WO2000045995A2 - Kabel-sparschaltung - Google Patents

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WO2000045995A2
WO2000045995A2 PCT/EP2000/000819 EP0000819W WO0045995A2 WO 2000045995 A2 WO2000045995 A2 WO 2000045995A2 EP 0000819 W EP0000819 W EP 0000819W WO 0045995 A2 WO0045995 A2 WO 0045995A2
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for transmitting coded data between a screwing device and an assigned central unit.
  • Fig. 1 shows a schematic side view of an electric screwdriver 8, as used in the prior art.
  • electrical connecting lines 22 are required which connect the device to an associated control and supply unit. Due to the diverse functions required in such an electric handheld screwdriver, corresponding multi-core and thus heavy cables are required.
  • a conventional handheld screwdriver typically has the following cable assignment:
  • a connecting cable 22 with 1 is typically used 8 Cablea ⁇ countries necessary.
  • complex and thick cables also lead to complex, fragile and expensive plug connector systems and pull a correspondingly high cable assembly effort. Since such cables are exposed to constant mechanical loads, they are very susceptible to faults and must be replaced at regular intervals.
  • a screwdriver arrangement comprises a screwdriver, a central unit and a transmission means, the screwdriver at least one encoder for generating coded data from a large number of data in the screwdriver and the central unit at least one decoder
  • Restoring (decoding) the plurality of data from the transmitted coded data and the transmission means is designed to transmit the coded data from the screwdriver to the central unit.
  • data or signals detected by the screwing device can be encoded by the encoder which is provided in the screwing device
  • Data are converted, which can be decoded into the original data (multitude of data) by the decoder following a transmission by means of the transmission means in the central unit.
  • the transmission means is preferably for serial transmission of the coded
  • the transmission means comprises at least one flexible cable which connects the screwing device to the assigned central unit.
  • the flexible cable is preferably a two-wire transmission cable which is provided in addition to a power supply cable between the screwing device and the central unit.
  • the power supply cable can be a conventional supply cable (power cable), which does not have to have any further cable wires for data transmission.
  • the transmission cable is preferably a two-core cable that has an additional one
  • Shielding and / or twisting (twisted pair) can have.
  • the cable is particularly preferred to design the cable as an at least two-wire power supply cable and to provide the screwdriver with a transmission transformer for transmitting the coded data via the power supply cable, so that an additional transmission cable can be dispensed with.
  • the transmission transformer can be a high-frequency transformer, which modulates the coded data to be transmitted onto the power supply cable as modulation signals.
  • the encoder can also be supplied with power via the transmission formator from the power supply cable.
  • the central unit of the screwdriver arrangement can, in particular, be a supply and / or control unit which can control or regulate control signals and / or current or voltage supplies for the screwdriver.
  • At least one encoder for encoding a plurality of central unit data is encoded in the central unit Central unit data and in the screwing device at least one decoder for decoding the transmitted coded central unit data into the plurality of central unit data and the transmission means for transmitting the coded central unit data from the central unit to the screwing device.
  • This data or signal flow from the central unit to the screwing device can take place either via the transmission cable or the power supply cable or via an additionally provided transmission cable or further cable wire.
  • the screwing device has at least one motor that can be controlled by the central unit.
  • the invention can also be used, for example, in drilling, milling and / or screwing devices of corresponding arrangements
  • the central processing unit comprises at least one time processing unit which is used to determine an input time of an input of a data record of the transmitted coded data in the central processing unit and / or a recovery time (decoding time) of a restoration (decoding) of a data record of the large number of data in the central processing unit and is designed to calculate an engine control signal output time from the input time or the recovery time in consideration of a predetermined process and transmission time, and the central processing unit is designed to output engine control signals to the engine which take effect at the control signal output time.
  • the time processing unit makes it possible to compensate for the time delay caused by the coding, transmission and decoding of the large number of data or coded data between them
  • Detection or generation occurs in the screwing device and the further processing of the central unit occurs, corrected or taken into account in the control of the motor, without relying on costly components for high-frequency applications. to have to resort to.
  • Such a process and transmission time will always be particularly noticeable when a high-precision control or regulation of the screwing device is provided as a function of data previously transmitted from it to the central unit.
  • the time processing units enable high-precision timing
  • Control or regulation of an electric motor of the screwing device even in motor speed ranges which, due to the process and transmission time, which are no longer negligible, no longer allow "real-time control or regulation", including the respective rotational angle positions during the movement and in the intended end position.
  • individual data records of the coded data are preferably transmitted from the screwing device to the central unit only in the event of a signal or data change, ie. H. a new record of encoded data is only sent from the encoder to the decoder if the record differs from the immediately preceding record.
  • a control signal output time in particular for the motor, in which control signals in the screwing device must be effective in order to be correct in time " to be synchronized ".
  • a control signal is, for example, the voltage or the current intensity from one of the motor phases of the power supply to the electric motor.
  • the time processing unit preferably comprises at least a first and a second timer, the first timer being designed for determining the input time and / or the recovery time and the second timer for determining the engine control output time.
  • the first timer is particularly preferably designed as an up counting timer, which counts up from a predetermined output value at an input time of a previous data record of the transmitted coded data to a target value at the input time of the (later) data record, wherein the time processing unit is configured to transfer the target value corrected for the process and transmission time to the second timer, the second timer is a countdown timer and counts down from the corrected target value to the predetermined output value, and the CPU for outputting the engine control signals to the engine at the engine control signal output time is designed, in which the second timer has counted to the predetermined output value.
  • the previous data record is preferably one of three immediately preceding data records or a predetermined mean value from these, particularly preferably the first immediately preceding data record.
  • the first timer preferably counts from the predetermined output value 0 at the input time of the immediately preceding data record of the transmitted coded data to a target value which it reaches at the input time of the immediately subsequent data record, and the second timer counts from the corrected target value to the output value 0 down.
  • the corrected target value results from the target value minus a value that corresponds to the process and transmission time.
  • the use of at least one encoder in a screwdriving device and at least one decoder in a central unit is proposed, the encoder encoding a large number of data as encoded data and the decoder decoding the transmitted encoded data into the large number of data and thus a reduction in the number of transmission cables a transmission means under a number of data lines of the screwing device or number of different sensor signals or data detected by the screwing device, in particular less than four, preferably less than three.
  • Screwdriver and an assigned central unit to reduce significantly.
  • a screwdriver arrangement according to the invention proposed with a time processing unit for screwdrivers, which should work in a high speed range greater than 5000 revolutions / minute, in particular greater than 1 0000 revolutions / minute.
  • "real-time control" of, for example, a screwdriver motor is only possible with great difficulty, since the corresponding time scales require control or regulation in the MHz frequency range.
  • the use of a screwdriver arrangement according to the invention and a time processing unit enables the process or transmission time problem to be solved using electronic means which only have to have a typical processing frequency in the kHz range. This solution is far superior to a "MHz solution” in terms of both manufacturing costs and size and operational reliability.
  • a method for transmitting data between a screwing device and a central unit is also provided with the following steps:
  • the method has the following additional steps:
  • the method provides, in particular, that the central unit provides a control signal output time from an input time of a data record of the transmitted coded data in the central unit and / or a recovery time (decoding time) of a restoration (decoding) of a data record
  • a large number of data in the central unit is determined taking into account a predetermined process and transmission time and transmits control signals to the screwing device which take effect at the control signal output time.
