DE102023200608A1

DE102023200608A1 - Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine und Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102023200608A1
Application number: DE102023200608.1A
Authority: DE
Inventors: Uwe Tröltzsch; Jan Linus Steuler; Andreas Frischen; Stefan Leidich; Bernhard Hegemann
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: CN118393862A

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);Ermitteln (205) eines in dem ermittelten Betriebszustands (A, B, C) maximal von der Handwerkzeugmaschine (100) auf eine zu verschraubende Schraube (169) übertragbaren Drehmoments; undSteuern (207) der Handwerkzeugmaschine (100) gemäß dem für den ermittelten Betriebszustand (A, B, C) ermittelten maximalen Drehmoment.Die Erfindung betrifft ferner eine Handwerkzeugmaschine (100).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Handwerkzeugmaschine, die eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Steuern von Handwerkzeugmaschinen bekannt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine und eine Handwerkzeugmaschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine und die Handwerkzeugmaschine der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der untergeordneten Ansprüche.
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;
Ermitteln eines in dem ermittelten Betriebszustands maximal von der Handwerkzeugmaschine auf eine zu verschraubende Schraube übertragbaren Drehmoments; und
Steuern der Handwerkzeugmaschine gemäß dem für den ermittelten Betriebszustand ermittelten maximalen Drehmoment.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass ein verbessertes Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine bereitgestellt werden kann. Hierzu wird basierend auf Messwerten der Betriebsgröße ein Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine in ein in dem jeweiligen Betriebszustand maximal von der Handwerkzeugmaschine auf eine zu verschraubenden Schraube ausgeübt werden kann. Darauffolgend entsprechend dem ermittelten Betriebszustand die Steuerung der Handwerkzeugmaschine derart bewirkt, dass das jeweils für den ermittelten Betriebszustand maximal zulässige Drehmoment nicht überschritten wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass ein Verlust eines Formschlusses zwischen einem Bit der Handwerkzeugmaschine und einem Schraubenkopf vermieden werden kann. Hierdurch kann vermieden werden, dass aufgrund des Formschlussverschlusses das Schraubbit in dem Schraubenkopf verrutscht oder aus diesem herausrutscht. Dies ermöglicht einen gesicherten und effizienten Schraubvorgang.
Das von der Handwerkzeugmaschine auf die einzuschraubende Schraube ausgeübte Drehmoment wird insbesondere über ein in einer Werkzeugaufnahme der Handwerkzeugmaschine eingespanntes Schraubbit auf einen Schraubenkopf des Schraube ausgeübt.
Ein Formschluss ist im Sinne der Anmeldung dann erreicht, wenn das Schraubbit in den Schraubenkopf eingreift. Ein Verlust des Formschlusses liegt hingegen vor, wenn das Schraubbit aus dem Schraubenkopf herausrutscht. Ferner kann erreicht werden, dass das maximale Drehmoment angewendet werden kann, um einen möglichst effizienten Schraubvorgang ausgeführt werden kann.
Nach einer Ausführungsform umfasst das Steuern der Handwerkzeugmaschine:

Reduzieren des von der Handwerkzeugmaschine auf die Schraube übertragenen Drehmoments, falls das auf die Schraube übertragene Drehmoment größer oder gleich dem maximal übertragbaren Drehmoment ist; und/oder Erhöhen des von der Handwerkzeugmaschine auf die Schraube übertragenen Drehmoments, falls das auf die Schraube übertragene Drehmoment geringer als das maximal übertragbare Drehmoment ist;
Anzeigen einer Hinweisanzeige, falls das auf die Schraube übertragene Drehmoment geringer als das maximal übertragbare Drehmoment ist, wobei in der Hinweisanzeige einem Nutzer der Handwerkzeugmaschine angezeigt ist, dass das maximal übertragbare Drehmoment nicht erreicht ist, und/oder dass eine Änderung einer Positionierung der Handwerkzeugmaschine vorteilhaft ist, um das maximal übertragbare Drehmoment zu erreichen.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass sichere und effiziente Steuerung der Handwerkzeugmaschine ermöglicht ist. Falls das übertragene Drehmoment das für den jeweiligen Betriebszustand maximal zulässige Drehmoment überschreitet, oder droht zu überscheiten, wird das Drehmoment herabgesetzt, bis es kleiner oder gleich dem maximalen Drehmoment ist. Hierdurch kann ein Formschlussverlust vermieden werden. Falls das aktuelle auf die Schraube ausgeübte Drehmoment geringer als das maximal zulässige Drehmoment ist, wird das Drehmoment erhöht, um somit den Schraubvorgang effizienter zu gestalten. Ferner können einem Nutzer der Handwerkzeugmaschine ein Hinweis angezeigt werden, dass das Drehmoment geringer als das maximal zulässige Drehmoment ist, wobei dem Nutzer gleichzeitig Hinweise gegeben werden können, wie, beispielsweise durch die Stellung der Handwerkzeugmaschine, der Nutzer aktiv das auf die Schraube ausgeübte Drehmoment erhöht werden kann. Dies ermöglicht eine effiziente und sicher Steuerung der Handwerkzeugmaschine.
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.

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.
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.
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.
Ein Zielwert ist im Sinne der Anmeldung ein Soll-Wert des Steuerungsparameters.
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/oder
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.
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.
Der Steuerungsparameter kann beispielsweise eine Drehzahl bzw. 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

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.
Nach einer Ausführungsform umfasst der Steuerungsparameter eines oder mehrere aus der Liste: Motordrehzahl, Motorstrom, Motorleistung eines Motors der Handwerkzeugmaschine.
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.
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.
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.
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.
Nach einer Ausführungsform umfasst der ermittelte Betriebszustand einen Zustand oder mehrere aus der Liste:

es besteht keine Kopplung zwischen dem Schraubbit und einem Schraubenkopf der Schraube und/oder es wird kein Drehmoment vom Schraubbit an die Schraube übertragen; und/oder
das Schraubbit rutsch im Schraubenkopf, wobei ein Drehmoment von dem Schraubbit an die Schraube übertragen wird, und wobei eine Drehzahl des Schraubbits höher als eine Drehzahl der Schraube ist; und/oder
es besteht eine Gleitreibung an einer Kontaktfläche zwischen dem Schraubbit und dem Schraubenkopf, wobei das Schraubbit nicht aus dem Schraubenkopf herausrutscht, und wobei eine Differenz zwischen der Drehzahl des Schraubbit und der Drehzahl der Schraube kleiner als ein vordefinierter Grenzwert ist; und/oder
es besteht eine Haftreibung an der Kontaktfläche zwischen dem Schraubbit und dem Schraubenkopf, und wobei die Drehzahl des Schraubbits gleich der Drehzahl der Schraube ist.

Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass basierend auf dem ermittelten Betriebszustand ein eindeutiges maximal zulässiges Drehmoment ermittelt werden kann. Indem im Betriebszustand ein Fehlen eines von der Handwerkzeugmaschine auf den Schraubenkopf übertragenen Drehmoments oder eines Rutschens des Schraubbits im Schraubenkopf bzw. einer Gleitreibung zwischen dem Schraubbit und dem Schraubenkopf kann präzise ein Drehmoment ermittelt werden, das in einem solchen Betriebszustand maximal auf den Schraubenkopf übertragen werden kann. Dies ermöglicht eine präzise und effiziente Steuerung der Handwerkzeugmaschine.
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.
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.
Nach einem Aspekt wird eine Recheneinheit bereitgestellt, die eingerichtet ist, das Verfahren zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen auszuführen.
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.
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.
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 Antriebsregelung der Handwerkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform;
5 eine graphische Darstellung eines Verfahrens zum Steuern eines Handwerkzeugmaschine nach einer Ausführungsform;
6 eine graphische Darstellung eines Systems zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform;
7 ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform;
8 ein weiteres Flussdiagramm des Verfahrens zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform;
9 eine schematische Darstellung einer künstlichen Intelligenz, die eingerichtet ist, in einer Steuerung der Handwerkzeugmaschine eingesetzt zu werden; und
10 eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Handwerkzeugmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform.
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.
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.
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.
Der Motor 101 kann beispielsweise als ein mechanischer oder elektrisch kommutierter Gleichstrommotor ausgebildet sein. Das entsprechende Getriebe kann als Planetengetriebe ausgebildet sein.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Handwerkzeugmaschine 100, in der einzelne Funktionsabläufe der Handwerkzeugmaschine 100 illustriert sind.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Der Vibrationssensor 131 kann beispielsweise als ein Beschleunigungssensor ausgebildet sein.
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.
Für eine nähere Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern der Handwerkzeugmaschine 100 wird auf die Beschreibung der folgenden Figuren verwiesen.
Die Kraftübertragung 135 der Handwerkzeugmaschine 100 kann als ein Direktantrieb oder über ein Getriebe realisiert werden.
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.
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.
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.
3 zeigt zeitliche Verläufe einer Betriebsgröße 119 einer Handwerkzeugmaschine 100 und eines Rotationswinkels α_rot eines Motors 101 der Handwerkzeugmaschine 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 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.
Grafik a) beschreibt hierbei einen typischen Verlauf des Motorstroms I, der bei einem Verlust eines Formschlusses zwischen einem Schraubbit 168 der Handwerkzeugmaschine 100 und einem Schraubenkopf 170 einer einzuschraubenden Schraube 169 auftritt.
Die Grafik a) beschreibt drei verschiedene Betriebszustände A, B, C der Handwerkzeugmaschine 100, die im Verlauf des Motorstroms I in drei verschiedenen Bereichen dargestellt ist.
Im Betriebszustand A liegt ein Formschluss zwischen dem Schraubbit 168 und der Schraubenkopf 170 vor. Der Verlauf des Motorstroms I ist in diesem Bereich gleichmäßig wellenförmig.
Im Betriebszustand B hingegen tritt ein Verlust des Formschlusses auf und das Schraubbit 168 rutscht aus dem Schraubenkopf 170 heraus. Der Verlauf des Motorstroms I ist in diesem Bereich ungleichmäßig und weist steile Peaks auf. Diese basieren auf dem einander abwechselnden Herausrutschen und wieder Hineinrutschen des Schraubbits 168 aus und in den Schraubenkopf 170.
Im Betriebszustand C liegt hingegen wieder ein Formschluss vor und der Motorstrom I ist wiederum gleichmäßig wellenförmig.
Ferner ist in Grafik a) eine Zeitreihe eines Beschleunigungswerts a vor. Der Beschleunigungswerts a ist ein Messwert eines Beschleunigungssensors. In dem Betriebszuständen A, C, in denen ein Formschluss vorliegt, ist der Beschleunigungswerts konstant und es sind keine Vibrationen messbar. Im Betriebszustand B, in dem der Formschlussverlust auftritt, sind hingegen starke Peakförmige Beschleunigungswerts a messbar, was auf Vibrationen der Handwerkzeugmaschine 100 aufgrund des Herausrutschen und wieder Hereinrutschen des Schraubbits 168 aus und in den Schraubenkopf 170 zurückzuführe ist.
Die Betriebszustände A, B, C sind durch Ereigniszeitpunkte 125, 126 getrennt, an denen eine Übergang von dem einen Betriebszustand in einen weiteren Betriebszustand erfolgt.
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.
In Grafik b) sind ferner Rotationszeitpunkte t_rot gekennzeichnet. In den Rotationszeitpunkten t_rot ist eine vollständige Rotation des Motors 101 erfolgt. Die Kenntnis bezgl. der Rotationszeitpunkte t_rot bzw. des Rotationswinkels α_rot des Motors 101 kann im Folgenden zur Vorhersage der Ereigniszeitpunkte 125, 126 genutzt werden.
Durch ein entsprechendes Training einer künstlichen Intelligenz des Zustandsbestimmungsmoduls 107 können die angeführten Betriebszustände A, B, C oder ähnliche Betriebszustände, die bei einem Betrieb einer Handwerkzeugmaschine 100 auftreten können, basierend auf Messwerten 121 einer Betriebsgröße 119 während des Betriebs der Handwerkzeugmaschine 100 ermittelt werden.
