DE102023200604A1

DE102023200604A1 - Method for controlling a hand-held power tool and hand-held power tool

Info

Publication number: DE102023200604A1
Application number: DE102023200604.9A
Authority: DE
Inventors: Michael UNGERMANN; Uwe Tröltzsch; Jan Linus Steuler; Jens Stefan Buchner; Martin-Philipp Irsch; Kakit Law; Stefan Weiss; Andreas Frischen; Lars Beseke; Timo Etzel; Oender Kara; Jan Doepner; Manuel Peter; Bernhard Hegemann; Dimetric Armand Tadah Teguetio
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2023-01-26
Filing date: 2023-01-26
Publication date: 2024-08-01
Also published as: CN118393865A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (200) zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine (100), wobei die Handwerkzeugmaschine (100) insbesondere als ein Schrauber ausgebildet ist, und wobei das Verfahren (200) umfasst:
Empfangen (201) von Sensordaten wenigstens einer Betriebsgröße (119) der Handwerkzeugmaschine (100);
Ausführen (203) eines Zustandsbestimmungsmoduls (107) auf die Sensordaten und Ermitteln eines Betriebszustands (A, B, C) der Handwerkzeugmaschine (100), wobei der ermittelte Betriebszustand (A, B, C) durch ein Material eines durch Ausführen eines Bohrvorgangs durch die Handwerkzeugmaschine (100) bearbeiteten Werkstücks (137) gekennzeichnet ist; und
Steuern (205) der Handwerkzeugmaschine (100) durch Ausführen einer an den ermittelten Betriebszustand (A, B, C) angepassten Steuerungsfunktion.
Die Erfindung betrifft ferner eine Handwerkzeugmaschine (100).

The invention relates to a method (200) for controlling a hand-held power tool (100), wherein the hand-held power tool (100) is designed in particular as a screwdriver, and wherein the method (200) comprises:
Receiving (201) sensor data of at least one operating variable (119) of the hand-held power tool (100);
Executing (203) a state determination module (107) on the sensor data and determining an operating state (A, B, C) of the hand-held power tool (100), wherein the determined operating state (A, B, C) is characterized by a material of a workpiece (137) machined by performing a drilling operation by the hand-held power tool (100); and
Controlling (205) the hand-held power tool (100) by executing a control function adapted to the determined operating state (A, B, C).
The invention further relates to a hand-held power tool (100).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Handwerkzeugmaschine, die eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen.The invention relates to a method for controlling a hand-held power tool. The invention further relates to a corresponding hand-held power tool which is configured to carry out the method.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Steuern von Handwerkzeugmaschinen bekannt.Methods for controlling hand-held power tools are known from the state of the art.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine und eine Handwerkzeugmaschine bereitzustellen.It is an object of the invention to provide an improved method for controlling a hand-held power tool and a hand-held power tool.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine und die Handwerkzeugmaschine der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der untergeordneten Ansprüche.This object is achieved by the method for controlling a hand-held power tool and the hand-held power tool of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the subordinate claims.

Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine bereitgestellt, wobei die Handwerkzeugmaschine insbesondere als ein Schrauber ausgebildet ist, und wobei das Verfahren umfasst:

Empfangen von Sensordaten wenigstens einer Betriebsgröße der Handwerkzeugmaschine;
Ausführen eines Zustandsbestimmungsmoduls auf die Sensordaten und Ermitteln eines Betriebszustands der Handwerkzeugmaschine, wobei der ermittelte Betriebszustand durch ein Material eines durch Ausführen eines Bohrvorgangs durch die Handwerkzeugmaschine bearbeiteten Werkstücks gekennzeichnet ist; und
Steuern der Handwerkzeugmaschine durch Ausführen einer an den ermittelten Betriebszustand angepassten Steuerungsfunktion.

According to one aspect, a method for controlling a hand-held power tool is provided, wherein the hand-held power tool is designed in particular as a screwdriver, and wherein the method comprises:

Receiving sensor data of at least one operating variable of the hand-held power tool;
Executing a state determination module on the sensor data and determining an operating state of the hand-held power tool, wherein the determined operating state is characterized by a material of a workpiece machined by performing a drilling operation by the hand-held power tool; and
Controlling the hand-held power tool by executing a control function adapted to the determined operating state.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass ein verbessertes Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine bereitgestellt werden kann. Hierzu werden zunächst Sensordaten wenigstens einer Betriebsgröße der Handwerkzeugmaschine empfangen. Die Betriebsgröße kann beispielsweise ein Motorstrom sein. Auf die Sensordaten der Betriebsgröße wird ein Zustandsbestimmungsmodul ausgeführt und wenigstens ein Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine ermittelt. Der Betriebszustand umfasst hierbei eine Materialbestimmung eines durch Ausführen eines Bohrvorgangs durch die Handwerkzeugmaschine bearbeiteten Werkstücks. Durch den Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine kann somit das Material des durch die Handwerkzeugmaschine bearbeiteten Werkstücks ermittelt werden. Basierend auf dem im Betriebszustand ermittelten Material des bearbeiteten Werkstück wird die Handwerkzeugmaschine entsprechend angesteuert. Indem durch das Zustandsbestimmungsmodul das Material des bearbeiteten Werkstücks ermittelt werden kann, kann die Steuerung der Handwerkzeugmaschine explizit und individuell auf das jeweilige Material des Werkstücks angepasst. So kann beispielsweise eine Drehzahl des Motors erhöht oder verringert werden, je nach Beschaffenheit des jeweiligen Werkstücks. Dies ermöglicht eine effiziente und sichere Steuerung der Handwerkzeugmaschine.This makes it possible to achieve the technical advantage that an improved method for controlling a handheld power tool can be provided. For this purpose, sensor data of at least one operating variable of the handheld power tool is first received. The operating variable can be a motor current, for example. A state determination module is executed on the sensor data of the operating variable and at least one operating state of the handheld power tool is determined. The operating state here includes a material determination of a workpiece machined by carrying out a drilling process with the handheld power tool. The operating state of the handheld power tool can thus be used to determine the material of the workpiece machined by the handheld power tool. The handheld power tool is controlled accordingly based on the material of the workpiece machined determined in the operating state. Since the state determination module can determine the material of the workpiece machined, the control of the handheld power tool can be explicitly and individually adapted to the respective material of the workpiece. For example, a speed of the motor can be increased or decreased depending on the nature of the respective workpiece. This enables efficient and safe control of the handheld power tool.

Nach einer Ausführungsform umfasst das Steuern der Handwerkzeugmaschine durch Ausführen einer an den ermittelten Betriebszustand angepassten Steuerungsfunktion:

Anpassen einer Drehzahl eines Motors der Handwerkzeugmaschine an das ermittelte Material des Werkstücks; und/oder
Abschalten der Handwerkzeugmaschine, falls das Material des Werkstücks als zu einem Objekt gehörend identifiziert wird, und/oder falls das Material in einem Betriebsmodus der Handwerkzeugmaschine nicht bearbeitbar ist; und/oder Anzeigen einer Hinweisanzeige, in der das Material des Werkstücks einem Nutzer der Handwerkzeugmaschine angezeigt wird.

According to one embodiment, controlling the hand-held power tool by executing a control function adapted to the determined operating state comprises:

Adapting a speed of a motor of the hand-held power tool to the determined material of the workpiece; and/or
Switching off the hand-held power tool if the material of the workpiece is identified as belonging to an object and/or if the material cannot be processed in an operating mode of the hand-held power tool; and/or displaying an information display in which the material of the workpiece is shown to a user of the hand-held power tool.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass die Steuerung der Handwerkzeugmaschine weiter verbessert werden kann. Hierzu wird die Drehzahl des Motors in Abhängigkeit des ermittelten Materials des Werkstücks entsprechend angepasst. Alternativ oder zusätzlich kann die Handwerkzeugmaschine abgeschaltet werden, falls das Material des Werkstücks als zu einem Objekt gehörend identifiziert wird, und/oder falls das Material in einem Betriebsmodus der Handwerkzeugmaschine nicht bearbeitbar ist. Ferner kann das jeweils ermittelte Material des Werkstücks dem Nutzer der Handwerkzeugmaschine angezeigt werden. Durch das Abschalten der Handwerkzeugmaschine kann beispielsweise verhindert werden, dass ein in dem jeweils zu bearbeitenden Werkstück angeordnetes Objekt durch ein Hineinschrauben oder Einbohren durch die Handwerkzeugmaschine beschädigt wird. Ferner kann die Handwerkzeugmaschine abgeschaltet werden, wenn ermittelt wird, dass das jeweilige Material nicht ohne Beschädigung der Handwerkzeugmaschine bearbeitbar ist. Die entsprechend genannten Maßnahmen führen weiter zu einer Verbesserung der Sicherheit der Steuerung der Handwerkzeugmaschine.This can achieve the technical advantage that the control of the handheld power tool can be further improved. For this purpose, the speed of the motor is adjusted accordingly depending on the determined material of the workpiece. Alternatively or additionally, the handheld power tool can be switched off if the material of the workpiece is identified as belonging to an object and/or if the material cannot be processed in an operating mode of the handheld power tool. Furthermore, the determined material of the workpiece can be displayed to the user of the handheld power tool. By switching off the handheld power tool, it can be prevented, for example, that an object arranged in the workpiece to be machined is damaged by the hand-held power tool screwing or drilling into it. Furthermore, the hand-held power tool can be switched off if it is determined that the material in question cannot be machined without damaging the hand-held power tool. The measures mentioned above further improve the safety of the hand-held power tool's control system.

Nach einer Ausführungsform umfasst das Objekt eines oder mehrere aus der Liste: elektrische Leitung, Metallrohr, Kunststoffrohr, Stahlträger, Stahlseil.According to one embodiment, the object comprises one or more of the list: electrical cable, metal pipe, plastic pipe, steel beam, steel cable.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass übliche Objekte, die beispielsweise in einer Gebäudewand angeordnet sind, und die üblicherweise durch Bohrvorgänge beschädigt werden können, vor Beschädigung geschützt werden können. Durch das unterschiedliche Material des Werkstücks und des im Werkstück angeordneten Objekts kann durch Überwachung der Betriebsgröße eine charakteristische Änderung der Betriebsgröße beim Auftreffen der Handwerkzeugmaschine auf das im Werkstück angeordnete Objekt beobachtet werden. Hierdurch kann das Vorhandensein des Objekts im zu bearbeitenden Werkstück über den charakteristischen Verlauf der Betriebsgröße ermittelt werden und die Steuerung der Handwerkzeugmaschine entsprechend angepasst werden.This can achieve the technical advantage that common objects, which are arranged in a building wall, for example, and which can usually be damaged by drilling processes, can be protected from damage. Due to the different material of the workpiece and the object arranged in the workpiece, a characteristic change in the operating variable can be observed when the hand-held power tool hits the object arranged in the workpiece by monitoring the operating variable. This makes it possible to determine the presence of the object in the workpiece to be machined via the characteristic course of the operating variable and to adjust the control of the hand-held power tool accordingly.

Nach einer Ausführungsform ist der Betriebsmodus der Handwerkzeugmaschine durch einen Nutzer der Handwerkzeugmaschine einstellbar und umfasst eines oder mehrere aus der Liste: Bohren in Holz, Bohren in Metall, Bohren in Beton/Stein, Schlagbohren, Hammerbohren, Meißelbohren.According to one embodiment, the operating mode of the hand-held power tool is adjustable by a user of the hand-held power tool and comprises one or more from the list: drilling in wood, drilling in metal, drilling in concrete/stone, impact drilling, hammer drilling, chisel drilling.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass die Handwerkzeugmaschine in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden kann.This provides the technical advantage that the hand-held power tool can be operated in different operating modes.

Nach einer Ausführungsform bewirkt das Anpassen der Drehzahl des Motors an das ermittelte Material des Werkstücks durch eine auf das Anpassen einer Drehzahl eines Motors einer insbesondere als Schrauber ausgebildeten Handwerkzeugmaschine an verschiedene Materialien zu bearbeitender Werkstücke trainierte künstliche Intelligenz.According to one embodiment, the speed of the motor is adapted to the determined material of the workpiece by an artificial intelligence trained to adapt a speed of a motor of a hand-held power tool, in particular designed as a screwdriver, to different materials of workpieces to be machined.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass durch die Ausführung der künstlichen Intelligenz die Anpassung der Drehzahl des Motors effizient an das jeweils ermittelte Material des zu bearbeitenden Werkstücks bewirkt werden kann. Die künstliche Intelligenz kann hierbei entsprechend auf das Optimieren von Motordrehzahlen einer Handwerkzeugmaschine beim Bearbeiten verschiedener Werkstücke unterschiedlichen Materials trainiert sein. Die künstliche Intelligenz kann insbesondere als ein entsprechend trainiertes neuronales Netz ausgebildet sein.This can achieve the technical advantage that the implementation of artificial intelligence can efficiently adjust the speed of the motor to the material of the workpiece to be machined. The artificial intelligence can be trained to optimize the motor speed of a hand-held power tool when machining various workpieces made of different materials. The artificial intelligence can be designed in particular as an appropriately trained neural network.

Nach einer Ausführungsform umfasst das Anpassen der Drehzahl des Motors an das ermittelte Material des Werkstücks: Erhöhen und/oder Verringern der Drehzahl in Abhängigkeit von vordefinierten Materialklassen und/oder vordefinierten Härtegraden des Materials des Werkstücks.According to one embodiment, adapting the speed of the motor to the determined material of the workpiece comprises: increasing and/or decreasing the speed depending on predefined material classes and/or predefined hardness levels of the material of the workpiece.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werde, dass eine effiziente Bearbeitung des Werkstücks ermöglicht ist, indem in Abhängigkeit von vordefinierten Materialklassen bzw. Härtegraden des Materials des Werkstücks die Motordrehzahl entsprechend erhöht bzw. verringert wird. Dies ermöglicht einen besonders effizienten Bohrvorgang, bei dem die Motordrehzahl automatisch an den jeweiligen Härtegrad bzw. die jeweilige Materialklasse des zu bearbeitenden Werkstücks angepasst wird.This provides the technical advantage of enabling efficient machining of the workpiece by increasing or decreasing the motor speed depending on predefined material classes or degrees of hardness of the workpiece material. This enables a particularly efficient drilling process in which the motor speed is automatically adjusted to the respective degree of hardness or the respective material class of the workpiece to be machined.

Nach einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner:

Empfangen eines auf einer Betätigung des Auslöseschalters durch den Nutzer der Handwerkzeugmaschine basierenden Eingabewerts für einen Steuerungsparameter der Handwerkzeugmaschine;
Ermitteln eines ersten Zielwerts des Steuerungsparameters basierend auf den Sensordaten und dem Eingabewert;
Ermitteln eines zweiten Zielwerts des Steuerungsparameters basierend auf der auf den ermittelten Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine angepassten Schaltercharakteristik; und wobei das Steuern der Handwerkmaschine umfasst: Ermitteln eines Ausgabezielwerts des Steuerungsparameters basierend auf dem ersten Zielwert und dem zweiten Zielwert; und
Ausgeben des Ausgabezielwerts an eine Aktorik der Handwerkzeugmaschine zum Steuern der Handwerkzeugmaschine.

According to one embodiment, the method further comprises:

Receiving an input value for a control parameter of the hand-held power tool based on an actuation of the trigger switch by the user of the hand-held power tool;
Determining a first target value of the control parameter based on the sensor data and the input value;
Determining a second target value of the control parameter based on the switch characteristic adapted to the determined operating state of the hand-held power tool; and wherein controlling the hand-held power tool comprises: determining an output target value of the control parameter based on the first target value and the second target value; and
Outputting the output target value to an actuator of the hand-held power tool to control the hand-held power tool.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass die Steuerung der Handwerkzeugmaschine exakt an den vorliegenden Betriebszustand angepasst wird. Hierzu wird die Steuerung der Handwerkzeugmaschine basierend auf ersten und zweiten Zielwerten eines Steuerungsparameters bewirkt. Der erste Zielwert basiert hierbei auf einer Nutzereingabe des Nutzers der Handwerkzeugmaschine. Der zweite Zielwert wird hingegen unter Berücksichtigung des ermittelten Betriebszustands der Handwerkzeugmaschine ermittelt. Unter Berücksichtigung der ersten und zweiten Zielwerte des Steuerungsparameters wird daraufhin ein Ausgabezielwert des Steuerungsparameters ermittelt, der abschließend zur Steuerung der Handwerkzeugmaschine an die Aktorik der Handwerkzeugmaschine ausgegeben wird.This can achieve the technical advantage that the control of the handheld power tool is adapted precisely to the current operating state. To this end, the control of the handheld power tool is based on first and second target values of a control parameter. The first target value is based on a user input from the user of the handheld power tool. The second target value, however, is determined taking into account the determined operating state of the handheld power tool. Taking into account the first and second target values of the control parameter, an output target value of the control parameter is then determined, which is then output to the actuators of the handheld power tool to control the handheld power tool.