  • the control signals can be, in particular, supply voltages or currents of the individual motor phases of a motor of the screwing device, which are output by the central unit at the time of the control signal output time.
  • the central unit preferably determines the input time of the data record of the coded data from a time difference between an input of a previous one
  • the previous data record is an immediately previous data record. In this case, it is particularly possible that the
  • Control output time succeeds the input time of the data set of the transmitted coded data by a time period which is the input time reduced by the process and transmission time.
  • a particular advantage of the invention can be seen in the use of a method or a screwdriver arrangement or a control of high-precision screwdriving devices, in which a high-precision tool angle positioning or control is important regardless of the operating speed of a screwdriver motor.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a conventional hand screwdriver
  • FIG. 2 shows a block circuit diagram of an embodiment of a screwdriver arrangement according to the invention
  • 3 shows a block circuit diagram of a further embodiment of the invention. screwdriver arrangement according to the invention
  • FIG. 4 shows a block circuit diagram of a further embodiment of a further screwdriver arrangement according to the invention.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the logical sequence of steps in an encoder of a screwdriver arrangement according to the invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the logical sequence of steps in a decoder of a screwdriver arrangement according to the invention.
  • FIG. 7 shows a signal-time diagram which shows the functioning of a first and second timer of a time processing unit of a screwdriver arrangement according to the invention.
  • the processing device is a handheld screwdriver 32, which comprises a brushless DC motor 36 with an associated motor position sensor 1 2.
  • the motor position sensor 1 2 is connected via a four-wire cable to the encoder 38, which serves as a transmitter.
  • Start switch signals or data 14 ' which are generated by a manually operated start switch 14 (see FIG. 1), are fed into the encoder 38 via a two-wire cable.
  • the motor position sensor 1 2 typically has at least three Hall sensors with which an angle of rotation orientation of a motor shaft of the motor can be determined at any time.
  • the encoder 38 receives torque sensor data or signals 18 'and rotation angle sensor data or signals 16' via four- or two-wire cables.
  • the processing device 32 further comprises a decoder (receiver) 40, via which the indicator lights IO (green) 20a and NOK (red) 20b are controlled.
  • the processing device 32 is connected to a central unit 30 via a transmission means 34.
  • the transmission means 34 here consists of a five- to six-wire flexible cable which is divided into a three-four-wire power or motor supply cable and a two-wire data or signal transmission T / EP00 / 00819
  • the power supply cable and the data transmission cable are provided in a common protective armor.
  • the motor supply cable is connected to a power unit 42 in the central unit 30 and the signal or data transmission cable is electrically conductively connected to a decoder (receiver) 44 in the central unit 30.
  • a decoder receiveriver
  • an encoder transmitter
  • the encoder 46 and the decoder 44 are connected to a screwdriver control unit 48 via a multi-core broadband cable.
  • the electrical power supply lines to the decoder 44, the encoder 46 and the screwdriver control unit 48 are not shown.
  • FIG. 3 shows a schematic block view of a second embodiment of a processing arrangement 32 according to the invention.
  • a transmission transformer 50 is used in the processing device 32 in order to send or receive signals or data and a supply power of the encoder 38 and decoder 40 via the power or motor power supply cable.
  • the additional two-wire signal or data transmission cable used in the embodiment shown in FIG. 2 can thus be dispensed with.
  • the transmission transformer 50 is a high-frequency transformer, which modulates the data or signals on two cable cores of the motor supply cable at a high frequency. The total number of cable cores required for the transmission medium can thus be reduced to three cable cores.
  • the motor supply cable is a conventional standard power cable, which is much cheaper than a 1 8-core special connection cable, which is in the
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the processing arrangement 32 according to the invention.
  • the power supply of the encoder 38 and the decoder 40 of the processing device 32 is taken over by a separate transmission transformer 52, which is provided in addition to the transmission transformer 50 which improves transmission efficiency and security security of data and services is made possible.
  • the mode of operation of the machining arrangement 32 according to the invention here an electric handheld screwdriver, is explained below.
  • a screwing process by means of the electric hand screwdriver 32 is triggered by actuating the start switch 14.
  • All sensor data or signals recorded in the handheld screwdriver 32, in particular those of the engine position sensor 1 2, the start switch 14, the torque sensor 1 8 and the angle of rotation sensor 1 6 are fed to the encoder 38 of the handheld screwdriver 32. If one or more signals of said sensor data change, the encoder 38 sends the data as one coded
  • the encoder 46 in the central unit 30 sends control signals to the decoder 40 in the handheld screwdriver 32 so as to give the operator feedback via the light-emitting diodes 20a, 20b as to whether the screwing process has been carried out properly or has ended.
  • the control LED 20a green
  • the control LED lights up NOK, red
  • the transmitted coded data are subsequently decoded and processed, which will be described in more detail with reference to FIG. 6. If the value of the start signal 14 'of the start switch 14 is equal to the value "STOP", a stop command is sent to the decoder 44 in the central unit 30 and the screwing process is ended. However, the start signal has a different one
  • the sensor data in the handheld screwdriver 32 is further read out and compared by the encoder 38. Consequently, the encoder 38 only sends data to the decoder 44 if there is a change in the Hall sensor data or the motor position sensor data.
  • a transmitted data record typically has a size of at least four, typically eight or sixteen bits.
  • This flowchart relates to an embodiment of the processing arrangement which is particularly suitable for handheld screwdrivers which are also to be used in a high speed range above 5000 revolutions / minute. At such high speeds, the problem arises that "real-time control" of the motor of the handheld screwdriver 32 can no longer be carried out by the central unit 30, since a process and transmission time .DELTA.t is no longer negligible compared to the typical commutation times of the brushless DC motor, since the Transmission between encoder 38 and decoder 44 typically occurs at a data transfer rate of less than 50 kbaud.
  • Determining the input time T- of a data record of the coded transmitted data in the central unit can also determine a recovery time (decoding time) T r .
  • the recovery time T r is understood to mean the point in time at which the large number of data has been restored by the decoder 44 from the data record of the transmitted coded data.
  • a timer 1 which is designed as an up-count timer, is set to the value 0 and started when a "START signal" is received by the encoder 38. In the following it is checked whether the data of the motor position encoder
  • timer 1 XT ⁇ . This value XT, timer 1 can consequently be assigned to a time T, which encoded between two inputs of immediately following data records
  • a process and transmission time value X ⁇ t is now subtracted to correct the process and transmission time ⁇ t.
  • This value is transferred to a timer 2, which is designed as a countdown timer, after which it is started.
  • the commutation register for the motor commutation of the handheld screwdriver motor 36 is increased by a value. If no stop signal is subsequently obtained from the encoder 38, a check is made as to whether the countdown timer 2 has already expired, ie has reached the value 0.
  • FIG. 7 again shows in a signal / voltage time diagram the mode of operation of the time processing unit working with two timers, only a single run through the flow diagram shown in FIG. 6 being shown.
  • the motor commutator values or Hall sensor values are only shown schematically as square-wave voltages.
  • the decoder 44 receives the immediately following data record N of the transmitted coded data. Because of the process and
  • transmission time ⁇ t is to be assigned an “actual” time T- - ⁇ t to this data set N.
  • T- the timer 1
  • the countdown timer 2 is loaded and started with the remaining time value XT, -X ⁇ t.