Die Betriebsgröße 119 kann hierbei beispielsweise der Motorstrom I oder ein Motor-Positionswinkel, eine Motor-Drehgeschwindigkeit, eine Spannung einer Spannungsquelle, Bewegungen und/oder Vibrationen innerhalb der Handwerkzeugmaschine (100) oder ähnliche messbare Parameter der Handwerkzeugmaschine 100 umfassen.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsregelung 197 der Handwerkzeugmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform.
4 zeigt eine Regelungskette der Handwerkzeugmaschine 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.
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.
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.
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.
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.
Durch den inneren Regelkreis 193 werden entsprechende Steuerungssignale an die Aktorik 195 zum Ansteuern der Handwerkzeugmaschine 100 ausgegeben.
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.
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.
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.
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.
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.
Der durch den Regelkreis 191 generierte zweiten Zielwert für den Steuerungsparameter wird darauffolgend dem inneren Regelkreis 193 bereitgestellt.
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.
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.
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.
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.
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 der Ausführungsform der 3, in der die Handwerkzeugmaschine 100 als Schrauber ausgebildet ist, und in der ein Schraubfall beschrieben wird, bei dem Verlust eines Formschlusses zwischen des Schraubbits 168 und dem Schraubenkopf 170 auftritt, und in der die verschiedenen Betriebszustände A, B, C das Einschrauben der Schraube 169 in ein Werkstück 137 mit vollem Formschluss im Betriebszustand A, der Verlust des Formschlusses im Betriebszustand B und das Wiedererlangen des Formschlusses im Betriebszustand C beschreiben, kann der Steuerungsparameter beispielsweise eine Drehzahl des Motors 101 der Handwerkzeugmaschine 100 sein.
Die Nutzereingabe 173 kann beispielsweise Signale des durch den Nutzer betätigten Auslöseschalters 109 umfassen, mittels denen der jeweilige erste Zielwert der Motordrehzahl definiert wird.
Die in den Sensormessungen 175 ermittelte Betriebsgröße 119 kann beispielsweise durch den Motorstrom I des Motors 101 der Handwerkzeugmaschine 100 gegeben sein.
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.
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 der Ausführungsform in 3 die Handwerkzeugmaschine 100 als Schrauber ausgebildet ist und durch diesen eine Schraube 169 in ein Werkstück 137 eingeschraubt wird.
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 der Verlust des Formschlusses aufgetreten ist und die Handwerkzeugmaschine 100 sich im Betriebszustand B befindet. 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 den Formschluss wieder zu erlangen und die Handwerkzeugmaschine 100 in den Betriebszustand C zu überführen.
Die Handwerkzeugmaschine 100 kann hierzu auch vollständig abgeschaltet werden. 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.
In der gezeigten Ausführungsform kann die Information der Modellinferenz 183 ferner in einer Statusanzeige 189 angezeigt werden.
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.
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.
Die Informationen der Modellinferenz 183 und Nachverarbeitung 187 können in digitaler oder quasi analoger Form bereitgestellt werden.
5 zeigt eine graphische Darstellung eines Verfahrens 200 zum Steuern eines Handwerkzeugmaschine 100 nach einer Ausführungsform.
In der gezeigten Darstellung ist eine Handwerkzeugmaschine 100 schematisch dargestellt. Die Handwerkzeugmaschine 100 ist insbesondere als ein Schrauber ausgebildet. Die Handwerkzeugmaschine 100 kann somit ebenfalls als ein Schlagschrauber ausgebildet sein. Die Handwerkzeugmaschine 100 umfasst ein in einer Werkzeugaufnahme angeordnetes Schraubbit 168. Das Schraubbit steht in Kontakt mit einem Schraubenkopf 170 einer in ein Werkstück 137 einzuschraubenden Schraube 169. Das Schraubbit 168 ist in den Schraubenkopf 170 eingeschoben und kontaktiert eine Kontaktfläche 167 des Schraubenkopfs 170. Der Schraubenkopf 170 kann beispielsweise als eine Kreuzschlitzschraube ausgebildet sein. Das Schraubbit 168 kann entsprechend ausgebildet sein.
Zum Einschrauben der Schraube 169 in das Werkstück 137 muss die Handwerkzeugmaschine 100 ein ausreichendes Drehmoment auf die Schraube 169 ausüben.
Hierzu übt die Handwerkzeugmaschine 100, primär über den Motor 101 und die Werkzeugaufnahme, ein Drehmoment 301 auf das Schraubbit 168 aus. Das Schraubbit 168 übt angetrieben durch die Handwerkzeugmaschine 100 wiederum ein Drehmoment 303 auf die Kontaktfläche 167 des Schraubenkopfs 170 der Schraube 169 aus. Die Kontaktfläche 176 des Schraubenkopfs 170 übt wiederum darauf folgend ein Drehmoment 305 auf die Schraube 169 aus. Die durch das Schraubbit 168 beziehungsweise die Handwerkzeugmaschine 100 zur Rotation angetriebene Schraube 169 übt wiederum ein Drehmoment 307 auf das Werkstück 137 aus. Hierüber ist die Schraube 169 in das Werkstück 137 einschraubbar, vorausgesetzt, dass das Drehmoment 307 zum Einschrauben der Schraube in das Werkstück 137 ausreichend ist.
Durch Ausüben des Drehmoments 301 der Handwerkzeugmaschine 100 auf das Schraubbit 168 weist die Handwerkzeugmaschine 100 eine Drehzahl 302 auf. Diese Drehzahl betrifft insbesondere die Werkzeugaufnahme, in der das Schraubbit 168 befestigt ist und die durch den Motor 101 der Handwerkzeugmaschine 100 rotierbar ist. Durch die Befestigung des Schraubbits 168 in der Werkzeugaufnahme und durch die Übertragung des Drehmoments 301 der Werkzeugaufnahme auf das Schraubbit 168 weist das Schraubbit 168 eine Drehzahl 304 auf. Durch die Kontaktierung des Schraubbits 168 mit der Kontaktfläche 176 des Schraubenkopfs 170 der Schraube 169 und der Übertragung des Drehmoments 303 auf die Schraube 169 weist die Schraube 169 eine Drehzahl 306 auf. Durch das Einschrauben der Schraube 169 in das Werkstück 137 und das Übertragen des Drehmoments der Schraube 169 auf das Werkstück 137 weist das Werkstück 137 eine Drehzahl 308 auf.
