SCHLAGSCHRAUBER UND VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINES SCHLAGSCHRAUBERS

Abstract

 Ein Schlagschrauber (10), umfassend eine an einer Antriebswelle (28) angebrachte Werkzeugaufnahme (14) zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Schraubwerkzeugs, wobei die Antriebswelle (28) mittels einem über einen Antrieb (24) antreibbaren Drehschlagantrieb (22) in eine tangential schlagende Bewegung versetzbar ist, und wobei der Drehschlagantrieb (22) einen der Antriebswelle (28) zugeordneten Amboss (32), einen Hammer (30) und ein auf den Hammer (30) wirkendes Federelement (34) aufweist, wobei der Antrieb (24) über eine Führungskulisse (35) mit dem Hammer (30) wirkverbunden ist und wobei der Schlagschrauber (10) eine Steuerung (36) zur Steuerung (36) des Antriebs anhand eines Eingangsmesswerts (ϕ) aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsmesswert (ϕ) ein Zustand des Federelements (34) ermittelt wird und dass der Antrieb (24) in Abhängigkeit von dem Zustand des Federelements (34) gesteuert wird, wodurch ein besonders komfortables Arbeiten mit dem Schlagschrauber (10) ermöglicht wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren (1000) zur Steuerung eines Schlagschraubers (10).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem Drehschlagantrieb, insbesondere einen Schlagschrauber. Der Schlagschrauber umfasst eine an einer Antriebswelle angebrachte Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs. Das Werkzeug kann beispielsweise ein Schraubwerkzeug sein. Die Antriebswelle ist mittels einem über einen Antrieb antreibbaren Drehschlagantrieb in eine zumindest teilweise tangential schlagende Bewegung versetzbar. Der Drehschlagantrieb weist einen der Antriebswelle zugeordneten Amboss, einen Hammer und ein auf den Hammer wirkendes Federelement auf. Der Antrieb ist über eine Führungskulisse mit dem Hammer wirkverbunden. Ferner weist der Schlagschrauber eine Steuerung zur Steuerung des Antriebs auf. Durch Steuern des Antriebs kann das Verhalten des Drehschlagantriebs gesteuert werden.

[0002] Um einen möglichst vollständigen Impulsübertrag vom Hammer auf den Amboss zu erreichen und Vibrationen zu vermeiden, sollte der Hammer möglichst tangential auf den Amboss schlagen. Je nach Nutzungssituation des Schlagschraubers durch einen Benutzer, beispielsweise je nachdem, welches Werkzeug in der Werkzeugaufnahme aufgenommen ist, welcher Art das vom Werkzeug zu bearbeitende Werkstück ist, usw., kann es jedoch zu Fehlschlägen kommen, bei denen der Hammer zumindest nicht vollständig tangential auf dem Amboss auftrifft.

[0003] Beispielsweise kann er axial, das heißt parallel zur Antriebswelle, auf den Amboss auftreffen. In einem solchen Fall können erhebliche Vibrationen ausgelöst werden. Die effektiv auf die Werkzeugaufnahme übertragene Arbeitsleistung des Schlagschraubers kann sich dadurch zudem erheblich reduzieren.

[0004] Um daher den Schlagschrauber möglichst vielseitig, insbesondere in unterschiedlichen Nutzungssituationen einsetzen zu können, wäre es wünschenswert, wenn der Schlagschrauber in möglichst jeder Nutzungssituation eine hohe Arbeitsleistung an seiner Werkzeugaufnahme bereitstellen kann. Vibrationen während des Betriebs des Schlagschraubers sollten möglichst weitgehend vermieden werden.

[0005] Jedoch ist die konkrete Nutzungssituation normalerweise nicht durch den Schlagschrauber ohne Weiteres ermittelbar, sodass sich die Steuerung zur Steuerung nicht auf die Nutzungssituation direkt beschreibende Eingangsparameter stützen kann.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Schlagschrauber sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Schlagschraubers anzubieten, durch die ein zügiges sowie komfortables, insbesondere vibrationsarmes, Arbeiten in unterschiedlichen Nutzungssituationen ermöglicht wird.