Durch die Berücksichtigung der ersten und zweiten Zielwerte kann somit für die Ermittlung des Ausgabezielwerts sowohl die Nutzereingabe durch den Nutzer als auch der jeweils vorliegende Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine für die Steuerung der Handwerkzeugmaschine berücksichtigt werden. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere für Fälle, in denen die Nutzereingabe durch den Nutzer, die beispielsweise durch Betätigung eines Auslöseschalters erfolgt, für den jeweils vorliegenden Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine keine optimale Steuerung der Handwerkzeugmaschine zulässt, durch Berücksichtigung des an den vorliegenden Betriebszustand angepassten zweiten Zielwert, die Steuerung trotz der unpassenden Nutzereingabe dennoch an den vorliegenden Betriebszustand angepasst werden kann.By taking the first and second target values into account, both the user input by the user and the respective operating state of the handheld power tool can be taken into account for the control of the handheld power tool when determining the output target value. This has the advantage that, particularly in cases in which the user input by the user, which occurs for example by operating a trigger switch, does not allow optimal control of the handheld power tool for the respective operating state of the handheld power tool, by taking into account the second target value adapted to the respective operating state, the control can still be adapted to the respective operating state despite the unsuitable user input.

Durch die Berücksichtigung des auf der Nutzereingabe basierenden ersten Zielwerts bleibt die Steuerung der Handwerkzeugmaschine trotzdem weiterhin primär in der Hand des Nutzers. Nur für bestimmte Betriebszustände kann in Gestalt des Ausgabezielwerts, in dem der zweite Zielwert berücksichtigt wird, die Nutzereingabe überschrieben beziehungsweise besser an den vorliegenden Betriebszustand angepasst werden. Das Verfahren ermöglicht somit eine an den jeweils vorliegenden Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine angepasste Steuerung der Handwerkzeugmaschine, die neben den Nutzereingaben an die jeweils vorliegenden Betriebszustände der Handwerkzeugmaschine angepasste Zielwerte eines Steuerungsparameters berücksichtigt.By taking into account the first target value based on the user input, the control of the handheld power tool still remains primarily in the hands of the user. Only for certain operating states can the user input be overwritten or better adapted to the current operating state in the form of the output target value in which the second target value is taken into account. The method thus enables the control of the handheld power tool to be adapted to the current operating state of the handheld power tool, which takes into account not only the user input but also target values of a control parameter adapted to the current operating states of the handheld power tool.

Ein Zielwert ist im Sinne der Anmeldung ein Soll-Wert des Steuerungsparameters.In the sense of the application, a target value is a desired value of the control parameter.

Nach einer Ausführungsform umfasst das Ermitteln des Ausgabezielwerts: Definieren des Ausgabezielwerts als einen Minimalwert oder einen Maximalwert der ersten und zweiten Zielwerte; und/oder Definieren des Ausgabezielwerts als den ersten Zielwert, falls der zweite Zielwert kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist, und Definieren des Ausgabezielwerts als einen vordefinierten Zielwert, falls der zweite Zielwert größer oder gleich dem vordefinierten Schwellenwert ist; und/oder Definieren des Ausgabezielwerts als ein Produkt aus den ersten und zweiten Zielwerten; und/oderAccording to one embodiment, determining the output target value comprises: defining the output target value as a minimum value or a maximum value of the first and second target values; and/or defining the output target value as the first target value if the second target value is less than a predefined threshold value, and defining the output target value as a predefined target value if the second target value is greater than or equal to the predefined threshold value; and/or defining the output target value as a product of the first and second target values; and/or

Definieren des Ausgabezielwerts als ein Produkt aus dem ersten Zielwert mit einem ersten vordefinierten Zielwert, falls der zweite Zielwert kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist, und Definieren des Ausgabezielwerts als ein Produkt aus dem ersten Zielwert mit einem zweiten vordefinierten Zielwert, falls der zweite Zielwert größer oder gleich dem vordefinierten Schwellenwert ist.Defining the output target value as a product of the first target value with a first predefined target value if the second target value is less than a predefined threshold, and defining the output target value as a product of the first target value with a second predefined target value if the second target value is greater than or equal to the predefined threshold.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass ein möglichst präziser Ausgabezielwert des Steuerungsparameters ermittelt wird durch die Definition des Ausgabezielwerts als Minimalwert oder Maximalwert zwischen den ersten und zweiten Zielwerten kann eine möglichst einfache Ermittlung des Ausgabezielwerts erreicht werden. Je nach ermitteltem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine und je nach Art des Steuerungsparameters kann durch den gewählten Minimalwert oder Maximalwert zwischen den ersten und zweiten Zielwerten des Steuerungsparameters ein auf den jeweils ermittelten Betriebszustand optimal angepasster Ausgabezielwert des Steuerungsparameters ermittelt werden. Dies ermöglicht eine möglichst präzise auf den jeweils vorliegenden Betriebszustand angepasste Steuerung der Handwerkzeugmaschine.This can achieve the technical advantage of determining the most precise output target value of the control parameter. By defining the output target value as a minimum value or maximum value between the first and second target values, the output target value can be determined as simply as possible. Depending on the determined operating state of the handheld power tool and the type of control parameter, the selected minimum value or maximum value between the first and second target values of the control parameter can be used to determine an output target value of the control parameter that is optimally adapted to the respectively determined operating state. This enables the handheld power tool to be controlled in a way that is as precise as possible to the respective operating state.

Der Steuerungsparameter kann beispielsweise eine Drehzahl und/oder eine Umdrehungszahl und/oder ein Drehmoment eines Motors der Handwerkzeugmaschine sein. Der Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine kann beispielsweise einen Arbeitsfortschritt der Handwerkzeugmaschine beschreiben. Ist beispielsweise die Handwerkzeugmaschine als ein Elektroschrauber ausgebildet, so kann ein Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine beschreiben, dass die jeweils zu verschraubende Schraube bereits formschlüssig in das jeweilige Werkstück eingeschraubt ist.The control parameter can be, for example, a speed and/or a number of revolutions and/or a torque of a motor of the hand-held power tool. The operating state of the hand-held power tool can, for example, describe the work progress of the hand-held power tool. If, for example, the hand-held power tool is designed as an electric screwdriver, an operating state of the hand-held power tool can describe that the screw to be screwed in is already screwed into the respective workpiece in a form-fitting manner.

Die durch die Nutzereingabe des Nutzers durch Betätigung des Auslöseschalters der Handwerkzeugmaschine eingegebene Solldrehzahl bzw. das eingegebene Solldrehmoment des Motors kann für einen derartigen vorliegenden Formschluss der einzuschraubenden Schraube zu hoch sein, so dass unter Berücksichtigung des jeweils ermittelten Betriebszustands berechneten zweiten Ausgabezielwerts in Form einer entsprechend geringeren Motordrehzahl bzw. eines entsprechend geringeren Motordrehmoments, der Ausgabezielwert des Steuerungsparameters eine gegenüber der Nutzereingabe reduzierte Drehzahl bzw. ein gegenüber der Nutzereingabe reduziertes Drehmoment des Motors der Handwerkzeugmaschine beschreibt. Über den Ausgabezielwert kann somit eine an den jeweils vorliegenden Betriebszustand optimal angepasste Steuerung der Handwerkzeugmaschine erreicht werden.The target speed or the target torque of the motor entered by the user by pressing the trigger switch of the hand tool can be used for a such a positive connection of the screw to be screwed in may be too high, so that taking into account the respective operating state determined, the second output target value calculated in the form of a correspondingly lower motor speed or a correspondingly lower motor torque, the output target value of the control parameter describes a reduced speed or a reduced torque of the motor of the hand-held power tool compared to the user input. The output target value can thus be used to control the hand-held power tool in an optimally adapted manner to the respective operating state.

Durch Definition des Ausgabezielwerts als Maxmalwert oder Minimalwerte der ersten und zweiten Zielwerte kann der jeweils am besten zu dem vorliegenden Betriebszustand passende Zielwert als Ausgabezielwert ausgewählt werden. Insbesondere kann der Zielwert gegenüber dem Eingabeparameter auf einen für den aktuellen Betriebszustand passenden Wertebereich begrenzt werden.By defining the output target value as the maximum value or minimum values of the first and second target values, the target value that best fits the current operating state can be selected as the output target value. In particular, the target value can be limited to a value range that is suitable for the current operating state compared to the input parameter.

Durch die Multiplikation der ersten und zweiten Zielwerte kann der zweite Zielwert als Sensitivität in Bezug auf den ersten Zielwert fungieren. Durch den zweiten Zielwert kann somit der erste Zielwert, der auf der Nutzereingabe des Nutzers basiert, in Bezug auf den jeweils vorliegenden Betriebszustand durch einen Faktor in Form des zweiten Zielwerts entsprechend erhöht oder erniedrigt werden. Die Nutzereingabe und die darauf basierende Steuerung der Handwerkzeugmaschine durch den Nutzer kann somit effizient an den jeweils vorliegenden Betriebszustand angepasst werden.By multiplying the first and second target values, the second target value can act as a sensitivity in relation to the first target value. The second target value can thus be used to increase or decrease the first target value, which is based on the user input, in relation to the respective operating state by a factor in the form of the second target value. The user input and the control of the handheld power tool by the user based on this can thus be efficiently adapted to the respective operating state.

Durch das Definieren des Ausgabezielwerts als den ersten Zielwert, falls der zweite Zielwert kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist, und das Definieren des Ausgabezielwerts als einen vordefinierten Zielwert, falls der zweite Zielwert größer oder gleich dem vordefinierten Schwellenwert ist, kann ein wiederum präzisierter Ausgabezielwert bereitgestellt werden, der optimal an den jeweils vorliegenden Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine angepasst ist. Hierzu wird entweder der auf der Nutzereingabe des Nutzers basierende erste Zielwert oder ein vordefinierter Zielwert als Ausgabezielwert verwendet, in Abhängigkeit des zweiten Zielwerts in Bezug auf einen vordefinierten Schwellenwert.By defining the output target value as the first target value if the second target value is less than a predefined threshold value, and defining the output target value as a predefined target value if the second target value is greater than or equal to the predefined threshold value, a more precise output target value can be provided that is optimally adapted to the respective operating state of the hand-held power tool. For this purpose, either the first target value based on the user input or a predefined target value is used as the output target value, depending on the second target value in relation to a predefined threshold value.

Die Berücksichtigung des vordefinierten Schwellenwerts ermöglicht eine einfache und präzise Anpassung des Ausgabezielwerts an den jeweils vorliegenden Betriebszustand. Je nach Art des jeweils vorliegenden Betriebszustands kann der vordefinierte Zielwert wie auch der vordefinierte Schwellenwert des Steuerungsparameters derart angepasst sein, dass der jeweils resultierende Ausgabezielwert eine optimale Steuerung der Handwerkzeugmaschine ermöglicht.Taking the predefined threshold value into account enables the output target value to be easily and precisely adapted to the respective operating state. Depending on the type of operating state, the predefined target value as well as the predefined threshold value of the control parameter can be adapted in such a way that the resulting output target value enables optimal control of the hand-held power tool.

Der basierend auf dem jeweils ermittelten Betriebszustand ermittelte zweite Wert des Steuerungsparameters kann somit als Schaltwert für den ersten Zielwert der Nutzereingabe fungieren. Je nach Beurteilung des zweiten Zielwerts in Bezug auf den vordefinierten Schwellenwert wird zwischen dem ersten Zielwert der Nutzereingabe und dem vordefinierten Zielwert als Ausgabezielwert verschaltet.The second value of the control parameter determined based on the respective operating state can thus function as a switching value for the first target value of the user input. Depending on the assessment of the second target value in relation to the predefined threshold value, a switch is made between the first target value of the user input and the predefined target value as the output target value.

Durch das Definieren des Ausgabezielwerts als ein Produkt aus dem ersten Zielwert mit einem ersten vordefinierten Zielwert, falls der zweite Zielwert kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist, und Definieren des Ausgabezielwerts als ein Produkt aus dem ersten Zielwert mit einem zweiten vordefinierten Zielwert, falls der zweite Zielwert größer oder gleich dem vordefinierten Schwellenwert ist, kann ein wiederum präzisierter Ausgabezielwert bereitgestellt werden. In Abhängigkeit des in Bezug auf den ermittelten Betriebszustand ermittelten zweiten Zielwerts auf einen vordefinierten Schwellenwert wird der Ausgabezielwert als ein Produkt aus dem auf der Nutzereingabe basierenden ersten Zielwert mit einem ersten vordefinierten Zielwert oder einem zweiten vordefinierten Zielwert definiert. Die ersten und zweiten vordefinierten Zielwerte können hierbei als konstante Zielwerte ausgebildet sein.By defining the output target value as a product of the first target value with a first predefined target value if the second target value is less than a predefined threshold value, and defining the output target value as a product of the first target value with a second predefined target value if the second target value is greater than or equal to the predefined threshold value, an output target value that is again more precise can be provided. Depending on the second target value determined in relation to the determined operating state at a predefined threshold value, the output target value is defined as a product of the first target value based on the user input with a first predefined target value or a second predefined target value. The first and second predefined target values can be designed as constant target values.

Wie in der vorherigen Ausführungsform können die vordefinierten Zielwerte wie auch der vordefinierte Schwellenwert jeweils an den vorliegenden Betriebszustand angepasst sein. Die ersten und zweiten vordefinierten Zielwerte dienen hierbei wiederum als Sensitivitätswerte, die durch die Multiplikation mit dem ersten Zielwert, den ersten Zielwert jeweils erhöhen oder erniedrigen und hierüber an den jeweils vorliegenden Betriebszustand anpassen.As in the previous embodiment, the predefined target values as well as the predefined threshold value can each be adapted to the current operating state. The first and second predefined target values in turn serve as sensitivity values which, by multiplying with the first target value, increase or decrease the first target value and thereby adapt it to the current operating state.

Der in Bezug auf den Betriebszustand ermittelte zweite Zielwert dient hierbei wiederum als Schaltwert, indem in Bezug auf den jeweils vordefinierten Schwellenwert durch den zweiten Zielwert zwischen dem Produkt des ersten Zielwerts mit dem ersten vordefinierten Zielwert und dem Produkt des ersten Zielwerts mit dem zweiten vordefinierten Zielwert verschaltet wird. Dies ermöglicht eine möglichst präzise Anpassung des Ausgabezielwerts an den jeweils ermittelten Betriebszustand.The second target value determined in relation to the operating state serves as a switching value in that the second target value is connected between the product of the first target value with the first predefined target value and the product of the first target value with the second predefined target value in relation to the respective predefined threshold value. This enables the output target value to be adapted as precisely as possible to the respective operating state determined.

Nach einer Ausführungsform umfasst das Ermitteln des Betriebszustands: Vorhersagen eines Ereigniszeitpunkts, wobei am Ereigniszeitpunkt ein Übergang der Handwerkzeugmaschine von einem Betriebszustand in einen weiteren Betriebszustand erfolgt.According to one embodiment, determining the operating state comprises: predicting an event time, wherein at the event time a transition of the hand-held power tool occurs from one operating state to another operating state.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass neben dem tatsächlichen Ermitteln eines bereits vorliegenden Betriebszustands zusätzlich oder alternativ durch das Zustandsbestimmungsmodul ein Ereigniszeitpunkt vorhergesagt werden kann, der einen Übergang zwischen verschiedenen Betriebszuständen der Handwerkzeugmaschine definiert. Durch das Vorhersagen des Ereigniszeitpunkts kann somit die Steuerung der Handwerkzeugmaschine auf einen bevorstehenden Übergang in einen weiteren Betriebszustand angepasst werden. Dies ermöglicht eine möglichst präzise Steuerung der Handwerkzeugmaschine, indem die Steuerung bereits auf noch nicht eingetretene Ereignisse bzw. Betriebszustände angepasst werden kann, in die die Handwerkzeugmaschine erst in Zukunft eintreten wird.This can achieve the technical advantage that, in addition to actually determining an existing operating state, the state determination module can additionally or alternatively predict an event time that defines a transition between different operating states of the handheld power tool. By predicting the event time, the control of the handheld power tool can be adapted to an impending transition to another operating state. This enables the handheld power tool to be controlled as precisely as possible, as the control can already be adapted to events or operating states that have not yet occurred and that the handheld power tool will only enter in the future.