Über ein Bestimmen der Drehmomente 301, 303, 305, 307 beziehungsweise der Drehzahlen 302, 304, 306, 308 ist für verschiedene Betriebszustände A, B, C der Handwerkzeugmaschine 100 jeweils ein maximales Drehmoment berechenbar.
Gemäß einer Ausführungsform können die Betriebszustände A, B, C hierbei beschreiben, dass keine Kopplung zwischen Schraubbit 168 und Schraubenkopf 170 besteht beziehungsweise kein Drehmoment 305 vom Schraubbit 168 an die Schraube 169 übertragen wird. Ferner kann der ermittelte Betriebszustand A, B, C umfassen, dass das Schraubbit 168 im Schraubenkopf 170 rutscht, wobei das Drehmoment 305 von dem Schraubbit 168 an die Schraube 169 übertragen wird, und wobei die Drehzahl 304 des Schraubbits 168 größer ist als die Drehzahl 306 der Schraube 169. Das Schraubbit 168 rutscht hierbei aus dem Schraubenkopf 170 heraus und Verlust eines Kraftschlusses zwischen Schraubbit 168 und Schraubenkopf 170 tritt auf. Ferner kann der Betriebszustand A, B, C beschreiben, dass eine Gleitreibung an der Kontaktfläche 176 zwischen dem Schraubbit 168 und dem Schraubenkopf 170 besteht. Das Schraubbit 168 rutscht hierbei noch nicht aus dem Schraubenkopf 170 heraus und eine Differenz zwischen der Drehzahl 304 des Schraubbits 168 und der Drehzahl 306 der Schraube 169 ist kleiner als ein vordefinierter Grenzwert. Ferner kann der Betriebszustand A, B, C beschreiben, dass eine Haftreibung an der Kontaktfläche 176 zwischen dem Schraubbit 168 und dem Schraubenkopf 170 besteht, und dass die Drehzahl 304 des Schraubbits 168 gleich der Drehzahl 306 der Schraube 169 ist.
Die entsprechenden Betriebszustände A, B, C können erfindungsgemäß durch Ausführen eines Zustandsbestimmungsmoduls 107 auf Messwerte einer Betriebsgröße 119 bestimmt werden. Das Zustandsbestimmungsmodul 107 kann hierzu als eine entsprechend trainierte künstliche Intelligenz ausgebildet sein, die in der Lage ist, basierend auf den Messwerten 121 der Betriebsgröße 119 entsprechende Betriebszustände A, B, C zu ermitteln beziehungsweise die Ereigniszeitpunkte 125, 126 vorherzusagen, an denen Übergänge zwischen verschiedenen Betriebszuständen A, B, C erfolgen.
Die Betriebsgröße kann hierbei beispielsweise ein Motorstrom, ein Beschleunigungswert eines Beschleunigungssensors der Handwerkzeugmaschine 100, Drehratenwerte eines Drehratensensors der Handwerkzeugmaschine 100, Motorpositionswinkel, Motordrehgeschwindigkeiten beziehungsweise eine Spannung einer Spannungsquelle der Handwerkzeugmaschine 100 oder eine andere physikalisch messbare Größe sein, an der zufolge ein Betriebszustand gemäß den oben beschriebenen Beispielen ermittelt werden kann.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, den Betriebszustand A, B, C der Handwerkzeugmaschine 100 basierend auf Messwerten der Betriebsgröße 119 zu ermitteln und unter Berücksichtigung des Betriebszustands A, B, C das maximal ausführbare Drehmoment zu bestimmen. Die Betriebsgröße 119 kann beispielsweise ein Motorstrom I oder eine Drehzahl des Motors 101 der Handwerkzeugmaschine 100 umfassen. Wie zu Fog. 3 beschrieben ist, kann über den charakteristischen Verlauf des Motorstroms I der Formschluss zwischen dem Schraubbit 168 und dem Schraubenkopf 170 ermittelt werden. Die Messung der Drehzahl kann hierzu ebenfalls berücksichtigt werden. Basierend auf dem Motorstrom I und/oder der Motordrehzahl können somit durch das entsprechend eingerichtete Zustandsbestimmungsmodul 107 die oben beschriebenen Betriebszustände A, B, C ermittelt werden. Das Zustandsbestimmungsmodul 107 kann hierzu als eine entsprechend trainierte künstliche Intelligenz ausgebildet sein.
Basierend auf dem jeweils ermittelten Betriebszustand A, B, C kann darauffolgend ein maximal ausführbares Drehmoment der Handwerkzeugmaschine 100 ermittelt werden. Das maximal ausführbare Drehmoment kann hierbei derart ausgestaltet sein, entweder den Formschluss zwischen dem Schraubbit 168 und der Schraube 170 beizubehalten, oder den Formschluss wieder herzustellen. Das Drehmoment bezieht sich hierbei auf das von dem Schraubbit 168 auf die Schraube 169 ausübbare Drehmoment. Das Drehmoment kann insbesondere mit einer entsprechenden Drehzahl des Motors 101 gekoppelt sein.
Das maximale Drehmoment kann für die verschiedenen Betriebszustände A, B, C empirisch ermittelt und in entsprechenden Datenbanken hinterlegt sein. Das Zustandsbestimmungsmodul 107 kann dann eingerichtet sein, dass jeweils für den ermittelten Betriebszustand A, B, C passende Drehmoment auszuwählen. Das Zustandsermittlungsmodul 107 kann auch als künstliche Intelligenz ausgebildet sein, die darauf trainiert ist, für verschiedene Betriebszustände A, B, C das jeweils geeignete Drehmoment zu ermitteln.
