具有电动扳手和外部操作部件的工具系统的制作方法

本发明涉及一种用于执行高强度的螺旋连接的电子控制的拧紧过程的或者用于执行一系列这种类型的拧紧过程的工具系统，其包括：

-手动引导的、依靠外力运行的电动扳手，该电动扳手具有依靠外力运行的驱动单元和电子的、用于根据预先规定的表明拧紧操作特征的配置数据控制拧紧过程的电动扳手控制装置，和

-与电动扳手不相关的、手持的外部操作部件，该外部操作部件具有用于至少输入配置数据的输入单元以及具有用于相对于使用者可视化地示出配置数据和/或其它的涉及所述拧紧操作或者拧紧过程的信息和/或测量值，其中，电动扳手和操作部件能够经由数据连接相互通信。

背景技术：

用于拧紧高强度的螺旋连接的、具有电动扳手(拧紧转矩在约150nm至约15000nm的范围内)和与电动扳手经由无线的或者有线的数据连接进行通信的外部操作部件的工具系统从由申请人自身的公开文献ep0946336a1中已知。

未配设有外部操作部件的电动扳手相对于具有外部操作部件的系统具有如下的缺点：相应的拧紧操作的所有涉及拧紧操作的并且流入到控制装置中的配置数据必须在电动扳手上输入。为此，在电动扳手自身上设有具有操作键和显示器的电子输入单元，但是所述电子输入单元在实践中已表明是不利的。尤其是在困难的作业位置中或者在恶劣的外部条件下，通过使用者的可靠的和可信的输入通常需要花费大的力气。造成这种情况的此外还有，设置在电动扳手上的输入单元在结构上不允许以可能确保足够的用户友好性的尺寸的输入键和显示器。此外，这种输入单元的局部敏感的电子装置和机械装置不能以足够的程度承受电动扳手在日常使用中的高强度的负荷。

因此，设置在电动扳手自身上的输入单元能够被转移到与电动扳手不相关的、具有输入键和显示器的外部操作部件中，该外部操作部件作为手持式操作部件比通常笨重且体积大的电动扳手更易保持和操作。由此，电动扳手省去局部敏感的并且需精细操作的输入电子装置。用于电动扳手的编程或者配置的可能的输入经由所述外部操作部件的输入单元实现，这为输入键和显示器的对用户友好的尺寸提供了更大的自由度。数据被无线或者经由线缆连接传输至电动扳手。

但是在这种解决方案中已表明不利的是，通过将显示器转移至外部操作部件上，使用者在许多情况下(在这些情况下，使用者不能够将所述外部操作部件定位在其视野中)得不到通过在显示器上示出的有关当前待执行的拧紧操作的可视化反馈。尤其是在具体的拧紧过程(在所述拧紧过程的情况下，使用者需要将双手用于操作和用于保持电动扳手)的期间，缺少查看设在外部操作部件上的显示器的可能性，以便视觉检查拧紧过程的可能的过程数据或者监控拧紧操作的一系列的拧紧过程的特定规定的遵守情况。除此之外，如果成功将具有显示器的所述外部操作部件定位在视野范围内，于是使用者甚至通常必须至少暂时地将视线从电动扳手上移开。此外要考虑的是，尤其是持久的无线数据传输容易出错并且传输中断并不少见，这可能导致，有关拧紧操作的文档记录过程被错误记录或者完全未被纪录，并且拧紧过程的监控仅能够有缺漏地实现。

技术实现要素：

在此背景之下，本发明的任务是，实现一种由电动扳手和配设给该电动扳手的外部操作部件组成的工具系统，在该工具系统的情况下，尽管存在经由设置在所述外部操作部件上的输入单元为了特定的拧紧操作配置所述电动扳手的可能性，但是使用者仍保留有如下的可能性：在一个螺旋拧紧过程或者在执行一系列拧紧过程的期间，与在外部操作部件上的显示器不相关地视觉检查和监控有关所述拧紧过程的信息、电动扳手配置或者特定规定的遵守情况。

根据本发明，该任务通过如下方式解决：除了设置在外部操作部件上的显示器之外，在电动扳手上设有辅助显示器，该辅助显示器能够与所述外部操作部件的显示器不相关地为使用者显示涉及所述拧紧操作或者具体的拧紧过程的信息。