  • the timer 2 reaches the initial value 0 at exactly the time T 2 , at which one

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Abstract

Schrauberanordnung mit einem Schraubgerät (32), einer Zentraleinheit (30) und einem Übertragungsmittel (34), wobei das Schraubgerät (32) zumindest einen Kodierer (38) zur Erstellung von kodierten Daten aus einer Vielzahl von Daten in dem Schraubgerät (32) und die Zentraleinheit (30) zumindest einen Dekodierer (44) zur Wiederherstellung der Vielzahl von Daten aus den übertragenen kodierten Daten aufweist und das Übertragungsmittel (34) zur Übertragung der kodierten Daten von dem Schraubgerät (32) zu der Zentraleinheit (30) ausgelegt ist.

Description

KABEL-SPARSCHALTUNG Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen kodierter Daten zwischen einem Schraubgerät und einer zugeordneten Zentraleinheit.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Elektro-Handschraubers 8, wie er im Stand der Technik verwendet wird. Zum Betrieb eines solchen Bearbeitungsgerätes sind elektrische Anschlußleitungen 22 erforderlich, die das Gerät mit einer zugehörigen Steuerungs- und Versorgungseinheit verbindet. Aufgrund der vielfältigen benötigten Funktionen in einem solchen Elektro-Hand- schrauber werden entsprechende mehradrige und damit schwere Kabel benötigt. So weist ein herkömmlicher Handschrauber typischerweise eine folgende Kabelbelegung auf:
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Um demnach die notwendigen Signale bzw. Versorgungsspannungen zu der Motorversorgung 10, dem Motorlagegeber 1 2, dem Startschalter 14, den IO/NIO Kontrollleuchten 20a, 20b, dem Drehwinkelsensor 1 6 und dem Drehmomentsensor 1 8 zu übertragen, ist typischerweise ein Anschlußkabel 22 mit 1 8 Kabela¬ dern notwendig. Zwangsweise führen solche aufwendigen und dicken Kabel auch zu komplexen, anfälligen und teuren Steckerverbindersystemen und ziehen einen entsprechend hohen Kabelkonfektionierungsaufwand nach sich. Da solche Kabel ständigen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, sind sie sehr störanfällig und müssen in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zur störungssicheren und zuverlässigen und dabei kostengünstigen Übertragung von Signalen bzw. Daten und Versorgungsleistungen zwischen einem Schraubgerät und einer zugeordneten Zentraleinheit unter Einsatz kostengünstiger Teile anzugeben, wobei die Anordnung bevorzugt auch in hohen und sehr hohen Drehzahlbereichen motorgesteuerter Schraubgeräte einsetzbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schrauberanordnung gemäß Anspruch 1 , ein Verfahren zur Übertragung von Daten gemäß Anspruch 1 6 und eine Verwendung gemäß Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Schrauberanordnung umfaßt ein Schraubgerät, eine Zentraleinheit und ein Übertragungsmittel, wobei das Schraubgerät zumindest einen Kodierer zur Erstellung von kodierten Daten aus einer Vielzahl von Daten in dem Schraubgerät und die Zentraleinheit zumindest einen Dekodierer zur
Wiederherstellung (Dekodierung) der Vielzahl von Daten aus den übertragenen kodierten Daten aufweist und das Übertragungsmittel zur Übertragung der kodierten Daten von dem Schraubgerät zu der Zentraleinheit ausgelegt ist. Insbesondere können somit von dem Schraubgerät erfaßte Daten bzw. Signale durch den Kodierer, welcher in dem Schraubgerät vorgesehen ist, in kodierte
Daten gewandelt werden, die nachfolgend auf eine Übertragung mittels des Übertragungsmittels in der Zentraleinheit durch den Dekodierer wieder in die ursprünglichen Daten (Vielzahl von Daten) dekodierbar sind.
Bevorzugt ist das Übertragungsmittel zu einer seriellen Übertragung der kodierten
Daten ausgelegt. Jedoch ist es ebenfalls möglich, einen Teil der Daten in herkömmlicher Weise (parallel) zu übertragen, während ein anderer Teil der Daten in Form der kodierten Daten seriell übertragen wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Übertragungsmittel zumindest ein flexibles Kabel, welches das Schraubgerät mit der zugeordneten Zentraleinheit verbindet.
Bevorzugt ist das flexible Kabel ein zweiadriges Übertragungskabel, welches zusätzlich zu einem Leistungsversorgungskabel zwischen dem Schraubgerät und der Zentraleinheit bereitgestellt ist. In diesem Fall kann das Leistungsversorgungskabel ein herkömmliches Versorgungskabel (Stromkabel) sein, das keine weiteren Kabeladern zur Datenübertragung aufweisen muß. Das Übertragungs- kabel andererseits ist bevorzugt ein zweiadriges Kabel, das eine zusätzliche
Abschirmung und/oder Verdrillung (twisted pair) aufweisen kann.
Besonders bevorzugt ist es, daß Kabel als ein zumindest zweiadriges Leistungsversorgungskabel auszulegen und das Schraubgerät mit einem Übertragungs- transformator zur Übertragung der kodierten Daten über das Leistungsversσf- gungskabel bereitzustellen, um so auf ein zusätzliches Übertragungskabel verzichten zu können. Somit werden zur Verbindung der Zentraleinheit mit dem Schraubgerät nur stabile und störungssichere Leistungsversorgungskabel bzw. -kabeladern eingesetzt. Der Übertragungstransformator kann hierbei ein Hoch- frequenztransformator sein, der die zu übertragenden kodierten Daten als Modulationssignale auf das Leistungsversorgungskabel aufmoduliert. Bevorzugt kann auch eine Leistungsversorgung des Kodierers über den Ubertragungsformator von dem Leistungsversorgungskabel erfolgen. Ferner ist es ebenfalls möglich, die Leistungsversorgung des Kodierers getrennt von der Daten- bzw. Signalüber- tragung mittels eines zweiten Übertragungstransformators, der ebenfalls an das
Leistungsversorgungskabel angeschlossen ist, vorzusehen.
Die Zentraleinheit der Schrauberanordnung kann insbesondere eine Versorgungsund/oder Steuereinheit sein, die Steuerungssignale und/oder Strom- bzw. Span- nungsversorgungen für das Schraubgerät steuern bzw. regeln kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Zentraleinheit zumindest ein Kodierer zum Kodieren einer Vielzahl von Zentraleinheitsdaten in kodierte Zentraleinheitsdaten und in dem Schraubgerät zumindest ein Dekodierer zum Dekodieren der übertragenen kodierten Zentraleinheitsdaten in die Vielzahl der Zentraleinheitsdaten vorgesehen und das Übertragungsmittel zur Übertragung der kodierten Zentraleinheitsdaten von der Zentraleinheit zu dem Schraubgerät ausgelegt. Hierdurch ist es möglich, einen bidirektionalen kodierten Daten- bzw.