Grundlage für die Erkennung des maximal übertragbaren Drehmomentes ist die Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit der Drehachse von den mechanischen Eigenschaften des Antriebsstranges und des momentan übertragenen Drehmomentes. Die mechanischen Eigenschaften können durch die mechanische Impedanz beschrieben werden, welche von Massenträgheitsmomenten, Torsionsfederkonstanten und Reibwerten abhängt. Die Zusammenhänge sind bei kleinen Signaländerungen linear und können bei großen Signaländerungen nichtlinear werden, wie beispielsweise beim Übergang von Haft- zu Gleitreibung oder an der Fließgrenze der Spannungs-DehnungsKurve elastischer Materialien oder Materialübergänge. Durch verschiedene Sensoren wie einen Drehzahlsensor und einen Vibrationssensor (Piezo oder Gyro) können die durch ein Drehmoment hervorgerufenen Bewegungen gemessen werden. Aus dem Zusammenhang von Drehmoment und Bewegungsdaten kann auf die Eigenschaften des mechanischen Antriebsstranges rückgeschlossen werden. Das Verhältnis von Drehmoment zu Winkelgeschwindigkeit, die mechanische Impedanz, bildet diese Eigenschaften ab. Die Eigenschaften der Kontaktfläche 176 zwischen Schraubbit 168 und Schraubenkopf 170, die die maximal übertragbare Kraft bestimmen, wirken durch ihre physikalische Verkopplung mit den anderen Elementen auf die gemessenen Größen. Durch eine Zustandsschätzung des vorliegenden Betriebszustands A, B, C, lassen sich die mechanischen Eigenschaften der Kontaktfläche in Echtzeit während einer laufenden Verschraubung schätzen. Alternativ können die gesuchten Zustandsgrößen auch direkt aus den Frequenzspektren der Messsignale abgeleitet werden. Zum Erreichen einer hohen Empfindlichkeit auf die gesuchten Eigenschaften der Kontaktfläche kann das Drehmoment durch einen Mikrokontroller und den Wechselrichter gezielt moduliert werden. Das Stromsignal zum Erzeugen des Nutzdrehmomentes wird hierzu mit verschiedenen Signalformen wie Frequenz-Sweeps oder Pseudorauschen überlagert. Für die geschätzten Zustandsgrößen des Antriebsstranges besteht im Zustandsraum eine Abhängigkeit zum übertragbaren Drehmoment. Die Abhängigkeit zwischen Zustandsgrößen und übertragbarem Drehmoment kann durch eine Kalibrierung ermittelt und im Mikrokontroller in einem Rechenmodel hinterlegt werden. Das aktuelle Drehmoment, das Bestandteil der Zustandsgrößen ist, kann dann mit dem ermittelten maximal erlaubten Wert verglichen werden. Beim Überschreiten von Grenzwerten kann der Nutzer aufgefordert werden, die Anpresskraft zu erhöhen. Alternativ kann der Schraubvorgang abgebrochen oder auch in einen geeigneteren Antriebsmodus wie z.B. Pulsen (oder andere geeignete auf angepasster Drehgeschwindigkeit und Drehmomenten basierende Antriebsmodi) gewechselt werden, der verhindert, dass das Schraubbit 168 komplett aus dem Schraubenkopf 170 herausrutscht.
6 zeigt eine graphische Darstellung eines Systems zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
In der gezeigten Ausführungsform weist das System zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine 100 wenigstens zwei Sensoren 129, 131 auf. Über die Sensoren 129, 131 sind Messwerte 121 der Betriebsgröße 119 aufnehmbar. In der gezeigten Ausführungsform ist hierzu der Sensor 129 eingerichtet, Messwerte eines Motorstroms I beziehungsweise Messwerte eines Drehwinkels αrot des Motors 101 aufzunehmen. Der Sensor 131 ist eingerichtet, Messwerte eines Beschleunigungswerts a beziehungsweise Messwerte eines Drehratenwerts p aufzunehmen.
Ferner weist das System ein Zustandsbestimmungsmodul 107 auf. Das Zustandsbestimmungsmodul 107 ist wie oben bereits erwähnt eingerichtet, basierend auf den Messwerten der Sensoren 129, 130 der Betriebsgröße 119 Betriebszustände A, B, C der Handwerkzeugmaschine 100 zu ermitteln beziehungsweise Ereigniszeitpunkte 125, 126 vorherzusagen. Wie oben bereits erwähnt, umfassen die Betriebszustände A, B, C beispielsweise den Fall, dass keine Kopplung zwischen dem Schraubbit 168 und dem Schraubenkopf 170 besteht und dass kein Drehmoment 305 vom Schraubbit 168 an die Schraube 169 übertragen wird. Ferner umfasst der Betriebszustand A, B, C den Fall, dass das Schraubbit 168 im Schraubenkopf 170 verrutscht und dass das Drehmoment 305 vom Schraubbit 168 an die Schraube 169 zwar übertragen wird, die Drehzahl 304 des Schraubbits 168 jedoch höher ist als die Drehzahl 306 der Schraube 169. Dieser Fall umfasst, dass das Schraubbit 168 im Schraubenkopf 170 verdreht wird beziehungsweise das Schraubbit 168 aus dem Schraubenkopf herausrutscht und ein Formschlussverlust zwischen Schraubbit 168 und Schraube 169 vorliegt. Ferner kann der Betriebszustand A, B, C den Fall beschreiben, dass eine Gleitreibung an der Kontaktfläche 167 zwischen Schraubbit 168 und Schraubenkopf 170 besteht, wobei das Schraubbit 168 nicht aus dem Schraubenkopf 170 herausrutscht, eine Differenz zwischen der Drehzahl 304 des Schraubbits 168 und der Drehzahl 306 der Schraube 169 somit kleiner als ein vordefinierter Grenzwert ist. Ferner kann der Betriebszustand A, B, C umfassen, dass eine vollständige Haftreibung an der Kontaktfläche 176 zwischen Schraubbit 168 und Schraubenkopf 170 besteht und dass die Drehzahl 304 des Schraubbits 168 gleich der Drehzahl 306 der Schraube 169 ist.