由此，即使在比经由在外部操作部件上的主显示器更受限的范围内，使用者也能够获得有关电动扳手的配置或者有关涉及当前的拧紧操作的过程的反馈，而不依赖于所述外部操作部件。但是由于所述外部操作部件，其仍然保留有如下的可能性：以舒适的方式配置电动扳手。

在此，工具系统优选这样设置，使得所有的配置数据仅在外部操作部件上进行，并且进一步优选地在电动扳手上未设有用于输入配置数据的输入可能性。用于控制拧紧过程的控制装置以及由此所述系统的、用于拧紧过程所需的“智能”仅处于电动扳手中。这种将操作和功能分配到两个互不相关的装置(电动扳手和操作部件)上一方面确保配置数据经由所述外部操作部件舒适的并且可靠的输入并且电动扳手不必配置精细的输入电子装置和机械装置，而另一方面确保在由使用者完成拧紧操作的期间电动扳手的自给自足的并且与数据连接的存在不相关的使用。

可在辅助显示器上显示的信息尤其可以是已在外部操作部件上输入并且借助数据连接被传输至电动扳手的配置数据，例如有关目标力矩、目标角度或者在包括一系列的拧紧过程的拧紧操作的情况下的拧紧顺序的配置数据。所述可显示在辅助显示器上的信息也可以是从这种配置数据中直接推导出的信息。

因此，存在如下的可能性：相对于使用者可视化地证实电动扳手配置或者借助在辅助显示器上的显示并且在电动扳手控制装置的支持下引导其进行更复杂的拧紧操作，而使用者不必反复查看所述外部操作部件。但是除了这种配置数据之外，在辅助显示器上也能够显示可能的错误报告或者信息，根据这些错误报告或者信息，使用者能够读取在单个拧紧过程内的进度(例如进度条)或者在一系列相继连续的拧紧过程内的进度(例如当前待拧紧的螺旋连接的编号和/或下一个待拧紧的螺旋连接的编号)。如果使用者以这种方式得到系统支持，发生错误的危险则被最小化。

优选在电动扳手上设有数字存储单元，在该数字存储单元中存储有用于控制电动扳手的配置数据并且其内容能够借助所述外部操作部件被读出、在所述外部操作部件上被更改并且被重新写入到在电动扳手上的数字存储单元中。

可规定，如果在所述电动扳手和所述外部操作部件之间的无线的或者有线的数据连接已激活，于是在拧紧过程期间，同步数据(当前的测量值、记录数据、错误报告、有关当前的设备状态的数据)能够由电动扳手传输至所述外部操作部件，并且尤其是当前的测量值、状态数据和测量报告在那里也能够经由主显示器显示。但是为了也能够从记录的方面自给自足地并且与所述外部操作部件的数据连接的存在不相关地使用电动扳手，优选规定，尤其是用于符合规定地记录拧紧操作所需的记录数据首先被存储在设置在电动扳手上的存储单元中，并且仅在拧紧操作结束之后才建立在电动扳手和外部操作部件之间的数据连接，并且所述数据借助所述外部操作部件经由数据连接被读取。

所述外部操作部件优选这样设置，使其能够经由无线的数据连接或者有线地经由合适的接口与计算机连接，以便例如能够借助计算机被供应(尤其是较复杂的拧紧操作的)配置数据。存储在操作部件中的记录数据也能够借助这种数据连接被读取或者所述存储在操作部件中的记录结构在计算机中被调整。因此确保，由于所述优选小的并且手持的外部操作部件的尺寸和有限的可操作性不易经由所述外部操作部件进行的较复杂的输入和编程能够在计算机上舒适地进行。

为了进一步支持使用者，能够在电动扳手上除了辅助显示器之外设有一个或者多个光学显示装置，根据所述光学显示装置，使用者例如了解当前的通信状态、编程状态或者进程状态。这种类型得光学显示装置例如能够由led灯构成，从其持续的或者间歇的发光和/或其颜色中，使用者能够推断出有关工具系统的当前状态的结论。

所述电动扳手和外部操作部件二者优选均由蓄电池运行。为了给蓄电池充电，工具系统包括蓄电池充电装置，除了电动扳手的蓄电池之外，所述外部操作部件也能够在该蓄电池充电装置上充电。

