EP4101595A1 - Verfahren zur bestimmung einer eigenschaft eines werkzeugs sowie mobile werkzeugmaschine - Google Patents

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EP4101595A1
EP4101595A1 EP21179075.3A EP21179075A EP4101595A1 EP 4101595 A1 EP4101595 A1 EP 4101595A1 EP 21179075 A EP21179075 A EP 21179075A EP 4101595 A1 EP4101595 A1 EP 4101595A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
machine tool
mobile machine
property
mobile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21179075.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dario BRALLA
Serhey Khandozhko
Michael Wierer
Albert Binder
Donato Clausi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Priority to EP21179075.3A priority Critical patent/EP4101595A1/de
Priority to EP22733917.3A priority patent/EP4351841A1/de
Priority to PCT/EP2022/065436 priority patent/WO2022258635A1/de
Priority to AU2022289437A priority patent/AU2022289437A1/en
Priority to US18/288,323 priority patent/US20240198475A1/en
Publication of EP4101595A1 publication Critical patent/EP4101595A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a property of a tool held in a mobile machine tool. Furthermore, the invention relates to a mobile machine tool.
  • a drilling process in a hammer drill it is desirable to be able to automatically identify one or more properties of a tool using the hammer drill. For example, the type of tool used and/or its size are of particular interest.
  • the object of the present invention is therefore to offer a method and a mobile machine tool that offer a particularly versatile possibility of automatically determining at least one property of a tool used in the mobile machine tool.
  • the object is achieved by a method for determining a property of a tool held in a mobile machine tool, for example a hand-held machine tool or a construction robot, the property being determined on the basis of one or more measured accelerations.
  • the accelerations can in particular be longitudinal accelerations.
  • the longitudinal accelerations can be accelerations along a longitudinal axis of the tool and/or the mobile machine tool.
  • the accelerations triggered by the impacts can thus be measured, particularly in the case of a percussive mobile machine tool.
  • the measured accelerations can also relate to the activity of the mobile machine tool, in particular in relation to the impact activity.
  • the property can particularly preferably be determined in the form of a classification. This allows interference, for example due to other effects such as different backgrounds or the like, to be minimized.
  • the classification can include the classes "drilling tool” and "chisel tool", for example.
  • the classification can thus relate to the type of tool.
  • the classification may include the classification levels "functional" and "non-functional".
  • the classification can include, for example, “small”, “medium” and/or “large” as classification levels. Such an indication of the size can relate in particular to a diameter of the tool.
  • the trainable classifier can be and/or include, for example, a support vector machine (hereinafter: SVM), a neural network, a principal component analysis unit or the like.
  • SVM support vector machine
  • At least two different properties of the tool can be determined in parallel.
  • Such multiple use of the same acceleration data allows the manufacturing effort for the mobile machine tool to be reduced. It is therefore conceivable to determine the type of tool and its size at the same time using the same acceleration data. Sensors for the separate determination of these properties can thus be saved, at least in part.
  • the at least one property can correspond to the type of tool and/or the size, in particular a diameter, of the tool.
  • At least one further piece of measurement data can be used in addition to the measured accelerations.
  • a phase angle and/or a phase velocity can be used to determine the property.
  • the phase angle and/or the phase speed can, for example, relate to a position or a speed of a motor and/or an eccentric of the mobile machine tool.
  • a user input can also be taken into account in the determination.
  • the mobile machine tool has a mode selector switch for selecting a movement to be generated, which a user can use to select between a rotating or a non-rotating and/or between a percussive and a non-percussive movement
  • the position of the switch can be queried will.
  • the determination of the property can then be restricted to a pre-selection of possible values, for example. For example, if a rotating movement is selected, the determination of the type of tool, for example, can be limited to classification levels of non-rotating tools, such as chisels.
  • the type of evaluation can also vary depending on user input and/or depending on the position of the mode selector switch. If the evaluation is carried out using a trainable classifier, differently trained classifiers can be used depending on the user input and/or depending on the position of the mode selector switch. For example, weights of a trainable classifier based on a neural network can be selected and/or changed for this purpose.
  • the mobile machine tool can have a sensor for detecting the user input and/or the position of the mode selector switch and/or another operating element of the mobile machine tool.
  • the scope of the invention also includes a mobile machine tool, comprising an electric motor, a tool holder in which a tool can be accommodated, and an acceleration sensor, the mobile machine tool being set up to determine a property of the tool according to the method described above.
  • the mobile machine tool can in particular be designed as a hammer drill or a percussion drill and/or include one.
  • the acceleration sensor can particularly preferably be set up to detect at least one longitudinal acceleration.
  • the mobile machine tool can include a machine housing.
  • the acceleration sensor can be set up to detect an acceleration of the machine housing.
  • the acceleration sensor can also be set up to measure accelerations in at least two, particularly preferably in three, different directions.
  • the tool holder can be designed to guide the tool along a working axis of the mobile machine tool.
  • the working axis can be a longitudinal axis of the tool and/or the machine tool.
  • the mobile machine tool can have an impact mechanism.
  • the electric motor can be set up to drive the percussion mechanism.
  • the drive can take place via an eccentric.
  • the hammer mechanism can be a pneumatic hammer mechanism.
  • the mobile machine tool can include an evaluation unit for determining the property.
  • the mobile machine tool can be and/or comprise a drilling machine, a chiseling machine, a sawing machine and/or a grinding machine.
  • a drilling machine a chiseling machine
  • a sawing machine a chiseling machine
  • a grinding machine a drilling machine
  • knowledge of the property of the tool can have a particularly favorable effect on the quality of the work result affect.
  • the mobile power tool can be designed as a hand power tool. It can be a power tool. As a hand tool, it can be equipped with a handle. It can be wearable. For example, it can have a weight of less than 10 kg.
  • the mobile machine tool is designed as a construction robot. It is often desired of a construction robot that it can independently carry out as different construction work as possible with the highest possible degree of autonomy.
  • the mobile machine tool designed as a construction robot can independently determine properties such as the type and size of the tool used. It can then determine automatically whether the tool held in the tool holder of the mobile machine tool, for example, is suitable for the construction work to be carried out or not. This applies all the more if the construction robot is designed to carry out construction work in structural engineering, civil engineering and/or prefabricated construction.
  • the mobile machine tool can particularly preferably have a communication interface for data transmission with at least one remote computer unit.
  • the communication interface can be set up in particular for wireless data transmission.
  • the communication interface can be set up to transmit at least one value of a specific property.
  • the communication interface can be set up to receive data and/or program code from the remote computer unit.
  • calibration data for example for calibrating the determination of the property of the tool, can be received by means of the communication interface. In this way, the determination of the property can also be further improved after delivery of the mobile machine tool, for example on the basis of improved training data.
  • usage data in particular data on the specific properties of the tool, is collected and evaluated on the remote computer unit. This also allows better control of construction tasks.
  • the measurement data in particular the accelerations, can be evaluated within the mobile machine tool and/or outside.
  • a machine tool for example a drilling device
  • the evaluation takes place in a computer unit that is separate from the machine tool.
  • the computer unit can then be part of the mobile machine tool, i. H. of the construction robot, and/or part of a remote computer system, for example a cloud-based computer system.
  • the acceleration sensor can preferably be arranged in the vicinity of the working axis and/or the longitudinal axis of the machine tool.
  • the distance to the working axis and/or the longitudinal axis can preferably be less than 10 cm. In particular, the distance can be at most 3 cm, for example 2.5 cm.
  • the acceleration sensor can be arranged on a transmission housing. In particular, it can be arranged outside other machine tool electronics in order to be exposed to the strongest possible accelerations or vibrations to be measured.