Je nach ermitteltem Betriebszustand können zum Steuern der Handwerkzeugmaschine 100 entsprechende Steuerungssignale an eine Antriebsregelung 197 der Handwerkzeugmaschine ausgegeben werden. Diese Steuerungssignale können je nach ermitteltem Betriebszustand A, B, C umfassen, dass beispielsweise eine Motordrehzahl reduziert wird. Dies wird insbesondere dann eingeführt, wenn erkannt wurde, dass kein Formschluss zwischen dem Schraubbit 168 und der Schraube 169 besteht. Durch das Verringern der Motordrehzahl kann das Rutschen des Schraubbits 168 relativ zum Schraubenkopf 170 verringert beziehungsweise vermieden werden, sodass wiederum eine Haftreibung an der Kontaktfläche 176 zwischen Schraubbit 168 und Schraube 169 besteht oder wieder hergestellt werden kann. Ferner kann bewirkt werden, dass eine Motordrehzahl des Motors 101 erhöht wird, wenn beispielsweise ermittelt wird, dass eine vollständige Haftreibung zwischen dem Schraubbit 168 und dem Schraubenkopf 170 besteht, und dass das Drehmoment, das von dem Schraubbit 168 auf den Schraubenkopf 170 übertragen wird, nicht dem maximal übertragbaren Drehmoment entspricht.
Alternativ oder zusätzlich können entsprechende Warnsignale beziehungsweise Hinweissignale an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 199 ausgegeben werden. Diese können den Nutzer darauf hinweisen, dass ein Formschlussverlust zwischen dem Schraubbit 168 und der Schraube 169 besteht. Ferner kann der Nutzer darauf hingewiesen werden, dass durch eine Änderung der Positionierung der Handwerkzeugmaschine 100 ein von der Handwerkzeugmaschine 100 auf die Schraube 169 übertragbares Drehmoment erhöht werden kann.
7 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens 100 zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform.
Zum Steuern der Handwerkzeugmaschine 100 werden in einem ersten Verfahrensschritt 201 zunächst Sensordaten wenigstens einer Betriebsgröße 119 der Handwerkzeugmaschine empfangen. Die Betriebsgröße 119 kann hierbei beispielsweise ein Motorstrom, ein Beschleunigungswert eines Beschleunigungssensors, Drehratenwerte eines Drehratensensors, Motorpositionswinkel, Motordrehgeschwindigkeiten oder Spannungen einer Spannungsquelle sein.
In einem weiteren Verfahrensschritt 203 wird ein Zustandsbestimmungsmodul 107 auf die Sensordaten ausgeführt und ein Betriebszustand A, B, C der Handwerkzeugmaschine ermittelt. Das Zustandsbestimmungsmodul 107 kann hierbei eine entsprechend zum Bestimmen von Betriebszuständen A, B, C trainierte künstliche Intelligenz sein. Die Betriebszustände A, B, C können hierbei umfassen, dass keine Kopplung zwischen dem Schraubbit 168 und dem Schraubenkopf 170 besteht und kein Drehmoment 305 vom Schraubbit an die Schraube 169 übertragen wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebszustand A, B, C beschreiben, dass das Schraubbit 168 im Schraubenkopf 170 verrutscht, wobei das Drehmoment 305 vom Schraubbit 168 an die Schraube 169 übertragen wird und eine Drehzahl 304 des Schraubbits höher als eine Drehzahl 306 der Schraube ist. Der Betriebszustand A, B, C kann ferner umfassen, dass eine Gleitreibung an der Kontaktfläche 176 zwischen Schraubbit 168 und Schraubenkopf 170 besteht, wobei das Schraubbit 168 nicht aus dem Schraubenkopf 170 herausrutscht und wobei eine Differenz zwischen der Drehzahl 304 des Schraubbits 168 und der Drehzahl 306 der Schraube 169 kleiner als ein vordefinierter Grenzwert ist. Ferner kann der Betriebszustand A, B, C beschreiben, dass eine Haftreibung an der Kontaktfläche 167 zwischen Schraubbit 168 und Schraubenkopf 170 besteht und dass die Drehzahl 304 des Schraubbits 168 gleich der Drehzahl 306 der Schraube 169 ist.
In einem weiteren Verfahrensschritt 205 wird ein im ermittelten Betriebszustand A, B, C maximal von der Handwerkzeugmaschine 100 auf die zu verschraubende Schraube 169 übertragbares Drehmoment ermittelt.
In einem weiteren Verfahrensschritt 207 wird die Handwerkzeugmaschine gemäß dem für den ermittelten Betriebszustand A, B, C ermittelten maximalen Drehmoment angesteuert.
8 zeigt ein weiteres Flussdiagramm des Verfahrens 200 zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die gezeigte Ausführungsform basiert auf der Ausführungsform in 7 und umfasst alle dort beschriebenen Verfahrensschritte.
In einem Verfahrensschritt 215 wird in der gezeigten Ausführungsform ein auf einer Nutzereingabe eines Nutzers der Handwerkzeugmaschine 100 basierende Eingabewert für einen Steuerungsparameter der Handwerkzeugmaschine 100 empfangen. Der Steuerungsparameter kann hierbei beispielsweise eine Motordrehzahl, einen Motorstrom, eine Motorleistung des Motors 101 der Handwerkzeugmaschine 100 umfassen.
In einem weiteren Verfahrensschritt 217 wird ein erster Zielwert des Steuerungsparameters basierend auf den Sensordaten und dem Eingabewert ermittelt.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Ausführen des Zustandsbestimmungsmoduls 107 ferner ein Vorhersagen eines Ereigniszeitpunkts 125, 126.
In einem weiteren Verfahrensschritt 219 wird ferner ein zweiter Zielwert des Steuerungsparameters basierend auf dem ermittelten Betriebszustand A, B, C der Handwerkzeugmaschine 100 ermittelt.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Steuern 207 der Handwerkzeugmaschine 100 ein in einem Verfahrensschritt 209 ausgeführtes Reduzieren des von der Handwerkzeugmaschine 100 auf die Schraube 169 übertragenen Drehmoments 305, falls das auf die Schraube 169 übertragene Drehmoment 305 größer oder gleich dem maximal übertragbaren Drehmoment ist.
In einem Verfahrensschritt 211 kann ferner das von der Handwerkzeugmaschine 100 auf die Schraube 169 übertragene Drehmoment 305 erhöht werden, falls das auf die Schraube 169 übertragene Drehmoment 305 geringer als das maximal übertragene Drehmoment ist.