Nach einer Ausführungsform umfasst der Steuerungsparameter eines oder mehrere aus der Liste: Motordrehzahl, Motorstrom, Motorleistung eines Motors der Handwerkzeugmaschine.According to one embodiment, the control parameter comprises one or more from the list: motor speed, motor current, motor power of a motor of the hand-held power tool.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine präzise Steuerung der Handwerkzeugmaschine unter Berücksichtigung der Ausgabezielwerte des Steuerungsparameters ermöglicht ist. Die Motordrehzahl, der Motorstrom bzw. die Motorleistung des Motors der Handwerkzeugmaschine stellen hierbei zuverlässige Steuerungsparameter dar, auf denen basierend eine Steuerung der Handwerkzeugmaschine ermöglicht ist.This makes it possible to achieve the technical advantage of enabling precise control of the handheld power tool, taking into account the output target values of the control parameters. The motor speed, the motor current or the motor power of the handheld power tool's motor represent reliable control parameters on the basis of which control of the handheld power tool is possible.

Nach einer Ausführungsform umfasst die Betriebsgröße eines oder mehrere aus der Liste: Motorstrom, Motor-Positionswinkel, Motor-Drehgeschwindigkeit, Spannung einer Spannungsquelle der Handwerkzeugmaschine, Bewegungen und/oder Vibrationen der Handwerkzeugmaschine oder in der Handwerkzeugmaschine.According to one embodiment, the operating variable comprises one or more from the list: motor current, motor position angle, motor rotational speed, voltage of a voltage source of the hand-held power tool, movements and/or vibrations of the hand-held power tool or in the hand-held power tool.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass die Betriebsgröße eine sinnvolle Messgröße zur Bestimmung des Betriebszustands bereitstellt. Durch Messungen des Motorstroms, der Motorpositionswinkel, der Motordrehgeschwindigkeit, einer Betriebsspannung einer Spannungsquelle der Handwerkzeugmaschine oder Bewegungen und/oder Vibration der Handwerkzeugmaschine oder in der Handwerkzeugmaschine können aussagekräftige Informationen erhalten werden, auf denen ein Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine ermittelt werden kann.This can achieve the technical advantage that the operating variable provides a useful measurement variable for determining the operating state. By measuring the motor current, the motor position angle, the motor rotation speed, an operating voltage of a voltage source of the hand-held power tool or movements and/or vibration of the hand-held power tool or in the hand-held power tool, meaningful information can be obtained on the basis of which an operating state of the hand-held power tool can be determined.

Beispielsweise kann in dem oberen Beispiel durch Messungen des Motorstroms erkannt werden, ob eine einzuschraubende Schraube bereits formschlüssig in das jeweils zu bearbeitende Werkstück eingeschraubt ist. Beim Erreichen des Formschlusses sind Änderungen des Motorstroms wie auch der Motordrehgeschwindigkeit bzw. der Motordrehzahl zu erkennen, so dass hierauf eine präzise Ermittlung des Betriebszustands ermöglicht ist. Beispielsweise kann auch anhand der Bewegungssignale erkannt werden, ob die Handwerkzeugmaschine, beispielsweise der Schrauber, zum nächsten Arbeitsort bewegt wurde, und somit die vorherige Arbeitsphase, sprich der vorherige Schraubvorgang, abgeschlossen wurde. Dies ermöglicht ein zeitlich passendes Zurücksetzen des Betriebszustands, entsprechend der dann neuen Arbeitsphase, sprich des dann neuen Schraubvorgangs.For example, in the above example, it can be determined by measuring the motor current whether a screw to be screwed in is already screwed into the workpiece to be machined with a positive fit. When the positive fit is achieved, changes in the motor current as well as the motor rotation speed or the motor rpm can be detected, so that the operating state can be determined precisely. For example, the movement signals can also be used to determine whether the hand-held power tool, e.g. the screwdriver, has been moved to the next work location and the previous work phase, i.e. the previous screwing process, has been completed. This enables the operating state to be reset at the right time, corresponding to the new work phase, i.e. the new screwing process.

Nach einer Ausführungsform umfasst das Zustandsermittlungsmodul eine trainierte künstliche Intelligenz, die darauf trainiert ist, basierend auf den Sensordaten der Betriebsgröße den Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine zu ermitteln und/oder den Ereigniszeitpunkt vorherzusagen.According to one embodiment, the state determination module comprises a trained artificial intelligence that is trained to determine the operating state of the handheld power tool and/or to predict the time of the event based on the sensor data of the operating variable.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass ein möglichst zuverlässiges und leistungsfähiges Zustandsermittlungsmodul bereitgestellt werden kann, das eingerichtet ist, vorliegende Betriebszustände zu erkennen bzw. zukünftige Ereigniszeitpunkte vorherzusagen.This can achieve the technical advantage of providing a condition determination module that is as reliable and powerful as possible and is designed to detect existing operating states or predict future event times.

Nach einem Aspekt wird eine Recheneinheit bereitgestellt, die eingerichtet ist, das Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen auszuführen.According to one aspect, a computing unit is provided which is configured to carry out the method for controlling a hand-held power tool according to one of the preceding embodiments.

Nach einem Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle bereitgestellt, die bei der Ausführung des Programms durch eine Datenverarbeitungseinheit diese veranlassen, das Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen auszuführen.According to one aspect, a computer program product comprising instructions is provided which, when the program is executed by a data processing unit, cause the data processing unit to carry out the method for controlling a hand-held power tool according to one of the preceding embodiments.

Nach einem Aspekt wird eine Handwerkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Recheneinheit bereitgestellt, wobei die Handwerkzeugmaschine eingerichtet ist, das Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen auszuführen.According to one aspect, a hand-held power tool is provided with a computing unit according to the invention, wherein the hand-held power tool is configured to carry out the method for controlling a hand-held power tool according to one of the preceding embodiments.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Handwerkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform;
2 eine weitere schematische Darstellung einer Handwerkzeugmaschine, in der einzelne Funktionsabläufe der Handwerkzeugmaschine illustriert sind;
3 zeitliche Verläufe einer Betriebsgröße einer Handwerkzeugmaschine und eines Rotationswinkels eines Motors der Handwerkzeugmaschine;
4 eine schematische Darstellung einer Handwerkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform, wobei die Handwerkzeugmaschine in verschiedenen Betriebszuständen gezeigt ist;
5 eine schematische Darstellung einer Antriebsregelung der Handwerkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform;
6 ein Flussdiagramms eines Verfahrens zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform;
7 ein weiteres Flussdiagramms des Verfahrens zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform;
8 eine schematische Darstellung einer künstlichen Intelligenz, die eingerichtet ist, in einer Steuerung der Handwerkzeugmaschine eingesetzt zu werden; und
9 eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts.

Embodiments of the invention are explained with reference to the following drawings. In the drawings:

1 a schematic representation of a hand-held power tool according to an embodiment;
2 another schematic representation of a hand-held power tool, in which individual functional sequences of the hand-held power tool are illustrated;
3 temporal courses of an operating variable of a hand-held power tool and of a rotation angle of a motor of the hand-held power tool;
4 a schematic representation of a hand-held power tool according to an embodiment, wherein the hand-held power tool is shown in different operating states;
5 a schematic representation of a drive control of the hand-held power tool according to an embodiment;
6 a flowchart of a method for controlling a hand-held power tool according to an embodiment;
7 another flow chart of the method for controlling a hand-held power tool according to another embodiment;
8th a schematic representation of an artificial intelligence that is designed to be used in a control system of the hand-held power tool; and
9 a schematic representation of a computer program product.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Handwerkzeugmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform. 1 shows a schematic representation of a handheld power tool 100 according to an embodiment.

Die beispielhafte Handwerkzeugmaschine 100 umfasst einen Motor 101 mit einer Motorsteuerung 103. Die Handwerkzeugmaschine 100 umfasst ferner eine Recheneinheit 105, auf der ein Zustandsbestimmungsmodul 107 installiert und ausführbar ist. Die Recheneinheit 105 mit dem Zustandsbestimmungsmodul 107 sind eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine 100 auszuführen. Die Handwerkzeugmaschine 100 umfasst ferner eine Spannungsquelle 111 und eine Strommessvorrichtung 113. Die Handwerkzeugmaschine 100 umfasst ferner einen Auslöseschalter 109, mittels dem durch einen Nutzer die Handwerkzeugmaschine 100 steuerbar ist. Darüber hinaus umfasst die Handwerkzeugmaschine 100 eine Einstellvorrichtung 115 mit der verschiedene Betriebsmodi der Handwerkzeugmaschine 100 einstellbar sind. Abschließend umfasst die Handwerkzeugmaschine 100 ein Werkzeug 117, mittels dem durch Ausführung der Handwerkzeugmaschine 100 entsprechende Arbeitsvorgänge ausgeführt werde können.The exemplary hand-held power tool 100 comprises a motor 101 with a motor controller 103. The hand-held power tool 100 further comprises a computing unit 105 on which a state determination module 107 is installed and can be executed. The computing unit 105 with the state determination module 107 are set up to carry out the inventive method for controlling a hand-held power tool 100. The hand-held power tool 100 further comprises a voltage source 111 and a current measuring device 113. The hand-held power tool 100 further comprises a trigger switch 109 by means of which the hand-held power tool 100 can be controlled by a user. In addition, the hand-held power tool 100 comprises an adjustment device 115 with which various operating modes of the hand-held power tool 100 can be set. Finally, the hand-held power tool 100 comprises a tool 117 by means of which corresponding work processes can be carried out by executing the hand-held power tool 100.

Die Handwerkzeugmaschine 100 kann beispielsweise als ein Schrauber bzw. ein akkubetriebener Schrauber ausgebildet sein. Hierzu kann das Werkzeug 117 insbesondere als eine Aufnahme für auswechselbare Schraubendreherklingen ausgebildet sein.The handheld power tool 100 can be designed, for example, as a screwdriver or a battery-operated screwdriver. For this purpose, the tool 117 can be designed in particular as a holder for replaceable screwdriver blades.

Die gezeigte Motorsteuerung 103 kann insbesondere ein zugehöriges Leistungsteil der Motorsteuerung umfassen. Der Motor 101 kann ferner ein entsprechendes Getriebe umfassen, das in 1 nicht explizit dargestellt ist.The engine control 103 shown can in particular comprise an associated power part of the engine control. The engine 101 can further comprise a corresponding transmission, which in 1 is not explicitly shown.

Der Motor 101 kann beispielsweise als ein mechanischer oder elektrisch kommutierter Gleichstrommotor ausgebildet sein. Das entsprechende Getriebe kann als Planetengetriebe ausgebildet sein.The motor 101 can be designed, for example, as a mechanical or electrically commutated DC motor. The corresponding gear can be designed as a planetary gear.

Erfindungsgemäß kann der Leistungsteil der Motorsteuerung 103 ein Ansteuersignal beispielsweise über PWM Pulsweitenmodulation in die für den Motor 101 erforderlichen Spannungs- bzw. Stromverläufe umwandeln. Hierzu können zunächst die Ansteuersignale in entsprechende Digitalsignale umgewandelt werden, worauf das entsprechend umgewandelte Signal über eine n geeigneten Datenbus, beispielsweise I2C oder SPI, übertragen werden kann. Für den Fall eines elektrisch kommutierten Gleichstrommotors kann ein entsprechendes Drehfeld erzeugt werden, welches synchron zur Drehung des Rotors nachgeführt werden kann. Die Motorsteuerung kann eine spannungsgeführte oder drehzahlgeführte Regelung realisieren. Bei einer spannungsgeführten Regelung wird mit steigender Last (Drehmoment) unter Anstieg des Betriebsstroms die Motordrehzahl reduziert. Eine Information zur Motordrehzahl bzw. zum Drehwinkel kann systeminhärent anhand der Phasenwechsel abgeleitet werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein kontinuierlicher Drehwinkelsensor (in 1 nicht dargestellt) zur Erkennung der Rotorposition eingesetzt werden. Ein derartiges Rotorpositionssignal kann an die Recheneinheit 105 zur Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 übertragen werden. Diese Signalübertragung kann wiederum über PWM, 12C, SPI oder analog erfolgen.According to the invention, the power section of the motor control 103 can convert a control signal, for example via PWM pulse width modulation, into the voltage or current curves required for the motor 101. To do this, the control signals can first be converted into corresponding digital signals, after which the correspondingly converted signal can be transmitted via a suitable data bus, for example I2C or SPI. In the case of an electrically commutated DC motor, a corresponding rotating field can be generated, which can be adjusted synchronously to the rotation of the rotor. The motor control can implement a voltage-controlled or speed-controlled control. With a voltage-controlled control, the motor speed is reduced as the load (torque) increases and the operating current increases. Information on the motor speed or the angle of rotation can be derived inherently from the system based on the phase changes. In addition or alternatively, a continuous angle of rotation sensor (in 1 not shown) can be used to detect the rotor position. Such a rotor position signal can be transmitted to the computing unit 105 for controlling the hand-held power tool 100. This signal transmission can in turn take place via PWM, 12C, SPI or analog.

Gemäß einer Ausführungsform wird anstelle des Drehwinkelsensors ein Algorithmus in einer Steuereinheit realisiert, der anhand der gemessenen Motor-Ströme und -Spannungen, welche Signalanteile beinhalten, die aus dem Rotor zurückinduzierten Spannungen entstehen, auf den Drehwinkel zurückschließt. In dieser Ausführungsform kann durch die Algorithmusausführung der Drehwinkelsensor funktional ersetzt werden.According to one embodiment, instead of the angle of rotation sensor, an algorithm is implemented in a control unit that uses the measured motor currents and voltages, which include signal components that arise from voltages induced back into the rotor, to determine the angle of rotation. In this embodiment, the angle of rotation sensor can be functionally replaced by the algorithm implementation.

Die Stromversorgung über die Spannungsquelle 111 kann durch eine Mehrzahl von Batterieelementen, beispielsweise Lithium-Ion-Zellen, bereitgestellt werden. Durch ein entsprechendes Batteriemanagementsystem können Überladungen, Überströme und Tiefentladungen verhindert werden.The power supply via the voltage source 111 can be provided by a plurality of battery elements, for example lithium-ion cells. Overcharging, overcurrents and deep discharges can be prevented by an appropriate battery management system.

Der Auslöseschalter 109 kann gemäß einer Ausführungsform als ein Potenziometer ausgeführt werden, das der Recheneinheit 103 zur Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 analoge Steuersignale bereitstellt, die der linearen Betätigung des Auslöseschalters 109 entsprechen. Über die Betätigung des Auslöseschalters 109 können entsprechende Nutzereingaben zur Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 bereitgestellt werden.According to one embodiment, the trigger switch 109 can be designed as a potentiometer that provides the computing unit 103 for controlling the handheld power tool 100 with analog control signals that correspond to the linear actuation of the trigger switch 109. By actuating the trigger switch 109, corresponding user inputs for controlling the handheld power tool 100 can be provided.

Die Strommessvorrichtung 113 kann den Akkustrom der Spannungsquelle 111, der vom Motorstrom des Motors 101 dominiert wird, bestimmen. Die Steuerung hat in der Regel eine Stromaufnahme von weniger als 200 Milliampere. Als Messelement kann ein niederohmiger Widerstand oder ein Hall-Sensor verwendet werden. Mithilfe einer Verstärkerschaltung und einer Pegelanpassung kann der Recheneinheit 103 als Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 ein stromproportionales analoges Signal zur Verfügung gestellt werden.The current measuring device 113 can determine the battery current of the voltage source 111, which is dominated by the motor current of the motor 101. The control usually has a current consumption of less than 200 milliamperes. A low-resistance resistor or a Hall sensor can be used as the measuring element. With the help of an amplifier circuit and a level adjustment, the computing unit 103 as the control of the hand-held power tool 100 can be provided with a current-proportional analog signal.