  • the bandwidth of the vibrations can be at least 500 Hz, particularly preferably at least 900 Hz.
  • the acceleration sensor may include and/or be a MEMS (micro-electromechanical system) sensor.
  • MEMS micro-electromechanical system
  • the mobile machine tool can be controlled.
  • the mobile machine tool can be set up to set a power output and/or impact energy depending on the specific type and/or size of the tool.
  • FIG. 1 shows schematically a hammer drill as an example of a mobile machine tool 1 designed as a hand-held machine tool.
  • the exemplary hammer drill has a tool holder 2 into which a tool 3 can be inserted and locked.
  • the tool 3 is, for example, a drill, a chisel or the like.
  • the embodiment shown as an example can rotate the tool holder 2 about a working axis 4 . At the same time, it can periodically exert impacts on the tool 3 along the working axis 4 .
  • the mobile machine tool 1 can have a mode selector switch 5 which enables a user of the mobile machine tool 1 to selectively activate or deactivate the rotary movement and selectively the percussive operation.
  • the mobile machine tool 1 has a handle 7.
  • the user can hold and guide the mobile machine tool 1 with the handle 7 during operation.
  • An operating button 6 is preferably attached to the handle 7 in such a way that the user can actuate the operating button 7 with the hand gripping the handle 6 .
  • the handle 6 can be decoupled from a machine housing 8 via damping elements.
  • the mobile machine tool 1 is switched on and off by the operating button 7 .
  • the power button 7 is arranged in the handle 6. The user can preferably actuate the operating button 7 with the hand holding the handle 6 .
  • the mobile machine tool 1 has a rotary drive 9 which is coupled to the tool holder 2 .
  • the rotary drive 9 can have a reducing gear 10 and/or a slipping clutch 11, among other things.
  • An output shaft 12 of the rotary drive 9 is connected to the tool holder 2 .
  • the rotary drive 9 is coupled to an electric motor 13 .
  • the user can switch the electric motor 13 on and off by pressing the operating button 7, with the operating button 7 correspondingly controlling a power supply of the electric motor 13.
  • a speed of the electric motor 13 can be set by the user using the operating button 7 .
  • the mobile machine tool 1 has an impact mechanism 14, in particular a pneumatic one.
  • the impact mechanism 14 has an exciter piston 15 and an impact piston 16.
  • the exciter piston 15 is coupled to the electric motor 13 when the mode selector switch 5 is in a position corresponding to impact operation. Since the exciter piston 15 is coupled to the electric motor 13, the exciter piston 15 moves as soon as the electric motor 13 rotates, i.e. when the user presses the operating button 7.
  • the ratio of the speed of the electric motor 13 to the periodicity of the movement of the exciter piston 15 is predetermined by the transmission components in the drive train between the electric motor 13 and the exciter piston 15 .
  • Exemplary transmission components are an eccentric wheel 17 and a connecting rod 18, which transform the rotational movement of the electric motor 13 into a translational movement on the working axis 4.
  • the exciter piston 15 and the percussion piston 16 close a pneumatic chamber 19 between them.
  • the pneumatic chamber 19 is radially closed off by a guide tube 20 , which also guides the exciter piston 15 and the percussion piston 16 .
  • the air trapped in the pneumatic chamber 19 is compressed and decompressed by the exciter piston 15 .
  • the pneumatic chamber 19 can form an air spring. The pressure changes couple the percussion piston 16 to the movement of the exciter piston 15 .
  • the percussion piston 16 strikes the tool 3 indirectly via a striker 21 , so that the tool 3 can be percussively driven along an impact direction 22 .
  • the mobile machine tool 1 has an acceleration sensor 24 for detecting an acceleration of the machine housing 8 .
  • the acceleration sensor 24 is arranged in the machine housing 8 .
  • the arrangement is such that the acceleration sensor 24 can preferably detect accelerations occurring in the percussion mechanism 14 in an undamped manner.
  • the acceleration sensor 24 is arranged, for example, on an impact mechanism housing, for example the guide tube 20 or a component rigidly connected to the guide tube 20 .
  • the acceleration sensor 24 is set up in particular to measure accelerations along the longitudinal axis 4 and thus parallel to the impact direction 22 .
  • the acceleration sensor 24 should be arranged as close as possible to the longitudinal axis 4 .
  • Mobile machine tool 1 also includes a phase angle sensor 28 for detecting a phase angle of exciter piston 15.
  • the phase angle sensor 28 is, for example, an angle sensor, an optical sensor, an electrical sensor or the like.
  • the phase angle sensor 28 can be arranged, for example, on the exciter piston 15, on the transmission 10 or in the electric motor 13.
  • the phase angle can be measured, for example, using a magnetic encoder on the motor axis of the electric motor 13 and a digital Hall sensor in the vicinity of the eccentric wheel 17 .
  • a brushless motor it would also be conceivable as an alternative or in addition to detect the phase angle without sensors or using a suitable Hall sensor.
  • the mobile machine tool also has an evaluation unit 30 .
  • the evaluation unit is connected to the acceleration sensor 24 and the phase angle sensor 28 in terms of data technology.
  • it is designed as a microcontroller.
  • it has a processor unit, a volatile memory and a non-volatile, preferably programmable and reprogrammable, memory. Program code can be called up in the non-volatile memory and is stored in an executable manner on the processor unit.
  • a trainable classifier in this exemplary embodiment in the form of an SVM, is formed by the program code in connection with the rest of the evaluation unit 30, in particular with the processor unit.
  • the mobile machine tool 1 is set up to determine the type of the tool 3 and its size from the accelerations measured by the acceleration sensor 24 and the phase angles measured by the phase angle sensor 28 as properties of the tool 3 .
  • the evaluation unit is set up to differentiate between the classification levels “drilling tool” and “chiselling tool”. It is also set up to differentiate between the classification levels “small”, “medium” and “large” with regard to a diameter of the tool 3 .
  • the mobile machine tool 1 also has a communication interface 31 .
  • the communication interface 31 can be set up as a wireless communication interface, for example. It is set up to send data to a remote computer unit. It is preferably set up to transmit the type and size determined in each case to the remote computer unit. It can also be set up to transmit the measurement data from the acceleration sensor 24 and/or the phase angle sensor 28 to the remote computer unit.
  • FIG. 1 shows a drilling robot 110 with an undercarriage 112 embodied as a chain carriage, a control chamber 116 embodied in a housing 114 and a manipulator 118 arranged on the top side of the housing 114 .
  • the manipulator 118 is designed as a multiaxially controllable arm, at the free end of which an end effector 120 , a machine tool 122 and preferably a dust extraction device 124 are arranged.
  • the machine tool 122 is structurally identical to the mobile machine tool 1 described above (see FIG 1 ).
  • the drilling robot 110 as a whole thus also forms a mobile machine tool, in particular for carrying out drilling tasks.
  • the drilling construction robot 110 is designed to carry out construction tasks, in particular drilling work in ceilings and/or walls, on a construction site, for example on a high-rise construction site.
  • a position detection unit 136 is formed on the end effector 120 in order to be able to determine an exact position and location of the manipulator 118 .
  • Computer unit 126 In addition to the manipulator 118 for carrying out the construction tasks assigned to the drilling construction robot 110 , it has a computer unit 126 arranged inside the housing 114 , in particular in the control room 116 .
  • Computer unit 126 includes a memory unit 128.
  • the computer unit 126 is equipped with executable program code, so that an internal construction task management system 129 with an internal construction task list 130, which includes one or more construction tasks to be executed by the drilling construction robot 110 on the construction site, is configured by means of the computer unit 126.
  • the internal construction task list 130 is stored in the memory unit 128 so that it can be called up.
