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EP1188521A2 - Elektrohandwerkzeuggerät mit Drehmomentkontrolle - Google Patents

Elektrohandwerkzeuggerät mit Drehmomentkontrolle Download PDF

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Publication number
EP1188521A2
EP1188521A2 EP01810852A EP01810852A EP1188521A2 EP 1188521 A2 EP1188521 A2 EP 1188521A2 EP 01810852 A EP01810852 A EP 01810852A EP 01810852 A EP01810852 A EP 01810852A EP 1188521 A2 EP1188521 A2 EP 1188521A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
torque
microcontroller
hand tool
identification means
tool device
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01810852A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1188521A3 (de
Inventor
Edwin Schweitzer
Roland Schaer
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.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP1188521A2 publication Critical patent/EP1188521A2/de
Publication of EP1188521A3 publication Critical patent/EP1188521A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • 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
    • B25B31/00—Hand tools for applying fasteners

Definitions

  • the invention relates to an at least partially rotating electric hand tool device such as a handheld screwdriver, a hand drill or a hammer drill, an associated one Fastening element that can be rotated, such as an anchor, and an associated method for assembling the rotating fastener.
  • Fastening elements such as anchors are mostly used in blind holes in building materials, to as further fixed points a further assembly with usual connecting means enable.
  • anchors with a given installation moment are used today either with a torque wrench, or just tightened by feeling. Under Using the torque wrench, the tightening process is relatively time consuming and complicated, the suit quality is not guaranteed when suiting by feel. In both cases high demands are placed on the user.
  • anchors are mechanically opposed If a predefined optimal target torque is exceeded.
  • the actual torque is in an electric angle screwdriver Strain gauges determined around a planetary gear and this from a device attachment wirelessly transmitted to a remote station with the controller via general transmission means, which automatically ends the drive when the target torque is reached.
  • the above An input unit that specifies the target torque places high demands the user.
  • WO8603314 contains bar code labels for identification, and WO86 / 02186 passive foil resonant circuits for identification and externally powered from WO89 / 05984 active transponders for identification, answering questions and storing data known, which is easy to manufacture in large quantities associated with mass products can be.
  • the object of the invention is a largely user-independent implementation and a method for the optimal fastening of fastening elements to be preloaded in a defined manner.
  • a fastener or its transport container fixed identification means or via an assigned identification means carrier like a chip card by a transceiver unit like a scanner system or a Transponder system in the electrical hand tool device determines the optimal target torque, this when setting the fastener by a microcontroller with an im Electric hand tool device measured continuously by the microcontroller and a sensor Actual torque compared and by a control means when the target torque is reached the setting process ends automatically.
  • An electronic motor control unit within the power supply is advantageous as the control means of the electric drive and further advantageously an electronically controllable clutch or an electronically controllable mechanical or electrical brake is available.
  • the identification means advantageously includes, for example, one on or in the fastening element small barcode, film resonant circuit or attached at an insignificant position Transponder, in addition to the information about the target torque, other data such as assigned hole diameter, hole depth, the length of the drill or the type of Drill, which is further advantageous on a controlled and by the microcontroller visible to an am containing the transmitter / receiver unit and the microcontroller, Housing arranged display can be shown.
  • the transmitter / receiver unit is a laser scanner / light receiver, in the case of the film resonant circuit, a variable-frequency radio transmitter / radio receiver or a read or write / read unit on the transponder.
  • Fig. 1 as an electric hand tool device with associated fastener.
  • an electric hand tool device 1 with an electric drive 2 for Tool 3 rotating at least partially about an axis A is used to determine the Actual torque suitable sensor 4 and a motor control unit with electrical Brake circuit executed control means 5, which via a microcontroller 6, the with one designed as a variable-frequency radio transmitter / radio receiver Transmitter / receiver unit 7 is connected and the variety-specific identification data an identification means 8 designed as a film resonant circuit, which is connected to a Fastening element 9 embodied as an anchor within transmission range is arranged, with a display 10 connected to the microcontroller 6 for illustration further identification data visible on a housing 11 of the Electric hand tool device 1 is arranged.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Portable Power Tools In General (AREA)