Die Einstellvorrichtung 115 kann als Drehpotenziometer, als Schaltwippe oder als Doppelschaltelement ausgeführt sein. Es gilt den für die Automatikfunktion benötigten Schwellwert durch den Nutzer beeinflussbar zu realisieren.The setting device 115 can be designed as a rotary potentiometer, a rocker switch or a double switching element. The threshold value required for the automatic function must be implemented in such a way that the user can influence it.

Die Recheneinheit 101 kann einen Microcontroller mit üblicher Beschaltung (Spannungsregler, Taktquelle, EMV-Maßnahmen) und Kommunikationsvorrichtung (BlueTooth, 4G, WLAN) umfassen. Der Microcontroller kann einen Analog-Digital-Wandler und digitale Schnittstellen umfassen, um die Signale des Auslöseschalters 109, der Einstellvorrichtung 115, der Strommessvorrichtung 113, der Versorgungsspannung, der Motordrehzahl und die Ansteuersignale des Motors 101 zu erzeugen bzw. zu erfassen. Der Microcontroller (in 1 nicht explizit dargestellt) kann das Zustandsbestimmungsmodul 107 zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern der Handwerkzeugmaschine 100 ausführen.The computing unit 101 can comprise a microcontroller with conventional circuitry (voltage regulator, clock source, EMC measures) and communication device (BlueTooth, 4G, WLAN). The microcontroller can comprise an analog-digital converter and digital interfaces to generate or record the signals of the trigger switch 109, the setting device 115, the current measuring device 113, the supply voltage, the motor speed and the control signals of the motor 101. The microcontroller (in 1 not explicitly shown) can execute the state determination module 107 to carry out the inventive method for controlling the hand-held power tool 100.

Die Handwerkzeugmaschine 100 kann als ein Schrauber, ein Drehschlagschrauber oder als ein einfacher Akku-Schrauber ausgebildet sein. Alternativ kann die Handwerkzeugmaschine 100 als ein elektrischer Bohrer, ein Schlagbohrer, ein Bohrhammer oder ein Bohrmeißel ausgebildet sein.The hand-held power tool 100 can be designed as a screwdriver, an impact wrench or as a simple cordless screwdriver. Alternatively, the hand-held power tool 100 can be designed as an electric drill, an impact drill, a hammer drill or a drill bit.

2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Handwerkzeugmaschine 100, in der einzelne Funktionsabläufe der Handwerkzeugmaschine 100 illustriert sind. 2 shows a further schematic representation of a hand-held power tool 100, in which individual functional sequences of the hand-held power tool 100 are illustrated.

2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine 100. Die Handwerkzeugmaschine 100 umfasst den Motor 101, die Recheneinheit 105, die auf einer Platine 127 angeordnet ist, die Energiequelle 109 und das Werkzeug 117. 2 shows a further schematic representation of an embodiment of the hand-held power tool 100 according to the invention. The hand-held power tool 100 comprises the motor 101, the computing unit 105, which is arranged on a circuit board 127, the energy source 109 and the tool 117.

Anhand der gezeigten graphischen Darstellung werden einige Funktionsweisen der Handwerkzeugmaschine 100 dargestellt. Es sind einige der Bauteile der Handwerkzeugmaschine 100 aus 1 dargestellt, während andere Bauteile bzw. Komponenten nicht dargestellt sind, um die gezeigte Darstellung möglichst einfach zu halten. Die gezeigte Handwerkzeugmaschine 100 kann jedoch alle in 1 dargestellten Komponenten umfassen.The graphical representation shown illustrates some of the functions of the hand-held power tool 100. Some of the components of the hand-held power tool 100 are shown in 1 shown, while other parts or components are not shown in order to keep the illustration shown as simple as possible. However, the hand tool 100 shown can be all in 1 components shown.

Neben der Recheneinheit 105, die wie oben bereits beschrieben, als ein Microcontroller ausgebildet sein kann, bzw. einen derartigen Microcontroller umfassen kann, und auf der erfindungsgemäß das in 1 gezeigte Zustandsbestimmungsmodul 107 installiert ist, sind auf der Platine 127 ferner ein Drehzahlsensor 129, mittels dem eine Motordrehzahl des Motors 101 gemessen werden kann, und ein Vibrationssensor 131, mittels dem Vibrationen der Handwerkzeugmaschine 100 gemessen werden können und ein Wechselrichter 133 installiert.In addition to the computing unit 105, which, as already described above, can be designed as a microcontroller or can comprise such a microcontroller, and on which, according to the invention, the 1 shown state determination module 107 is installed, a speed sensor 129, by means of which a motor speed of the motor 101 can be measured, and a vibration sensor 131, by means of which vibrations of the hand-held power tool 100 can be measured, and an inverter 133 are also installed on the circuit board 127.

Über den Auslöseschalter 109 kann ein Nutzer der Handwerkzeugmaschine 100 Nutzereingaben 139 an die Recheneinheit 105 mittels einer elektrischen Signalübertragung 147 übertragen. Über die Nutzereingaben 139, die beispielsweise ein Triggerlevel des Auslöseschalters 109 umfassen, kann eine Leistung der Handwerkzeugmaschine 100 geregelt werden. Ferner können die Nutzereingaben 139 Drehrichtungen des Motors 101, die beispielsweise eine Schraub- oder Borrichtung definieren, oder Betriebsmodi der Handwerkzeugmaschine 100, die beispielsweise einen Schraubvorgang mit oder ohne Schlagfunktion beschreiben, festlegen.A user of the handheld power tool 100 can use the trigger switch 109 to transmit user inputs 139 to the computing unit 105 by means of an electrical signal transmission 147. The power of the handheld power tool 100 can be regulated using the user inputs 139, which include, for example, a trigger level of the trigger switch 109. Furthermore, the user inputs 139 can specify directions of rotation of the motor 101, which define, for example, a screwing or drilling direction, or operating modes of the handheld power tool 100, which describe, for example, a screwing process with or without an impact function.

Basierend auf den Nutzereingaben 139 steuert die Recheneinheit 105 die Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 und gibt über eine elektrische Signalübertragung 147 entsprechende Steuersignale an den Wechselrichtung 133 aus. Der Wechselrichter 133 gibt eine entsprechende elektrische Energieübertragung 141 an den Motor 101 aus. Der Motor 101 bewirkt über eine entsprechende Kraft-Drehmoment-Übertragung 143 eine Kraftübertragung 135 an das Werkzeug 117, mittels dem das Werkstück 137 bearbeitet werden kann.Based on the user inputs 139, the computing unit 105 controls the control of the hand-held power tool 100 and outputs corresponding control signals to the inverter 133 via an electrical signal transmission 147. The inverter 133 outputs a corresponding electrical energy transmission 141 to the motor 101. The motor 101 effects a force transmission 135 to the tool 117 via a corresponding force-torque transmission 143, by means of which the workpiece 137 can be machined.

Erfindungsgemäß nutzt das Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine 100, das durch die Recheneinheit 105 ausgeführt wird, Messwerte einer Betriebsgröße, auf der basierend Betriebszustände der Handwerkzeugmaschine 100 ermittelt werden. Die Betriebsgröße kann hierbei beispielsweise der Motorstrom, eine Motorleistung, sowie eine Drehzahl- bzw. ein Drehmoment des Motors 101 sein. In der gezeigten Ausführungsform wird als Betriebsgröße, auf der basierend durch das erfindungsgemäße Verfahren Betriebszustände der Handwerkzeugmaschine 100 bestimmt werden, die Motordrehzahl des Motors 101 berücksichtigt. Diese werden durch den dargestellten Drehzahlsensor 129 gemessen, der die Bewegung 145 des Motors 101 detektiert. Ferner werden in der gezeigten Ausführungsform Vibrationen/Bewegungen 145 der Handwerkzeugmaschine 100 bzw. des Werkzeugs 117 bzw. des Werkstücks 137 als Betriebsgröße berücksichtigt. Die Vibrationen/Bewegungen werden hierbei durch den Vibrationssensor 131 gemessen. Entsprechende Messsignale werden zur Weiterverarbeitung von dem Drehzahlsensor 129 und dem Vibrationssensor 131 an die Recheneinheit 105 weitergeleitet.According to the invention, the method for controlling a hand-held power tool 100, which is carried out by the computing unit 105, uses measured values of an operating variable on the basis of which operating states of the hand-held power tool 100 are determined. The operating variable can be, for example, the motor current, a motor power, and a speed or torque of the motor 101. In the embodiment shown, the motor speed of the motor 101 is taken into account as the operating variable on the basis of which operating states of the hand-held power tool 100 are determined by the method according to the invention. This is measured by the speed sensor 129 shown, which detects the movement 145 of the motor 101. Furthermore, in the embodiment shown, vibrations/movements 145 of the hand-held power tool 100 or of the tool 117 or of the workpiece 137 are taken into account as an operating variable. The vibrations/movements are measured by the vibration sensor 131. Corresponding measurement signals are forwarded from the speed sensor 129 and the vibration sensor 131 to the computing unit 105 for further processing.

Der Vibrationssensor 131 kann beispielsweise als ein Beschleunigungssensor ausgebildet sein.The vibration sensor 131 can be designed, for example, as an acceleration sensor.

Erfindungsgemäß werden zum Steuern der Handwerkzeugmaschine 100 die gemessene Drehzahl bzw. die detektierten Vibrationen durch Ausführung eines Zustandsbestimmungsmoduls 107 analysiert und ein vorliegender Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine 100 ermittelt. Basierend auf dem ermittelten Betriebszustand wird die Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 entsprechend angepasst.According to the invention, in order to control the hand-held power tool 100, the measured rotational speed or the detected vibrations are analyzed by executing a state determination module 107 and a current operating state of the hand-held power tool 100 is determined. Based on the determined operating state, the control of the hand-held power tool 100 is adapted accordingly.

Für eine nähere Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern der Handwerkzeugmaschine 100 wird auf die Beschreibung der folgenden Figuren verwiesen.For a more detailed description of the method according to the invention for controlling the hand-held power tool 100, reference is made to the description of the following figures.

Die Kraftübertragung 135 der Handwerkzeugmaschine 100 kann als ein Direktantrieb oder über ein Getriebe realisiert werden.The power transmission 135 of the hand-held power tool 100 can be realized as a direct drive or via a gear.

Ferner kann der in den 1 und 2 nur schematisch angedeutet Antrieb der Handwerkzeugmaschine 100 verschiedene Antriebsoptionen umfassen, wie beispielsweise ein Schlagwerk, ein Hammerwerk oder ein Meißelwerk.Furthermore, the 1 and 2 only schematically indicated drive of the hand tool 100 can include different drive options, such as a percussion mechanism, a hammer mechanism or a chisel mechanism.

Wie bereits erwähnt kann die Übertragung der Kraft des Motors 101 auf den Antrieb der Handwerkzeugmaschine 100 über ein Getriebe bewirkt werden. Dieses kann beispielsweise als ein Schaltgetriebe mit zwei, drei oder mehr Gängen ausgebildet sein. Das Getriebe kann mit einer Rutschkupplung verbunden sein, die wiederum eine Direktverbindung an den Antrieb aufweist. Eine alternative Lösung ohne Rutschkupplung, in der das Getriebe unmittelbar mit dem Antrieb verbunden ist, ist ebenfalls denkbar.As already mentioned, the transmission of the power of the motor 101 to the drive of the hand-held power tool 100 can be effected via a gear box. This can be designed, for example, as a manual transmission with two, three or more gears. The gear box can be connected to a slip clutch, which in turn has a direct connection to the drive. An alternative solution without a slip clutch, in which the gear box is directly connected to the drive, is also conceivable.

Die durch den Vibrationssensor 131 gemessenen Vibrationen bzw. Bewegungen können beispielsweise durch den Nutzer der Handwerkzeugmaschine 100 ausgelöste Bewegungen der Handwerkzeugmaschine 100 umfassen. Ferner können die Bewegungen bzw. Vibrationen durch den Motor bzw. das Getriebe bzw. den Antrieb hervorgerufen sein. Alternativ hierzu können die Bewegungen bzw. Vibrationen, die durch den Vibrationssensor 131 gemessen werden, durch Bewegungen eines Bits auf einem Schraubenkopf hervorgerufen werden bzw. auf Krafteinwirkungen der Schraube auf das zu bearbeitende Werkstück 137 resultieren.The vibrations or movements measured by the vibration sensor 131 can, for example, be movements of the hand tool 100 triggered by the user of the hand tool. machine 100. Furthermore, the movements or vibrations can be caused by the motor or the gear or the drive. Alternatively, the movements or vibrations measured by the vibration sensor 131 can be caused by movements of a bit on a screw head or result from the force exerted by the screw on the workpiece 137 to be machined.

3 zeigt zeitliche Verläufe einer Betriebsgröße 119 einer Handwerkzeugmaschine 100 und eines Rotationswinkels α_rot eines Motors 101 der Handwerkzeugmaschine 100. 3 shows temporal courses of an operating variable 119 of a hand-held power tool 100 and of a rotation angle α _rot of a motor 101 of the hand-held power tool 100.

In der Graphik a) ist ein zeitlicher Verlauf einer Betriebsgröße 119 einer Handwerkzeugmaschine 100 dargestellt. In der gezeigten Ausführungsform beschreibt die Betriebsgröße 119 einen Motorstrom eines Motors 101 einer Handwerkzeugmaschine 100. Die Handwerkzeugmaschine 100 ist in der gezeigten Ausführungsform als ein Schrauber ausgebildet und der gezeigte Verlauf der Betriebsgröße 119 zeigt den zeitlichen Verlauf des Motorstroms in einem Schraubfall, in dem eine selbstschneidende Schraube in ein Werkstück 137 aus Holz oder einem vergleichbaren Material eingeschraubt wird. Der Schrauber ist mit einem entsprechenden Bohrbit ausgebildet, das einen Bohrprozess erlaubt.In the graph a), a time profile of an operating variable 119 of a hand-held power tool 100 is shown. In the embodiment shown, the operating variable 119 describes a motor current of a motor 101 of a hand-held power tool 100. In the embodiment shown, the hand-held power tool 100 is designed as a screwdriver and the shown profile of the operating variable 119 shows the time profile of the motor current in a screwing case in which a self-tapping screw is screwed into a workpiece 137 made of wood or a comparable material. The screwdriver is designed with a corresponding drill bit that allows a drilling process.

In dem gezeigten Anwendungsfall ist ein Bohren in ein Werkstück beschrieben. Während des Bohrens wird in ein im Werkstück integriertes Objekt gebohrt. Das Objekt kann beispielsweise ein Rohr, eine Leitung, eine Metallverstrebung, eine Schraube, ein Bolzen oder eine ähnliches Objekt sein.The application shown describes drilling into a workpiece. During drilling, an object integrated into the workpiece is drilled. The object can be, for example, a pipe, a line, a metal strut, a screw, a bolt or a similar object.

Der zeitliche Verlauf der Betriebsgröße 119 beschreibt eine Zeitreihe 123, die aus einer Mehrzahl zeitlich geordneter Messwerte 121 des Motorstroms besteht. Die Messwerte 121 wurden während des Betriebs der Handwerkzeugmaschine 100, sprich beim Einschrauben der Schraube in das Werkstück, durch einen entsprechenden Stromsensor innerhalb der Handwerkzeugmaschine 100 aufgenommen.The temporal progression of the operating variable 119 describes a time series 123, which consists of a plurality of chronologically ordered measured values 121 of the motor current. The measured values 121 were recorded during operation of the hand-held power tool 100, i.e. when screwing the screw into the workpiece, by a corresponding current sensor within the hand-held power tool 100.

Grafik a) beschreibt hierbei einen Verlauf des Motorstroms beim Bohren in ein Werkstück, wobei beim Bohren in das Werkstück ferner in ein in das Werkstück integriertes Objekt gebohrt wird.Graphic a) describes a course of the motor current when drilling into a workpiece, whereby drilling into the workpiece also involves drilling into an object integrated into the workpiece.