  • the computer unit 126 and thus the drilling construction robot 110 also have a communication interface 132 for communication with an external construction task management system, the external construction task management system being set up to store an external construction task list in a retrievable manner, the external construction task list comprising one or more construction tasks to be carried out on the construction site, wherein the drilling construction robot 110 is set up to send at least one construction task and/or a construction task status of a construction task from the internal construction task list 130 to the external construction task management system via the communication interface 132 .
  • the communication interface 132 has a mobile radio interface according to the 4G or the 5G standard, a WLAN interface, a Bluetooth interface and/or a USB interface for data transmission using portable USB storage units.
  • the computer unit 126, the storage unit 128, the internal construction task management system 129, the internal construction task list 130 and the communication interface 132 are arranged in the control room 116 and thus within the housing 114, these, including the control room 116, are in 2 and shown schematically.
  • the communication interface 132 of the drilling robot 110 is set up in particular to communicate with the communication interface 31 (see 1 ) of the machine tool 122 to communicate.
  • computer unit 126 can, in particular, transmit data on the respectively determined type and the respectively determined size of tool 3 ( 1 ) receive.
  • the computer unit 132 By comparing this data with the construction task to be completed, the computer unit 132, in particular its program code, is set up to check whether the tool 3 accommodated in the machine tool 122 is suitable for the respective construction task.
  • the display unit 134 is designed as a touch screen.
  • the display unit 134 also forms an input unit for manual data entry by a user of the construction robot 110.
  • the display unit 134 is set up in connection with the computer unit 126 and the internal construction task management system 129, the construction tasks contained in the internal construction task list 130, including the construction task statuses assigned to the construction tasks, are displayed graphically to display.
  • the drilling robot 110 can include a tool store with a plurality of tools, so that the drilling robot 110 can automatically exchange the tool 3 for a suitable tool.
  • 3 and 4 show time series of using the acceleration sensor 24 ( 1 ) measured accelerations.
  • 3 and 4 Diagrams of the measured accelerations plotted against the phase angle measured in each case.
  • Index step 259 corresponds to a full rotation (360°). 3 comes from measurements with a drill with a diameter of 30 mm as tool 3. 4 comes from measurements with a polygon chisel with a length of 280 mm.
  • index position 100 i. H. close to the maximum of the air spring
  • index position 179 i. H. after the rebound.
  • figure 5 shows in detail a method 1000 for determining a property of a machine tool 122 ( 2 ) or 1 ( 1 ) picked up tool 3 ( 1 ).
  • the method is used as an example for the type of tool 3 as the property to be determined explained in more detail. It is used analogously for other properties to be determined, for example a size of the tool 3, in particular its diameter.
  • a first step 1010 accelerations and the associated phase angles are determined within a time window using the respective sensors, in particular the acceleration sensor 24 ( 1 ) and the phase angle sensor 28 measured.
  • the accelerations are implemented with a constant angular increment.
  • a subsequent step 1020 the data recorded in the time window are converted and thus reindexed to the corresponding phase angle.
  • the evaluation unit 30 ( 1 ), in particular the SVM formed and previously trained by this, and based on the measured acceleration data for each phase angle within the respective revolution, a tool type, i.e. chisel tool or drilling tool, is determined. In order to increase the hit rate, the speed of the electric motor 13 is also taken into account.
  • a final step 1040 the mathematical mode is now determined from the numbers of the different classifications.
  • the resulting mode then results in the respective type of tool 3 to be determined for the respective time window.
  • the data recorded in the time window are discarded and a subsequent time window is used for the evaluation.
  • a time window can include 5 seconds, for example.
  • step 1030 before the method 1000 is carried out for the first time, i. H. before the respective property of the tool 3 is determined for the first time, the trainable classifier formed by the evaluation unit 30, ie the SVM in this exemplary embodiment, is trained.
  • accelerations and associated phase angles are recorded as time series.
  • training data is collected for at least one tool, preferably for a plurality of tools belonging to the respective class.
  • this training can preferably also be carried out using the drilling construction robot 110 ( 2 ) take place.
  • the evaluation unit 30, in particular the SVM formed by it, can be trained or calibrated with the entire collected training data in connection with the actual property values of the respective tools 3.
  • tools 3 could be classified correctly in approx. 76% of the individual revolutions or impacts, in the second case in approx. 78% and in the third case in approx. 69%.
  • the present method can be used to distinguish between chisel tools and drilling tools within 5 seconds, for example, if a classification related to a time window is based on the time window of 5 seconds or longer during the individual runs on most frequently recognized tool.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Percussive Tools And Related Accessories (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1000) zur Bestimmung einer Eigenschaft eines in einer mobilen Werkzeugmaschine (1), beispielsweise eine Handwerkzeugmaschine oder ein Bohrbauroboter (110), aufgenommenen Werkzeugs (3). Die Bestimmung erfolgt erfindungsgemäß auf Basis einer oder mehrerer gemessener Beschleunigungen. In den Rahmen der Erfindung fällt des Weiteren eine mobile Werkzeugmaschine (1). Das erfindungsgemäße Verfahren (1000) sowie die erfindungsgemäße mobile Werkzeugmaschine (1) lassen sich mit verschiedenartigen Werkzeugen (3) verwenden, ohne dass es spezieller Vorbereitungen der Werkzeuge (3) bedarf.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Eigenschaft eines in einer mobilen Werkzeugmaschine aufgenommenen Werkzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine mobile Werkzeugmaschine.
  • Um beispielsweise bei einer Hammerbohrmaschine einen Bohrvorgang optimal steuern zu können, ist es wünschenswert, ein oder mehrere Eigenschaften eines Werkzeugs selbsttätig durch die Hammerbohrmaschine erkennen zu können. Von besonderem Interesse sind beispielsweise die Art des verwendeten Werkzeugs und / oder seine Größe.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine mobile Werkzeugmaschine anzubieten, die eine besonders vielseitig einsetzbare Möglichkeit anbieten, wenigstens eine Eigenschaft eines in der mobilen Werkzeugmaschine verwendeten Werkzeugs selbsttätig zu bestimmen.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Eigenschaft eines in einer mobilen Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Handwerkzeugmaschine oder ein Bauroboter, aufgenommenen Werkzeugs, wobei die Eigenschaft auf Basis einer oder mehrerer gemessener Beschleunigungen bestimmt wird.
  • Es ist somit nicht erforderlich, die Eigenschaft beispielsweise manuell durch einen Benutzer eingeben zu lassen. Fehleingaben können damit vermieden werden. Es erübrigt sich daher, das Werkzeug speziell zu kennzeichnen. Es ist auch nicht erforderlich, die mobile Werkzeugmaschine mit einer speziellen Lesevorrichtung zur Auslesung eines solchen Kennzeichens auszustatten. Vielmehr können beliebige, für die jeweilige Bauaufgabe geeignete Werkzeuge verwendet werden. Dadurch lässt sich eine besonders hohe Flexibilität erreichen.
  • Die Beschleunigungen können insbesondere Längsbeschleunigungen sein. Die Längsbeschleunigungen können Beschleunigungen längs einer Längsachse des Werkzeugs und / oder der mobilen Werkzeugmaschine sein.
  • Insbesondere bei einer schlagenden mobilen Werkzeugmaschine können somit die durch die Schläge ausgelösten Beschleunigungen gemessen werden.
  • Die gemessenen Beschleunigungen können auch in Bezug zur Tätigkeit der mobilen Werkzeugmaschine, insbesondere in Bezug auf die Schlagtätigkeit, stehen.