Abstract

Ein Elektrohandwerkzeuggerät (1) für ein zumindest teilweise um eine Achse (A) drehend angetriebenes Werkzeug (3) mit einen Mikrocontroller (6), welcher jeweils mit einem zur Ermittlung des Istdrehmoments geeigneten Sensor (4) und einem Steuermittel (5) zur Steuerung eines Elektroantriebs (2) verbunden ist, weist eine Sende/Empfangseinheit (7) auf, über welche Identifikationsdaten eines Identifikationsmittels (8) eines in Übertragungsreichweite befindlichen Befestigungselements (9) einlesbar sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezeichnet ein zumindest teilweise drehendes Elektrohandwerkzeuggerät wie ein Handschraubgerät, eine Handbohrmaschine oder einen Bohrhammer, ein zugeordnetes drehend setzbares Befestigungselement wie einen Anker, sowie ein zugeordnetes Verfahren zur Montage des drehend setzbaren Befestigungselementes.
Befestigungselemente wie Anker werden zumeist in Sacklöcher von Baustoffen eingesetzt, um als fest fixierte Punkte eine weitere Montage mit üblichen Verbindungsmitteln zu ermöglichen. Im Baugewerbe werden heute Anker mit vorgegebenem Installationsmoment entweder mit einem Drehmomentschlüssel, oder lediglich nach Gefühl angezogen. Unter Verwendung des Drehmomentschlüssels ist der Anzugsvorgang relativ zeitaufwendig und kompliziert, bei Anzug nach Gefühl ist die Setzqualität nicht gewährleistet. In beiden Fällen werden hohe Anforderungen an den Nutzer gestellt.
Nach der US4023373 oder der US5228250 sind Anker mit mechanischen Mitteln gegen Überschreitung eines vordefinierten optimalen Solldrehmoments ausgestattet.
In der Industrie, wie in der Automobilindustrie, ist ein drehmomentkontrollierter Schraubprozess üblich. Nach der JP6031646A2 stoppt ein Handschraubgerät, welche laufend das Istdrehmoment kontrolliert, den Drehantrieb automatisch bei Erreichen eines vorgewählten Solldrehmoments.
Nach der JP7308864A2 wird bei einem Schlagschrauber nach Erreichen einer, über die Folge der Spitzenwerte der gemessenen Drehstösse objektiv ermittelten, optimalen Befestigung reibschlüssiger Verbindungsmittel wie Schraubverbindungen der Drehantrieb gestoppt. Eine derartige objektive Ermittlung der optimalen Befestigung ist bei definiert vorzuspannenden Befestigungselementen nicht anwendbar.
Nach der US5404775 wird bei einen Elektrowinkelschrauber das Istdrehmoment durch Dehnmessstreifen um ein Planetengetriebe bestimmt und dieses von einem Gerätevorsatz drahtlos über allgemeine Übertragungsmittel an eine Gegenstelle mit dem Controller übertragen, welcher bei Erreichen des Solldrehmoments den Antrieb automatisch beendet. Die über eine Eingabeeinheit erfolgende Vorgabe des Solldrehmoments stellt hohe Anforderungen an den Nutzer.
Zudem sind aus der WO8603314 Barkodeetiketten zur Identifikation, aus der WO86/02186 passive Folienschwingkreise zur Identifikation sowie aus der WO89/05984 fremdgespeiste aktive Transponder zur Identifikation, Beantwortung von Fragen und Speicherung von Daten bekannt, welche einfach in hohen Stückzahlen herstellbar mit Massenprodukten verbunden werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer weitgehend nutzerunabhängigen Realisierung und einem Verfahren für die optimale Befestigung von definiert vorzuspannenden Befestigungselementen.
Die Aufgabe wird im wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im wesentlichen wird über ein am Befestigungselement oder dessen Transportbehältnis befestigtes Identifizierungsmittel oder über einen zugeordneten Identifizierungsmittelträger wie eine Chipkarte durch eine Sende/Empfangseinheit wie ein Scannersystem oder ein Transpondersystem im Elektrohandwerkzeuggerät das optimale Solldrehmoment ermittelt, dieses beim Setzen des Befestigungselementes durch einen Mikrocontroller mit einem im Elektrohandwerkzeuggerät vom Mikrocontroller und einem Sensor laufend gemessenen Istdrehmoment verglichen und durch ein Steuermittel bei Erreichen des Solldrehmoments der Setzvorgang automatisch beendet.