在一种优选的实施方式中，所述外部操作部件是智能手机或者平板电脑，该智能手机或者平板电脑能够与电动扳手无线地或者借助线缆连接并且在其上编有应用程序，使得能够经由所述智能手机或者平板电脑执行如前所述的参数化过程和读取过程。在此应当说明的是，可能的、设置在所述外部操作部件的输入单元上的输入键当然也能够是触摸敏感的屏幕的部分。

在电动扳手和外部操作部件之间的数据连接优选构成为无线的数据连接。所述电动扳手和外部操作部件为此目的具有能够实现这种无线数据连接的发送及接收装置。但是当然也仍然可能的是，在电动扳手和外部操作部件之间的数据连接有线地实施。在这种情况下，在电动扳手和外部操作部件上设有用于在电动扳手和外部操作部件之间建立有线数据连接的接口。

下面描述依靠外力运行的且手持的电动扳手的一个另外的方面，所述另外的方面能够结合前述的发明(即尤其是结合包括外部操作部件和电动扳手的工具系统)使用，但或者也能够与其分离地使用(即尤其是在不具有外部操作部件的情况下亦可使用)。

所述依靠外力运行的、用于执行高强度的螺旋连接的电子控制的拧紧过程的或者用于执行一系列这种类型的拧紧过程的电动扳手如前述的电动扳手那样，除了依靠外力运行的驱动单元之外也具有用于根据预先给定的表明拧紧操作特征的配置数据控制拧紧过程的电子的电动扳手控制装置。

在拧紧过程完成之后可能出现，电动扳手由于高的待施加的转矩(在蓄电池供电的电动扳手的情况下约150nm至15000nm)在螺旋拧紧过程之后因为在具有螺旋连接的组件上的高的扭转应力发生倾斜。于是，使用者可能无法或者只有很费力才能将电动扳手重新从组件上取下，使得使用者通常调节设置在电动扳手上的转动方向反转装置并且紧接着短暂地操纵电动扳手沿着螺旋连接的松开方向转动，以便重新消除已出现的、电动扳手在组件上的倾斜。所述自由转动的过程可能耗费时间和人工，尤其是如果有大量的螺旋拧紧过程要相继执行并且使用者在每次自由转动之前首先通过这样的方式——其无法将电动扳手从组件上取下——才可确定电动扳手已倾斜，于是调节转动方向反转装置、执行自由转动过程并且紧接着为了下一个螺旋拧紧过程重新调节转动方向反转装置，以便重新恢复上一个转动方向反转。

因此能够以有利的方式规定，电动扳手的所述电子的电动扳手控制装置包括自由转动控制装置，该自由转动控制装置在螺旋拧紧过程(沿拧紧方向转动螺栓或者螺母)完成之后自动启动自由转动过程，该自由转动过程尤其能够包括一个或者多个相继连续的、短暂的、沿着松开方向(与拧紧方向相反设置的方向)对电动扳手的操纵亦或快速的一系列转动方向反转操作，由于所述快速的一系列转动方向反转操作使电动扳手以快速的顺序和非常小的角度运动沿着松开方向运动并且重新返回。自由运动过程优选不引起螺栓或者螺母沿着松开方向的反转，而是能够在借助所述电子的电动扳手控制装置和/或借助能够与电动扳手控制装置分开设置的亦或设置为电动扳手控制装置的组成部分的自由转动识别装置识别到电动扳手未倾斜或者不再倾斜时已经结束。

具有这种类型的自由转动控制装置或者说具有这种类型的自由转动识别装置的电动扳手被视为独立的和可要求脱离于外部操作部件的设定的发明。但是这种类型的自由转动控制装置或者说自由转动识别装置也仍然可以是所描述的工具系统的组成部分。在后一种情况下，对于电子控制的螺旋拧紧过程的要求(在原本的螺旋拧紧过程结束之后应当启动自由转动过程)属于表明所述拧紧操作特征的配置数据，这些配置数据能够借助所述外部操作部件经由数据连接被传输至电动扳手。但是也可以规定，将是否在拧紧过程之后能够由电动扳手控制装置进行自动的自由转动过程的决定权仅赋予使用者。为此，能够在电动扳手上设有选择开关，操纵该选择开关导致，在螺旋拧紧过程之后执行自动的自由转动过程。后者当然也是可能的，无论电动扳手是否是包括外部操作部件的工具系统的组成部分。