[0007] Gelöst wird die Aufgabe durch einen Schlagschrauber, umfassend eine an einer Antriebswelle angebrachte Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Schraubwerkzeugs, wobei die Antriebswelle mittels einem über einen Antrieb antreibbaren Drehschlagantrieb in eine tangential schlagende Bewegung versetzbar ist, und wobei der Drehschlagantrieb einen der Antriebswelle zugeordneten Amboss, einen Hammer und ein auf den Hammer wirkendes Federelement aufweist, wobei der Antrieb über eine Führungskulisse mit dem Hammer wirkverbunden ist und wobei der Schlagschrauber eine Steuerung zur Steuerung des Antriebs anhand eines Eingangsmesswerts aufweist, wobei der Eingangsmesswert einem Zustand des Federelements entspricht.

[0008] Ein zugrunde liegender Gedanke ist dabei, dass ein komfortables, insbesondere schnelles, Arbeiten möglich ist, wenn die Werkzeugaufnahme mit einem möglichst hohen Drehmoment antreibbar ist. Dazu sollten alle Schläge des Hammers auf den Amboss tangential erfolgen. In diesem Falle kommt es dann auch zu keinen oder lediglich zu geringen Vibrationen in axialer Richtung. Dazu könnte theoretisch der Auftreffpunkt des Hammers auf den Amboss wiederholt bestimmt werden und dann der Antrieb abhängig von dem Auftreffpunkt durch die Steuerung gesteuert werden. Eine direkte Bestimmung dieses Auftreffpunkts ist aber nur mit einem hohen technischen Aufwand möglich. Auch ist naturgemäß keine kontinuierliche Steuerung auf Basis des immer nur zu Ereignis-Zeitpunkten definierten Auftreffpunkts, insbesondere zu den Zeitpunkten, an denen tatsächlich Schläge des Hammers auf den Amboss erfolgen, möglich.

[0009] Hier greift die hier vorgestellte Lösung ein. Denn es wurde erkannt, dass der Zustand des Federelements als Korrelat des Auftreffpunktes oder zumindest als Maß zur Überwachung des Schlagverhaltens besonders dienlich sein kann.

[0010] Überwacht man somit den zeitlichen Verlauf des Zustandes des Federelements, so können lokale Minima und lokale Maxima jeweils Zeitpunkten, in denen der Hammer seine Bewegungsrichtung umkehrt, entsprechen. Insbesondere können die lokalen Minima Schlägen auf den Amboss oder zumindest Wendepunkten des Hammers in der Nähe des Amboss entsprechen. Lokale Maxima können jeweils Umkehrpunkten der Bewegungsrichtung des Hammers in der Nähe des Antriebs entsprechen.

[0011] Der Zustand kann auch kontinuierlich erfassbar sein, insbesondere im Gegensatz zu beispielsweise der Erfassung von Zeitpunkten, beispielsweise der Zeitpunkte, wann der Hammer den Amboss trifft. Somit kann mit Hilfe des Zustands ein demnächst noch erfolgender Schlag prognostiziert werden.

[0012] Der Betrag des Zustands in seinem lokalen Minimum oder seinen lokalem Maximum kann indikativ dafür sein, ob ein optimaler Schlag zustande kommt oder zustande kommen wird. Somit kann das Schlagverhalten mit Hilfe einer solchen Prognose des Wertes im nächsten lokalen Minimum und / oder im nächsten lokalen Maximum gesteuert werden.

[0013] Somit kann die Steuerung durch eine Analyse des Zustands des Federelements, insbesondere durch eine Analyse des zeitlichen Verlaufs seines Zustands, den Antrieb derart steuern, beispielsweise dessen Drehmoment erhöhen oder erniedrigen, dass der Betrag des Zustands in den lokalen Minima und / oder in den lokalen Maxima in jeweils gewünschten Bereichen verbleibt oder in diese hinein verlagert wird. Dann kann erwartet werden, dass zumindest ein großer Teil der Schläge des Hammers optimal, insbesondere tangential, auf den Amboss trifft und somit wenig Verluste und Störungen in Form von unerwünschten Vibrationen auftreten.

