Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Schraubautomaten, welcher umfasst: eine Schraubeinheit zum automatisierten Einschrauben einer Schraube in ein Bauteil; und eine Steuereinheit zum Steuern der Schraubeinheit anhand eines in der Steuereinheit hinterlegten Schraubprogramms, welches den zeitlichen Verlauf einer Solldrehzahl definiert, mit der die Schraube während des Schraubprozesses angetrieben werden soll, und optional auch einer während eines Schraubprozesses auf die Schraube auszuübenden Vorschubkraft; wobei die Steuereinheit während eines Schraubprozesses einen den Schraubprozess betreffenden Datensatz aufzeichnet, welcher die zeitlichen Verläufe folgender Schraubparameter umfasst: eine Istdrehzahl der Schraube, ein auf die Schraube ausgeübtes Drehmoment, eine Vorschubposition der Schraube und eine Vorschubgeschwindigkeit der Schraube.

Ein derartiges Verfahren ist grundsätzlich bekannt. Dabei ist es einem erfahrenen Schraubexperten möglich, anhand des aufgezeichneten Datensatzes zu erkennen, welche Art von Schraubprozess durchgeführt wurde, beispielsweise ob es sich um ein metrisches Schraubelement (mit Regelgewinde, Feingewinde und/oder Schraubensicherung) oder um ein furchendes Schraubelement gehandelt hat, ob letzteres in ein Blech oder ein Sackloch geschraubt wurde und in welche Art von Material geschraubt wurde (z. B. Kunststoff, Aluminium, Stahl). Steht dem Schraubeexperten ein aus einem fehlerfreien Schraubprozess resultierender Musterdatensatz zur Verfügung, so kann der Schraubexperte aus einem davon abweichenden Datensatz auf mögliche Gründe schließen, die zu einer fehlerhaften Verschraubung geführt haben oder zukünftig führen werden. Es versteht sich, dass die Qualität einer solchen Datensatzanalyse und Fehlerdiagnose nicht nur von der Erfahrung des Schraubexperten abhängt, sondern auch voraussetzt, dass überhaupt ein Schraubexperte zur Verfügung steht. Hat ein Endkunde einen Schraubautomaten erworben, nicht aber die finanziellen und/oder personellen Mittel, um sich einen eigenen Schraubexperten zu leisten, so kann der Endkunde beispielsweise bei dem Hersteller des Schraubautomaten einen Servicevertrag abschließen, welcher eine regelmäßige und/oder bedarfsweise Qualitätskontrolle bzw. Fehlerdiagnose beinhaltet. Im Falle eines regelmäßigen Servicetermins und/oder eines aufgetretenen Fehlers würde dann ein Servicetechniker des Herstellers zu dem Endkunden reisen und den Schraubautomaten warten und gegebenenfalls bestehende Fehler versuchen zu beheben. Es versteht sich, dass ein solcher Servicetermin mit einem umso größeren finanziellen und zeitlichen Aufwand verbunden ist, je weiter der Endkunde von dem Hersteller entfernt ist, insbesondere wenn sich der Hersteller und der Endkunde in unterschiedlichen Ländern oder sogar auf unterschiedlichen Kontinenten befinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässigeres, wirtschaftlicheres und benutzerfreundlicheres Verfahren zur Steuerung eines Schraubautomaten zu schaffen.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass die Steuereinheit den aufgezeichneten Datensatz an eine entfernte Datenverarbeitungseinheit übermittelt, in welcher der Schraubprozess mittels künstlicher Intelligenz anhand des übermittelten Datensatzes ausgewertet wird.

Unter einer entfernten Datenverarbeitungseinheit ist in diesem Kontext eine Datenverarbeitungseinheit zu verstehen, die sich nicht am selben Ort wie der Schraubautomat befindet, insbesondere nicht auf demselben Betriebsgelände. So kann die Datenverarbeitungseinheit in einer anderen Stadt, in einem anderen Land oder sogar auf einem anderen Kontinent gelegen sein als der Schraubautomat. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungseinheit von dem Hersteller des Schraubautomaten betrieben werden, während der Schraubautomat bei einem Endkunden zum Einsatz kommt. Wegen der räumlichen Entfernung zwischen dem Schraubautomaten und der Datenverarbeitungseinheit erfolgt die Kommunikation zwischen diesen bevorzugt über eine Datenfernverbindung, welche zum Beispiel das Internet umfassen kann.