Die verschiedenen gekennzeichneten Bereich A, B, C beschreiben unterschiedliche Betriebszustände der Handwerkzeugmaschine. Der Betriebszustand A beschreibt das Bohren in das Werkstück. Der Motorstrom I weist direkt am Anfang einen steilen Peak auf, der das Durchbrechen der Oberfläche des Werkstücks kennzeichnet. Im weiteren Verlauf zeigt der Motorstrom im Bereich A einen weitestgehend konstanten Verlauf.The various marked areas A, B, C describe different operating states of the handheld power tool. Operating state A describes drilling into the workpiece. The motor current I has a steep peak right at the beginning, which indicates the breaking through of the surface of the workpiece. As it continues, the motor current in area A shows a largely constant curve.

An einen Ereigniszeitpunkt 125 geht die Handwerkzeugmaschine 100 vom Betriebszustand A in den Betriebszustand B über. In diesem Punkt trifft die Handwerkzeugmaschine 100 beim Bohren in das Werkstück auf das im Werkstück integrierte Objekt. Der Motorstrom I steigt in diesem Punkt steil an, was das Durchbrechen der Oberfläche des Objekts beschreibt.At an event time 125, the hand-held power tool 100 changes from operating state A to operating state B. At this point, the hand-held power tool 100 encounters the object integrated in the workpiece while drilling into the workpiece. The motor current I rises steeply at this point, which describes the breaking through of the surface of the object.

In einem weiteren Ereigniszeitpunkt 126 tritt die Handwerkzeugmaschine 100 aus dem Betriebszustand B in den Betriebszustand C ein. In diesem Betriebszustand C ist die Oberfläche des Objekts durchbrochen und die Handwerkzeugmaschine 100 bohrt in das Objekt. Der Motorstrom I ist in diesem Bereich weitestgehend konstant jedoch auf einem höheren Niveau als im Bereich A. Dies deutet auf eine höhere Härte des Objekts als des Werkstücks hin.At a further event time 126, the hand-held power tool 100 moves from the operating state B to the operating state C. In this operating state C, the surface of the object is broken through and the hand-held power tool 100 drills into the object. The motor current I is largely constant in this area, but at a higher level than in area A. This indicates that the object is harder than the workpiece.

Der in Grafik a) gezeigte Verlauf des Motorstroms I ist lediglich beispielhaft.The curve of the motor current I shown in graph a) is only an example.

Grafik b) zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Rotationswinkels α_rot. Der zeitliche Verlauf zeigt exemplarisch das Signal eines Drehwinkelgebers. Im gezeigten Beispiel weist der Sensor einen Eindeutigkeitsbereich von 360° auf. Dies ist nicht erforderlich, kleinere Eindeutigkeitsbereiche sind ebenso ausreichend. In der Regel kann der Eindeutigkeitsbereich des Sensors an die Drehzahl des Motors 101 gekoppelt sein. Eine absolute Drehwinkelinformation über den gesamten Schraubvorgang von Beginn (Betätigen des Auslöseschalters 109 durch den Nutzer) bis zum gewünschten Abschalten kann anhand des Drehwinkelsensorsignals mithilfe des sogenannten Phase-Unwrapping erlangt werden. Dazu kann mithilfe des Wissens über die kontinuierliche Drehung des Motors 101 erkannt werden, dass der Wechsel von plus 180° zu beispielsweise minus 179° tatsächlich einem Drehwinkel von plus 181° entspricht.Graphic b) shows a temporal progression of a rotation angle α _rot . The temporal progression shows an example of the signal from an angle of rotation sensor. In the example shown, the sensor has an unambiguousness range of 360°. This is not necessary; smaller unambiguousness ranges are just as sufficient. As a rule, the unambiguousness range of the sensor can be linked to the speed of the motor 101. Absolute angle of rotation information for the entire screwing process from the start (operation of the trigger switch 109 by the user) to the desired shutdown can be obtained from the angle of rotation sensor signal using so-called phase unwrapping. For this purpose, knowledge of the continuous rotation of the motor 101 can be used to recognize that the change from plus 180° to, for example, minus 179° actually corresponds to an angle of rotation of plus 181°.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Handwerkzeugmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform, wobei die Handwerkzeugmaschine 100 in verschiedenen Betriebszuständen A, B, C gezeigt ist. 4 shows a schematic representation of a hand-held power tool 100 according to an embodiment, wherein the hand-held power tool 100 is shown in different operating states A, B, C.

4 zeigt einen Anwendungsfall eines Bohrens in ein Werkstück 137. In Grafik a) ist eine als Schrauber ausgebildete Handwerkzeugmaschine 100 dargestellt. Die Handwerkzeugmaschine 100 umfasst ein Bohrwerkzeug 169 und ist eingerichtet, einen Bohrvorgang in ein Werkstück 137 auszuführen. In der gezeigten Ausführungsform ist in dem Werkstück 137 ein Objekt 168 angeordnet. Das Objekt kann beispielsweise eine Leitung, ein Rohr, ein Stahlträger, eine Schraube oder ein anderes Objekt, das wenigstens in einer Beschaffenheit, beispielsweise dem Härtegrad, unterschiedlich zum Werkstück 137 ausgebildet ist. Das Werkstück 137 kann beispielsweise eine Gebäudewand oder ein Metall-, Holz- oder Kunststoffwerkstück sein. Alternativ sind auch jegliche andere Arten von Werkstücken denkbar. 4 shows an application of drilling into a workpiece 137. Graphic a) shows a hand-held power tool 100 designed as a screwdriver. The hand-held power tool 100 comprises a drilling tool 169 and is set up to carry out a drilling process in a workpiece 137. In the embodiment shown, an object 168 is arranged in the workpiece 137. The object can be, for example, a line, a pipe, a steel beam, a screw or another object that is designed to be different from the workpiece 137 in at least one quality, for example the degree of hardness. The workpiece 137 can be, for example, a building wall or a metal, wood or plastic workpiece. Alternatively, any other type of workpiece is also conceivable.

In Grafik b) sind die in 3 beschriebenen Betriebszustände A, B, C dargestellt. Im Betriebszustand A erfolgt das Bohren in das Werkstück 137, bei dem zunächst die Oberfläche 167 des Werkstücks durchbrochen wird und darauf folgend in das Werkstück 137 hineingebohrt wird. Im Betriebszustand B trifft das Bohrwerkzeug 169 auf die Oberfläche 171 des Objekts 168. Wie in 3 dargestellt, ist aufgrund der unterschiedlichen Beschaffenheit zwischen dem Werkstück 137 und dem Objekt 168 beim Auftreffen des Bohrwerkzeugs 169 auf das Objekt 168 eine charakteristische Änderung in der Betriebsgröße 119, beispielsweise dem Motorstrom I, erkennbar. Im Betriebszustand C ist die Oberfläche 171 des Objekts 168 durchbrochen und der Bohrvorgang wird in das Objekt 168 hinein fortgesetzt. Aufgrund der unterschiedlichen Beschaffenheit, beispielsweise unterschiedlicher Härtegrade, des Objekts 168 im Vergleich zum Werkstück 137 ist auch hier wiederum eine charakteristische Änderung der Betriebsgröße 119 feststellbar.In graph b) the 3 described operating states A, B, C. In operating state A, drilling into the workpiece 137 takes place, whereby the surface 167 of the workpiece is first penetrated and then the workpiece 137 is drilled into. In operating state B, the drilling tool 169 hits the surface 171 of the object 168. As in 3 As shown, due to the different nature of the workpiece 137 and the object 168, a characteristic change in the operating variable 119, for example the motor current I, can be seen when the drilling tool 169 hits the object 168. In operating state C, the surface 171 of the object 168 is broken through and the drilling process is continued into the object 168. Due to the different nature, for example different degrees of hardness, of the object 168 compared to the workpiece 137, a characteristic change in the operating variable 119 can also be seen here.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsregelung 197 der Handwerkzeugmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform. 5 shows a schematic representation of a drive control 197 of the hand-held power tool 100 according to an embodiment.

5 zeigt eine Regelungskette der Handwerkzeugmaschine 100. 5 shows a control chain of the hand-held power tool 100.

Erfindungsgemäß umfasst die Regelungskette einen inneren Regelkreis 193 und einen äußeren Regelkreis 191. Der innere Regelkreis 193 dient hierbei zur Regelung des Antriebs der Handwerkzeugmaschine 100 basierend auf den Nutzereingaben 173 des Nutzers.According to the invention, the control chain comprises an inner control loop 193 and an outer control loop 191. The inner control loop 193 serves to control the drive of the hand-held power tool 100 based on the user inputs 173 of the user.

Zum Regeln des Antriebs der Handwerkzeugmaschine 100 basierend auf den Nutzereingaben 173 des Nutzers durch ausschließlich den inneren Regelkreis 193 erfolgen zunächst Nutzereingaben 173 durch den Nutzer. Dies kann beispielsweise durch Betätigung des Auslöseschalters 109 erfolgen. Hierüber können erste Zielwerte eines Steuerungsparameters der Handwerkzeugmaschine 100 durch die Nutzereingabe des Nutzers definiert werden. Der Steuerungsparameter kann hierbei beispielsweise eine Motordrehzahl, eine Motorleistung, ein über die Motordrehzahl definiertes Drehmoment umfassen. Alternativ kann der Steuerungsparameter eine Drehrichtung, wie beispielsweise beim Ein- oder Ausschrauben einer Schraube, oder eine Betriebsmodus, wie beispielsweise den Schlagmodus oder den Hammermodus, umfassen. Die Nutzereingaben 173 beschreiben hierbei Werte des Steuerungsparameters.To control the drive of the handheld power tool 100 based on the user inputs 173 of the user by means of the inner control loop 193 alone, user inputs 173 are first made by the user. This can be done, for example, by actuating the trigger switch 109. This can be used to define initial target values of a control parameter of the handheld power tool 100 through the user input of the user. The control parameter can include, for example, a motor speed, a motor power, a torque defined by the motor speed. Alternatively, the control parameter can include a direction of rotation, such as when screwing in or unscrewing a screw, or an operating mode, such as the impact mode or the hammer mode. The user inputs 173 describe values of the control parameter.

Über Sensormessungen 175 einer Betriebsgröße 119 werden Ist-Werte des Steuerungsparameters aufgenommen, die einen Ist-Zustand der Aktorik 195 einer Antriebsregelung 197 der Handwerkzeugmaschine 100 beschreiben.Actual values of the control parameter are recorded via sensor measurements 175 of an operating variable 119, which describe an actual state of the actuators 195 of a drive control 197 of the hand-held power tool 100.

Die Sensormessungen 175 der Betriebsgröße 119 können hierbei Messungen des Motorstroms, der Motordrehzahl, der Motorleistung, von Vibrationen des Motors bzw. der Handwerkzeugmaschine 100 oder andere aussagekräftige Betriebsgrößen umfassen, mittels denen eine Bestimmung eines Betriebszustands A, B, C ermöglicht ist.The sensor measurements 175 of the operating variable 119 can include measurements of the motor current, the motor speed, the motor power, vibrations of the motor or the hand-held power tool 100 or other meaningful operating variables by means of which a determination of an operating state A, B, C is possible.

Die ersten Zielwerte der Nutzereingaben 173 und die Ist-Werte der Sensormessungen 175 des Steuerungsparameters werden unter Ausführung einer digitalen Signalvorverarbeitung 177 an den inneren Regelkreis 193 übertragen.The first target values of the user inputs 173 and the actual values of the sensor measurements 175 of the control parameter are transmitted to the inner control loop 193 by performing a digital signal preprocessing 177.

Durch den inneren Regelkreis 193 werden entsprechende Steuerungssignale an die Aktorik 195 zum Ansteuern der Handwerkzeugmaschine 100 ausgegeben.The inner control circuit 193 outputs corresponding control signals to the actuators 195 for controlling the hand-held power tool 100.

Der äußere Regelkreis 191 wird nun dazu verwendet, bei der Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 einen Betriebszustand A, B, C zu berücksichtigen, in dem sich die Handwerkzeugmaschine 100 während des Betriebs befindet.The outer control loop 191 is now used to take into account an operating state A, B, C in which the hand-held power tool 100 is during operation when controlling the hand-held power tool 100.

Hierzu werden die ersten Zielwerte des Steuerungsparameters der Nutzereingabe 173 und insbesondere die Ist-Werte der Sensormessungen 175 des Steuerungsparameters nach einer digitalen Signalvorverarbeitung 197 einer Modellinferenz 183 unterzogen. In der Modellinferenz 183 greift die bereits beschriebene Ausführung des Zustandsbestimmungsmoduls 107. Da Zustandsbestimmungsmodul 107 ist hierbei eingerichtet, basierend auf den Sensormessungen 175 bzw. den entsprechenden Sensordaten des Steuerungsparameters einen Betriebszustand A, B, C, in dem sich die Handwerkzeugmaschine 100 befindet, zu erkennen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Zustandsbestimmungsmodul 107 eingerichtet sein, basierend auf den Sensordaten der Sensormessungen 175 der Betriebsgröße 119 einen Ereigniszeitpunkt 125, 126 vorherzusagen, an dem ein Übergang zwischen verschiedenen Betriebszuständen A, B, C der Handwerkzeugmaschine 100 erfolgt.For this purpose, the first target values of the control parameter of the user input 173 and in particular the actual values of the sensor measurements 175 of the control parameter are subjected to a model inference 183 after digital signal preprocessing 197. In the model inference 183, the already described embodiment of the state determination module 107 takes effect. The state determination module 107 is set up to recognize an operating state A, B, C in which the hand-held power tool 100 is located based on the sensor measurements 175 or the corresponding sensor data of the control parameter. Alternatively or additionally, the state determination module 107 can be set up to predict an event time 125, 126 at which a transition between different operating states A, B, C of the hand-held power tool 100 takes place based on the sensor data of the sensor measurements 175 of the operating variable 119.

Das in der Modellinferenz 183 ausgeführte Zustandsbestimmungsmodul 107 kann hierbei als eine entsprechend trainierte künstliche Intelligenz ausgebildet sein, die auf das Ermitteln von Betriebszuständen A, B, C bzw. das Vorhersagen von Ereigniszeitpunkten 125, 126 basierend auf Messwerten einer Betriebsgröße 119 trainiert ist.The state determination module 107 implemented in the model inference 183 can be designed as a correspondingly trained artificial intelligence that is trained to determine operating states A, B, C or to predict event times 125, 126 based on measured values of an operating variable 119.

Die durch das Zustandsbestimmungsmodul 107 in Gestalt der Modellinferenz 183 ermittelte Information bzgl. der vorliegenden Betriebszustände A, B, C bzw. vorhergesagten Ereigniszeitpunkten 125, 126 werden nach einer Nachverarbeitung 187 dem äußeren Regelkreis 191 bereitgestellt.The information determined by the state determination module 107 in the form of the model inference 183 regarding the present operating states A, B, C or predicted event times 125, 126 are provided to the outer control loop 191 after post-processing 187.

Der äußere Regelkreis 191 ist daraufhin eingerichtet, basierend auf den Informationen der Modellinferenz 183 bzgl. der vorliegenden Betriebszustände A, B, C bzw. der vorhergesagten Ereigniszeitpunkte 125, 126 entsprechende zweite Zielwerte für den Steuerungsparameter zu definieren. Die durch den äußeren Regelkreis 191 definierten zweiten Zielwerte für den Steuerungsparameter sind hierbei auf den jeweils vorliegenden Betriebszustand A, B, C bzw. den entsprechend vorhergesagten Ereigniszeitpunkten 125, 126 abgestimmt. Unter Berücksichtigung des durch den äußeren Regelkreis 191 generierten zweiten Zielwert des Steuerungsparameters kann die Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 optimal auf den jeweils vorliegenden Betriebszustand A, B, C bzw. den entsprechenden vorhergesagten Ereigniszeitpunkten 125, 126 angepasst werden.The outer control loop 191 is then set up to define corresponding second target values for the control parameter based on the information from the model inference 183 regarding the current operating states A, B, C or the predicted event times 125, 126. The second target values for the control parameter defined by the outer control loop 191 are coordinated with the respective current operating state A, B, C or the corresponding predicted event times 125, 126. Taking into account the second target value of the control parameter generated by the outer control loop 191, the control of the hand-held power tool 100 can be optimally adapted to the respective current operating state A, B, C or the corresponding predicted event times 125, 126.