[0014] Da diese Art der Steuerung weitgehend unabhängig von der jeweiligen Nutzungsart des Schlagschraubers anwendbar ist, ist bei einem solchen Schlagschrauber ein zügiges sowie komfortables, insbesondere vibrationsarmes, Arbeiten in unterschiedlichen Nutzungssituationen möglich.

[0015] Denkbar ist, den Eingangsmesswert, also den Zustand, direkt zu ermitteln. Beispielsweise kann ein Spannungssensor, beispielsweise ein Dehnungsmessstreifen oder ein Drucksensor, in und / oder an dem Federelement angeordnet sein.

[0016] Denkbar ist auch den Eingangsmesswert indirekt zu ermitteln. Beispielsweise kann der Eingangsmesswert als Relativwert zwischen einer Winkelposition des Hammers und einer Winkelposition des Antriebs ermittelt werden. Die Winkelpositionen können Drehwinkeln relativ zu einer Nulllage und um eine durch den Antrieb und die Antriebswelle gebildete Längsachse entsprechen.

[0017] Im Zusammenspiel mit der Führungskulisse kann sich aus der Differenz der beiden Winkelpositionen ein Maß ergeben, das im Zusammenhang mit dem Zustand des Federelements, beispielsweise einem Spannungszustand des Federelements, steht. Eine solche Differenz der Winkelpositionen kann auch, zumindest über einen weiten Bereich, mit einer Position des Hammers korrelieren. Insbesondere kann es mit der Position des Hammers entlang der Längsachse korrelieren.

[0018] Dazu kann der Schlagschrauber einen ersten Sensor zur Erfassung der Winkelposition des Hammers aufweisen. Der erste Sensor kann beispielsweise ein optischer Sensor sein.

[0019] Der Schlagschrauber kann einen zweiten Sensor zur Erfassung der Winkelposition des Antriebs aufweisen. Der zweite Sensor kann, zumindest zum Teil, am Antrieb angeordnet sein.

[0020] Der zweite Sensor kann beispielsweise einen Magnetsensor umfassen. Der Magnetsensor kann ein Hallsensor sein.

[0021] Aus den vorstehenden Überlegungen heraus ergibt sich, dass es vorteilhaft ist, wenn die Steuerung eingerichtet ist, ein Drehmoment des Antriebs in Abhängigkeit von einem Minimalwert des Zustands zu steuern. Insbesondere kann der zeitliche Verlauf des Zustands analysiert werden und Zeitpunkte lokaler Minima und / oder wenigstens ein Betrag des Zustands im jeweiligen lokalen Minimum ermittelt werden. Dadurch kann das Schlagverhalten des Hammers relativ zum Amboss geregelt werden.

[0022] Weiter können unerwünschte Vibrationen, in diesem Fall beispielsweise durch Anschlagen des Hammers am Antrieb, vermieden werden, wenn die Steuerung eingerichtet ist, ein Drehmoment des Antriebs in Abhängigkeit von einem Maximalwert des Spannungszustands zu steuern.

[0023] Dabei kann der Antrieb einen bürstenlosen Motor umfassen.

[0024] In den Rahmen der Erfindung fällt des Weiteren ein Verfahren zur Steuerung eines Schlagschraubers, wobei der Schlagschrauber eine an einer Antriebswelle angebrachte Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Schraubwerkzeugs, umfasst, wobei die Antriebswelle mittels einem über einen Antrieb antreibbaren Drehschlagantrieb in eine tangential schlagende Bewegung versetzbar ist, und wobei der Drehschlagantrieb einen der Antriebswelle zugeordneten Amboss, einen Hammer und ein auf den Hammer wirkendes Federelement aufweist, wobei der Antrieb über eine Führungskulisse mit dem Hammer wirkverbunden ist und wobei der Schlagschrauber eine Steuerung zur Steuerung des Antriebs anhand eines Eingangsmesswerts aufweist, wobei als Eingangsmesswert ein Zustand des Federelements ermittelt wird und dass eine Drehfrequenz des Antriebs in Abhängigkeit des ermittelten Zustands gesteuert wird.