Aufgrund der Auswertung des in dem Schraubautomaten aufgezeichneten und an die Datenverarbeitungseinheit übermittelten Datensatzes mittels künstlicher Intelligenz lassen sich mit dem Schraubautomaten durchgeführte Schraubprozesse unabhängig von der individuellen Erfahrung und Kompetenz eines Servicetechnikers und somit tendenziell mit höherer Genauigkeit und Zuverlässigkeit analysieren. Darüber hinaus ist es nicht unbedingt erforderlich, einen Servicetechniker zum Endkunden zu schicken, um beispielsweise einen fehlerhaften Schraubprozess zu korrigieren, einen an sich funktionierenden Schraubprozess zu optimieren oder einen neuartigen Schraubprozess zu implementieren. Vielmehr lassen sich diese Aufgaben mittels der künstlichen Intelligenz effizient und zuverlässig aus der Ferne lösen, wodurch auf kundenfreundliche Weise Zeit und Kosten eingespart werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.

Gemäß einer Ausführungsform ist die künstliche Intelligenz durch einen Machine Learning Algorithmus gebildet, beispielsweise durch einen Entscheidungsbaum Algorithmus, Random Forest Algorithmus, Support Vector Machine (SVM) Algorithmus oder k-nearest Neighbor (kNN) Algorithmus. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wurde die künstliche Intelligenz anhand einer Vielzahl von heterogenen Datensätzen trainiert. Unter heterogenen Datensätzen sind in diesem Kontext Datensätze zu verstehen, die aus unterschiedlichsten Schraubprozessen resultieren, so zum Beispiel aus Schraubprozessen, bei denen metrische Schrauben mit unterschiedlichen Gewinden sowie mit oder ohne Sicherung in Gewindebohrungen eingeschraubt werden oder bei denen furchende Schrauben in Sacklöcher oder Bleche aus unterschiedlichen Materialien eingeschraubt werden. Heterogene Datensätze sind also zu unterscheiden von homogenen Datensätzen, die anhand einer einzigen Art von Schraubprozess gewonnen werden, bei der also stets gleichartige Schrauben in gleichartige Bauteile eingeschraubt werden.

Um zum einen die künstliche Intelligenz mit einer großen Datenmenge versorgen zu können und zum anderen durchgeführte Schraubprozesse zu einem späteren Zeitpunkt analysieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn der aufgezeichnete Datensatz für eine vorbestimme Zeitdauer von beispielsweise mehreren Tagen, Wochen oder Monaten oder auch dauerhaft in einem Speicher der Steuereinheit abgespeichert wird.