Der durch den Regelkreis 191 generierte zweiten Zielwert für den Steuerungsparameter wird darauffolgend dem inneren Regelkreis 193 bereitgestellt.The second target value for the control parameter generated by the control loop 191 is subsequently provided to the inner control loop 193.

Erfindungsgemäß ist der innere Regelkreis 193 nun eingerichtet, unter Berücksichtigung des in der Nutzereingabe 173 durch den Nutzer bereitgestellten ersten Zielwerts für den Steuerungsparameter und den weiteren durch den äußeren Regelkreis 191 unter Berücksichtigung des vorliegenden Betriebszustands A, B, C bzw. des vorhergesagten Ereigniszeitpunkts 125, 126 bereitgestellten zweiten Zielwerts für den Steuerungsparameter einen Ausgabezielwert zu berechnen und basierend auf dem Ausgabezielwert die Aktorik 195 der Handwerkzeugmaschine 100 anzusteuern.According to the invention, the inner control loop 193 is now configured to calculate an output target value taking into account the first target value for the control parameter provided by the user in the user input 173 and the further second target value for the control parameter provided by the outer control loop 191 taking into account the current operating state A, B, C or the predicted event time 125, 126, and to control the actuators 195 of the handheld power tool 100 based on the output target value.

Der Ausgabezielwert kann hierbei durch den inneren Regelkreis 193 beispielsweise als ein Produkt aus dem ersten Zielwert der Nutzereingabe 173 und dem zweiten Zielwert des äußeren Regelkreis 191 berechnet werden. Durch das Produkt aus den und ersten und zweiten Zielwerten kann der erste Zielwert der Nutzreingabe 173 somit durch den zweiten Zielwert des äußeren Regelkreises 191, der in Bezug auf den vorliegenden Betriebszustand A, B, C bzw. dem vorhergesagten Ereigniszeitpunkt 125, 126 ermittelt wurden, sensitiviert, sprich auf den jeweiligen Betriebszustand A, B, C bzw. zu erwartenden Ereigniszeitpunkt 125, 126 angepasst werden. Alternativ kann der Ausgabezielwert als ein Minimalwert bzw. Maximalwert der ersten und zweiten Zielwerte definiert werden. Hierdurch kann der Ausgabeziel als der Wert der ersten und zweiten Zielwerte definiert werden, der am besten zu dem jeweils ermittelten Betriebszustand A, B, C passt.The output target value can be calculated by the inner control loop 193, for example, as a product of the first target value of the user input 173 and the second target value of the outer control loop 191. Through the product of the first and second target values, the first target value of the user input 173 can thus be sensitized by the second target value of the outer control loop 191, which was determined in relation to the current operating state A, B, C or the predicted event time 125, 126, i.e. adapted to the respective operating state A, B, C or expected event time 125, 126. Alternatively, the output target value can be defined as a minimum value or maximum value of the first and second target values. In this way, the output target can be defined as the value of the first and second target values that best fits the respectively determined operating state A, B, C.

Alternativ kann der Ausgabezielwert durch den ersten Zielwert der Nutzreingabe 173 definiert sein, falls der zweite Zielwert des äußeren Regelkreises 191 kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist, und als ein vordefinierter Zielwert definiert sein, falls der zweite Zielwert größer oder gleich dem vordefinierter Schwellenwert ist. Der vordefinierte Zielwert kann hierbei als ein konstanter Wert des Steuerungsparameters gegeben sein, der beispielsweise bei einer Voreinstellung der Handwerkzeugmaschine 100 auf den jeweils vorliegenden Betriebszustand A, B, C bzw. vorausliegendem Ereigniszeitpunkt 125, 126 angepasst wurde. Der vordefinierte Schwellenwert kann beispielsweise empirisch durch entsprechenden Messungen an die jeweils auftretenden Betriebszustände A, B, C und mögliche zweite Zielwerte angepasst sein.Alternatively, the output target value can be defined by the first target value of the user input 173 if the second target value of the outer control loop 191 is smaller than a predefined threshold value, and defined as a predefined target value if the second target value is greater than or equal to the predefined threshold value. The predefined target value can be given as a constant value of the control parameter, which was adapted, for example, to the respective operating state A, B, C or previous event time 125, 126 when the hand-held power tool 100 was preset. The predefined threshold value can, for example, be adapted empirically by appropriate measurements to the respective operating states A, B, C and possible second target values.

Alternativ kann der Ausgabezielwert als ein Produkt des ersten Zielwerts der Nutzereingabe 173 mit einem ersten vordefinierten Zielwert definiert sein, falls der zweite Zielwert des äußeren Regelkreis 191 kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist, und als ein Produkt aus dem ersten Zielwert der Nutzereingabe 173 und einem zweiten vordefinierten Zielwert definiert sein, falls der zweite Zielwert des äußeren Regelkreises 191 größer oder gleich dem vordefinierten Schwellenwert ist. In Abhängigkeit des durch den äußeren Regelkreises 191 ermittelten zweiten Zielwerts kann somit der erste Zielwert der Nutzereingabe 173 in Form der ersten und zweiten vordefinierten Zielwerte, die jeweils als konstante Werte des Steuerungsparameters definiert und auf die jeweils vorliegenden Betriebszustände bzw. zu erwartenden Ereigniszeitpunkte angepasst sein können, auf den jeweils vorliegenden Betriebszustand A, B, C bzw. zu erwartenden Ereigniszeitpunkt 125, 126 sensitiviert bzw. angepasst werden. Die ersten und zweiten vordefinierten Zielwerte und vordefinierten Schwellenwerte können wiederum empirisch für mögliche Betriebszustände A, B, C bestimmt sein.Alternatively, the output target value can be defined as a product of the first target value of the user input 173 with a first predefined target value if the second target value of the outer control loop 191 is less than a predefined threshold value, and as a product of the first target value of the user input 173 and a second predefined target value if the second target value of the outer control loop 191 is greater than or equal to the predefined threshold value. Depending on the second target value determined by the outer control loop 191, the first target value of the user input 173 can thus be sensitized or adapted to the respective existing operating state A, B, C or expected event time 125, 126 in the form of the first and second predefined target values, which can each be defined as constant values of the control parameter and adapted to the respective existing operating states or expected event times. The first and second predefined target values and predefined threshold values can in turn be determined empirically for possible operating states A, B, C.

In Form des durch den inneren Regelkreis 193 ermittelten Ausgabezielwerts kann die Handwerkzeugmaschine 100 somit unter Berücksichtigung der durch den Nutzer der Handwerkzeugmaschine 100 getätigten Nutzereingabe 173 und dem entsprechenden ersten Zielwert des Steuerungsparameters und unter Berücksichtigung des in Bezug auf den vorliegenden Betriebszustand A, B, C bzw. dem zu erwartenden Ereigniszeitpunkt 125, 126 ermittelten zweiten Zielwert des Steuerungsparameters angesteuert werden.In the form of the output target value determined by the inner control loop 193, the hand-held power tool 100 can thus be controlled taking into account the user input 173 made by the user of the hand-held power tool 100 and the corresponding first target value of the control parameter and taking into account the second target value of the control parameter determined in relation to the current operating state A, B, C or the expected event time 125, 126.

In der Ausführungsform der 3 und 4, in der die Handwerkzeugmaschine 100 als Schrauber mit einem Bohrbit ausgebildet ist, und in der ein Bohrfall beschrieben wird, bei dem während des Bohrens in ein Werkstück das Bohrbit 169 auf ein im Werkstück 137 ausgebildetes Objekt 168 trifft, und in der die verschiedenen Betriebszustände A, B, C das Einbohren in das Werkstück 137 im Betriebszustand A, das Auftreffen des Bohrbits 169 auf das Objekt 168 im Betriebszustand B und das Einbohren in das Objekt 168 im Betriebszustand C beschreiben, kann der Steuerungsparameter beispielsweise eine Drehzahl des Motors 101 der Handwerkzeugmaschine 100 sein.In the embodiment of the 3 and 4 , in which the hand-held power tool 100 is designed as a screwdriver with a drill bit, and in which a drilling case is described in which, during drilling into a workpiece, the drill bit 169 strikes an object 168 formed in the workpiece 137, and in which the various operating states A, B, C describe drilling into the workpiece 137 in operating state A, the drill bit 169 striking the object 168 in operating state B and drilling into the object 168 in operating state C, the control parameter can be, for example, a rotational speed of the motor 101 of the hand-held power tool 100.

Die Nutzereingabe 173 kann beispielsweise Signale des durch den Nutzer betätigten Auslöseschalters 109 umfassen, mittels denen der jeweilige erste Zielwert der Motordrehzahl definiert wird.The user input 173 may, for example, include signals from the trigger switch 109 actuated by the user, by means of which the respective first target value of the engine speed is defined.

Die in den Sensormessungen 175 ermittelte Betriebsgröße 119 kann beispielsweise durch den Motorstrom I des Motors 101 der Handwerkzeugmaschine 100 gegeben sein.The operating variable 119 determined in the sensor measurements 175 can, for example, be given by the motor current I of the motor 101 of the hand-held power tool 100.

Das Zustandsbestimmungsmodul 107, das gemäß der Modellinferenz 183 auf die Messwerte des Motorstroms I angewendet wird, kann entsprechend eingerichtet sein, basierend auf dem Motorstrom I, gemäß der Grafik A der 3, die verschiedenen Betriebszustände A, B, C zu ermitteln. Ferner kann das Zustandsbestimmungsmodul 107 eingerichtet sein, basierend auf den Messwerten 121 die jeweiligen Ereigniszeitpunkte 125, 126 vorherzusagen.The state determination module 107, which is applied to the measured values of the motor current I according to the model inference 183, can be configured accordingly, based on the motor current I, according to the graph A of the 3 to determine the different operating states A, B, C. Furthermore, the state determination module 107 can be configured to predict the respective event times 125, 126 based on the measured values 121.

Im Folgenden werden die oben beschriebenen Vorgänge und insbesondere das Ermitteln des zweiten Zielwerts durch den äußeren Regelkreis 191 bzw. das Ermitteln des Ausgabezielwerts durch den inneren Regelkreis 193 an einem Anwendungsfall beschrieben, in dem gemäß den Ausführungsformen zu den 3 und 4 die Handwerkzeugmaschine 100 als Schrauber mit Bohrbit 169 ausgebildet ist und durch dieses in ein in einem Werkstück 137 integriertes Objekt 168 gebohrt wird.In the following, the processes described above and in particular the determination of the second target value by the outer control loop 191 or the determination of the output target value by the inner control loop 193 are described in an application in which, according to the embodiments of the 3 and 4 the hand-held power tool 100 is designed as a screwdriver with a drill bit 169 and is used to drill into an object 168 integrated in a workpiece 137.

Die auf der Betätigung des Auslöseschalters 109 basierende Nutzereingabe 173 kann als ersten Zielwert beispielsweise einen entsprechend hohen Wert der Motordrehzahl definieren. Basierend auf den Sensormessungen 175 des Motorstroms ermittelt das Zustandsbestimmungsmodul 107 hingegen, dass die Handwerkzeugmaschine 100 sich bereits im Betriebszustand C der Grafik 3 befindet, in der der Flush-Point bereits erreicht ist und ein Abschluss des Schraubenkopfes 170 mit der Oberfläche 167 des Werkstücks 137 erzielt ist. Hierauf basierend berechnet der äußere Regelkreis 191 als zweiten Zielwert einen wesentlichen geringeren Wert für die Motordrehzahl, um eine Beschädigung der Schraube bzw. des Werkstücks 137, die bei der hohen Motordrehzahl der Nutzereingabe 173 zu befürchten wären, zu verhindern. Durch die Ermittlung des Ausgabezielwerts durch den inneren Regelkreis 193 kann somit der offensichtlich zu hohe Zielwert für die Motordrehzahl der Nutzereingabe 173 durch den durch den äußeren Regelkreis 191 berechneten wesentlich geringeren zweiten Zielwert für den die Motordrehzahl herabgeregelt werden, um somit die Handwerkzeugmaschine 100 entsprechend dem vorliegenden Betriebszustand B oder C anzusteuern und gegebenenfalls abzuschalten, um eine Beschädigung des Objekts 168 zu verhindern.The user input 173 based on the actuation of the trigger switch 109 can, for example, define a correspondingly high value for the motor speed as the first target value. Based on the sensor measurements 175 of the motor current, the state determination module 107 determines, however, that the hand-held power tool 100 is already in operating state C of graphic 3, in which the flush point has already been reached and the screw head 170 is in contact with the surface 167 of the workpiece 137. Based on this, the outer control loop 191 calculates a significantly lower value for the motor speed as the second target value in order to prevent damage to the screw or the workpiece 137, which would be feared at the high motor speed of the user input 173. By determining the output target value by the inner control loop 193, the obviously too high target value for the motor speed of the user input 173 can be reduced by the much lower second target value for the motor speed calculated by the outer control loop 191 in order to control the hand-held power tool 100 according to the current operating state B or C and, if necessary, to switch it off in order to prevent damage to the object 168.

Hierzu kann der zweite Zielwert wie auch die ersten und zweiten vordefinierten Zielwerte den Zahlenwert 0 nehmen. Es kann der Ausgabezielwert ebenfalls auf den Zahlenwert 0 herabgeregelt werden, wodurch die Handwerkzeugmaschine 100 zum Stillstand gebracht werden kann.For this purpose, the second target value, like the first and second predefined target values, can take the numerical value 0. The output target value can also be reduced to the numerical value 0, whereby the hand-held power tool 100 can be brought to a standstill.

In der gezeigten Ausführungsform kann die Information der Modellinferenz 183 ferner in einer Statusanzeige 189 angezeigt werden.In the embodiment shown, the model inference information 183 may further be displayed in a status display 189.

Darüber hinaus kann die Modellinferenz einem Reset-Vorgang unterzogen werden, in dem die Modellausführungen auf einen Ausganswert zurückgesetzt werden. Dies kann beispielweise bei separaten Schraubvorgängen vorgenommen werden. Beispielsweise kann für jeden neuen Schraubvorgang, bei dem eine individuelle Schraube in ein Werkstück 137 eingeschraubt- bzw. aus diesem ausgeschraubt wird, das Zustandsbestimmungsmodul 107 resettet werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Resett auch beim Ein- oder Ausschalten der Handwerkzeugmaschine 100 ausgeführt werden.In addition, the model inference can be subjected to a reset process in which the model executions are reset to an initial value. This can be done, for example, during separate screwing processes. For example, the state determination module 107 can be reset for each new screwing process in which an individual screw is screwed into or unscrewed from a workpiece 137. Alternatively or additionally, a reset can also be carried out when the hand-held power tool 100 is switched on or off.

Hierzu wird zunächst basierend auf den Sensormessungen 175 eine Reset-Vorverarbeitung 181 durchgeführt und hierauf basierend eine Resett-Entscheidung 185 bewirkt. Die Reset-Entscheidung 185 kann ferner unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Modellinferenz 183 bewirkt werden.For this purpose, a reset preprocessing 181 is first carried out based on the sensor measurements 175 and a reset decision 185 is made based on this. The reset decision 185 can also be made taking into account the results of the model inference 183.

Die Informationen der Modellinferenz 183 und Nachverarbeitung 187 können in digitaler oder quasi analoger Form bereitgestellt werden.The information from model inference 183 and post-processing 187 can be provided in digital or quasi-analog form.

6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform. 6 shows a flowchart of a method 200 for controlling a handheld power tool 100 according to an embodiment.

Zum Steuern der Handwerkzeugmaschine werden in einem ersten Verfahrensschritt 201 Sensordaten wenigstens einer Betriebsgröße 119 der Handwerkzeugmaschine 100 empfangen. Die Betriebsgröße 119 kann hierbei beispielsweise ein Motorstrom, Beschleunigungswerte eines Beschleunigungssensors, Drehratenwerte eines Drehratensensors, ein Motorpositionswinkel, eine Motordrehgeschwindigkeit, ein Motordrehmoment, Spannung einer Spannungsquelle der Handwerkzeugmaschine 100 oder eine andere physikalisch messbare Größe sein. Die Handwerkzeugmaschine 100 ist insbesondere als ein Schrauber ausgebildet. Der Schrauber weist insbesondere wenigstens ein Bohrwerkzeug 169 auf, mittels dem ein Bohrvorgang eines zu bearbeitenden Werkstücks 137 ausgeführt werden kann.To control the handheld power tool, sensor data of at least one operating variable 119 of the handheld power tool 100 are received in a first method step 201. The operating variable 119 can be, for example, a motor current, acceleration values of an acceleration sensor, rotation rate values of a rotation rate sensor, a motor position angle, a motor rotation speed, a motor torque, voltage of a voltage source of the handheld power tool 100 or another physically measurable variable. The handheld power tool 100 is designed in particular as a screwdriver. The screwdriver has in particular at least one drilling tool 169, by means of which a drilling process of a workpiece 137 to be machined can be carried out.

