis schließlich die Drehzahl n2 erreicht wird bzw. unterschritten wird und gemäß Schritt 68 geregelt wird. Anschließend erfolgt gemäß Schritt 70 nach Ablauf der vorbestimmten Zeit wieder eine beginnende Beschleunigung, bis schließlich das Abschaltkriterium gemäß Schritt 94 erreicht wird und in dem mit dem Pfeil "OFF" in Fig. 4 bezeichneten Punkt die Abschaltung über die Schritte 96, 98, 100, 102 gemäß Fig. 2b) eingeleitet wird.
  • In Fig. 5 ist schließlich ein weiterer Fall des Algorithmus dargestellt, bei dem während des Anzugs zunächst ein Drehzahlabfall festgestellt wird, der zu einer Bremsung führt, anschließend jedoch wieder auf die Leerlaufdrehzahl n1 beschleunigt wird. Es könnte sich hierbei beispielsweise um ein fehlerhaftes Gewinde handeln, so dass während des Anzugsvorgangs kurzzeitig ein erhöhtes Drehmoment und damit ein Drehzahlabfall eintritt, der jedoch nach kurzer Zeit wieder überwunden wird.
  • Nach dem Start 51 und der Beschleunigung 52 wird zunächst die Leerlaufdrehzahl n1 eingehalten (Schritt 54). Beim nachfolgenden Abfrageschritt 62 wird ein Drehzahlabfall Δn festgestellt, der zu einem bestimmten Zeitpunkt den Wert x1 überschreitet, was die Bremsung gemäß Schritt 66 auslöst, wie durch den Pfeil "RET" in Fig. 5 angedeutet ist. Die Bremsung wird fortgesetzt, bis schließlich die Drehzahl n2 erreicht bzw. unterschritten wird und gemäß Schritt 68 geregelt wird, bis eine vorbestimmte Zeit t bzw. ein vorbestimmter Drehwinkel α überschritten ist. Danach erfolgt wieder eine Beschleunigung "ACC" gemäß Schritt 72, bis schließlich die Leerlaufdrehzahl n1 wieder erreicht ist und sich daran ein harter oder weicher Schraubfall anschließt.
  • Im Gegensatz zu dem vorbekannten Schrauber gemäß der EP 1 785 231 A2 wird während des gesamten Regelvorgangs die Drehzahl nicht bis auf Null abgesenkt oder sogar ein kurzzeitiger Antrieb im entgegengesetzten Drehsinn durchgeführt, bevor wieder eine Beschleunigung erfolgt. Vielmehr wird erfindungsgemäß die Drehzahl im Falle der Abbremsung nur bis auf einen vorbestimmten positiven Drehzahlwert n2 abgesenkt, bevor entweder wieder eine Beschleunigung oder eine Abschaltung folgt.

Claims (15)

  1. Schrauber mit einem Antrieb (17) zum Antrieb einer Werkzeugspindel (24), mit einer Steuerung (30) zur Steuerung des Antriebs (17), mit einer Überwachungseinrichtung (32) zur Überwachung der Drehzahl oder des Drehmoments, und mit einer Überwachungseinrichtung (34) zur Überwachung eines Abschaltkriteriums, die mit der Steuerung (30) gekoppelt ist, um den Antrieb bei Erreichen des Abschaltkriteriums abzuschalten, wobei die Steuerung (30) derart ausgebildet ist, dass
    (a) der Antrieb (17) zunächst beschleunigt wird, bis die Drehzahl (n) eine bestimmte erste Drehzahl (n1) erreicht hat;
    (b) falls die Drehzahl (n) anschließend mindestens um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes abfällt oder das Drehmoment mindestens um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes ansteigt, der Antrieb (17) abgebremst wird, bis die Drehzahl (n) eine bestimmte zweite Drehzahl (n2) erreicht hat, die niedriger als die erste Drehzahl (n1) ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    (c) der Antrieb (17) danach für eine bestimmte Zeit auf die zweite Drehzahl (n2) geregelt wird;
    (d) der Antrieb (17) nach dem Schritt (c) wieder beschleunigt wird, maximal bis die Drehzahl (n) die erste Drehzahl (n1) erreicht.
  2. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schrittes (d) überwacht wird, ob die Drehzahl (n) während der Beschleunigung um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes abfällt oder das Drehmoment um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes ansteigt, und bei Erfüllung dieses Kriteriums der Antrieb abgebremst wird, bis die Drehzahl die zweite Drehzahl (n2) erreicht hat, die niedriger als die erste Drehzahl (n1) ist.
  3. Schrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Abschaltkriterium überwacht wird, ob das Anzugsmoment der Verschraubung einen bestimmten voreingestellten Wert erreicht.