Durch diese, über die drahtlose Datenübertragung vom Identifizierungsmittel zum Elektrohandwerkzeuggerät weitgehend nutzerunabhängige, automatische Einstellung des Solldrehmoments wird verbunden mit der Kontrolle des Istdrehmoments eine optimale Befestigung von definiert vorzuspannenden Befestigungselementen erzielt.
Als Steuermittel ist vorteilhaft eine elektronische Motorsteuereinheit innerhalb der Stromzufuhr des Elektroantriebs sowie weiter vorteilhaft eine elektronisch steuerbare Kupplung bzw. eine elektronisch steuerbare mechanische oder elektrische Bremse vorhanden.
Vorteilhaft beinhaltet das Identifikationsmittel, bspw. ein an oder in dem Befestigungselement an einer unwesentlichen Position befestigten, kleinen Barkode, Folienschwingkreis oder Transponder, neben der Information zum Solldrehmoment noch weitere Daten wie den zugeordneten Bohrlochdurchmesser, Bohrungstiefe, die Länge des Bohrers oder die Art des Bohrers, welche weiter vorteilhaft auf einem von dem Mikrocontroller gesteuerten und sichtbar auf einen am, die Sende/Empfangseinheit und den Mikrocontroller beinhaltenden, Gehäuse angeordneten Display darstellbar sind.
Die Sende/Empfangseinheit ist je nach Identifikationsmittel bei dem Barkode ein Laserscanner/Lichtempfänger, bei dem Folienschwingkreis ein frequenzveränderlicher Radiosender/Radioempfänger oder bei dem Transponder eine Lese- oder Schreib/Lese-Einheit.
Das Verfahren umfasst im wesentlichen die Schritte:
  • Applizierung des sortenspezifischen Identifikationsmittels am Befestigungselement und/oder dessen Transportbehältnis und/oder an einem zugeordneten Identifikationsmittelträger.
  • Zum Setzen wird vom Nutzer das Befestigungselement und/oder dessen Transportbehältnis notwendig in eine räumliche Nähe zu dem zumindest teilweise drehenden, die definierte Vorspannung aufbringenden, Elektrohandwerkzeuggerät positioniert.
  • Vor und/oder während der zumindest teilweise drehenden Bewegung zum Aufbringen der definierten Vorspannung auf das Befestigungselement wird der definierte Solldrehmoment des Identifikationsmittels durch die Sende/Empfangseinheit des Elektrohandwerkzeuggerätes automatisch und/oder manuell geschaltet ausgelesen.
  • Während der zumindest teilweise, unter Erzeugung eines Istdrehmoments, drehenden Bewegung wird von einem Sensor und einem Mikrocontroller das Istdrehmoment ermittelt und dieses mit dem Solldrehmoment verglichen.
  • Nach dem Erreichen des Wertes des Solldrehmoments durch das Istdrehmoment, wodurch das Befestigungselement definiert vorgespannt und somit optimal gesetzt ist, wird vom Mikrocontroller der Drehantrieb gestoppt.
  • Vorteilhaft kann der Mikrocontroller in einem letzten Schritt den Kraftfluss zwischen einem träge nachlaufenden Elektroantrieb und dem Werkzeug mittels einer dazwischen angeordneten, elektronisch schaltbaren Kupplung wie einer Magnetkupplung unterbrechen bzw. eine aktive mechanische und/oder elektrische Abbremsung des Elektromotors aktivieren.
Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
Fig. 1 als Elektrohandwerkzeuggerät mit zugeordnetem Befestigungselement.
Nach Fig. 1 weist ein Elektrohandwerkzeuggerät 1 mit einem Elektroantrieb 2 für ein zumindest teilweise um eine Achse A drehendes Werkzeug 3 einen zur Ermittlung des Istdrehmoments geeigneten Sensor 4 und ein als Motorsteuereinheit mit elektrischer Bremsschaltung ausgeführtes Steuermittel 5 auf, welcher über einen Mikrocontroller 6, der mit einer als frequenzveränderlicher Radiosender/Radioempfänger ausgeführten Sende/Empfangseinheit 7 verbunden ist und die sortenspezifischen Identifikationsdaten eines als Folienschwingkreis ausgeführten Identifikationsmittels 8 einliest, welches an einem in Übertragungsreichweite befindlichen als Anker ausgeführten Befestigungselement 9 angeordnet ist, wobei ein mit dem Mikrocontroller 6 verbundenes Display 10 zur Darstellung weiterer Identifikationsdaten sichtbar auf einem Gehäuse 11 des Elektrohandwerkzeuggerätes 1 angeordnet ist.