[0025] Durch das Verfahren können Fehlschläge des Hammers vermieden werden. Axiale Vibrationen können verringert werden. Das auf die Werkzeugaufnahme übertragene Drehmoment kann maximiert werden. Somit ergibt sich ein besonders schnelles und damit komfortables Arbeiten mit einem Schlagschrauber, der das Verfahren implementiert. Durch das Verfahren können auch unerwünschte Vibrationen vermieden werden. Ein Arbeiten mit einem solchen Schlagschrauber kann somit besonders komfortabel und gesundheitsschonend erfolgen.

[0026] Das Verfahren kann vorsehen, dass ein lokales Minimum des Eingangsmesswerts ermittelt wird und der Antrieb in Abhängigkeit von diesem Minimum gesteuert wird. Insbesondere kann ein zeitlicher Verlauf des Eingangsmesswerts überwacht werden. Aus dem zeitlichen Verlauf können ein oder mehrere lokale Minima des Eingangsmesswerts ermittelt werden. Je nach Art des Antriebs ist denkbar, ein Drehmoment und / oder eine Drehfrequenz des Antriebs zu steuern.

[0027] Alternativ oder ergänzend ist denkbar, dass ein lokales Maximum des Eingangsmesswerts ermittelt wird und der Antrieb in Abhängigkeit von lokalen diesem Maximum gesteuert wird.

[0028] Die lokalen Minima und die lokalen Maxima können Korrelate unterschiedlicher Situationen sein. Beispielsweise können die lokalen Minima Zeitpunkten entsprechen, in denen sich der Hammer zumindest in der Nähe des Amboss befindet. Die lokalen Maxima können Zeitpunkten entsprechen, in den sich der Hammer fern vom Amboss, beispielsweise in der Nähe des Antriebs, befindet.

[0029] Denkbar ist auch, eine Trajektorie des Eingangsmesswertes zu ermitteln und / oder zu prognostizieren. Somit kann eine kontinuierliche, vorausschauende Steuerung erfolgen.

[0030] Insbesondere ist dazu denkbar, dass der Eingangsmesswert ausgewertet wird, während sich der Hammer dem Amboss nähert und / oder während er sich von diesem wegbewegt. Insbesondere kann der Eingangsmesswert zu Zeitpunkten ausgewertet werden, während der Hammer den Amboss und / oder die Antriebswelle nicht kontaktiert.

[0031] Denkbar ist, dass der Eingangsmesswert, direkt und / oder indirekt ermittelt wird. Eine indirekte Ermittlung kann dadurch erfolgen, dass ein oder mehrere, sich insbesondere auf den Drehschlagantrieb beziehende, Messwerte durch Sensoren gemessen werden. Aus den Messwerten kann dann auf den Zustand geschlossen werden. Beispielsweise kann eine Winkelposition des Hammers gemessen werden. Ferner kann eine Winkelposition des Antriebs gemessen werden. Aus der Differenz der beiden Winkelpositionen kann dann auf den Zustand des Federelements geschlossen werden.

[0032] Die Steuerung kann eine Regelung implementieren. Die Regelung kann eine lineare und / oder eine nichtlineare Regelung umfassen. Beispielsweise kann sie auf Basis eines maschinell trainierbaren Netzes beruhen. Insbesondere kann die Steuerung nach Art einer modellprädiktiven Regelung regeln.

[0033] Die Steuerung kann ein oder mehrere Regler umfassen und / oder ausbilden.

[0034] Ein Regler kann den Antrieb in Abhängigkeit von den lokalen Minima regeln. Dieser Regler kann vorzugsweise standardmäßig aktiviert sein, um ein stabiles Schlagverhalten während eines Normalbetriebs zu gewährleisten.

[0035] Ein Regler kann den Antrieb in Abhängigkeit von den lokalen Maxima regeln. Dieser kann beispielsweise bei Überschreiten eines Grenzwertes aktiviert werden.

[0036] Denkbar ist auch ein Regler, der den Antrieb sowohl in Abhängigkeit von den lokalen Minima als auch den lokalen Maxima regelt.