  4. Schrauber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (17) eine Trennkupplung (22) aufweist, die bei Erreichen des voreingestellten Anzugsmomentes (MOFF) auslöst.
  5. Schrauber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auslösen der Trennkupplung (22) der Antrieb (17) mit voller Leistung angesteuert wird.
  6. Schrauber nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (17) eine Abschalteinrichtung (34) zur Abschaltung des Antriebs (17) aufweist, die bei Erreichen des voreingestellten Anzugsmomentes (MOFF) auslöst.
  7. Schrauber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (17) mit einer gewissen Zeitverzögerung nach Auslösen der Trennkupplung (22) abgeschaltet wird.
  8. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Drehzahlsensor (32) zur Überwachung der Drehzahl (n) des Antriebs (17) oder der Werkzeugspindel (24).
  9. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Drehmomentsensor zur Überwachung des Drehmoments (M) des Antriebs (17) oder der Werkzeugspindel (24).
  10. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (b) die aktuelle Drehzahl (n) mit mehreren Drehzahlwerten, die um verschiedene Zeitpunkte zurückliegen, verglichen wird, und der Antrieb (17) abgebremst wird, wenn die aktuelle Drehzahl (n) gegenüber dem Drehzahlwert an mindestens einem der zurückliegenden Zeitpunkte mindestens um eine jeweils bestimmte Drehzahldifferenz abgefallen ist.
  11. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (b) das aktuelle Drehmoment (M) mit mehreren Drehmomentwerten, die um verschiedene Zeitpunkte zurückliegen, verglichen wird, und der Antrieb (17) abgebremst wird, wenn der aktuelle Drehmomentwert gegenüber dem Drehmomentwert an mindestens einem der zurückliegenden Zeitpunkte mindestens um eine jeweils bestimmte Drehmomentdifferenz angestiegen ist.
  12. Verfahren zum Steuern eines Schraubers (10), mit einem Antrieb (17) zum Antrieb einer Werkzeugspindel (24), und mit einer Steuerung (30) zur Steuerung des Antriebs (17), mit einer Überwachungseinrichtung (32) zur Überwachung der Drehzahl (n) oder des Drehmoments (M), und mit einer Abschalteinrichtung (22) zur Abschaltung des Antriebs (17) bei Erreichen eines Abschaltkriteriums, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    (a) Beschleunigen des Antriebs (17), bis die Drehzahl (n) eine bestimmte erste Drehzahl (n1) erreicht hat;
    (b) sofern die Drehzahl (n) mindestens um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes abfällt oder das Drehmoment (M) mindestens um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes ansteigt, Abbremsen des Antriebs (17) bis auf eine bestimmte zweite Drehzahl (n2), die niedriger als die erste Drehzahl (n1) ist;
    (c) Regeln des Antriebs (17) für eine bestimmte Zeit auf die zweite Drehzahl (n2);
    (d) Beschleunigen des Antriebs (17), maximal bis auf die erste Drehzahl (n1);
    wobei während der vorgenannten Schritte ständig überwacht wird, ob die Abschalteinrichtung (22) das Abschaltkriterium erreicht hat und der Antrieb (17) dann abgeschaltet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem während des Schrittes (d) überwacht wird, ob die Drehzahl (n) während der Beschleunigung um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes abfällt oder das Drehmoment (M) um einen bestimmten Betrag innerhalb eines bestimmten Zeitinkrementes ansteigt, und bei Erfüllung dieses Kriteriums der Antriebs (17) bis auf die bestimmte zweite Drehzahl (n2), die niedriger als die erste Drehzahl (nl1) ist, abgebremst wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem im Schritt (b) die aktuelle Drehzahl (n1) mit mehreren Drehzahlwerten (ni-1, ni-2 ...), die um verschiedene Zeitpunkte zurückliegen, verglichen wird, und der Antrieb (17) abgebremst wird, wenn die aktuelle Drehzahl (ni) gegenüber dem Drehzahlwert (ni-1, ni-2 ...) an mindestens einem der zurückliegenden Zeitpunkte mindestens um eine jeweils bestimmte Drehzahldifferenz abgefallen ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem im Schritt (b) das aktuelle Drehmoment (Mi mit mehreren Drehmomentwerten (M), die um verschiedene Zeitpunkte zurückliegen, verglichen wird, und der Antrieb (17) abgebremst wird, wenn der aktuelle Drehmomentwert gegenüber dem Drehmomentwert (M) an mindestens einem der zurückliegenden Zeitpunkte mindestens um eine jeweils bestimmte Drehmomentdifferenz angestiegen ist.
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