Signalstrom zwischen dem Schraubgerät und der Zentraleinheit bereitzustellen. Dieser Daten- bzw. Signalstrom von der Zentraleinheit zu dem Schraubgerät kann entweder über das Übertragungskabel bzw. das Leistungsversorgungskabel oder über ein zusätzlich bereitgestelltes Übertragungskabel bzw. weitere Kabela- dem erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schraubgerät zumindest einen Motor auf, der von der Zentraleinheit steuerbar ist. Außer bei dem genannten Schraubgerät der Schrauberanordnung kann die Erfindung auch beispiels- weise bei Bohr-, Fräs- und/oder Schraubgeräten entsprechender Anordnungen
Verwendung finden, deren jeweilige Motoren insbesondere bürstenlose Gleichstrommotoren sein können.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Zentraleinheit zumindest eine Zeitprozessierungseinheit, die zur Bestimmung einer Eingangszeit eines Einganges eines Datensatzes der übertragenen kodierten Daten in der Zentraleinheit und/oder eine Wiederherstellungszeit (Dekodierungszeit) einer Wiederherstellung (Dekodierung) eines Datensatzes der Vielzahl der Daten in der Zentraleinheit und zur Berechnung einer Motorsteuerungssignalausgabezeit aus der Eingangszeit oder der Wiederherstellungszeit unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Prozeß- und Übertragungszeit ausgelegt ist und die Zentraleinheit zur Ausgabe von Motorsteuerungssignalen an dem Motor, die zu der Steuerungs- signalausgabezeit wirksam werden, ausgelegt ist. Durch die Zeitprozessierungseinheit ist es möglich, die Zeitverzögerung, die durch die Kodierung, Übertragung und Dekodierung der Vielzahl von Daten bzw. kodierten Daten zwischen deren
Detektion bzw. Erzeugung in dem Schraubgerät und der Weiterverarbeitung der Zentraleinheit auftritt, zu korrigieren bzw. bei der Steuerung des Motors zu berücksichtigen, ohne auf kostenträchtige Bauteile für Hochfrequenzanwendun- gen zurückgreifen zu müssen. Eine solche Prozeß- und Übertragungszeit wird sich insbesondere immer dann besonders bemerkbar machen, wenn eine zeitlich hochpräzise Steuerung bzw. Regelung des Schraubgerätes in Abhängigkeit von zuvor von demselben in die Zentraleinheit übertragenen Daten vorgesehen ist. Insbesondere ermöglicht die Zeitprozessierungseinheiten die zeitlich hochpräzise
Steuerung bzw. Regelung eines Elektromotors des Schraubgerätes auch in Motordrehzahlbereichen, die aufgrund der hierbei nicht mehr vernachlässigbaren Prozeß- und Übertragungszeit keine "Echtzeitsteuerung bzw. -regelung" mehr ermöglichen, einschließlich der jeweiligen Drehwinkellagen während der Bewe- gung und in der vorgesehenen Endposition.
Bevorzugt werden hierbei einzelne Datensätze der kodierten Daten von dem Schraubgerät zu der Zentraleinheit nur in einem Signal- bzw. Datenänderungsfall übertragen, d. h. ein neuer Datensatz kodierter Daten wird immer nur dann von dem Kodierer zu dem Dekodierer gesendet, wenn sich der Datensatz von dem unmittelbar vorhergehenden Datensatz unterscheidet. Durch die Bestimmung der Eingangszeit des Eingangs eines Datensatzes in der Zentraleinheit durch die Zeitprozessierungseinheit und der vorbestimmten Prozeß- und Übertragungszeit ist es folglich möglich, eine Steuerungssignalausgabezeit insbesondere für den Motor zu bestimmen, bei der Steuerungssignale in dem Schraubgerät wirksam werden müssen, um zeitlich richtig "synchronisiert" zu sein. Ein solches Steuerungssignal ist beispielsweise die Spannung bzw. die Stromstärke von einer der Motorphasen der Leistungsversorgung des Elektromotors.
Bevorzugt umfaßt die Zeitprozessierungseinheit zumindest einen ersten und einen zweiten Timer, wobei der erste Timer zur Bestimmung der Eingangszeit und/oder der Wiederherstellungszeit und der zweite Timer zur Bestimmung der Motorsteuerungsausgabezeit ausgelegt ist.
Besonders bevorzugt ist der erste Timer als Aufwärtszähltimer ausgelegt, der jeweils von einem vorbestimmten Ausgangswert zu einer Eingangszeit eines vorangegangenen Datensatzes der übertragenen kodierten Daten bis zu einem Zielwert zu der Eingangszeit des (späteren) Datensatzes aufwärts zählt, wobei die Zeitprozessierungseinheit zur Übergabe des um die Prozeß- und Übertragungszeit korrigierten Zielwertes an den zweiten Timer ausgelegt ist, der zweite Timer ein Abwärtszähltimer ist und von dem korrigierten Zielwert zu dem vorbestimmten Ausgangswert abwärts zählt und die Zentraleinheit zur Ausgabe der Motorsteuersignale an den Motor zu der Motorsteuerungssignalausgabezeit ausgelegt ist, bei welcher der zweite Timer auf den vorbestimmten Ausgangswert gezählt hat.
Bevorzugt ist der vorherangegangene Datensatz einer von drei unmittelbar vorangegangenen Datensätzen oder ein vorbestimmter Mittelwert aus diesen, besonders bevorzugt der erste unmittelbar vorangegeangene Datensatz. Bevorz- gut zählt der erste Timer von dem vorbestimmten Ausgangswert 0 zu der Eingangszeit des unmittelbar vorangegangenen Datensatzes der übertragenen kodierten Daten bis zu einem Zielwert, den er zur Eingangszeit des unmittelbar nachfolgenden Datensatzes erreicht, und der zweite Timer zählt von dem korrigierten Zielwert zu dem Ausgangswert 0 abwärts. Der korrigierte Zielwert ergibt sich hierbei aus dem Zielwert minus einem Wert, der der Prozeß- und Übertragungszeit entspricht. Wenn der Timer 2 den vorbestimmten Ausgangswert 0 erreicht hat, werden beispielsweise Motorsteuerungssignale zur Steue- rung der Motorkommutierung ausgegeben.
Erfindungsgemäß wird eine Verwendung von zumindest einem Kodierer in einem Schraubgerät und zumindest einem Dekodierer in einer Zentraleinheit vorgeschlagen, wobei der Kodierer eine Vielzahl von Daten als kodierte Daten kodiert und der Dekodierer die übertragenen kodierten Daten in die Vielzahl von Daten dekodiert und so eine Reduktion einer Übertragungskabelanzahl eines Übertragungsmittels unter eine Datenleitungsanzahl des Schraubgerätes bzw. Anzahl der von dem Schraubgerät erfaßten unterschiedlichen Sensorsignalen bzw. Daten ermöglicht, insbesondere unter vier, bevorzugt unter drei. Hierdurch ist es möglich, die Anzahl der benötigten Kabel bzw. Kabeladern zwischen einem
Schraubgerät und einer zugeordneten Zentraleinheit erheblich zu reduzieren.
Insbesondere wird die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schrauberanord- nung mit einer Zeitprozessierungseinheit für Schraubgeräte vorgeschlagen, die auch in einem hohen Drehzahlbereich größer 5000 Umdrehungen/Minute, insbesondere größer 1 0000 Umdrehungen/Minute arbeiten sollen. In diesen hohen Drehzahlbereichen von Schraubgeräten ist eine "Echtzeitsteuerung" von bei- spielsweise einem Schraubgerätmotor nur unter großen Schwierigkeiten möglich, da die entsprechenden Zeitskalen eine Steuerung bzw. Regelung im MHz-Frequenzbereich erforderlich machen. Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schrauberanordnung und einer Zeitprozessierungseinheit ermöglicht jedoch eine Lösung des Prozeß- bzw. Übertragungszeitproblems mit elektronischen Mitteln, die lediglich eine typische Bearbeitungsfrequenz im kHz-Bereich aufweisen müssen. Diese Lösung ist sowohl im Hinblick auf die Herstellungskosten als auch auf die Baugröße und Betriebssicherheit einer "MHz-Lösung" weit überlegen.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einem Schraubgerät und einer Zentraleinheit mit folgenden Schritten bereitgestellt:
Kodieren einer Vielzahl von Daten in dem Schraubgerät in kodierte Daten, Übertragen der kodierten Daten zu der Zentraleinheit und
Dekodieren der übertragenen kodierten Daten in die Vielzahl der Daten in der Zentraleinheit.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist das Verfahren folgende zusätzliche Schritte auf:
Kodieren einer Vielzahl von Zentraleinheitsdaten in der Zentraleinheit in kodierte Zentraleinheitsdaten,
Übertragen der kodierten Zentraleinheitsdaten zu dem Schraubgerät und Dekodieren der übertragenen kodierten Zentraleinheitsdaten in die Vielzahl der Zentraleinheitsdaten in dem Schraubgerät.