附图说明

对附图的后续说明用于描述本发明的优选的实施方式。

在附图中：

图1示出具有蓄电池运行的电动扳手、与电动扳手不相关的外部操作部件和蓄电池充电装置的工具系统；

图2示出在所述外部操作部件和所述电动扳手之间以及在所述外部操作部件和计算机之间进行的无线数据通信的示意图；

图3示出在图1中示出的电动扳手的第一种替选的构造方案；以及

图4示出在图1中示出的电动扳手的第二种替选的构造方案。

具体实施方式

图1示出用于建立高强度螺旋连接的工具系统，该工具系统具有蓄电池运行的电动扳手1、与电动扳手1不相关的外部操作部件2和蓄电池充电装置3。蓄电池充电装置具有用于确定用于电动扳手运行的蓄电池的容纳部3’以及为了所述外部操作部件2的蓄电池的充电过程而用于将所述外部操作部件2与蓄电池充电装置3连接的耦联装置3”。

在外部操作部件2上设有主显示器4以及输入键5，所述输入键尤其确定用于将涉及拧紧操作(schraubfall)的配置数据输入到操作部件2中或者用于实施可能的命令(例如启动配置数据至电动扳手1的传输)以及用于菜单控制。

在电动扳手1上设有辅助显示器6，借助该辅助显示器尤其能够显示在一个待执行的拧紧过程或者一系列待执行的拧紧过程之前已被输入到所述外部操作部件2中的或者经由所述无线的数据连接(不同于在各附图中示出的那样，也能够使用有线的数据连接)已被写入到电动扳手的存储单元中的配置数据或者由这种信息推导出的信息。

图2借助参与在电动扳手1和外部操作部件2之间的数据交换的部件的示意图示意性地说明在数据交换的情况下进行的过程。

经由在外部操作部件2上的输入键5由使用者输入用于待完成的拧紧操作的配置数据，所述配置数据被写入到存在于操作部件2中的操作部件存储单元7中。借助设置在操作部件2上的发送与接收单元8，配置数据经由无线的数据连接被传输至设置在电动扳手1上的发送与接收单元8’并且在那里被存储在电动扳手存储单元9中。电子控制装置10能够调取这些配置数据并且从这些配置数据和另外的已存储的数据中计算出对于所配置的拧紧操作所需的控制数据和控制规则。

尤其是所述配置数据在设置在电动扳手上的辅助显示器6上的显示能够实现，给予使用者有关对电动扳手提供参数和/或一个拧紧过程的或者一系列拧紧过程的正确执行的可视化反馈，而使用者可不依赖于所述外部操作部件的显示器。

在所述外部操作部件2的主显示器4中，除了配置数据(例如目标力矩、目标角度、螺栓尺寸和材料质量)之外也能够显示有关进程状态的或者可能的错误报告的信息。除了这种信息之外，操作部件自身的设备设置以及配属的电动扳手的设备设置当然也是能够显示的并且可选地能够经由输入更改。在操作部件中同样存储有文档系统，在所述文档系统中能够存储拧紧操作的数据，所述数据由电动扳手写入其存储器中并且经由操作部件读取。

也可规定，在电动扳手中检测到的实时测量值(例如当前的转矩、螺旋角、马达电流、转速、温度、蓄电池电压或者说容量或者g传感器值)在进行的拧紧过程期间并且如果在电动扳手和外部操作部件之间建立了数据连接，能够由电动扳手连续传输并且由操作部件接收并且显示。

经由设置在电动扳手上的另外的以多个led的形式的光学显示装置能够给予使用者另外的反馈，例如，当前正在进行数据传输，或者系统就绪可供使用并且不存在错误报告。

除了操作部件2和电动扳手1的无线连接的可能性之外，图2此外示出如下的可能性：操作部件2能够经由数据连接(可以是有线或者是无线的)与计算机经由设置在该计算机上的另外的发送与接收装置8”连接，以便能够经由外部的计算机执行操作部件2的或者保存在那里的应用的配置，例如文档系统的配置。所述外部操作部件2能够经由计算机读取，使得所获取的数据也能够被传输用于更复杂的进一步处理或者评估(所述紧凑的并且手持的操作部件可能无法实现此类操作)。

图3和图4示出，辅助显示器6不必如在图1和图2中示出的那样以必要的方式在手柄侧上方设置在电动扳手上，而是辅助显示器6的结构定位很大程度上能够自由实现。在图3中，辅助显示器6在手柄的下方设置在容纳蓄电池的手柄扩展部的指向上方的面上，而在图4中示出的实施方式的情况下，辅助显示器6设置在手柄的上方并指向上方。