Darauf folgend wird in einem weiteren Verfahrensschritt 203 ein Zustandsbestimmungsmodul 107 auf die Sensordaten ausgeführt und ein Betriebszustand A, B, C der Handwerkzeugmaschine 100 ermittelt. Der ermittelte Betriebszustand A, B, C beschreibt bzw. definiert hierbei ein Material eines zu bearbeitenden Werkstücks 137, in das der Bohrvorgang ausgeführt wird. Das Zustandsbestimmungsmodul kann insbesondere als eine trainierte künstliche Intelligenz eingerichtet sein, die darauf trainiert ist, basierend auf den Messwerten der Betriebsgröße 119 den jeweiligen Betriebszustand A, B, C der Handwerkzeugmaschine 100 zu ermitteln. Gemäß den Ausführungsbeispielen der 3 und 4 können die Betriebszustände A, B, C der Handwerkzeugmaschine 100 verschiedene Stadien des Bohrvorgangs umfassen. Wie zu 3 illustriert ist, kann die Betriebsgröße 119 in Abhängigkeit des jeweils ausgeführten Bohrvorgangs charakteristische Verläufe aufweisen. Subsequently, in a further method step 203, a state determination module 107 is executed on the sensor data and an operating state A, B, C of the handheld power tool 100 is determined. The determined operating state A, B, C describes or defines a material of a workpiece 137 to be machined, into which the drilling process is carried out. The state determination module can in particular be set up as a trained artificial intelligence that is trained to determine the respective operating state A, B, C of the handheld power tool 100 based on the measured values of the operating variable 119. According to the embodiments of the 3 and 4 The operating states A, B, C of the hand tool can include 100 different stages of the drilling process. How to 3 As illustrated, the operating variable 119 can exhibit characteristic curves depending on the drilling process carried out in each case.

Insbesondere kann in Abhängigkeit des jeweiligen Materials des bearbeiteten Werkstücks 137 die Betriebsgröße 119 charakteristische Verläufe aufweisen. Aufgrund der unterschiedlichen Härte bzw. der unterschiedlichen Bohreigenschaften muss zum Ausführen des Bohrvorgangs je nach Material des Werkstücks 137 eine höhere Motorleistung bzw. ein höheres Drehmoment ausgeübt werden. Dies lässt sich an der jeweils aufgezeichneten Betriebsgröße 119 ablesen.In particular, depending on the respective material of the workpiece 137 being machined, the operating variable 119 can have characteristic curves. Due to the different hardness or the different drilling properties, a higher motor power or a higher torque must be applied to carry out the drilling process, depending on the material of the workpiece 137. This can be read from the operating variable 119 recorded in each case.

In einem weiteren Verfahrensschritt 205 wird die Handwerkzeugmaschine durch Ausführen einer an den ermittelten Betriebszustand A, B, C angepassten Steuerungsfunktion gesteuert.In a further method step 205, the hand-held power tool is controlled by executing a control function adapted to the determined operating state A, B, C.

7 zeigt ein weiteres Flussdiagramm des Verfahrens 200 zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. 7 shows another flow chart of the method 200 for controlling a handheld power tool 100 according to another embodiment.

Die gezeigte Ausführungsform basiert auf der Ausführungsform in 6 und umfasst alle dort beschriebenen Verfahrensschritte.The embodiment shown is based on the embodiment in 6 and includes all procedural steps described therein.

In der gezeigten Ausführungsform wird in einem Verfahrensschritt 213 zunächst ein auf einer Nutzereingabe eines Nutzers der Handwerkzeugmaschine 100 basierende Eingabewert für einen Steuerungsparameter der Handwerkzeugmaschine 100 empfangen. Der Steuerungsparameter kann beispielsweise eine Motordrehzahl der Handwerkzeugmaschine 100 sein. Die Nutzereingabe des Nutzers kann insbesondere ein Betätigen des Auslöseschalters 109 der Handwerkzeugmaschine 100 umfassen.In the embodiment shown, in a method step 213, an input value for a control parameter of the handheld power tool 100 based on a user input from a user of the handheld power tool 100 is first received. The control parameter can be, for example, a motor speed of the handheld power tool 100. The user input of the user can in particular include actuating the trigger switch 109 of the handheld power tool 100.

In einem weiteren Verfahrensschritt 215 wird ein erster Zielwert des Steuerungsparameters basierend auf den Sensordaten und dem Eingabewert ermittelt. Der erste Zielwert beschreibt hierbei den Zielwert des Steuerungsparameters, den dieser basierend auf der Nutzereingabe, sprich dem Betätigen des Auslöseschalters 109 durch den Nutzer, zum Steuern der Handwerkzeugmaschine 100 aufweisen soll.In a further method step 215, a first target value of the control parameter is determined based on the sensor data and the input value. The first target value describes the target value of the control parameter that it should have based on the user input, i.e. the actuation of the trigger switch 109 by the user, for controlling the hand-held power tool 100.

In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Ermitteln des Betriebszustands A, B, C ferner ein Vorhersagen von Ereigniszeitpunkten 125, 126.In the embodiment shown, determining the operating state A, B, C further comprises predicting event times 125, 126.

In einem weiteren Verfahrensschritt 217 wird ferner ein zweiter Zielwert des Steuerungsparameters basierend auf dem ermittelten Betriebszustand A, B, C der Handwerkzeugmaschine 100 ermittelt. Der zweite Zielwert des Steuerungsparameters beschreibt somit einen Zielwert, der primär unter Berücksichtigung des vorliegenden Betriebszustands A, B, C optimiert ist. Dieser zweite auf den aktuell vorliegenden Betriebszustand A, B, C optimierte Zielwert kann beispielsweise das Erhöhen bzw. Erniedrigen der Motordrehzahl in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Materials des zu bearbeitenden Werkstücks 137 umfassen.In a further method step 217, a second target value of the control parameter is also determined based on the determined operating state A, B, C of the hand-held power tool 100. The second target value of the control parameter thus describes a target value that is primarily optimized taking into account the current operating state A, B, C. This second target value optimized for the currently present operating state A, B, C can, for example, include increasing or decreasing the motor speed depending on the material of the workpiece 137 to be machined.

Zum Steuern der Handwerkzeugmaschine 100 wird in der gezeigten Ausführungsform in einem Verfahrensschritt 207 eine Anpassung der Drehzahl des Motors 101 der Handwerkzeugmaschine 100 an das ermittelte Material des Werkstücks 137 ausgeführt.To control the hand-held power tool 100, in the embodiment shown, an adjustment of the speed of the motor 101 of the hand-held power tool 100 to the determined material of the workpiece 137 is carried out in a method step 207.

Alternativ oder zusätzlich wird in einem weiteren Verfahrensschritt 209 die Handwerkzeugmaschine vollständig abgeschaltet, falls das Material des Werkstücks 137 als zu einem Objekt 168 gehörend identifiziert wird. Wie in den Anwendungsfällen in 3 und 4 dargestellt, kann durch den charakteristischen Verlauf der Betriebsgröße 119 ein innerhalb des Werkstücks 137 angeordnetes Objekt 168 ermittelt werden. Das Objekt 168 kann beispielsweise eine elektrische Leitung, eine Wasserleitung, eine Abluftleitung, ein Metallrohr, ein Kunststoffrohr, ein Stahlträger, ein Stahlseil, ein Bolzen, eine Schraube oder ein ähnliches Objekt sein. Das Werkstück 137 kann beispielsweise eine Gebäudewand sein, in der die genannten Objekte 168 üblicherweise angetroffen werden können. Alternativ hierzu kann das Werkstück 137 als ein Metallwerkstück, ein Betonwerkstück, ein Holzwerkstück oder ein Kunstwerkstück ausgebildet sein. Das Abschalten der Handwerkzeugmaschine bei Detektion eines im Werkstück 137 angeordneten Objekts 168 ermöglicht den Schutz vor Beschädigung des jeweiligen Objekts 168 durch Einbohren in das Objekt 168 durch die Handwerkzeugmaschine.Alternatively or additionally, in a further method step 209, the hand-held power tool is switched off completely if the material of the workpiece 137 is identified as belonging to an object 168. As in the application cases in 3 and 4 As shown, an object 168 arranged within the workpiece 137 can be determined by the characteristic course of the operating variable 119. The object 168 can be, for example, an electrical line, a water pipe, an exhaust air line, a metal pipe, a plastic pipe, a steel beam, a steel cable, a bolt, a screw or a similar object. The workpiece 137 can be, for example, a building wall in which the objects 168 mentioned can usually be found. Alternatively, the workpiece 137 can be designed as a metal workpiece, a concrete workpiece, a wooden workpiece or a work of art. Switching off the hand-held power tool when an object 168 arranged in the workpiece 137 is detected enables protection against damage to the respective object 168 by the hand-held power tool drilling into the object 168.

Das Abschalten der Handwerkzeugmaschine 100 kann ferner erfolgen, falls festgestellt wird, dass das Werkstück 137 aus einem Material gefertigt ist, das durch die Handwerkzeugmaschine 100 nicht ohne Beschädigung der Handwerkzeugmaschine 100 bearbeitet werden kann. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Handwerkzeugmaschine 100 in einem Betriebsmodus eines Bohrens in einem Holzwerkstück betrieben wird, während das jeweils bearbeitete Werkstück 137 aus einem Stein- oder Metallwerkstoff gebildet ist. Der jeweilige Betriebsmodus der Handwerkzeugmaschine kann hierbei durch den Nutzer manuell eingestellt werden. Der Betriebsmodus kann beispielsweise umfassen: Bohren in Holz, Bohren in Metall, Bohren in Beton/Stein, Schlagbohren, Hammerbohren, Meißelbohren.The hand-held power tool 100 can also be switched off if it is determined that the workpiece 137 is made of a material that cannot be processed by the hand-held power tool 100 without damaging the hand-held power tool 100. This can be the case, for example, if the hand-held power tool 100 is operated in an operating mode for drilling into a wooden workpiece, while the workpiece 137 being processed is made of a stone or metal material. The respective operating mode of the hand-held power tool can be set manually by the user. The operating mode can include, for example: drilling in wood, drilling in metal, drilling in concrete/stone, impact drilling, hammer drilling, chisel drilling.

Alternativ oder zusätzlich wird in einem Verfahrensschritt 211 dem Nutzer der Handwerkzeugmaschine 100 eine entsprechende Hinweisanzeige angezeigt. In der Hinweisanzeige kann dem Nutzer das jeweilige Material des bearbeiteten Werkstücks 137 angezeigt werden. Hierauf basierend kann der Nutzer die Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 dem jeweiligen Material des Werkstücks 137 anpassen.Alternatively or additionally, in a method step 211, a corresponding information display is shown to the user of the hand-held power tool 100. The respective material of the workpiece 137 being processed can be shown to the user in the information display. Based on this, the user can adapt the control of the hand-held power tool 100 to the respective material of the workpiece 137.

Das Anpassen 207 der Drehzahl des Motors 101 an das ermittelte Material des Werkstücks 137 kann hierbei gemäß einer Ausführungsform durch eine entsprechend trainierte künstliche Intelligenz bewirkt werden. Die künstliche Intelligenz kann beispielsweise als ein entsprechend trainiertes künstliches neuronales Netz ausgebildet sein, das darauf trainiert ist, für Werkstücke 137 unterschiedlicher Materialien optimierte Drehzahlen des Motors 101 zu ermitteln. Die optimierten Drehzahlen führen hierbei zu einem effizienten Bohrvorgang und können auf eine Zeit des jeweils benötigten Bohrvorgangs und/oder auf einen geringen Verschleiß des Bohrwerkzeugs 169 oder ein anderes Optimierungskriterium optimiert sein.According to one embodiment, the adaptation 207 of the speed of the motor 101 to the determined material of the workpiece 137 can be effected by an appropriately trained artificial intelligence. The artificial intelligence can, for example, be designed as an appropriately trained artificial neural network that is trained to determine optimized speeds of the motor 101 for workpieces 137 made of different materials. The optimized speeds lead to an efficient drilling process and can be optimized for a time of the drilling process required in each case and/or for low wear of the drilling tool 169 or another optimization criterion.

In der gezeigten Ausführungsform umfassen die Verfahrensschritte 207, 209 ferner einen Verfahrensschritt 223, in dem der Ausgabezielwert als ein Minimalwert oder ein Maximalwert der ersten und zweiten Zielwerte definiert wird.In the embodiment shown, the method steps 207, 209 further comprise a method step 223 in which the output target value is defined as a minimum value or a maximum value of the first and second target values.

Alternativ oder zusätzlich wird in einem Verfahrensschritt 225 der Ausgabezielwert als der erste Zielwert definiert, falls der zweite Zielwert kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist. Der Ausgabezielwert wird als ein vordefinierter Zielwert definiert, falls der zweite Zielwert größer oder gleich dem vordefinierten Schwellenwert ist.Alternatively or additionally, in a method step 225, the output target value is defined as the first target value if the second target value is less than a predefined threshold value. The output target value is defined as a predefined target value if the second target value is greater than or equal to the predefined threshold value.

In einem weiteren Verfahrensschritt 227 wird der Ausgabezielwert als ein Produkt aus den ersten und zweiten Zielwerten definiert.In a further method step 227, the output target value is defined as a product of the first and second target values.

Alternativ oder zusätzlich wird in einem weiteren Verfahrensschritt 229 der Ausgabezielwert als ein Produkt aus dem ersten Zielwert mit einem ersten vordefinierten Zielwert definiert, falls der zweite Zielwert kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist. Ferner wird der Ausgabezielwert als ein Produkt aus dem ersten Zielwert mit einem zweiten vordefinierten Zielwert definiert, falls der zweite Zielwert größer oder gleich dem vordefinierten Schwellenwert ist.Alternatively or additionally, in a further method step 229, the output target value is defined as a product of the first target value with a first predefined target value if the second target value is less than a predefined threshold value. Furthermore, the output target value is defined as a product of the first target value with a second predefined target value if the second target value is greater than or equal to the predefined threshold value.

Durch die Verfahrensschritte 223, 225, 227, 229 wird der Ausgabezielwert unter Berücksichtigung der ersten und zweiten Zielwerte ermittelt. Hierdurch kann die Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 unter Berücksichtigung der Eingabe des Nutzers durch Betätigung des Auslöseschalters 109 und unter Berücksichtigung des jeweils vorliegenden Betriebszustands A, B, C bewirkt werden. Beispielsweise kann eine Motordrehzahl des Motors 101 reduziert werden, wenn dies gemäß dem im vorliegenden Betriebszustand A, B, C ermittelten Material des bearbeiteten Werkstücks 137 dies vorschreibt, selbst wenn der Nutzer durch Betätigung des Auslöseschalters 109 weiterhin eine Steuerung mit erhöhter Drehzahl vorsieht. Dies umfasst ebenfalls, dass die Handwerkzeugmaschine abgeschaltet wird, wenn ein Objekt 168 innerhalb des bearbeiteten Werkstücks 137 detektiert wird, selbst wenn der Nutzer weiterhin den Auslöseschalter 109 betätigt. Das Abschalten der Handwerkzeugmaschine 100 kann hierbei insbesondere das Herunterfahren der Motordrehzahl auf den Wert 0 umfassen. Alternativ kann auch eine Erhöhung der Motordrehzahl bewirkt werden, wenn für das jeweils detektierte Material des bearbeiteten Werkstücks 137 eine erhöhte Drehzahl vorteilhaft ist, selbst wenn der Nutzer durch Betätigung des Auslöseschalters 109 eine Steuerung der Handwerkzeugmaschine mit geringerer Drehzahl vorsieht. Durch die verschiedenen Kombinationen der ersten und zweiten Zielwerte der Verfahrensschritte 223, 225, 227, 229 können je nach Anwendung unterschiedliche auf den jeweils vorliegenden Anwendungsfall angepasste Ausgabezielwerte basierend auf den ersten und zweiten Zielwerten berechnet werden.The method steps 223, 225, 227, 229 determine the output target value taking into account the first and second target values. This allows the control of the handheld power tool 100 to be effected taking into account the user's input by actuating the trigger switch 109 and taking into account the respective operating state A, B, C. For example, a motor speed of the motor 101 can be reduced if this is dictated by the material of the workpiece 137 being machined as determined in the current operating state A, B, C, even if the user continues to provide control with an increased speed by actuating the trigger switch 109. This also includes the handheld power tool being switched off if an object 168 is detected within the workpiece 137 being machined, even if the user continues to actuate the trigger switch 109. Switching off the handheld power tool 100 can in particular include reducing the motor speed to the value 0. Alternatively, the motor speed can also be increased if an increased speed is advantageous for the material of the workpiece 137 being detected, even if the user intends to control the hand-held power tool at a lower speed by actuating the trigger switch 109. The various combinations of the first and second target values of method steps 223, 225, 227, 229 allow different output target values adapted to the respective application to be calculated based on the first and second target values.