[0037] Der oder die Regler können abhängig von dem Eingangsmesswerts, also dem Zustand, und / oder einer der Winkelpositionen aktiviert und / oder deaktiviert werden. Durch selektive Aktivierung oder Deaktivierung von Reglern kann Rechenleistungsbedarf und / oder der Energiebedarf der Steuerung reduziert werden.

[0038] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.

[0039] In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

[0040] 

Fig. 1 einen Schlagschrauber in einer teilgeschnittenen Ansicht;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Drehschlagantriebs des Schlagschraubers gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Verfahren zur Steuerung des Schlagschraubers; und

Fig. 4 bis Fig. 6 Diagramme zum zeitlichen Zusammenhang zwischen einem Eingangsmesswert und einer Position eines Hammers.

[0041] In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung für gleiche oder sich funktional entsprechende Elemente jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet.

[0042] Fig. 1 zeigt eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere einen Schlagschrauber 10, in einer teilgeschnittenen Seitenansicht. Zu erkennen ist ein Gehäuse 12, aus dem eine Werkzeugaufnahme 14 zur Aufnahme eines Werkzeugs, beispielsweise eines Schraubbits oder einer Stecknuss, herausragt.

[0043] Am Gehäuse 12 ist ein Griffbereich 16 mit einem Bedienelement 18 ausgebildet. Das Bedienelement 18 ist zum Ein- und / oder Ausschalten eingerichtet.

[0044] Ein Akkupack 20 dient zur Energieversorgung des Schlagschraubers 10. Der Akkupack 20 weist beispielsweise Lithium-basierte und / oder Natrium-basierte Akkumulatoren auf. Der Schlagschrauber 10 ist somit kabellos betreibbar. Der Akkupack 20 kann eine Kapazität von wenigstens 20 Wh aufweisen. Der Akkupack 20 kann eingerichtet sein, eine elektrische Leistung von wenigstens 400 W, insbesondere als Spitzenleistung, beispielsweise über bis zu 60 Sekunden, insbesondere 10 Sekunden, hinweg bereitzustellen.

[0045] Weiter weist der Schlagschrauber 10 einen Drehschlagantrieb 22 auf. Der Drehschlagantrieb 22 ist innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet. Er ist in einer teilgeschnittenen Ansicht im Bereich II dargestellt.

[0046] Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung des Bereichs II aus Fig. 1 Details des Drehschlagantriebs 22.

[0047] Der Drehschlagantrieb 22 wird von einem Antrieb 24 angetrieben. Der Antrieb 24 umfasst unter anderem einen Motor 26 sowie ein Getriebe 27, beispielsweise ein Planetengetriebe. Der Motor 26 kann ein bürstenloser Motor sein.

[0048] Die Werkzeugaufnahme 14 (siehe Fig. 1) ist an einer Antriebswelle 28 angebracht und kann von dieser somit drehend, insbesondere tangential schlagend, angetrieben werden.

[0049] Der Antrieb 24 und die Antriebswelle 28 definieren eine Längsachse L des Schlagschraubers 10 (siehe Fig. 1).

[0050] Der Antrieb 24 treibt einen Hammer 30 an, der wiederum periodisch auf einen Amboss 32 schlägt. Der Amboss 32 mündet wiederum in die Antriebswelle 28, sodass schlussendlich Tangentialschläge des Hammers 30 die Werkzeugaufnahme 14 antreiben.

[0051] Insbesondere kann der Hammer 30 bei optimalem Schlag entlang einer Umfangsrichtung U um die Längsachse L herum auf den Amboss 32 schlagen und dadurch die Werkzeugaufnahme 14 antreiben.

[0052] In Fig. 2 entspricht die Umfangsrichtung U einer Richtung senkrecht zur Bildebene der Fig. 2 und ist daher in Fig. 2 lediglich sinnbildlich abgebildet. Sie verläuft somit radial umlaufend um die Längsachse L.

[0053] Der Hammer 30 ist parallel zur Längsachse L verschiebbar angeordnet. Er sitzt an einem freien Ende eines Federelements 34. Das Federelement 34 ist als Schraubenfeder ausgebildet. Das gegenüberliegende freie Ende des Federelements 34 sitzt im Bereich des Antriebs 24.