Grundsätzlich ist es vorstellbar, dass die Steuereinheit nach Beendigung eines jeden Schraubprozesses den dazugehörigen Datensatz an die Datenverarbeitungseinheit übermittelt oder dass eine Übermittlung von mehreren Datensätzen in vordefinierten zeitlichen Abständen automatisch erfolgt. Dies setzt jedoch eine dauerhafte oder zumindest temporäre, insbesondere automatisch hergestellte, Kommunikation zwischen dem Schraubautomaten und der Datenverarbeitungseinheit voraus, welche aus Sicht des Benutzers des Schraubautomaten nicht unbedingt wünschenswert ist. In vielen Fällen ist es daher vorteilhaft, wenn die Steuereinheit den aufgezeichneten Datensatz auf Anweisung eines Benutzers des Schraubautomaten an die entfernte Datenverarbeitungseinheit übermittelt. Um die Qualität der Auswertung durch die künstliche Intelligenz zu verbessern, kann die Steuereinheit auf Anweisung eines Benutzers des Schraubautomaten wenigstens einen einem fehlerfreien Schraubprozess zugeordneten ersten Datensatz und wenigstens einen einem fehlerhaften Schraubprozess zugeordneten zweiten Datensatz an die entfernte Datenverarbeitungseinheit übermitteln. Bevorzugt identifiziert die künstliche Intelligenz durch Auswertung des ersten und zweiten Datensatzes einen während des fehlerhaften Schraubprozesses aufgetretenen Fehler. Die künstliche Intelligenz führt gewissermaßen also einen Soll/Ist- Vergleich durch, auf dessen Grundlage ein während des fehlerhaften Schraubprozesses aufgetretener Fehler zuverlässiger identifizierbar ist. Im Falle einer Ungewissheit, beispielsweise wenn sich die künstliche Intelligenz mit weniger als 80 % sicher ist, was der Fehler war, kann es zu einer Interaktion mit dem Benutzer kommen, bei welcher der Benutzer die Möglichkeit hat, der künstlichen Intelligenz zusätzliche Daten bereitzustellen. Das Ergebnis der Auswertung kann anschließend dem Benutzer des Schraubautomaten zu Verfügung gestellt werden, indem die entfernte Datenverarbeitungseinheit eine den identifizierten Fehler anzeigende Rückmeldung an den Schraubautomaten übermittelt. Insbesondere kann die Rückmeldung einen Vorschlag zur Fehlerbehebung umfassen, sodass der Benutzer den Schraubprozess entsprechend korrigieren bzw. anpassen kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinheit auf Anweisung eines Benutzers des Schraubautomaten eine Vielzahl von Datensätzen, insbesondere eine Vielzahl von fehlerfreien Schraubprozessen zugeordneten Datensätzen, sowie eine benutzerdefinierte Vorgabe zur Optimierung des Schraubprozesses an die entfernte Datenverarbeitungseinheit übermitteln. Eine Vorgabe zur Optimierung des Schraubprozesses kann beispielsweise in einer erhöhten Taktzeit und/oder in einer höheren Qualität der Verschraubung bestehen. Anhand der Vielzahl von übermittelten Datensätzen und unter Berücksichtigung der übermittelten Optimierungsvorgabe kann die künstliche Intelligenz dann einen Vorschlag für wenigstens eine geänderte Maschineneinstellung und/oder für ein geändertes Schraubprogramm erstellen. Im Falle einer Ungewissheit, beispielsweise wenn sich die künstliche Intelligenz bezüglich einer geeigneten Änderung mit weniger als 80 % sicher ist, kann es auch hier zu einer Interaktion mit dem Benutzer kommen, bei welcher der Benutzer die Möglichkeit hat, der künstlichen Intelligenz zusätzliche Daten bereitzustellen. Der Vorschlag für die wenigstens eine geänderte Maschineneinstellung und/oder für das geänderte Schraubprogramm kann dann von der entfernten Datenverarbeitungseinheit an die Steuereinheit des Schraubautomaten übermittelt werden, damit der Benutzer die vorgeschlagenen Änderungen vornehmen und einen entsprechend optimierten Schraubprozess durchführen kann.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann ein Benutzer des Schraubautomaten Anforderungen an einen neuartigen Schraubprozess definieren und in die Steuereinheit eingeben. Ein neuartiger Schraubprozess kann beispielsweise die Verwendung einer anderen Schraube oder die Verwendung eines anderen Materials, in das geschraubt werden soll, beinhalten. Die Steuereinheit übermittelt die benutzerdefinierten Anforderungen an die entfernte Datenverarbeitungseinheit, und die künstliche Intelligenz ermittelt ein zu den benutzerdefinierten Anforderungen passendes Schraubprogramm, welches dann zur Durchführung des neuartigen Schraubprozesses von der entfernten Datenverarbeitungseinheit an die Steuereinheit des Schraubautomaten übermittelt wird. Während der Durchführung des neuartigen Schraubprozesses kann, wie voranstehend bereits erläutert wurde, ein den Schraubprozess betreffender Datensatz aufgezeichnet werden, welcher nach Beendigung des Schraubprozesses an die Datenverarbeitungseinheit übermittelt werden kann, um durch die künstliche Intelligenz ausgewertet zu werden, damit diese gegebenenfalls einen Vorschlag zur Optimierung des Schraubprogramms und/oder einer Maschineneinstellung ermitteln kann, welcher dann zurück an die Steuereinheit des Schraubautomaten übermittelt wird. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein System zur Steuerung eines Schraubautomaten, welcher eine Schraubeinheit zum automatisierten Einschrauben einer Schraube in ein Bauteil und eine Steuereinheit zum Steuern der Schraubeinheit anhand eines in der Steuereinheit hinterlegten Schraubprogramms umfasst, welches den zeitlichen Verlauf einer Solldrehzahl definiert, mit der die Schraube während des Schraubprozesses angetrieben werden soll, und optional auch einer während eines Schraubprozesses auf die Schraube auszuübenden Vorschubkraft. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, während eines Schraubprozesses einen den Schraubprozess betreffenden Datensatz aufzuzeichnen, welcher die zeitlichen Verläufe folgender Schraubparameter umfasst: eine Istdrehzahl der Schraube, ein auf die Schraube ausgeübtes Drehmoment, eine Vorschubposition der Schraube und eine Vorschubgeschwindigkeit der Schraube. Das System umfasst ferner eine eine künstliche Intelligenz aufweisende entfernte Datenverarbeitungseinheit, an welche der aufgezeichnete Datensatz durch die Steuereinheit übermittelbar ist und in welcher der Schraubprozess mittels der künstlichen Intelligenz anhand des übermittelten Datensatzes auswertbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand verschiedener Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung detaillierter beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 A eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Schraubautomaten zur automatischen Durchführung von Schraubprozessen;