  • Besonders bevorzugt kann die Bestimmung der Eigenschaft in Form einer Klassifikation erfolgen. Dadurch lassen sich Störeinflüsse, beispielsweise durch andere Effekte wie unterschiedliche Untergründe oder dergleichen, minimieren.
  • Die Klassifikation kann beispielsweise die Klassen "Bohrwerkzeug" und "Meißelwerkzeug" umfassen. Die Klassifikation kann sich somit auf die Art des Werkzeugs beziehen.
  • Bei einer auf einen Verschleiß bezogenen Eigenschaft kann die Klassifikation die Klassifikationsstufen "funktionstüchtig" und "nicht funktionstüchtig" umfassen.
  • Bezieht sich die Eigenschaft auf eine Größe des Werkzeugs, kann die Klassifikation als Klassifikationsstufen beispielsweise "klein", "mittel" und / oder "groß" umfassen. Eine solche Angabe der Größe kann sich insbesondere auf einen Durchmesser des Werkzeugs beziehen.
  • Denkbar ist, dass zur Bestimmung der Eigenschaft ein trainierbarer Klassifikator verwendet wird. Der trainierbare Klassifikator kann beispielsweise eine Support Vector Machine (im Folgenden: SVM), ein neuronales Netz, eine Hauptkomponentenanalyseeinheit oder dergleichen sein und / oder umfassen.
  • Besonders bevorzugt können wenigstens zwei verschiedene Eigenschaften des Werkzeugs parallel bestimmt werden. Durch eine solche mehrfache Nutzung derselben Beschleunigungsdaten lässt sich der Herstellungsaufwand für die mobile Werkzeugmaschine reduzieren. So ist denkbar, parallel die Art des Werkzeugs und seine Größe anhand derselben Beschleunigungsdaten zu bestimmen. Sensoren zur separaten Bestimmung dieser Eigenschaften können somit zumindest teilweise eingespart werden.
  • Zur Optimierung der Steuerung eines Arbeitsprozesses, beispielsweise eines Bohrvorgangs, der mobilen Werkzeugmaschine kann die wenigstens eine Eigenschaft der Art des Werkzeugs und / oder der Größe, insbesondere einem Durchmesser, des Werkzeugs entsprechen.
  • Zur Verbesserung der Genauigkeit der Bestimmung, also der Messgenauigkeit, der Eigenschaft kann zusätzlich zu den gemessenen Beschleunigungen noch wenigstens ein weiteres Messdatum verwendet werden. Insbesondere können zur Bestimmung der Eigenschaft ein Phasenwinkel und / oder eine Phasengeschwindigkeit verwendet werden. Der Phasenwinkel und / oder die Phasengeschwindigkeit können sich dabei beispielsweise auf eine Stellung bzw. eine Geschwindigkeit eines Motors und / oder eines Exzenters der mobilen Werkzeugmaschine beziehen.
  • Auch ist denkbar, aus den gemessenen Beschleunigungen und / oder aus der Stromaufnahme und / oder der Spannung des Motors Informationen über den Untergrund oder weitere Kennwerte über das Werkzeug zu ermitteln.
  • Alternativ und / oder ergänzend kann auch eine Benutzereingabe bei der Bestimmung berücksichtigt werden. Weist beispielsweise die mobile Werkzeugmaschine einen Moduswahlschalter zur Auswahl einer zu erzeugenden Bewegung auf, durch den ein Benutzer beispielsweise zwischen einer rotierenden oder einer nicht-rotierenden und / oder zwischen einer schlagenden oder einer nicht-schlagenden Bewegung auswählen kann, so kann die Stellung des Schalters abgefragt werden. Je nach Stellung des Schalters kann dann beispielsweise die Bestimmung der Eigenschaft auf eine Vorauswahl möglicher Werte beschränkt werden. Ist beispielsweise eine rotierende Bewegung ausgewählt, so können sich die Bestimmung beispielsweise der Art des Werkzeugs auf Klassifikationsstufen von nichtrotierenden Werkzeugen, beispielsweise Meißeln, beschränken.
  • Alternativ oder ergänzend kann auch die Art und Weise der Auswertung je nach Benutzereingabe und / oder je nach Stellung des Moduswahlschalters variieren. Erfolgt die Auswertung mittels eines trainierbaren Klassifikators, so können je Benutzereingabe und / oder je nach Stellung des Moduswahlschalters unterschiedlich trainierte Klassifikatoren verwendet werden. Beispielsweise können dazu Gewichte eines auf einem neuronalen Netz basierenden trainierbaren Klassifikators ausgewählt und / oder geändert werden.
  • Auch hierdurch ist es denkbar, die Schätzgenauigkeit der hierzu bestimmenden Eigenschaften weiter zu verbessern.
  • Dazu kann die mobile Werkzeugmaschine einen Sensor zur Detektion der Benutzereingabe und / oder der Stellung des Moduswahlschalters und / oder eines anderen Bedienelements der mobilen Werkzeugmaschine aufweisen.
  • In den Rahmen der Erfindung fällt des Weiteren eine mobile Werkzeugmaschine, umfassend einen Elektromotor, einen Werkzeughalter, in den ein Werkzeug aufnehmbar ist, und einen Beschleunigungssensor, wobei die mobile Werkzeugmaschine eingerichtet ist, eine Eigenschaft des Werkzeugs gemäß dem vorangehend beschriebenen Verfahren zu bestimmen. Die mobile Werkzeugmaschine kann insbesondere als Bohrhammer oder als Schlagbohrer ausgebildet sein und / oder einen solchen umfassen. Besonders bevorzugt kann der Beschleunigungssensor eingerichtet sein, wenigstens eine Längsbeschleunigung zu erfassen.
  • Die mobile Werkzeugmaschine kann ein Maschinengehäuse umfassen. Der Beschleunigungssensor kann eingerichtet sein, eine Beschleunigung des Maschinengehäuses zu erfassen. Der Beschleunigungssensor kann auch eingerichtet sein, Beschleunigungen in wenigstens zwei, besonders bevorzugt in drei, verschiedenen Richtungen zu messen.
  • Der Werkzeughalter kann ausgebildet sein, das Werkzeug längs einer Arbeitsachse der mobilen Werkzeugmaschine zu führen. Die Arbeitsachse kann eine Längsachse des Werkzeugs und / oder der Werkzeugmaschine sein.
  • Die mobile Werkzeugmaschine kann ein Schlagwerk aufweisen. Der Elektromotor kann eingerichtet sein, das Schlagwerk anzutreiben. Der Antrieb kann über einen Exzenter erfolgen. Das Schlagwerk kann ein pneumatisches Schlagwerk sein.
  • Die mobile Werkzeugmaschine kann eine Auswertungseinheit zum Bestimmen der Eigenschaft umfassen.
  • Besonders bevorzugt kann die mobile Werkzeugmaschine eine Bohrmaschine, eine Meißelmaschine, eine Sägemaschine und / oder eine Schleifmaschine sein und / oder eine solche umfassen. Bei derartigen mobilen Werkzeugmaschinen kann sich die Kenntnis der Eigenschaft des Werkzeugs besonders günstig auf die Qualität des Arbeitsergebnisses auswirken.
  • Bei einer Klasse von Ausführungsform der Erfindung kann die mobile Werkzeugmaschine als Handwerkzeugmaschine ausgebildet sein. Sie kann ein Elektrowerkzeug sein. Als Handwerkzeugmaschine kann sie mit einem Handgriff ausgestattet sein. Sie kann tragbar sein. Beispielsweise kann sie ein Gewicht von weniger höchstens 10 kg aufweisen.
  • Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die mobile Werkzeugmaschine als Bauroboter ausgebildet ist. Von einem Bauroboter wird oftmals gewünscht, dass er möglichst unterschiedliche Bauarbeiten mit einem möglichst hohen Autonomiegrad selbsttätig ausführen kann.
  • Um diesen Anforderungen gerecht werden zu können, ist es daher vorteilhaft, wenn die als Bauroboter ausgebildete mobile Werkzeugmaschine selbsttätig Eigenschaften wie beispielsweise Art und Größe des verwendeten Werkzeugs bestimmen kann. Sie kann dann selbsttätig ermitteln, ob das beispielsweise im Werkzeughalter der mobilen Werkzeugmaschine aufgenommene Werkzeug geeignet für eine jeweils anstehende Bauarbeit ist oder nicht. Dies gilt umso mehr, wenn der Bauroboter zur Ausführung von Bauarbeiten im Hochbau, Tiefbau und / oder im Fertigbau ausgebildet ist.
  • Besonders bevorzugt kann die mobile Werkzeugmaschine eine Kommunikationsschnittstelle zur Datenübertragung mit wenigstens einer entfernten Rechnereinheit aufweisen. Die Kommunikationsschnittstelle kann insbesondere zur drahtlosen Datenübertragung eingerichtet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann insbesondere eingerichtet sein, wenigstens einen Wert einer bestimmten Eigenschaft zu übertragen. Alternativ oder ergänzend kann die Kommunikationsschnittstelle eingerichtet sein, Daten und / oder Programmcode von der entfernten Rechnereinheit zu empfangen. Denkbar ist insbesondere, dass Kalibrierungsdaten, beispielsweise zur Kalibrierung der Bestimmung der Eigenschaft des Werkzeugs, mittels der Kommunikationsschnittstelle empfangbar sind. Somit lässt sich auch noch nachträglich nach Auslieferung der mobilen Werkzeugmaschine die Bestimmung der Eigenschaft, beispielsweise aufgrund verbesserter Trainingsdaten, weiter verbessern.
  • Denkbar ist auch, dass auf der entfernten Rechnereinheit Nutzungsdaten, insbesondere Daten zu den bestimmten Eigenschaften des Werkzeugs gesammelt und ausgewertet werden. Auch dadurch lassen sich Bauaufgaben verbessert steuern.
  • Die Auswertung der Messdaten, insbesondere der Beschleunigungen, kann innerhalb der mobilen Werkzeugmaschine und / oder außerhalb erfolgen. Insbesondere im Falle einer als Bauroboter ausgebildeten mobilen Werkzeugmaschine ist denkbar, dass eine Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Bohrvorrichtung, an einem Arbeitsarm der mobilen Werkzeugmaschine angeordnet ist, und die Auswertung in einer von der Werkzeugmaschine separierten Rechnereinheit erfolgt. Die Rechnereinheit kann dann Teil der mobilen Werkzeugmaschine, d. h. des Bauroboters, sein und / oder Teil eines entfernten Rechnersystems, beispielsweise eines Cloud-basierten Rechnersystems.
  • Vorzugsweise kann der Beschleunigungssensor in der Nähe der Arbeitsachse und / oder der Längsachse der Werkzeugmaschine angeordnet sein. Der Abstand zu der Arbeitsachse und / oder der Längsachse kann vorzugsweise weniger als 10 cm betragen. Insbesondere kann der Abstand höchstens 3 cm, beispielsweise 2,5 cm, betragen. Dazu kann der Beschleunigungssensor an einem Getriebegehäuse angeordnet sein. Er kann insbesondere außerhalb einer sonstigen Werkzeugmaschinenelektronik angeordnet sein, um möglichst starken zu messenden Beschleunigungen beziehungsweise Vibrationen ausgesetzt zu sein.
  • Die Bandbreite der Vibrationen kann mindestens 500 Hz, besonders bevorzugt mindestens 900 Hz betragen.
  • Der Beschleunigungssensor kann einen MEMS- (mikro-elektromechanisches System)-Sensor umfassen und / oder ein solcher sein.
  • Abhängig von der bestimmten Eigenschaft des Werkzeugs kann die mobile Werkzeugmaschine gesteuert werden. Beispielsweise kann die mobile Werkzeugmaschine eingerichtet sein, eine Leistungsabgabe und / oder Schlagenergie je nach bestimmter Art und / oder Größe des Werkzeugs einzustellen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
  • In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine als Handwerkzeugmaschine ausgebildete mobile Werkzeugmaschine mit einem Werkzeug,
    Fig. 2
    eine als Bohrbauroboter ausgebildete mobile Werkzeugmaschine,
    Fig. 3 und Fig. 4
    je ein Beschleunigungsmessdiagramm und
    Fig. 5
    ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Eigenschaft eines Werkzeugs.
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung für gleiche oder sich funktional entsprechende Elemente jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet.
  • Fig. 1 zeigt als Beispiel einer als Handwerkzeugmaschine ausgebildeten mobilen Werkzeugmaschine 1 schematisch einen Bohrhammer. Der beispielhafte Bohrhammer hat einen Werkzeughalter 2, in welchen ein Werkzeug 3 eingesetzt und verriegelt werden kann. Das Werkzeug 3 ist beispielsweise ein Bohrer, ein Meißel oder dergleichen. Die beispielhaft dargestellte Ausführungsform kann den Werkzeughalter 2 um eine Arbeitsachse 4 drehen. Sie kann zugleich periodisch Schläge auf das Werkzeug 3 längs der Arbeitsachse 4 ausüben. Die mobile Werkzeugmaschine 1 kann einen Moduswahlschalter 5 aufweisen, welcher einem Benutzer der mobilen Werkzeugmaschine 1 ermöglicht, selektiv die Drehbewegung und selektiv den schlagenden Betrieb zu aktivieren oder zu deaktivieren.
  • Die mobile Werkzeugmaschine 1 hat einen Handgriff 7. Der Benutzer kann die mobile Werkzeugmaschine 1 während des Betriebs mit dem Handgriff 7 halten und führen. Vorzugsweise ist ein Betriebstaster 6 an dem Handgriff 7 derart angebracht, dass der Benutzer den Betriebstaster 7 mit der den Handgriff 6 greifenden Hand betätigen kann. Der Handgriff 6 kann von einem Maschinengehäuse 8 über Dämpfelemente entkoppelt sein. Die mobile Werkzeugmaschine 1 wird durch den Betriebstaster 7 ein- und ausgeschaltet. Der Betriebstaster 7 ist in dem Handgriff 6 angeordnet. Der Benutzer kann den Betriebstaster 7 vorzugsweise mit der den Handgriff 6 haltenden Hand betätigen.
  • Die mobile Werkzeugmaschine 1 hat einen Drehantrieb 9, welcher mit dem Werkzeughalter 2 gekoppelt ist. Der Drehantrieb 9 kann unter anderem ein untersetzendes Getriebe 10 und / oder eine Rutschkupplung 11 aufweisen. Eine Abtriebswelle 12 des Drehantriebs 9 ist an den Werkzeughalter 2 angebunden. Der Drehantrieb 9 ist an einen Elektromotor 13 gekoppelt. Der Benutzer kann den Elektromotor 13 durch Betätigen des Betriebstasters 7 ein- und ausschalten, wobei der Betriebstaster 7 entsprechend eine Stromversorgung des Elektromotor 13 steuert. In dieser Ausführungsform kann eine Drehzahl des Elektromotors 13 durch den Benutzer mithilfe des Betriebstasters 7 eingestellt werden.