In einem weiteren Verfahrensschritt 221 wird der entsprechend berechnete Ausgabezielwert an eine Aktorik der Handwerkzeugmaschine 100 zum Steuern der Handwerkzeugmaschine 100 ausgegeben. Die Aktorik kann beispielsweise eine Motorsteuerung der Handwerkzeugmaschine umfassen.In a further method step 221, the correspondingly calculated output target value is output to an actuator of the handheld power tool 100 for controlling the handheld power tool 100. The actuator can, for example, comprise a motor control of the handheld power tool.

Das Werkstück 137 kann ein Holz-, Metall-, Kunststoff, Steinwerkstück sein.The workpiece 137 can be a wood, metal, plastic, or stone workpiece.

8 zeigt eine schematische Darstellung einer künstlichen Intelligenz 149, die eingerichtet ist, in einer Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 eingesetzt zu werden. 8th shows a schematic representation of an artificial intelligence 149 which is configured to be used in a control of the hand-held power tool 100.

Das Zustandsbestimmungsmodul 107 kann eine entsprechend trainierte künstliche Intelligenz 149 umfassen, die darauf trainiert ist, basierend auf Messwerten der Betriebsgröße 119 vorliegende Betriebszustände A, B, C zu ermitteln bzw. Ereigniszeitpunkte 125, 126 vorherzusagen. Das Zustandsbestimmungsmodul 107 kann ferner dazu ausgebildet sein, zweite Zielwerte bzw. Ausgabezielwerte zu ermitteln.The state determination module 107 can comprise a correspondingly trained artificial intelligence 149, which is trained to determine existing operating states A, B, C or to predict event times 125, 126 based on measured values of the operating variable 119. The state determination module 107 can also be designed to determine second target values or output target values.

8 zeigt eine Ausführungsform einer solchen künstlichen Intelligenz 149, die zum Ermitteln von Betriebszuständen A, B, C bzw. Vorhersagen von Ereigniszeitpunkten 125, 126 verwendbar ist. 8th shows an embodiment of such an artificial intelligence 149, which can be used to determine operating states A, B, C or to predict event times 125, 126.

In der gezeigten Ausführungsform ist die künstliche Intelligenz 149 als ein künstliches neuronales Netz und insbesondere als ein Long-Short-Term-Memory LSTM-Netz ausgebildet.In the embodiment shown, the artificial intelligence 149 is designed as an artificial neural network and in particular as a long-short-term memory LSTM network.

In der gezeigten Ausführungsform umfasst das künstliche neuronale Netz ein Inputlayer 153 zur Aufnahme von Eingangsdaten 151. Die Eingangsdaten können die Sensordaten der Betriebsgröße 119 in einer entsprechend vorverarbeiteten Form umfassen.In the embodiment shown, the artificial neural network comprises an input layer 153 for receiving input data 151. The input data can comprise the sensor data of the operating variable 119 in a correspondingly preprocessed form.

Ferner umfasst das künstliche neuronale Netz zwei Dense-Layer 155 und zwei Pooling-Layer 157, die in abwechselnder Form nacheinander angeordnet sind. Darüber hinaus umfasst das künstliche neuronale Netz zwei Long-Short-Term-Memory-Layer 159 zwischen dem ein Dropout-Layer 161 angeordnet ist. Abschießend umfasst das künstliche neuronale Netz ferner wiederum zwei Denzlayer und ein Outputlayer 163.The artificial neural network also comprises two dense layers 155 and two pooling layers 157, which are arranged one after the other in alternating form. In addition, the artificial neural network comprises two long-short-term memory layers 159, between which a dropout layer 161 is arranged. Finally, the artificial neural network also comprises two dense layers and an output layer 163.

In der Datenverarbeitung erfolgt zunächst durch das Inputlayer 153, die ersten zwei Dense-Layer 155 und die zwei Pooling- Layer 157 ein Downsampling 164. Die beiden folgenden LSTM-Layer 159 und das zwischengeordnete Dropout-Layer 161 bewirken eine Merkmalsextraktion 165. Die beiden letzten Dense-Layer 155 und das Output-Layer 163 ermöglichen eine Vorhersage 166.In data processing, downsampling 164 is first performed by the input layer 153, the first two dense layers 155 and the two pooling layers 157. The two following LSTM layers 159 and the intermediate dropout layer 161 effect feature extraction 165. The last two dense layers 155 and the output layer 163 enable prediction 166.

Abweichend von der gezeigten Ausführungsform kann die verwendete künstliche Intelligenz 149 auch in einer anderen Modellarchitektur strukturiert werden, die in der Lage ist, auf Basis einer Zeitreihe 123 von Messwerten 121 der Betriebsgröße 119 eine Regression oder Klassifikation durchzuführen. Eine Voraussetzung für die verwendete Modellarchitektur der künstlichen Intelligenz 149 ist hingegen, dass das jeweilige Modell in einem Format bereitgestellt werden kann, das auf einem Microcontroller einer Handwerkzeugmaschine 100 ausgeführt werden kann.Deviating from the embodiment shown, the artificial intelligence 149 used can also be structured in a different model architecture that is able to carry out a regression or classification based on a time series 123 of measured values 121 of the operating variable 119. A prerequisite for the model architecture used of the artificial intelligence 149, however, is that the respective model can be provided in a format that can be executed on a microcontroller of a handheld power tool 100.

Für die hier beschriebene Ausführungsform kann ein Tensorflow/Keras-Model mit der nachfolgend abgebildeten Architektur genutzt werden. Nach Abschluss des Trainings kann das Modell zuerst in das Tensorflow-Lite Format konvertiert werden, welches wiederum mit Hilfe eines TVM Converters in C-Code für den Microcontroller übersetzt werden kann.For the embodiment described here, a Tensorflow/Keras model with the architecture shown below can be used. After training is complete, the model can first be converted into the Tensorflow-Lite format, which in turn can be translated into C code for the microcontroller using a TVM converter.

Die drei Eingangskanäle können beispielsweise der Motorstrom I des Motors 101, die Trigger-Spannung des Auslöseschalters 109 sowie die Motor-Umdrehungen pro Sekunde sein.The three input channels can be, for example, the motor current I of the motor 101, the trigger voltage of the trigger switch 109 and the motor revolutions per second.

Die verwendete Architektur kann wie folgt aufgebaut sein: Schicht (Typ) Ausgabe Form Parameter Anzahl denseG0_8 (Dense) (None, None, 8) 32 pool0_4 (AveragePooling1 D) (None, None, 8) 0 denseG1_16 (Dense) (None, None, 16) 114 pool1_4 (AveragePooling1 D) (None, None, 16) 0 Istm0_32 (LSTM) (None, None, 32) 2272 dropout0_0.25 (Dropout) (None, None, 32) 0 Istm1_8 (LSTM) (None, None, 8) 1312 denseG2_4 (Dense) (None, None, 4) 36 dense0_1 (Dense) (None, None, 1) 5

Absolute Anzahl der verwendeten Parameter: 7,801
Davon trainierbare Parameter: 7,801
nicht-trainierbare Parameter: 0

The architecture used can be structured as follows:

Layer (type) Issue Form Parameter Number

denseG0_8 (Dense) (None, None, 8) 32 pool0_4 (AveragePooling1 D) (None, None, 8) 0 denseG1_16 (Dense) (None, None, 16) 114 pool1_4 (AveragePooling1 D) (None, None, 16) 0 Istm0_32 (LSTM) (None, None, 32) 2272 dropout0_0.25 (Dropout) (None, None, 32) 0 Istm1_8 (LSTM) (None, None, 8) 1312 denseG2_4 (Dense) (None, None, 4) 36 dense0_1 (Dense) (None, None, 1) 5

Absolute number of parameters used: 7,801
Of these, trainable parameters: 7,801
non-trainable parameters: 0

Das erste Dense-Layer 155 kann mit einem 6X8 Kernel und einem 8 Bias ausgebildet sein. Das zweite Dense-Layer 155 kann mit einem 8X16 Kernel und einem 16 Bias ausgebildet sein. Das erste LSTM-Layer 159 kann mit einem 16X128 Kernel, einem 32X128 Recurrent Kernel und einem 128 Bias ausgebildet sein. Das zweite LSTM-Layer 159 kann mit einem 32X32 Kernel, einem 8X32 Recurrent Kernel und einem 32 Bias ausgebildet sein. Das dritte Dense-Layer 155 kann mit einem 8X4 Kernel und einem 4 Bias ausgebildet sein. Das vierte Dense Layer 155 kann mit einem 4X1 Kernel und einem 1 Bias ausgebildet sein. The first dense layer 155 may be formed with a 6X8 kernel and an 8 bias. The second dense layer 155 may be formed with an 8X16 kernel and a 16 bias. The first LSTM layer 159 may be formed with a 16X128 kernel, a 32X128 recurrent kernel and a 128 bias. The second LSTM layer 159 may be formed with a 32X32 kernel, an 8X32 recurrent kernel and a 32 bias. The third dense layer 155 may be formed with an 8X4 kernel and a 4 bias. The fourth dense layer 155 may be formed with a 4X1 kernel and a 1 bias.

Die Dense-Layer 155 und die LSTM Layer 159 können mit einer TanH Aktivierungsfunktion ausgebildet sein.The dense layer 155 and the LSTM layer 159 can be designed with a TanH activation function.

9 zeigt eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts 300, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Datenverarbeitungseinheit diese veranlassen, das Verfahren 200 zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine 100 auszuführen. 9 shows a schematic representation of a computer program product 300, comprising instructions which, when the program is executed by a data processing unit, cause the latter to carry out the method 200 for controlling a hand-held power tool 100.

Das Computerprogrammprodukt 300 ist in der gezeigten Ausführungsform auf einem Speichermedium 301 gespeichert. Das Speichermedium 301 kann hierbei ein beliebiges aus dem Stand der Technik bekanntes Speichermedium sein.In the embodiment shown, the computer program product 300 is stored on a storage medium 301. The storage medium 301 can be any storage medium known from the prior art.

Claims

Method (200) for controlling a hand-held power tool (100), wherein the hand-held power tool (100) is designed in particular as a screwdriver, and wherein the method (200) comprises: Receiving (201) sensor data of at least one operating variable (119) of the hand-held power tool (100); Executing (203) a state determination module (107) on the sensor data and determining an operating state (A, B, C) of the hand-held power tool (100), wherein the determined operating state (A, B, C) is characterized by a material of a workpiece (137) machined by carrying out a drilling process by the hand-held power tool (100); and Controlling (205) the hand-held power tool (100) by executing a control function adapted to the determined operating state (A, B, C).

Procedure (200) according to Claim 1 , wherein controlling (205) the hand-held power tool (100) by executing a control function adapted to the determined operating state (A, B, C) comprises: adapting (207) a rotational speed of a motor (101) of the hand-held power tool (100) to the determined material of the workpiece (137); and/or switching off (209) the hand-held power tool (100) if the material of the workpiece (137) is identified as belonging to an object (168), and/or if the material cannot be processed in an operating mode of the hand-held power tool (100); and/or displaying (211) an information display in which the material of the workpiece (137) is displayed to a user of the hand-held power tool (100).

Procedure (200) according to Claim 2 , wherein the object (168) comprises one or more of the list: electrical cable, metal pipe, plastic pipe, steel beam, steel cable.

Procedure (200) according to Claim 2 or 3 , wherein the operating mode of the hand-held power tool (100) is adjustable by a user of the hand-held power tool (100) and comprises one or more of the list: drilling in wood, drilling in metal, drilling in concrete/stone, impact drilling, hammer drilling, chisel drilling.

Method (200) according to one of the preceding Claims 2 until 4 , wherein the adaptation (207) of the rotational speed of the motor (101) to the determined material of the workpiece (137) is effected by an artificial intelligence trained to adapt a rotational speed of a motor (101) of a hand-held power tool (100), in particular designed as a screwdriver, to different materials of workpieces (137) to be machined.

Procedure (200) according to Claim 3 , wherein adapting (207) the rotational speed of the motor (101) to the determined material of the workpiece (137) comprises: increasing and/or decreasing the rotational speed depending on predefined material classes and/or predefined hardness degrees of the material of the workpiece (137).

Method (200) according to one of the preceding claims, further comprising: receiving (213) an input value for a control parameter of the hand-held power tool (100) based on a user input of a user of the hand-held power tool (100); determining (215) a first target value of the control parameter based on the sensor data and the input value; determining (217) a second target value of the control parameter based on the determined operating state (A, B, C) of the hand-held power tool (100); wherein adjusting (207) the speed of the motor (101) of the hand-held power tool (100) and wherein switching off (209) the hand-held power tool (100) comprises: determining (219) an output target value of the control parameter based on the first target value and the second target value; and wherein controlling (205) the handheld power tool (100) comprises: outputting (221) the output target value to an actuator of the handheld power tool (100) for controlling the handheld power tool (100).

Procedure (200) according to Claim 7 , wherein determining (219) the output target value comprises: defining (223) the output target value as a minimum value or a maximum value of the first and second target values; and/or defining (225) the output target value as the first target value if the second target value is less than a predefined threshold, and defining the output target value as a predefined target value if the second target value is greater than or equal to the predefined threshold; and/or defining (227) the output target value as a product of the first and second target values; and/or defining (229) the output target value as a product of the first target value with a first predefined target value if the second target value is less than a predefined threshold, and defining the output target value as a product of the first target value with a second predefined target value if the second target value is greater than or equal to the predefined threshold.

Method (200) according to one of the preceding claims, wherein determining (203) the operating state (A, B, C) comprises: Predicting (231) an event time (125, 126), wherein at the event time (125, 126) a transition of the hand-held power tool (100) from one operating state (A, B, C) to a further operating state (A, B, C) takes place.

Method (200) according to one of the preceding claims, wherein the control parameter comprises a motor speed of a motor (101) of the hand-held power tool (100), and/or wherein the operating variable (119) comprises one or more from the list: motor current, acceleration values of an acceleration sensor of the hand-held power tool (100), rotation rate values of a rotation rate sensor of the hand-held power tool (100), motor position angle, motor rotation speed, voltage of a voltage source of the hand-held power tool (100).

Method (200) according to one of the preceding claims, wherein the state determination module (107) comprises a trained artificial intelligence (149) which is trained to determine the operating state (A, B, C) of the hand-held power tool (100) based on the sensor data of the control parameter and/or to determine the speed of the motor (101) based on the operating state (A, B, C).

Computing unit (105) which is configured to carry out the method (200) for controlling a hand-held power tool (100) according to one of the preceding Claims 1 until 11 to execute.

Computer program product (400) comprising instructions which, when the program is executed by a data processing unit, cause the data processing unit to carry out the method (200) for controlling a hand-held power tool (100) according to one of the preceding Claims 1 until 11 to execute.

Hand tool (100) with a computing unit (105) according to Claim 12 , wherein the hand-held power tool (100) is configured to implement the method (200) for controlling a hand-held power tool (100) according to one of the preceding Claims 1 until 11 to execute.