在各附图中，所述依靠外力运行的电动扳手作为经由蓄电池供电运行的电动扳手公开。当然所述用于建立高强度螺旋连接所需的力也能够经由其它类型的“外力”(非手动由使用者施加的力)施加，只要其能够借助电子的、用于控制拧紧过程的电动扳手控制装置根据预先给定的、表明拧紧操作特征的配置数据受到控制。在此，尤其可以考虑电子控制的液压系统。

附图标记列表

1电动扳手

2外部操作部件

3蓄电池充电装置

3’用于电动扳手蓄电池的容纳部

3”用于外部操作部件的容纳部

4主显示器

5输入键

6辅助显示器

7操作部件存储单元

8在操作部件上的发送与接收单元

8’在电动扳手上的发送与接收单元

8”在计算机上的发送与接收单元

9电动扳手存储单元

10电子控制装置

11led

12驱动单元

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.用于执行高强度的螺旋连接的电子控制的拧紧过程的或者用于执行一系列这种类型的拧紧过程的工具系统，所述工具系统包括：

-手动引导的、依靠外力运行的电动扳手(1)，所述电动扳手具有驱动单元(12)和电子的电动扳手控制装置(10)，该电动扳手控制装置用于根据预先给定的表明拧紧操作特征的配置数据来控制所述拧紧过程；和

-与所述电动扳手(1)不相关的、手持的外部操作部件(2)，所述外部操作部件具有用于至少输入所述配置数据的输入单元(5)以及具有显示器(4)，该显示器用于相对于使用者可视化地示出所述配置数据或者其它的涉及所述拧紧操作或者拧紧过程的信息和/或测量值，

其中，所述电动扳手和所述外部操作部件能够经由数据连接相互通信，

其中，除了设置在外部操作部件(2)上的所述显示器(4)之外，在电动扳手(1)上设有辅助显示器(6)，该辅助显示器能够与所述外部操作部件(2)的显示器(4)不相关地为使用者显示涉及所述拧紧操作或者具体的拧紧过程的信息，

其特征在于，所述工具系统设置成，使得所有配置数据仅在所述外部操作部件(2)上执行，所述电动扳手(1)和所述外部操作部件(2)由蓄电池运行，并且所述工具系统包括蓄电池充电装置(3)，除了电动扳手(1)的蓄电池之外，所述外部操作部件(2)也能够在该蓄电池充电装置上充电，所述工具系统包括自由转动控制装置。

2.根据权利要求1所述的工具系统，其特征在于，拧紧过程的控制和监控仅经由设置在电动扳手上的电动扳手控制装置(10)进行。

3.根据前述权利要求中任一项所述的工具系统，其特征在于，能在辅助显示器(6)上显示的所述信息是事先已在外部操作部件(2)上输入并且已无线地传输给电动扳手(1)的配置数据或者由这些配置数据推导出的信息。

4.根据前述权利要求中任一项所述的工具系统，其特征在于，在所述电动扳手(1)上设置有数字存储单元(9)，在该数字存储单元中存储有用于控制电动扳手(1)的配置数据并且这些配置数据的内容能够借助所述外部操作部件(2)被读取、在所述外部操作部件(2)上被更改并且被重新写入到在电动扳手(1)上的数字存储单元(9)中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的工具系统，其特征在于，在所述电动扳手(1)上设有数字存储单元(9)，在该数字存储单元中存储有涉及拧紧操作的记录数据，并且所述工具系统设置成，使得所述记录数据仅在所述拧紧操作结束之后才借助所述外部操作部件(2)被读取。

6.根据前述权利要求中任一项所述的工具系统，其特征在于，在所述外部操作部件(2)上设有用于将所述操作部件(2)与计算机相连接的接口。

7.根据前述权利要求中任一项所述的工具系统，其特征在于，在所述电动扳手(1)上除了辅助显示器(6)之外设有一个或者多个光学显示装置(11)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的工具系统，其特征在于，所述电动扳手(1)和所述外部操作部件(2)具有发送及接收装置(8、8’)，并且所述数据连接是无线的数据连接。

9.根据前述权利要求中任一项所述的工具系统，其特征在于，所述电动扳手(1)和所述外部操作部件(2)具有用于建立有线的数据连接的接口。