  • Die mobile Werkzeugmaschine 1 hat ein, insbesondere pneumatisches, Schlagwerk 14. Das Schlagwerk 14 hat einen Erregerkolben 15 und einen Schlagkolben 16. Der Erregerkolben 15 ist bei einer einem schlagenden Betrieb entsprechenden Stellung des Moduswahlschalters 5 an den Elektromotor 13 angekoppelt. Da der Erregerkolben 15 mit dem Elektromotor 13 gekoppelt ist, bewegt sich der Erregerkolben 15 sobald sich der Elektromotor 13 dreht, d.h. wenn der Benutzer den Betriebstaster 7 betätigt. Das Verhältnis der Drehzahl des Elektromotors 13 zu der Periodizität der Bewegung des Erregerkolbens 15 ist durch die Getriebekomponenten in dem Antriebsstrang zwischen Elektromotor 13 und Erregerkolben 15 vorgegeben. Beispielhafte Getriebekomponenten sind ein Exzenterrad 17 und ein Pleuel 18, welche die Rotationsbewegung des Elektromotors 13 in eine translatorische Bewegung auf der Arbeitsachse 4 transformieren. Der Erregerkolben 15 und der Schlagkolben 16 schließen zwischen einander eine pneumatische Kammer 19 ab. Ein radialer Abschluss der pneumatischen Kammer 19 ist bei der dargestellten Ausführungsform durch ein Führungsrohr 20 gegeben, welches zugleich den Erregerkolben 15 und den Schlagkolben 16 führt. Die in der pneumatischen Kammer 19 eingeschlossene Luft wird durch den Erregerkolben 15 komprimiert und dekomprimiert. Die pneumatische Kammer 19 kann insoweit eine Luftfeder bilden. Die Druckwechsel koppeln den Schlagkolben 16 an die Bewegung des Erregerkolbens 15 an.
  • Bei dieser beispielhaften Ausführungsform schlägt der Schlagkolben 16 bei einer solchen Stellung des Moduswahlschalters 5 mittelbar über einen Döpper 21 auf das Werkzeug 3 auf, sodass das Werkzeug 3 entlang einer Schlagrichtung 22 schlagend angetrieben werden kann.
  • Die mobile Werkzeugmaschine 1 weist einen Beschleunigungssensor 24 zum Erfassen einer Beschleunigung des Maschinengehäuses 8 auf. Der Beschleunigungssensor 24 ist in dem Maschinengehäuse 8 angeordnet. Die Anordnung ist derart, dass der Beschleunigungssensor 24 vorzugsweise ungedämpft in dem Schlagwerk 14 auftretende Beschleunigungen erfassen kann. Der Beschleunigungssensor 24 ist beispielsweise an einem Schlagwerksgehäuse, z.B. dem Führungsrohr 20 oder einer mit dem Führungsrohr 20 starr verbundenen Komponente angeordnet. Der Beschleunigungssensor 24 ist insbesondere eingerichtet, Beschleunigungen längs der Längsachse 4 und damit parallel zur Schlagrichtung 22 zu messen.
  • Untersuchungen haben gezeigt, dass der Beschleunigungssensor 24 möglichst nahe zu der Längsachse 4 angeordnet sein sollte. In insbesondere haben sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Beschleunigungssensor 24 innerhalb von 25 mm von der Längsachse 4 entfernt angeordnet ist.
  • Die mobile Werkzeugmaschine 1 umfasst ferner einen Phasenwinkelsensor 28 zum Erfassen eines Phasenwinkels des Erregerkolbens 15.
  • Der Phasenwinkelsensor 28 ist beispielsweise ein Winkelsensor, ein optischer Sensor, ein elektrischer Sensor oder dergleichen. Der Phasenwinkelsensor 28 kann beispielsweise an dem Erregerkolben 15, an dem Getriebe 10 oder in den Elektromotor 13 angeordnet sein. Dazu kann der Phasenwinkel beispielsweise mithilfe eines magnetischen Encoders auf der Motorachse des Elektromotors 13 und einem digitalen Hallsensor in der Nähe des Exzenterrades 17 messen. Im Falle eines bürstenlosen Motors wäre es alternativ oder ergänzend auch denkbar, den Phasenwinkel sensorlos oder mithilfe eines geeigneten Hallsensors zu erfassen.
  • Ferner weist die mobile Werkzeugmaschine eine Auswertungseinheit 30 auf. Die Auswertungseinheit ist datentechnisch mit dem Beschleunigungssensor 24 und dem Phasenwinkelsensor 28 verbunden. Insbesondere ist sie als Microcontroller ausgebildet. Sie weist dazu eine Prozessoreinheit, einen flüchtigen Speicher und einen nichtflüchtigen, vorzugsweise programmierbaren und reprogrammierbaren, Speicher auf. Im nichtflüchtigen Speicher ist Programmcode abrufbar und auf der Prozessoreinheit ausführbar abgelegt.
  • Durch den Programmcode in Verbindung mit der übrigen Auswertungseinheit 30, insbesondere mit der Prozessoreinheit, ist ein trainierbarer Klassifikator, in diesem Ausführungsbeispiel in Form einer SVM, ausgebildet.
  • Mithilfe der Auswertungseinheit 30 ist die mobile Werkzeugmaschine 1 eingerichtet, aus den durch den Beschleunigungssensor 24 gemessenen Beschleunigungen und den durch den Phasenwinkelsensor 28 gemessenen Phasenwinkeln als Eigenschaften des Werkzeugs 3 die Art des Werkzeugs 3 sowie dessen Größe zu bestimmen. Insbesondere ist die Auswertungseinheit eingerichtet, zwischen den Klassifikationsstufen "Bohrwerkzeug" und "Meißelwerkzeug" zu unterscheiden. Sie ist ferner eingerichtet, zwischen den Klassifikationsstufen "klein", "mittel" und "groß" in Bezug auf einen Durchmesser des Werkzeugs 3 zu unterscheiden.
  • Die mobile Werkzeugmaschine 1 weist des Weiteren eine Kommunikationsschnittstelle 31 auf. Die Kommunikationsschnittstelle 31 kann beispielsweise als drahtlose Kommunikationsschnittstelle eingerichtet sein. Sie ist eingerichtet, Daten an eine entfernte Rechnereinheit zu senden. Vorzugsweise ist sie eingerichtet, die jeweils bestimmte Art und die jeweils bestimmte Größe an die entfernte Rechnereinheit zu übermitteln. Sie kann auch eingerichtet sein, die Messdaten des Beschleunigungssensors 24 und / oder des Phasenwinkelsensors 28 an die entfernte Rechnereinheit zu übermitteln.
  • Fig. 2 zeigt einen Bohrbauroboter 110 mit einem als Kettenfahrwerk ausgebildeten Fahrwerk 112, einem in einem Gehäuse 114 ausgebildeten Steuerraum 116 und einem oberseitig des Gehäuses 114 angeordneten Manipulator 118. Der Manipulator 118 ist als multiaxial steuerbarer Arm ausgebildet, an dessen freien Ende ein Endeffektor 120 eine Werkzeugmaschine 122 und vorzugsweise eine Staubabsaugungsvorrichtung 124 angeordnet sind.
  • Die Werkzeugmaschine 122 ist baugleich zu der vorangehend beschriebenen mobilen Werkzeugmaschine 1 (siehe Fig. 1).
  • Somit bildet der Bohrbauroboter 110 als Ganzes ebenfalls eine mobile Werkzeugmaschine, insbesondere zur Ausführung von Bohraufgaben.
  • Der Bohrbauroboter 110 ist zur Ausführung von Bauaufgaben, insbesondere von Bohrarbeiten in Decken und / oder Wänden, auf einer Baustelle, beispielsweise auf einer Hochbaubaustelle, ausgebildet.
  • Um eine exakte Position und Lage des Manipulators 118 bestimmen zu können, ist eine Positionsdetektionseinheit 136 am Endeffektor 120 ausgebildet.