Das Verfahren sieht insbesondere vor, daß die Zentraleinheit eine Steuerungs- signalausgabezeit aus einer Eingangszeit eines Datensatzes der übertragenen kodierten Daten in der Zentraleinheit und/oder einer Wiederherstellungszeit (Dekodierungszeit) einer Wiederherstellung (Dekodierung) eines Datensatzes der Vielzahl der Daten in der Zentraleinheit unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Prozeß- und Übertragungszeit bestimmt und Steuerungssignale an das Schraubgerät überträgt, die zu der Steuerungssignalausgabezeit wirksam werden. Die Steuerungssignale können insbesondere Versorgungsspannungen bzw. Ströme der einzelnen Motorphasen eines Motors des Schraubgerätes sein, die zu dem Zeitpunkt der Steuerungssignalausgabezeit von der Zentraleinheit ausgegeben werden.
Bevorzugt bestimmt die Zentraleinheit die Eingangszeit des Datensatzes der kodierten Daten aus einer Zeitdifferenz zwischen einem Eingang eines vorherigen
Datensatzes und dem Eingang des (zeitlich späteren) Datensatzes der kodierten Daten in der Zentraleinheit.
Besonders bevorzugt ist es hierbei, daß der vorherige Datensatz ein unmittelbar vorheriger Datensatz ist. In diesem Fall ist es insbesondere möglich, daß die
Steuerungsausgabezeit der Eingangszeit des Datensatzes der übertragenen kodierten Daten um eine Zeitspanne nachfolgt, welche die um die Prozeß- und Übertragungszeit verringerte Eingangszeit ist.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist in der Verwendung eines Verfahrens bzw. einer Schrauberanordnung bzw. einer Steuerung von Hochpräzisions- schraubgeräten zu sehen, bei denen es auf eine hochpräzise Werkzeugwinkelpositionierung bzw. -Steuerung unabhängig von der Betriebsdrehzahl eines Schraubermotors ankommt.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines herkömmlichen Handschrau- bers;
Fig. 2 ein Blockschaltdiagramm einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schrauberanordnung; Fig. 3 ein Blockschaltdiagramm einer weiteren Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Schrauberanordnung;
Fig. 4 ein Blockschaltdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer weiteren erfindungsgemäßen Schrauberanordnung;
Fig. 5 ein Flußdiagramm, das die logische Schrittabfolge in einem Kodierer einer erfindungsgemäßen Schrauberanordnung zeigt;
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das die logische Schrittabfolge in einem Dekodierer einer erfindungsgemäßen Schrauberanordnung zeigt; und
Fig. 7 ein Signal-Zeitdiagramm, das die Funktionsweise eines ersten und zweiten Timers einer Zeitprozessierungseinheit einer erfindungsgemä- ßen Schrauberanordnung zeigt.
In Fig. 2 ist schematisch ein wesentlicher Teil der Schaltungselektronik einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schrauberanordnung als Blockschaltbild dargestellt. Die Schrauberanordnung wird nachfolgend auch allgemein als Bearbeitungsanordnung und das Schraubgerät als Bearbeitungsgerät bezeichnet. Das Bearbeitungsgerät ist ein Handschrauber 32, der einen bürstenlosen Gleichstrommotor 36 mit zugeordnetem Motorlagegeber 1 2 umfaßt. Der Motorlagegeber 1 2 ist über ein vieradriges Kabel mit dem Kodierer 38 verbunden, welcher als Sender dient. Startschaltersignale bzw. -daten 14', die von einem manuell zu bediendem Startschalter 14 (vgl. Fig. 1 ) erzeugt werden, werden über ein zweiadriges Kabel in den Kodierer 38 eingespeist. Der Motorlagegeber 1 2 weist typischerweise zumindest drei Hallsensoren auf, mit denen eine Drehwinkelorientierung einer Motorwelle des Motors zu jedem Zeitpunkt bestimmt werden kann. In ähnlicher Weise erhält der Kodierer 38 Drehmoment- sensordaten bzw. -Signale 1 8' sowie Drehwinkelsensordaten bzw. -Signale 1 6' über vier- bzw. zweiadrige Kabel. Das Bearbeitungsgerät 32 umfaßt ferner einen Dekodierer (Empfänger) 40, über den Kontrollleuchten IO (grün) 20a und NIO (rot) 20b angesteuert werden.
Das Bearbeitungsgerät 32 ist über ein Übertragungsmittel 34 mit einer Zentraleinheit 30 verbunden. Das Übertragungsmittel 34 besteht hierbei aus einem fünf- bis sechsadrigen flexiblen Kabel, welches in ein drei-vieradriges Leistungs- bzw. Motorversorgungskabel und ein zweiadriges Daten- bzw. Signalübertragungs- T/EP00/00819
10 kabel aufgeteilt ist. Das Leistungsversorgungskabel und das Datenübertragungskabel sind hierbei in einer gemeinsamen Schutzarmierung bereitgestellt. Das Motorversorgungskabel ist mit einem Leistungsteil 42 in der Zentraleinheit 30 und das Signal- bzw. Datenübertragungskabel ist mit einem Dekodierer (Empfän- ger) 44 in der Zentraleinheit 30 elektrisch leitfähig verbunden. In der Zentraleinheit 30 ist ferner ein Kodierer (Sender) 46 untergebracht, der mit dem Dekodierer 44 in Verbindung steht. Der Kodierer 46 und der Dekodierer 44 sind über ein vieladriges Breitbandkabel mit einer Schraubersteuereinheit 48 verbunden. Die elektrischen Leistungsversorgungsleitungen zu dem Dekodierer 44, dem Kodierer 46 und der Schraubersteuereinheit 48 sind nicht dargestellt.
In Fig. 3 ist eine schematische Blockansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsanordnung 32 dargestellt. Im Gegensatz zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird hierbei ein Übertragungstrans- formator 50 in dem Bearbeitungsgerät 32 verwendet, um Signale bzw. Daten sowie eine Versorgungsleistung des Kodierers 38 und Dekodierers 40 über die Leistungs- bzw. Motorleistungsversorgungskabel zu senden bzw. empfangen. Auf das zusätzliche zweiadrige Signal- bzw. Datenübertragungskabel, das in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform verwendet wird, kann dadurch verzich- tet werden. Der Übertragungstransformator 50 ist ein Hochfrequenztransformator, der die Daten bzw. Signale auf zwei Kabeladern des Motorversorgungskabels hochfrequent aufmoduliert. Die Gesamtzahl der für das Übertragungsmittel notwendigen Kabeladern kann somit bis auf drei Kabeladern reduziert werden. Das Motorversorgungskabel ist ein herkömmliches Standardstromkabel, welches wesentlich günstiger als ein 1 8-adriges Spezialanschlußkabel ist, das im
Stand der Technik verwendet wird (vergleiche Fig. 1 ) .
Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bearbeitungsanordnung 32. Im Unterschied zu der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird hierbei die Leistungsversorgung des Kodierers 38 und des Dekodierers 40 des Bearbeitunngsgerätes 32 von einem getrennten Übertragungstransformator 52 übernommen, der zusätzlich zu dem Übertragungstransformator 50 vorgesehen ist, wodurch eine Verbesserung der Übertragungseffizienz und Si- cherheit von Daten und Leistungen ermöglicht wird.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Bearbeitungsanordnung 32, hier ein Elektro-Handschrauber, erläutert. Ein Schraubvorgang mittels des Elektro-Handschraubers 32 wird durch ein Betätigen des Startschalters 14 ausgelöst. Sämtliche in dem Handschrauber 32 erfaßte Sensordaten bzw. - Signale, insbesondere die des Motorlagegebers 1 2, des Startschalters 14, des Drehmomentsensors 1 8 und des Drehwinkelsensors 1 6 werden dem Kodierer 38 des Handschraubers 32 zugeführt. Änderen sich ein oder mehrere Signale dieser genannten Sensordaten, so sendet der Kodierer 38 die Daten als einen kodierten
Datensatz über das Übertragungsmittel 34 an die Zentraleinheit 30. Dort wird der Datensatz der übertragenen kodierten Daten von dem Dekodierer 44 empfangen und nachfolgend in die ursprüngliche Vielfalt der Daten dekodiert. Zur weiteren Verarbeitung der Daten sowie zur eigentlichen Steuerung des Hand- schraubers 32 wird die Vielzahl der Daten von dem Dekodierer 44 über erh vieladriges Kabel nun einer Schraubersteuereinheit 48 übergeben, die zur Steuerung des Handschraubers 23 ausgelegt ist. Abhängig von den in der Zentraleinheit 30 empfangenen kodierten Daten, erfolgt eine Steuerung des Schraubermotors durch geeignete Steuerung der Motorkommutierung, auf die später noch detailiert eingegangen wird.
Zusätzlich werden von dem Kodierer 46 in der Zentraleinheit 30 Kontrollsignale an den Dekodierer 40 in dem Handschrauber 32 gesendet, um so mittels der Leuchtioden 20a, 20b dem Bediener eine Rückmeldung geben, ob der Schraub- Vorgang ordnungsgemäß durchgeführt wird bzw. beendet ist. In diesem Fall leuchtet die Kontroll-LED 20a (grün), im Fehlerfall leuchtet die Kontroll-LED (NIO, rot) .
Die Betriebsweise der Bearbeitungsanordnung wird im folgenden anhand der Flußdiagramme von Fig . 5 und 6 weiter verdeutlicht werden. Zunächst soll anhand von Fig. 5 die Betriebsweise des Kodierers 38 des Handschraubers 32 beschrieben werden. Betätigt der Benutzer den Startschalter 1 4 des Handschraubers 32, so wird das Startschaltersignal 14' des Startschalters 1 4 und die Motorlagegeberdaten (Hallsensordaten) des Motorlagegebers 1 2 von dem Kodierer 38 ausgelesen bzw. empfangen. Ändern sich von einem Datensatz zum darauffolgenden Datensatz die Motorlagegeberdaten (Hallsensordaten), so werden die Daten in dem Kodierer 38 kodiert und über das Übertragungsmittel 34 an den Dekodierer 44 in der Zentraleinheit 30 gesendet. In dem Dekodierer
44 werden die übertragenen kodierten Daten nachfolgend dekodiert und weiterverarbeitet, was anhand von Fig. 6 genauer beschrieben werden wird. Ist der Wert des Start-Signals 14' des Startschalters 14 gleich dem Wert "STOP", so wird ein Stop-Kommando an den Dekodierer 44 in der Zentraleinheit 30 gesendet und der Schraubvorgang beendet. Hat jedoch das Start-Signal einen anderen
Wert, so erfolgt ein weiteres Auslesen und Vergleichen der Sensordaten im Handschrauber 32 durch den Kodierer 38. Folglich werden von dem Kodierer 38 nur Daten an den Dekodierer 44 gesendet, wenn eine Änderung der Hallsensordaten bzw. der Motorlagegeberdaten vorliegt. Typischerweise weist ein über- tragener Datensatz eine Größe von zumindest vier, typischerweise acht o er sechzehn Bit auf.
Die Betriebsweise des Dekodierers 44 der Zentraleinheit 30 soll im folgenden anhand des Flußdiagrammes von Fig . 6 näher erläutert werden. Dieses Flußdia- gramm bezieht sich hierbei auf eine Ausführungsform der Bearbeitungsanordnung, die besonders für Handschrauber geeignet ist, die auch in einem hohen Drehzahlbereich über 5000 Umdrehungen/Minute eingesetzt werden sollen. Bei derartig großen Drehzahlen stellt sich das Problem, daß keine" Echtzeitsteuerung" des Motors des Handschraubers 32 mehr von der Zentraleinheit 30 erfol- gen kann, da eine Prozeß- und Übertragungszeit Δt nicht mehr vernachlässigbar gegenüber den typischen Kommutierungszeiten des bürstenlosen Gleichstrommotors ist, da die Übertragung zwischen dem Kodierer 38 und dem Dekodierer 44 typischerweise mit einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von weniger als 50 kBaud erfolgt. Um jedoch eine tatsächliche "Echtzeitsteuerung" der Motor- kommutierung des Handschraubermotors 36 vornehmen zu können, wäre eine um Größenordnungen höhere Datenübertragungsrate notwendig . Eine hierfür notwendige MHz-Elektronik wäre jedoch aus Kosten-, Zuverlässigkeits- und Baugrößengründen unvorteilhaft. Die in Fig. 6 beschriebene Ausführungsform löst dieses Problem durch einen Einsatz einer Zeitprozessierungseinheit, die eine Korrektur bzw. eine Bestimmung einer Ausgabezeit T2 von Motorsteuerungssignalen bzw. Motorversorgungssignalen anhand einer von der Zentraleinheit 30 bestimmten Eingangszeit T-, eines Datensatzes der übertragenen kodierten Daten vornimmt. Alternativ zu der
Bestimmung der Eingangszeit T- eines Datensatzes der kodierten übertragenen Daten in der Zentraleinheit kann hierfür auch eine Wiederherstellungszeit (Dekodierungszeit) Tr bestimmt werden. Unter der Wiederherstellungszeit Tr wird dabei derjenige Zeitpunkt verstanden, bei welchem die Vielzahl der Daten von dem Dekodierer 44 aus dem Datensatz der übertragenen kodierten Daten wiederhergestellt worden ist.