[0054] Der Hammer 30 ist an einer Führungskulisse 35 zwangsgeführt und über diese mit dem Antrieb 24 wirkverbunden. Die Führungskulisse 35 ist in etwa V-förmig. Wird somit der Antrieb 24 in Gang gesetzt, wird der Hammer 30 periodisch axial vor und zurück bewegt bei gleichzeitiger Rotation um die Längsachse L, so dass er schlussendlich periodisch gegen den Amboss 32 schlägt.

[0055] Zur Steuerung der Schlagbewegungen weist der Schlagschrauber 10 eine Steuerung 36 auf. Die Steuerung 36 umfasst einen Microcontroller 38, auf dem in einem Speicher 40 gespeicherter Programmcode 42 ausführbar ist.

[0056] Der Programmcode 42, und damit die Steuerung 36, ist eingerichtet, bei Ausführung auf dem Microcontroller 38 aus Messwerten eines ersten Sensors 44 und eines zweiten Sensors 46 einen Eingangsmesswert ϕ als Relativwert der Messwerte des ersten Sensors 44 und dem Messwert des zweiten Sensors 46 zu ermitteln. Abhängig von dem Eingangsmesswert, insbesondere also dem ermittelten Relativwert, steuert die Steuerung 36 die Drehfrequenz des Antriebs 24. Die Drehfrequenz wird dabei gemäß einem in Zusammenhang mit Fig. 3 bis 5 noch näher erläuterten Verfahren gesteuert.

[0057] Dabei ist der erste Sensor 44 zur Erfassung einer Winkelposition des Hammers 30 eingerichtet. Der zweite Sensor 44 ist zur Erfassung einer Winkelposition des Antriebs eingerichtet. Wie vorangehend beschrieben, kann der Eingangsmesswert ϕ somit einem Ausmaß entsprechen, in dem das Federelement 34 verlängert oder verkürzt und dadurch entsprechend gespannt ist. Über einen weiten Bereich hinweg korreliert der Eingangsmesswert ϕ linear auch mit der Position des Hammers 30 entlang der Längsachse L. Die Winkelpositionen des Hammers 30 und des Antriebs sind dabei derart standardisiert, dass ein Eingangsmesswert ϕ von 0 Radiant dem entspanntesten Zustand des Federelements 34, somit auch seiner längsten Länge, entspricht.

[0058] Die beiden Sensoren 44, 46, insbesondere der zweite Sensor 46, können Magnetsensoren, beispielsweise Hallsensoren, umfassen.

[0059] Fig. 3 stellt ein Verfahren 1000 dar, bei dem die Steuerung 36 den Motor 26, insbesondere durch Steuerung eines Drehmoments des Motors 26 dessen Drehfrequenz f, steuert. Das Verfahren 1000 ist durch entsprechende Gestaltung des Programmcodes 42 (siehe Fig. 2) und anschließende Ausführung des Programmcodes 42 auf der Steuerung 36 implementiert.

[0060] Bei einer Variante des Verfahrens 1000 ist vorgesehen, dass aus den Messwerten des ersten Sensors 44 und des zweiten Sensors 46 der Eingangsmesswert ϕ, also damit ein Maß eines Zustands, insbesondere eines Spannungszustands, des Federelements 34 (siehe Fig. 2), durch die Steuerung 36 ermittelt wird.

[0061] Abhängig vom Eingangsmesswert ϕ kann dann die Steuerung 36 ein Drehmoment und damit die Drehfrequenz f des Motors 26 einstellen. Infolge des eingestellten Drehmoments bzw. der Drehfrequenz f lässt sich die Bewegung des Hammers 30 und des zwischen dem Hammer 30 und dem Antrieb 24 eingespannten Federelements 34 durch kontinuierliche Messung der Messwerte der Sensoren 44, 46 und anschließende Verarbeitung dieser Messwerte durch die Steuerung 36 nach Art eines Regelkreises steuern.

[0062] Insbesondere kann die Steuerung 36 eingerichtet sein, zur Steuerung des Motors 26 Zeitpunkte und Beträge lokaler Minima und / oder lokaler Maxima des Eingangsmesswerts ϕ zu ermitteln.