Claims (7)

  1. Elektrohandwerkzeuggerät für ein zumindest teilweise um eine Achse (A) drehend angetriebenes Werkzeug (3) mit einen Mikrocontroller (6), welcher jeweils mit einem zur Ermittlung des Istdrehmoments geeigneten Sensor (4) und einem Steuermittel (5) zur Steuerung eines Elektroantriebs (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (6) mit einer Sende/Empfangseinheit (7) verbunden ist, über welche Identifikationsdaten eines Identifikationsmittels (8) eines in Übertragungsreichweite befindlichen Befestigungselements (9) und/oder dessen Transportbehältnis und/oder eines zugeordneten Identifikationsmittelträgers einlesbar sind.
  2. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Gehäuse (11) ein mit dem Mikrocontroller (6) verbundenes Display (10) sichtbar angeordnet ist.
  3. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (5) als eine elektronische Motorsteuereinheit innerhalb der Stromzufuhr des Elektroantriebs (2) ausgeführt ist, wobei der Motorsteuereinheit optional eine elektronisch steuerbare Kupplung bzw. eine elektronisch steuerbare mechanische oder elektrische Bremse zugeordnet ist.
  4. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende/Empfangseinheit (7) ein Laserscanner/Lichtempfänger, ein frequenzveränderlicher Radiosender/Radioempfänger oder eine Lese- oder Schreib/Lese-Einheit und das Identifikationsmittel (8) ein lesbar zugeordneter Barkode, Folienschwingkreis oder Transponder ist.
  5. Befestigungselement mit definiert vorzuspannenden, durch ein Handwerkzeuggerät (1) aufzubringenden Solldrehmoment, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (9) und/oder dessen Transportbehältnis und/oder der zugeordnete Identifikationsmittelträger ein zur Identifikation des Solldrehmoments durch eine Sende/Empfangseinheit (7) ausgestaltetes Identifikationsmittel (8) beinhaltet, welches optional ein aufgebrachter Barkode oder ein Folienschwingkreis oder ein Transponder ist.
  6. Verfahren zur Drehmomentkontrolle für ein Elektrohandwerkzeuggerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    in einem ersten Schritt vor und/oder während der zumindest teilweise drehenden Bewegung des Werkzeugs (3) um die Achse (A) das definierte Solldrehmoment des Identifikationsmittels (8) durch die Sende/Empfangseinheit (7) des Elektrohandwerkzeuggerätes (1) automatisch und/oder manuell geschaltet ausgelesen wird,
    in einem zweiten Schritt während der zumindest teilweise, unter Erzeugung eines Istdrehmoments, drehenden Bewegung des Werkzeugs (3) um die Achse (A) von einem Sensor (4) und einem Mikrocontroller (6) das Istdrehmoment ermittelt und dieses mit dem Solldrehmoment verglichen wird.
    in einem dritten Schritt nach dem Erreichen des Wertes des Solldrehmoments durch das Istdrehmoments vom Mikrocontroller (6) der Drehantrieb (2) gestoppt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    in einem letzten Schritt der Mikrocontroller (6) eine Unterbrechung des Kraftflusses zwischen dem Elektroantrieb (2) und dem Werkzeug (3) und/oder eine Abbremsung des Elektroantriebs (2) bewirkt.
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