Gemäß Fig. 6 wird ein Timer 1 , der als Aufwärtszähltimer ausgelegt ist, auf den Wert 0 gesetzt und gestartet, wenn ein "START-Signal" von dem Kodierer 38 empfangen wird. Nachfolgend wird geprüft, ob die Daten des Motorlagegebers
(Hallsensordaten) sich geändert haben. Ist das der Fall, so ist ein neuer Datensatz der kodierten Daten von dem Dekodierer 44 der Zentraleinheit empfangen worden. Daraufhin wird der Wert des Timer 1 ausgelesen (Timer 1 = XT^ . Dieser Wert XT, des Timers 1 läßt sich folglich einer Zeit T, zuordnen, die zwischen zwei Eingängen unmittelbar nachfolgender Datensätze von kodierten
Daten in der Zentraleinheit 30 vergangen ist. Von diesem Zeitwert XT, wird nun zur Korrektur der Prozeß- und Übertragungszeit Δt ein Prozeß- und Übertragungszeitwert XΔt abgezogen. Dieser Wert wird einem Timer 2, der als Abwärts- zähltimer ausgelegt ist, übergeben wonach dieser gestartet wird. Zusätzlich wird das Kommutierungsregister für die Motorkommutierung des Handschrauber- motors 36 um einen Wert erhöht. Wird nachfolgend kein Stop-Signal von dem Kodierer 38 erhalten, so erfolgt eine Prüfung, ob der Abwärtszähltimer 2 bereits abgelaufen ist, d. h. den Wert 0 erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, so wiederholt sich der Ablauf der genannten Schritte von der Prüfung der Änderung der Motor- lagegeberdaten (Hallsensordaten) an bis schließlich entweder ein Stop-Signal empfangen wird oder, falls dies nicht der Fall ist, der Timer 2 den Wert 0 erreicht hat (Zeitpunkt T2) . Zu diesem Zeitpunkt werden die neuen Kommutierungssignale an die Motorphasen ausgegeben und der Timer 2 gestopt. Fig. 7 zeigt in einem Signal/Spannung - Zeitdiagramm nochmals die Funktionsweise der mit zwei Timern arbeitenden Zeitprozessierungseinheit, wobei lediglich ein einzelner Durchlauf durch das in Fig. 6 dargestellte Flußdiagramm dargestellt ist. Die Motorkommutatorwerte bzw. Hallsensorwerte werden sind hierbei lediglich schematisch als Rechteckspannungen dargestellt. Zu einem Zeitpunkt t = 0, der dem Zeitpunkt des Eingangs eines Datensatzes N - 1 der kodierten übertragenen Daten in der Zentraleinheit 30 entspricht, wird der Aufwärts- zähltimer 1 auf seinen Startwert Timer 1 = 0 gesetzt und gestartet. Zu dem Zeitpunkt t = T- empfängt der Dekodierer 44 den unmittelbar darauffolgenden Datensatz N der übertragenen kodierten Daten. Aufgrund der Prozeß- und
Übertragungszeit Δt ist diesem Datensatz N jedoch eine "tatsächliche" Zeit T- - Δt zuzuordnen. Zu dem Zeitpunkt t = T- hat der Timer 1 den Wert XT1 erreicht. Um der Prozeß- und Zeitprozessierungszeit Δt Rechnung zu tragen, wird der Abwärtszähltimer 2 mit dem Restzeitwert XT, - XΔt geladen und gestartet. Somit erreicht der Timer 2 den Ausgangswert 0 genau zur Zeit T2, zu der eine
Ausgabe des erhöhten Motorkommutierungsregisters an die Motorphasen notwendig ist. Somit erfolgt trotz der nicht zu vernachlässigenden Prozeß- und Übertragungszeit Δt eine zeitliche hochpräzise Steuerung der Motorkommutie¬ rung, wie sie für eine drehwinkelgenaue Steuerung von Bearbeitungsgeräten notwendig ist.
Bezugszeichenliste
8 Handschrauber
10 Motorversorgung
1 2 Motorlagegeber
14 Startschalter
1 6 Drehwinkelsensor 1 8 Drehmomentsensor
20a lO-Kontrolleuchte
20b NIO-Kontrolleuchte
22 Anschlußkabel Zentraleinheit Bearbeitungsgerät Übertragungsmittel Motor Kodierer (Sender) in dem Bearbeitungsgerät Dekodierer (Empfänger) in dem Bearbeitungsgerät Leistungsteil Dekodierer (Empfänger) in der Zentraleinheit Kodierer (Sender) in der Zentraleinheit Schraubersteuereinheit Übertragungstransformator zweiter Übertragungstransformator

Claims

1 6
Ansprüche
1 . Schrauberanordnung mit einem Schraubgerät (32), einer Zentraleinheit (30) und einem Übertragungsmittel (34), wobei das Schraubgerät (32) zumindest einen Kodierer (38) zur Erstellung von kodierten Daten aus einer Vielzahl von Daten in dem Schraubgerät (32) und die Zentraleinheit (30) zumindest einen Dekodierer (44) zur Wiederherstellung der Vielzahl von
Daten aus den übertragenen kodierten Daten aufweist und das Übertragungsmittel (34) zur Übertragung der kodierten Daten von dem Schraubgerät (32) zu der Zentraleinheit (30) ausgelegt ist.
2. Schrauberanordnung nach Anspruch 1 , wobei das Übertragungsmittel (34) zu einer seriellen Übertragung der kodierten Daten ausgelegt ist.
3. Schrauberanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Übertragungsmittel (34) zumindest ein flexibles Kabel umfaßt, welches das Schraubge- rät (32) mit der Zentraleinheit (30) verbindet.
4. Schrauberanordnung nach Anspruch 3, wobei das Kabel ein zweiadriges Übertragungskabel ist, das zusätzlich zu einem Leistungsversorgungskabel zwischen dem Schraubgerät (32) und der Zentraleinheit (30) bereitgestellt ist.
5. Schrauberanordnung nach Anspruch 3, wobei das Kabel ein zumindest zweiadriges Leistungsversorgungskabel ist und das Schraubgerät (32) mit einem Übertragungstransformator (50, 52) zur Übertragung der kodierten Daten über das Leistungsversorgungskabel bereitgestellt ist.
6. Schrauberanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Zentraleinheit (30) eine Versorungs- und/oder Steuereinheit ist.
7. Schrauberanordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprü- ehe, wobei in der Zentraleinheit (30) zumindest ein Kodierer (46) zum
Kodieren einer Vielzahl von Zentraleinheitsdaten in kodierte Zentraleinheitsdaten und in dem Schraubgerät (32) zumindest ein Dekodierer (40) zum Dekodieren der übertragenen kodierten Zentraleinheitsdaten in die Vielzahl der Zentraieinheitsdaten vorgesehen ist und das Übertragungs- mittel (34) zur Übertragung der kodierten Zentraleinheitsdaten von der
Zentraleinheit (30) zu dem Schraubgerät (32) ausgelegt ist.
8. Schrauberanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Schraubgerät (32) einen Motor (36) aufweist, der von der Zentral- einheit (30) steuerbar ist.
9. Schrauberanordnung nach Anspruch 8, wobei der Motor (36) ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.
10. Schrauberanordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Zentraleinheit
(30) zumindest eine Zeitprozessierungseinheit umfaßt, die zur Bestimmung einer Eingangszeit (T eines Eingangs eines Datensatzes (N) der übertragenen kodierten Daten in der Zentraleinheit (30) und/oder einer Wiederherstellungszeit (T ) einer Wiederherstellung (Dekodierung) eines Datensatzes (N') der Vielzahl der Daten in der Zentraleinheit (30) und zur
Berechnung einer Motorsteuerungssignalausgabezeit (T2) aus der Eingangszeit (TJ oder der Wiederherstellungszeit (T ) unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Prozeß- und Übertragungszeit (Δt, Δt') ausgelegt ist und die Zentraleinheit (30) zur Ausgabe von Motorsteuerungssignalen an den Motor (36), die zu der Motorsteuerungssignalausgabezeit (T2) wirksam werden, ausgelegt ist.