[0063] Fig. 4 bis Fig. 6 zeigen Diagramme zeitlicher Verläufe des Eingangsmesswerts ϕ, gemessen in Radiant, und einer Position z, gemessen in Millimetern, des Hammers 30. Die Position z beschreibt die Position des Hammers 30 entlang der Längsachse L. Eine Position z = 0 mm entspricht dabei einer Position des Hammers 30, bei der der Hammer 30 einen optimalen Schlag gegen den Amboss 32 ausführen kann. Je positiver der Wert der Position z ist, desto näher befindet sich der Hammer 30 an dem dem Antrieb 24 zugewandten freien Ende des Federelements 34 und damit umso weiter vom Amboss 32 entfernt.

[0064] In Fig. 4 bis Fig. 6 sind ferner lokale Maxima Ma und lokale Minima Mi des Eingangsmesswerts ϕ markiert.

[0065] In Fig. 4 ist eine Situation dargestellt, bei der der Eingangsmesswert ϕ im Minimum Mi einen positiven Betrag, hier etwa 0.5 rad, aufweist, Im Minimum Mi erreicht somit das Federelement 34 nicht seinen entspanntesten Zustand. Schläge des Hammers 30 auf den Amboss 32 erfolgen zu früh, das heißt vor den eigentlich optimalen Zeitpunkten. In einer solchen Situation kann die Steuerung 36 durch Einstellen des Drehmoments die Drehfrequenz f reduzieren.

[0066] In Fig. 5 ist eine Situation dargestellt, bei der der Eingangsmesswert ϕ im Minimum Mi einen Betrag von in etwa 0 rad aufweist. Im Minimum Mi befindet sich somit das Federelement 34 in seinem entspanntesten Zustand. Schläge des Hammers 30 auf den Amboss 32 erfolgen somit zum optimalen Zeitpunkt; die Steuerung 36 kann die aktuelle Drehfrequenz f beibehalten. Dabei kann das Federelement 34 vorgespannt sein, sodass es auch in diesem entspanntesten Zustand eine gewisse Vorspannung aufweist.

[0067] In Fig. 6 ist eine Situation dargestellt, bei der sich der Eingangsmesswert ϕ im lokalen Minimum Mi im Negativen bewegt und beispielsweise ca. -0.3 rad erreicht. Im lokalen Minimum Mi ist befindet sich das Federelement 34 über seine vorgesehene Ruhelage hinaus. Schläge des Hammers 30 auf den Amboss 32 erfolgen somit zu spät; zur Korrektur kann die Steuerung 36 durch Einstellen des Drehmoments die aktuelle Drehfrequenz f erhöhen.

[0068] In allen drei Situationen gemäß der Fig. 4 bis 6 ist zu erkennen, dass die zeitlichen Verläufe des Eingangsmesswerts ϕ in Bereichen um die lokalen Maxima Ma knickfrei, also stetig differenzierbar, verlaufen.

[0069] Denkbar ist allerdings auch, dass der Eingangsmesswert ϕ einen definierten Schwellwert überschreitet, insbesondere kann eine Deckelung des Eingangsmesswerts ϕ auftreten. Der zeitliche Verlauf des Eingangsmesswerts ϕ im Bereich der lokalen Maxima kann einen Knick aufweisen. Derartige Situationen können darauf hindeuten, dass der Hammer 30 beim Zurückgleiten in Richtung des Antriebs 24 übersteuert oder gar auf Seiten des Antriebs 24 an einen Anschlag anschlägt.

[0070] In einem solchen Fall kann die Steuerung 36 beispielsweise die Drehfrequenz f senken oder den Antrieb 24 kurzzeitig deaktivieren, um weniger Leistung in den Drehschlagantrieb 22 einzuspeisen und dadurch weitere unerwünschte Vibrationen mindern oder gar vermeiden.