In einem weiteren Verfahrensschritt 213 kann ferner eine Hinweisanzeige angezeigt werden, falls das auf die Schraube 169 übertragene Drehmoment 305 geringer als das maximal übertragbare Drehmoment ist, wobei in der Hilfsanzeige dem Nutzer der Handwerkzeugmaschine 100 angezeigt ist, dass das maximal übertragene Drehmoment nicht erreicht ist, und/oder dass eine Änderung einer Positionierung der Handwerkzeugmaschine 100 vorteilhat ist, um das maximal übertragbare Drehmoment zu erreichen.
Hierzu wird in einem Verfahrensschritt 221 ein Ausgabezielwert des Steuerungsparameters basierend auf dem ersten Zielwert und dem zweiten Zielwert ermittelt.
In der gezeigten Ausführungsform wird hierzu in einem weiteren Verfahrensschritt 225 der Ausgabezielwert als ein Minimalwert oder ein Maximalwert der ersten und zweiten Zielwerte definiert.
Alternativ oder zusätzlich wird in eine Verfahrensschritt 227 der Ausgabezielwert als der erste Zielwert definiert, falls der zweite Zielwert kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist. Der Ausgabezielwert wird ferner als ein vordefinierter Zielwert definiert, falls der zweite Zielwert größer oder gleich dem vordefinierten Schwellenwert ist.
In einem weiteren Verfahrensschritt 229 wird der Ausgabezielwert als ein Produkt aus den ersten und zweiten Zielwerten definiert.
In einem weiteren Verfahrensschritt 231 wird der Ausgabezielwert als ein Produkt aus dem ersten Zielwert und dem 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 und mit einem zweiten vordefinierten Zielwert definiert, falls der zweite Zielwert größer oder gleich dem vordefinierten Schwellenwert ist. Die Verfahrensschritte 225, 227, 229, 231 können alternativ zueinander ausgeführt werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt 223 wird der Ausgabezielwert an eine Aktorik der Handwerkzeugmaschine 100 zum Steuern der Handwerkzeugmaschine ausgegeben. Die Aktorik kann hierbei beispielsweise die Motorsteuerung sein.
In der gezeigten Ausführungsform wird die Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 basierend auf der Eingabe des Nutzers in Form der Nutzereingabe des Nutzers und basierend auf dem ermittelten Betriebszustand A, B, C gesteuert. Die Nutzereingabe kann hierbei das Betätigen des Auslöseschalters 109 der Handwerkzeugmaschine umfassen.
Zur Berücksichtigung der Nutzereingabe wird ein erster Zielwert des Steuerungsparameters berechnet. Zur Berücksichtigung des ermittelten Betriebszustands A, B, C wird ein zweiter Zielwert des Steuerungsparameters berechnet.
Gemäß den verschiedenen Berechnungsformeln des Ausgabezielwerts der Verfahrensschritte 223, 225, 227, 229 können in unterschiedlicher Weise die ersten und zweiten Zielwerte, sprich die Nutzereingabe des Nutzers und der ermittelte Betriebszustand A, B, C in der Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 berücksichtigt werden.
Der Nutzer kann somit weiterhin durch Betätigung des Auslöseschalters 109 die Handwerkzeugmaschine 100 steuern. Je nach ermitteltem Betriebszustand A, B, C kann die Steuerung durch den Nutzer jedoch an den jeweils vorliegenden Betriebszustand A, B, C angepasst werden. Dies erfolgt über die Berechnung des Ausgabezielwerts, der gemäß den oben beschriebenen Verfahrensschritten 223, 225, 227, 229 unter Berücksichtigung sowohl der Nutzereingabe als auch des ermittelten Betriebszustands A, B, C berechnet wird.
So kann beispielsweise bei Ermittlung des Formschlussverlustes die Motordrehzahl herabgeregelt werden, obwohl der Nutzer weiterhin durch volle Betätigung des Auslöseschalters 109 die maximale Motordrehzahl ansteuert. Da die maximale Motordrehzahl zum Beheben des Formschlussverlustes beziehungsweise zum Wiederherstellen des Formschlusses zwischen Schraubbit 168 und Schraubenkopf 170 nicht vorteilhaft ist und da gemäß dem ersten Zielwert bei Vorliegen eines Formschlussverlustes eine reduzierte Motordrehzahl bevorzugt ist, kann durch Berechnung des Ausgabezielwerts die durch den Nutzer angesteuerte maximale Motordrehzahl auf einen zum Beheben des Formschlussverlustes reduzierten Wert herabgeregelt werden. Dies ermöglicht eine Steuerung, die optimal an den vorliegenden Betriebszustand A, B, C angepasst ist, unabhängig davon, wie die Steuerungseingaben durch den Nutzer erfolgen.
Der Formschluss zwischen Schraubbit 168 und Schraubenkopf 170 bzw. Schraube 169 wird in der vorliegenden Erfindung unter anderem durch den Fall beschrieben, dass zwischen Schraubbit 168 und Schraubenkopf 170 eine Haftreibung besteht und das Schraubbit 168 und der Schraubenkopf 170 bzw. die Schraube 169 die gleiche Drehzahl aufweisen.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer künstlichen Intelligenz 149, die eingerichtet ist, in einer Steuerung der Handwerkzeugmaschine 100 eingesetzt zu werden.
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.
9 zeigt eine Ausführungsform einer solchen künstlichen Intelligenz 149, die zum Ermitteln von Betriebszuständen A, B, C bzw. Vorhersagen von Ereigniszeitpunkten 125, 126 verwendbar ist.
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 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.
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.
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.
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.
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.
Die drei Eingangskanäle können beispielsweise der Motorstrom I des Motors 101, die Trigger-Spannung des Auslöseschalters 109 sowie die Motor-Umdrehungen pro Sekunde sein.

Die verwendete Architektur kann wie folgt aufgebaut sein:

Schicht (Typ)	Ausgabe Form	Parameter Anzahl
denseG0_8 (Dense)	(None, None, 8)	32
pool0_4 (AveragePooling1D)	(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

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.
Die Dense-Layer 155 und die LSTM Layer 159 können mit einer TanH Aktivierungsfunktion ausgebildet sein.
10 zeigt eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts 400, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Datenverarbeitungseinheit diese veranlassen, das Verfahren 200 zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine 100 auszuführen.
Das Computerprogrammprodukt 400 ist in der gezeigten Ausführungsform auf einem Speichermedium 401 gespeichert. Das Speichermedium 401 kann hierbei ein beliebiges aus dem Stand der Technik bekanntes Speichermedium sein.