1 1 . Schrauberanordnung nach Anspruch 10, wobei die Zeitprozessierungsein- heit zumindest einen ersten und einen zweiten Timer umfaßt, wobei der erste Timer zur Bestimmung der Eingangszeit (TJ und/oder der Wiederherstellungszeit (TJ) und der zweite Timer zur Bestimmung der Motorsteue- rungsausgabezeit (T2) ausgelegt ist.
1 2. Schrauberanordnung nach Anspruch 1 1 , wobei der erste Timer als Auf- wärtszähltimer ausgelegt ist, der jeweils von einem vorbestimmten Ausgangswert (Timerl = 0) zu einer Eingangszeit eines vorherigen Datensatzes (N-a) der übertragenen kodierten Daten bis zu einem Zielwert (Ti- merl = XTJ zu der Eingangszeit (TJ des Eingang des Datensatzes (N) aufwärts zählt, die Zeitprozessierungseinheit zur Übergabe des um die Prozeß- und Übertragungszeit (Δt) korrigierten Zielwerts (XT XΔt) an den zweiten Timer ausgelegt ist, der zweite Timer als Abwärtszähltimer ausgelegt ist und von dem korrigierten Zielwert (Timer2 = XT1-XΔt) zu dem vorbestimmten Ausgangswert (0) abwärts zählt und die Zentraleinheit (30) zur Ausgabe der Motorsteuersignale an den Motor zu der Motorsteuerungssignalausgabezeit (T2) ausgelegt ist, bei welcher der zweite Timer auf den vorbestimmten Ausgangswert (Timer2 = 0) gezählt hat.
1 3. Schrauberanordnung nach Anspruch 1 2, wobei der vorherige Datensatz (N-a) einer von drei unmittelbar vorhergehenden Datensätzen (N-3; N-2; N- 1 ) ist.
14. Verwendung von zumindest einem Kodierer (38) in einem Schraubgerät (32) und zumindest einem Dekodierer (44) in einer Zentraleinheit (30), wobei der Kodierer (38) eine Vielzahl von Daten als kodierte Daten kodiert und der Dekodierer (44) die übertragenen kodierten Daten in die Vielzahl von Daten dekodiert und so eine Reduktion einer Übertragungskabelanzahl eines Übertragungsmittels unter eine Datenleitungsanzahl des Schraubgeräts (32), insbesondere unter 4, bevorzugt unter 3, ermöglicht.
5. Verwendung einer Schrauberanordung nach einem der Anprüche 10-13 für ein Schraubgerät (32), das auch in einem Drehzahlbereich größer 5000 Umdrehungen pro Minute, insbesondere größer 10000 Umdrehungen pro Minute arbeiten soll.
6. Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einem Schraubgerät (32) und einer Zentraleinheit (30) mit folgenden Schritten:
Kodieren einer Vielzahl von Daten in dem Schraubgerät (32) in kodierte Daten, Übertragen der kodierten Daten zu der Zentraleinheit (30) und
Dekodieren der übertragenen kodierten Daten in die Vielzahl der Daten in der Zentraleinheit (30) .
7. Verfahren nach Anspruch 1 6 mit folgenden zusätzlichen Schitten: Kodieren einer Vielzahl von Zentraleinheitsdaten in der Zentraleinheit (30) in kodierte Zentraleinheitsdaten,
Übertragen der kodierten Zentraleinheitsdaten zu dem Schraubgerät (32) und
Dekodieren der übertragenen kodierten Zentraleinheitsdaten in die Vielzahl der Zentraleinheitsdaten in dem Schraubgerät (32) .
8. Verfahren nach Anspruch 1 6, wobei die Zentraleinheit (30) eine Steuerungssignalausgabezeit (T2) aus einer Eingangszeit (TJ eines Datensatzes (N) der übertragenen kodierten Daten in der Zentraleinheit (30) und/oder einer Wiederherstellungszeit (TJ) einer Wiederherstellung (Dekodierung) eines Datensatzes (N') der Vielzahl der Daten in der Zentraleinheit (30) unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Prozeß- und Übertragungszeit (Δt, Δt') bestimmt und Steuerungssignale an das Schraubgerät (32) überträgt, die zu der Steuerungssignalausgabezeit (T2) wirksam werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 8, wobei die Zentraleinheit (30) die Eingangszeit (TJ des Datensatzes (N) der kodierten Daten aus einer Zeitdifferenz zwischen einem Eingang zumindest eines vorherigen Datensatzes (N-a) und dem Eingang des Datensatzes (N) der kodierten Daten bestimmt.
20. Verfahren nach Anspruch 1 9, wobei der vorherige Datensatz ein unmittelbar vorheriger Datensatz (N-1 ) ist.
21 . Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Steuerungsausgabezeit (T2) der Eingangszeit (TJ des Datensatzes der übertragenen kodierten Daten (N) um eine Zeitspanne nachfolgt, welche die um die Prozeß- und Übertragungszeit (Δt) veringerte Eingangszeit (TJ ist.
22. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 8-21 in einer Steuerung von Hochpräzissionsschraubgeräten (32), bei denen eine hochpräzise Werkzeugwinkelsteuerung unabhängig von der Betriebdrehzahl, insbesondere von mehr als 5000 Umdrehungen pro Minute und insbeson- dere mehr als 10000 Umdrehungen pro Minute notwendig ist.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10030357A1 (de) 2000-06-21 2002-01-17 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Verfahren und Vorrichtung zur seriellen Datenübertragung zwischen einem Positionsmesssystem und einer Verarbeitungseinheit
US6913087B1 (en) 2004-01-30 2005-07-05 Black & Decker Inc. System and method for communicating over power terminals in DC tools
US20140069672A1 (en) * 2011-05-20 2014-03-13 Hitachi Koki Co., Ltd. Power Tool
US10131042B2 (en) 2013-10-21 2018-11-20 Milwaukee Electric Tool Corporation Adapter for power tool devices

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3619128A1 (de) * 1986-06-06 1987-12-10 Frankl & Kirchner Industrienaehmaschine
JPS63178332A (ja) * 1987-01-20 1988-07-22 Fujitsu Ltd デ−タテスト回路
DE3744733A1 (de) * 1987-08-07 1989-02-16 Festo Kg Stromversorgungseinrichtung mit verschiedenartigen, daran anschliessbaren elektrowerkzeugen
SE8802566L (sv) * 1988-07-08 1990-01-09 Atlas Copco Tools Ab Motordrivet verktyg och drivsystem foer detta
DE3913266A1 (de) * 1989-04-22 1990-10-25 Bosch Gmbh Robert Schaltungsanordnung fuer kraftfahrzeuge mit mehreren elektrischen verbrauchern
DE4225534A1 (de) * 1992-08-01 1994-02-03 Rolf Gnauert Anordnung zum Betreiben, Steuern und Überwachen von Elektromotoren in untertägigen Betrieben

Also Published As

Publication number Publication date
ES2187450T3 (es) 2003-06-16
EP1148977A2 (de) 2001-10-31
DE19904776A1 (de) 2000-08-10
EP1148977B1 (de) 2003-01-15
DE50001088D1 (de) 2003-02-20
ATE231048T1 (de) 2003-02-15
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