  • Neben dem Manipulator 118 zur Ausführung der dem Bohrbauroboter 110 zugeordneten Bauaufgaben, weist er eine innerhalb des Gehäuses 114, insbesondere im Steuerraum 116, angeordnete Rechnereinheit 126 auf. Die Rechnereinheit 126 umfasst eine Speichereinheit 128.
  • Die Rechnereinheit 126 ist mit ausführbarem Programmcode ausgestattet, sodass mittels der Rechnereinheit 126 ein internes Bauaufgabenverwaltungssystem 129 mit einer internen Bauaufgabenliste 130, die ein oder mehrere vom Bohrbauroboter 110 auf der Baustelle auszuführende Bauaufgaben umfasst, ausgebildet ist. Die interne Bauaufgabenliste 130 ist dazu in der Speichereinheit 128 abrufbar gespeichert.
  • Die Rechnereinheit 126 und damit der Bohrbauroboter 110 weisen ferner eine Kommunikationsschnittstelle 132 zur Kommunikation mit einem externen Bauaufgabenverwaltungssystem auf, wobei das externe Bauaufgabenverwaltungssystem eingerichtet ist, eine externe Bauaufgabenliste abrufbar zu speichern, wobei die externe Bauaufgabenliste ein oder mehrere auf der Baustelle auszuführende Bauaufgaben umfasst, wobei der Bohrbauroboter 110 eingerichtet ist, über die Kommunikationsschnittstelle 132 wenigstens eine Bauaufgabe und / oder einen Bauaufgabenzustand einer Bauaufgabe der internen Bauaufgabenliste 130 an das externe Bauaufgabenverwaltungssystem zu senden.
  • Die Kommunikationsschnittstelle 132 weist eine Mobilfunkschnittstelle nach dem 4G- oder dem 5G-Standard, eine WLAN-Schnittstelle, eine Bluetooth-Schnittstelle und / oder eine USB-Schnittstelle zur Datenübertragung mittels tragbarer USB-Speichereinheiten, auf.
  • Da die Rechnereinheit 126, die Speichereinheit 128, das interne Bauaufgabenverwaltungssystem 129, die interne Bauaufgabenliste 130 sowie die Kommunikationsschnittstelle 132 im Steuerraum 116 und damit innerhalb des Gehäuses 114 angeordnet sind, sind diese einschließlich dem Steuerraum 116 in Fig. 2 sowie schematisch dargestellt.
  • Die Kommunikationsschnittstelle 132 des Bohrbauroboters 110 ist insbesondere eingerichtet, mit der Kommunikationsschnittstelle 31 (siehe Fig. 1) der Werkzeugmaschine 122 zu kommunizieren. Somit kann die Rechnereinheit 126 insbesondere Daten zu der jeweils bestimmten Art und der jeweils bestimmten Größe des jeweils in der Werkzeugmaschine 122 befindlichen Werkzeugs 3 (Fig. 1) erhalten.
  • Durch Abgleich dieser Daten mit der jeweils zu erledigen Bauaufgabe ist die Rechnereinheit 132, insbesondere ihr Programmcode, eingerichtet zu prüfen, ob das jeweils in die Werkzeugmaschine 122 aufgenommene Werkzeug 3 für die jeweilige Bauaufgabe geeignet ist.
  • Ist das Werkzeug 3 ungeeignet, wird dies auf einer Anzeigeeinheit 134 einem Benutzer des Bohrbauroboters 110 signalisiert.
  • Die Anzeigeeinheit 134 ist als Touchscreen ausgebildet. Die Anzeigeeinheit 134 bildet auch eine Eingabeeinheit zur manuellen Dateneingabe durch einen Benutzer des Bauroboters 110. Insbesondere ist die Anzeigeeinheit 134 in Verbindung mit der Rechnereinheit 126 und dem internen Bauaufgabenverwaltungssystem 129 eingerichtet, die in der internen Bauaufgabenliste 130 enthaltenen Bauaufgaben einschließlich der den Bauaufgaben zugeordneten Bauaufgabenzustände grafisch anzuzeigen.
  • Alternativ oder ergänzend kann der Bohrbauroboter 110 einen Werkzeugspeicher mit mehreren Werkzeugen umfassen, sodass der Bohrbauroboter 110 das Werkzeug 3 gegen ein geeignetes Werkzeug selbsttätig austauschen kann.
  • Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Zeitreihen von mithilfe des Beschleunigungssensors 24 (Fig. 1) gemessenen Beschleunigungen. Insbesondere zeigen Fig. 3 und Fig. 4 Diagramme der gemessenen Beschleunigungen, aufgetragen über den jeweils gemessenen Phasenwinkel.
  • Der Phasenwinkel ist in Form von Indexschritten gemessen. Indexschritt 259 entspricht dabei einer vollen Umdrehung (360°). Fig. 3 stammt aus Messungen mit einem Bohrer mit 30 mm Durchmesser als Werkzeug 3. Fig. 4 stammt aus Messungen mit einem Polygonmeißel mit 280 mm Länge.
  • Zwischen den beiden Zeitreihen zeigen sich erhebliche Unterschiede, insbesondere ab Indexposition 100, d. h. nahe am Maximum der Luftfeder, und ab Indexposition 179, d. h. nach erfolgtem Rückprall.
  • Fig. 5 zeigt im Detail ein Verfahren 1000 zur Bestimmung einer Eigenschaft eines in einer Werkzeugmaschine 122 (Fig. 2) bzw. 1 (Fig. 1) aufgenommenen Werkzeugs 3 (Fig. 1). Das Verfahren wird am beispielhaft für die Art des Werkzeugs 3 als zu bestimmende Eigenschaft näher erläutert. Für andere zu bestimmende Eigenschaften, beispielsweise eine Größe des Werkzeugs 3, insbesondere sein Durchmesser, wird es analog verwendet.
  • In einem ersten Schritt 1010 werden innerhalb eines Zeitfensters Beschleunigungen und die zugehörigen Phasenwinkel mithilfe der jeweiligen Sensoren, insbesondere dem Beschleunigungssensor 24 (Fig. 1) und dem Phasenwinkelsensor 28, gemessen. Bei der hier dargestellten Variante des Verfahrens 1000 werden die Beschleunigungen mit einer konstanten Winkel-Schrittweite umgesetzt.
  • In einem nachfolgenden Schritt 1020 werden die in dem Zeitfenster aufgezeichneten Daten umgerechnet und damit auf die entsprechenden Phasenwinkel reindexiert.
  • Für jede einzelne Umdrehung wird nun in einem Schritt 1030 mithilfe der Auswertungseinheit 30 (Fig. 1), insbesondere die durch diese ausgebildete und vorab trainierte SVM, und basierend auf den gemessenen Beschleunigungsdaten für jeden Phasenwinkel innerhalb der jeweiligen Umdrehung eine Werkzeugart, also Meißelwerkzeug oder Bohrwerkzeug, bestimmt. Zur Steigerung der Trefferquote wird zusätzlich die Geschwindigkeit des Elektromotors 13 berücksichtigt.
  • In einem abschließenden Schritt 1040 wird nun der mathematische Modus aus den Anzahlen der unterschiedlichen Klassifikationen ermittelt. Der sich ergebende Modus ergibt dann für das jeweilige Zeitfenster die jeweilige, zu bestimmende Art des verwendeten Werkzeugs 3. Im sehr seltenen Fall einer multimodalen Häufigkeitsverteilung werden die in dem Zeitfenster erfassten Daten verworfen und ein nachfolgendes Zeitfenster zur Auswertung herangezogen.