Claims

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); Ermitteln (205) eines in dem ermittelten Betriebszustands (A, B, C) maximal von der Handwerkzeugmaschine (100) auf eine zu verschraubende Schraube (169) übertragbaren Drehmoments; und Steuern (207) der Handwerkzeugmaschine (100) gemäß dem für den ermittelten Betriebszustand (A, B, C) ermittelten maximalen Drehmoment.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei das Steuern (207) der Handwerkzeugmaschine (100) umfasst: Reduzieren (209) des von der Handwerkzeugmaschine (100) auf die Schraube (169) übertragenen Drehmoments (305), falls das auf die Schraube (169) übertragene Drehmoment (305) größer oder gleich dem maximal übertragbaren Drehmoment ist; und/oder Erhöhen (211) des von der Handwerkzeugmaschine (100) auf die Schraube (169) übertragenen Drehmoments (305), falls das auf die Schraube (169) übertragene Drehmoment (305) geringer als das maximal übertragbare Drehmoment ist; Anzeigen (213) einer Hinweisanzeige, falls das auf die Schraube (169) übertragene Drehmoment (305) geringer als das maximal übertragbare Drehmoment ist, wobei in der Hinweisanzeige einem Nutzer der Handwerkzeugmaschine (100) angezeigt ist, dass das maximal übertragbare Drehmoment nicht erreicht ist, und/oder dass eine Änderung einer Positionierung der Handwerkzeugmaschine (100) vorteilhaft ist, um das maximal übertragbare Drehmoment zu erreichen.
Verfahren (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner umfassend: Empfangen (215) eines auf einer Nutzereingabe eines Nutzers der Handwerkzeugmaschine (100) basierenden Eingabewerts für einen Steuerungsparameter der Handwerkzeugmaschine (100); Ermitteln (217) eines ersten Zielwerts des Steuerungsparameters basierend auf den Sensordaten und dem Eingabewert; Ermitteln (219) eines zweiten Zielwerts des Steuerungsparameters basierend auf dem ermittelten Betriebszustand (A, B, C) der Handwerkzeugmaschine (100); und wobei das Reduzieren (209) und/oder das Erhöhen (211) des übertragenen Drehmoments umfasst: Ermitteln (221) eines Ausgabezielwerts des Steuerungsparameters basierend auf dem ersten Zielwert und dem zweiten Zielwert; und Ausgeben (223) des Ausgabezielwerts an eine Aktorik der Handwerkzeugmaschine (100) zum Steuern der Handwerkzeugmaschine (100).
Verfahren (200) nach Anspruch 3, wobei das Ermitteln (219) des Ausgabezielwerts umfasst: Definieren (225) des Ausgabezielwerts als einen Minimalwert oder einen Maximalwert der ersten und zweiten Zielwerte; und/oder Definieren (227) 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 (229) des Ausgabezielwerts als ein Produkt aus den ersten und zweiten Zielwerten; und/oder Definieren (231) 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.
Verfahren (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (203) des Betriebszustands (A, B, C) umfasst: Vorhersagen (233) eines Ereigniszeitpunkts (125, 126), wobei am Ereigniszeitpunkt (125, 126) ein Übergang der Handwerkzeugmaschine (100) von einem Betriebszustand (A, B, C) in einen weiteren Betriebszustand (A, B, C) erfolgt.
Verfahren (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der ermittelte Betriebszustand (A, B, C) einen Zustand oder mehrere aus der Liste umfasst: es besteht keine Kopplung zwischen dem Schraubbit (168) und einem Schraubenkopf (170) der Schraube (169) und/oder es wird kein Drehmoment (305) vom Schraubbit (168) an die Schraube (169) übertragen; und/oder das Schraubbit (168) rutsch im Schraubenkopf (170), wobei ein Drehmoment (305) von dem Schraubbit (168) an die Schraube (169) übertragen wird, und wobei eine Drehzahl (304) des Schraubbits (168) höher als eine Drehzahl (306) der Schraube (169) ist; und/oder es besteht eine Gleitreibung an einer Kontaktfläche (176) zwischen dem Schraubbit (168) und dem Schraubenkopf (170), wobei das Schraubbit (168) nicht aus dem Schraubenkopf (170) herausrutscht, und wobei eine Differenz zwischen der Drehzahl (304) des Schraubbit (168) und der Drehzahl (306) der Schraube (169) kleiner als ein vordefinierter Grenzwert ist; und/oder es besteht eine Haftreibung an der Kontaktfläche (176) zwischen dem Schraubbit (168) und dem Schraubenkopf (170), und wobei die Drehzahl (304) des Schraubbits (168) gleich der Drehzahl (306) der Schraube (169) ist.
Verfahren (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Steuerungsparameter eine Motordrehzahl und/oder ein Motordrehmoment eines Motors (101) der Handwerkzeugmaschine (100) umfasst.
Verfahren (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Betriebsgröße (119) eines oder mehrere aus der Liste umfasst: Motorstrom, Beschleunigungswerte eines Beschleunigungssensors der Handwerkzeugmaschine (100), Drehratenwerte eines Drehratensensors der Handwerkzeugmaschine (100), Motor-Positionswinkel, Motor-Drehgeschwindigkeit, Spannung einer Spannungsquelle der Handwerkzeugmaschine (100).
Verfahren (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Zustandsermittlungsmodul (107) eine trainierte künstliche Intelligenz (149) umfasst, die darauf trainiert ist, basierend auf den Sensordaten des Steuerungsparameters den Betriebszustand (A, B, C) der Handwerkzeugmaschine (100) zu ermitteln und/oder den Ereigniszeitpunkt (125, 126) vorherzusagen.
Recheneinheit (105), die eingerichtet ist, das Verfahren (200) zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
Computerprogrammprodukt (400) umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Datenverarbeitungseinheit diese veranlassen, das Verfahren (200) zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
Handwerkzeugmaschine (100) mit einer Recheneinheit (105) nach Anspruch 10, wobei die Handwerkzeugmaschine (100) eingerichtet ist, das Verfahren (200) zum Steuern einer Handwerkzeugmaschine (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.