Bezugszeichenliste

[0071] 

10

Schlagschrauber

12

Gehäuse

14

Werkzeugaufnahme

16

Griffbereich

18

Bedienelement

20

Akkupack

22

Drehschlagantrieb

24

Antrieb

26

Motor

27

Getriebe

28

Antriebswelle

30

Hammer

32

Amboss

34

Federelement

35

Führungskulisse

36

Steuerung

38

Microcontroller

40

Speicher

42

Programmcode

44

erster Sensor

46

zweiter Sensor

1000

Verfahren

ϕ

Eingangsmesswert

II

Bereich

L

Längsachse

Ma

Maxima

Mi

Minima

U

Umfangsrichtung

f

Drehfrequenz

z

Position

Ansprüche

1. Schlagschrauber (10), umfassend eine an einer Antriebswelle (28) angebrachte Werkzeugaufnahme (14) zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Schraubwerkzeugs, wobei die Antriebswelle (28) mittels einem über einen Antrieb (24) antreibbaren Drehschlagantrieb (22) in eine tangential schlagende Bewegung versetzbar ist, und wobei der Drehschlagantrieb (22) einen der Antriebswelle (28) zugeordneten Amboss (32), einen Hammer (30) und ein auf den Hammer (30) wirkendes Federelement (34) aufweist, wobei der Antrieb (24) über eine Führungskulisse (35) mit dem Hammer (30) wirkverbunden ist und wobei der Schlagschrauber (10) eine Steuerung (36) zur Steuerung des Antriebs (24) anhand eines Eingangsmesswerts (ϕ) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Eingangsmesswert (ϕ) einem Zustand des Federelements (34) entspricht.

2. Schlagschrauber (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsmesswert (ϕ) als Relativwert zwischen einer Winkelposition des Hammers (30) und einer Winkelposition des Antriebs (24) ermittelt wird.

3. Schlagschrauber (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagschrauber (10) einen ersten Sensor (44) zur Erfassung der Winkelposition des Hammers (30) aufweist.

4. Schlagschrauber (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagschrauber (10) einen zweiten Sensor (46) zur Erfassung der Winkelposition des Antriebs (24) aufweist.

5. Schlagschrauber (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (46) einen Magnetsensor umfasst.

6. Schlagschrauber (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (36) eingerichtet ist, den Antrieb (24) in Abhängigkeit von einem lokalen Minimum des Eingangsmesswerts (ϕ) zu steuern.

7. Schlagschrauber (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (36) eingerichtet ist, den Antrieb (24) in Abhängigkeit von einem lokalen Maximum des Eingangsmesswerts (ϕ) zu steuern.

8. Verfahren (1000) zur Steuerung (36) eines Schlagschraubers (10), wobei der Schlagschrauber (10) eine an einer Antriebswelle (28) angebrachte Werkzeugaufnahme (14) zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Schraubwerkzeugs, umfasst, wobei die Antriebswelle (28) mittels einem über einen Antrieb (24) antreibbaren Drehschlagantrieb (22) in eine tangential schlagende Bewegung versetzbar ist, und wobei der Drehschlagantrieb (22) einen der Antriebswelle (28) zugeordneten Amboss (32), einen Hammer (30) und ein auf den Hammer (30) wirkendes Federelement (34) aufweist, wobei der Antrieb (24) über eine Führungskulisse (35) mit dem Hammer (30) wirkverbunden ist und wobei der Schlagschrauber (10) eine Steuerung (36) zur Steuerung des Antriebs anhand eines Eingangsmesswerts (ϕ) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,

dass als Eingangsmesswert (ϕ) ein Zustand des Federelements (34) ermittelt wird und

dass der Antrieb (24) in Abhängigkeit von dem Zustand des Federelements (34) gesteuert wird.

9. Verfahren (1000) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein lokales Minimum des Eingangsmesswerts (ϕ) ermittelt wird und der Antrieb (24) in Abhängigkeit von diesem lokalen Minimum gesteuert wird.

10. Verfahren (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein lokales Maximum des Eingangsmesswerts (ϕ) ermittelt wird und der Antrieb (24) in Abhängigkeit von diesem Maximum gesteuert wird.

11. Verfahren (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsmesswert (ϕ) ausgewertet wird, während sich der Hammer (30) dem Amboss (32) nähert oder sich von diesem wegbewegt.

Zeichnung