  • Ein Zeitfenster kann dabei beispielsweise 5 Sekunden umfassen.
  • Um eine ausreichende Trefferquote im Schritt 1030 zu erreichen, wird vor einer erstmaligen Durchführung des Verfahrens 1000, d. h. vor einer erstmaligen Bestimmung der jeweiligen Eigenschaft des Werkzeugs 3 der durch die Auswertungseinheit 30 gebildete trainierbare Klassifikator, in diesem Ausführungsbeispiel also die SVM, trainiert.
  • Es hat sich gezeigt, dass je zu trainierendem Werkzeug 3 ein Training mit höchstens 10 Minuten, bevorzugt höchstens 5 Minuten, Dauer genügt. Während eines solchen Trainings benutzt ein Benutzer die mobile Werkzeugmaschine 1 mit dem Werkzeug 3. Währenddessen variiert er, insbesondere unabhängig von der Geschwindigkeit des Elektromotors 13, die Anpresskraft, mit der er das Werkzeug 3 gegen einen Untergrund presst, in einem möglichst weiten Bereich. Als Untergrund kann vorzugsweise ein dem späteren Einsatz des Werkzeugs 3 entsprechender Untergrund verwendet werden. Alternativ oder ergänzend können auch mehrere Trainingsreihen mit unterschiedlichen Untergründen durchgeführt werden.
  • Während des jeweiligen Trainings werden Beschleunigungen und zugehörige Phasenwinkel als Zeitreihen aufgezeichnet.
  • Für jede Klasse innerhalb der zu klassifizierende Eigenschaft werden auf diese Weise Trainingsdaten für mindestens ein Werkzeug, bevorzugt für mehrere, in die jeweilige Klasse fallender Werkzeuge, gesammelt.
  • Anstelle eines menschlichen Benutzers kann dieses Training bevorzugt auch mithilfe des Bohrbauroboters 110 (Fig. 2) erfolgen.
  • Anschließend kann die Auswertungseinheit 30, insbesondere die durch diese ausgebildete SVM, mit den gesamten gesammelten Trainingsdaten in Verbindung mit den tatsächlichen Eigenschaftswerten der jeweiligen Werkzeuge 3 trainiert bzw. kalibriert werden.
  • In eigenen Untersuchungen wurde dieses Verfahren auf drei verschiedene Eigenschaften beziehungsweise Klassifikationssysteme angewandt:
    1. 1. Bestimmung der Art des Werkzeugs, insbesondere Unterscheidung zwischen Meißelwerkzeug und Bohrwerkzeug;
    2. 2. Bestimmung der Größe eines Bohrers, insbesondere Unterscheidung zwischen einem kleinen (12 mm) Bohrer, einem mittelgroßen (25 mm) Bohrer und einem großen (37 mm) Bohrer;
    3. 3. Bestimmung einer Art eines Meißels, insbesondere Unterscheidung zwischen einem Spatenmeißel mit 82 mm Länge, einem Spitzmeißel mit 280 mm Länge und einem Flachmeißel mit 25 mm Breite und 500 mm Länge.
  • Im ersten Fall konnten in ca. 76 % der einzelnen Umdrehungen beziehungsweise Schläge Werkzeuge 3 korrekt klassifiziert werden, im zweiten Fall in ca. 78 % und im dritten Fall in ca. 69 %.
  • Über die gesamten jeweiligen Zeitfenster, hier jeweils 5 Sekunden, hinweg ergaben sich, beispielsweise im ersten Fall, durchgängig korrekte Klassifikationen.
  • Mit anderen Worten kann gemäß der Untersuchungsergebnisse mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit mit dem vorliegenden Verfahren binnen 5 Sekunden beispielsweise zwischen Meißelwerkzeugen und Bohrwerkzeugen unterschieden werden, wenn eine auf ein Zeitfenster bezogene Klassifikation anhand des sich während der einzelnen Durchgänge innerhalb des Zeitfensters von 5 Sekunden oder länger am häufigsten erkannten Werkzeugs erfolgt.

Claims (11)

  1. Verfahren (1000) zur Bestimmung einer Eigenschaft eines in einer mobilen Werkzeugmaschine (1), beispielsweise eine Handwerkzeugmaschine oder ein Bohrbauroboter (110), aufgenommenen Werkzeugs (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft auf Basis einer oder mehrerer gemessener Beschleunigungen bestimmt wird.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Eigenschaft in Form einer Klassifikation erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei verschiedene Eigenschaften des Werkzeugs (3) parallel bestimmt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft einer Art des Werkzeugs (3) entspricht.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft einer Größe, insbesondere einem Durchmesser, des Werkzeugs (3) entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Eigenschaft eine Phase und / oder eine Phasengeschwindigkeit verwendet wird.
  7. Mobile Werkzeugmaschine (1), umfassend einen Elektromotor (13), einen Werkzeughalter (2), in den ein Werkzeug (3) aufnehmbar ist, und einen Beschleunigungssensor (24), wobei die mobile Werkzeugmaschine (1) eingerichtet ist, eine Eigenschaft des Werkzeugs (3) nach dem Verfahren (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu bestimmen.
  8. Mobile Werkzeugmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Werkzeugmaschine (1) eine Bohrmaschine, eine Meißelmaschine, eine Sägemaschine und / oder eine Schleifmaschine ist und / oder eine solche umfasst.
  9. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Werkzeugmaschine (1) als Handwerkzeugmaschine ausgebildet ist.
  10. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Werkzeugmaschine (1) als Bauroboter, insbesondere zur Ausführung von Bauarbeiten im Hochbau, Tiefbau und / oder im Fertigbau ausgebildet ist.
  11. Mobile Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Werkzeugmaschine (1) eine Kommunikationsschnittstelle (31, 132) zur Datenübertragung mit wenigstens einer entfernten Rechnereinheit aufweist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4316737A1 (de) * 2022-08-03 2024-02-07 Hilti Aktiengesellschaft Fernsteuerbare werkzeugmaschine zur nutzung durch einen bauroboter und system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014209009A1 (de) * 2014-01-27 2015-07-30 Robert Bosch Gmbh Werkzeugmaschinenvorrichtung
EP3536461A1 (de) * 2018-03-08 2019-09-11 Andreas Stihl AG & Co. KG Verfahren zum typabhängigen betreiben einer elektrischen antriebseinheit und system
CN211333061U (zh) * 2019-12-30 2020-08-25 博世电动工具（中国）有限公司 电动工具
EP3731160A1 (de) * 2019-04-24 2020-10-28 Adolf Würth GmbH & Co. KG Verfahren zum dokumentieren wenigstens eines arbeitsschritts und handgeführtes werkzeug

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014209009A1 (de) * 2014-01-27 2015-07-30 Robert Bosch Gmbh Werkzeugmaschinenvorrichtung
EP3536461A1 (de) * 2018-03-08 2019-09-11 Andreas Stihl AG & Co. KG Verfahren zum typabhängigen betreiben einer elektrischen antriebseinheit und system
EP3731160A1 (de) * 2019-04-24 2020-10-28 Adolf Würth GmbH & Co. KG Verfahren zum dokumentieren wenigstens eines arbeitsschritts und handgeführtes werkzeug
CN211333061U (zh) * 2019-12-30 2020-08-25 博世电动工具（中国）有限公司 电动工具
DE102020216556A1 (de) * 2019-12-30 2021-07-01 Bosch Power Tools (China) Co. Ltd. Elektrowerkzeug

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4316737A1 (de) * 2022-08-03 2024-02-07 Hilti Aktiengesellschaft Fernsteuerbare werkzeugmaschine zur nutzung durch einen bauroboter und system

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