Fig. 1 B eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Schraubautomaten zur automatischen Durchführung von Schraubprozessen;

Fig. 2 einen vier Schraubkurven umfassenden Datensatz resultierend aus einer furchenden Verschraubung; Fig. 3 einen vier Schraubkurven umfassenden Datensatz resultierend aus einer metrischen Verschraubung;

Fig. 4 schematisch den Schraubautomaten von Fig. 1 in Kommunikationsverbindung mit einer entfernten Datenverarbeitungseinheit.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Schraubautomaten 10 zur automatischen Durchführung von Schraubprozessen.

Der Schraubautomat 10 umfasst eine Grundeinheit 12, welche an einer nicht dargestellten Handhabungsvorrichtung, beispielsweise an einem Roboterarm, montiert sein kann. Daher wird der Schraubautomat 10 von Fig. 1 A nachfolgend auch als robotergebundener Schraubautomat 10 bezeichnet.

Die Grundeinheit 12 trägt eine Schraubeinheit 14, welche mittels eines pneumatischen oder hydraulischen Vorschubzylinders 16 der Grundeinheit 12 in einer Vorschubrichtung relativ zu der Grundeinheit 12 bewegt werden kann. Es versteht sich, dass Schraubeinheit 14 alternativ auch mittels eines elektrischen Antriebs vorgeschoben werden kann.

Die Schraubeinheit 14 umfasst einen Antriebsmotor 20, der über eine sich in Vorschubrichtung erstreckende Antriebswelle 22 ein Schraubwerkzeug 24 rotatorisch antreibt, welches in einem Positionierkopf 26 in Vorschubrichtung verschiebbar gelagert ist.

Zur Durchführung eines Schraubprozesses wird der Schraubautomat 10 durch die Handhabungsvorrichtung zunächst in einem geringen Abstand, z.B. in einem Abstand von etwa 20 mm, vor zwei miteinander zu verschraubenden, hier nicht gezeigten Bauteilen positioniert. Eine für die Verschraubung vorgesehene Schraube 28 wird dem Positionierkopf 26 mittels einer Zuführeinrichtung 30 zugeführt. Zum Ausrichten und Halten der Schraube 28 in einer definierten Schraublage weist der Positionierkopf 26 einen Haltemechanismus 32 auf, welcher zwei Backenarme 34 umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten des Positionierkopfs 26 jeweils um eine zur Vorschubrichtung rechtwinklig orientierte Drehachse drehbar an dem Positionierkopf 26 gelagert sind und die zur Freigabe der Schraube 28 entgegen der Rückstellkraft einer Feder auseinander gedrückt werden können.

Nach der Positionierung des Schraubautomaten 10 vor den Bauteilen wird die Schraubeinheit 14 und somit die Schraube 28 durch eine Betätigung des Vorschubzylinders 16 soweit in Richtung der Bauteile vorgeschoben, bis sich die Schraube 28 an einem der Bauteile abstützt.

Als nächstes wird die Schraubeinheit 14 durch den Vorschubzylinder 16 vorgeschoben, um das Schraubwerkzeug 24 mit der Schraube 28 in Eingriff zu bringen. Das Schraubwerkzeug 24 dreht sich hierbei allenfalls mit geringer Drehzahl.

Sobald das Schraubwerkzeug 24 mit der Schraube 28 in Eingriff steht, wird die Drehzahl des Schraubwerkzeugs 24 und somit der Schraube 28 auf eine Solldrehzahl erhöht, um die Schraube 28 unter Ausübung einer durch Vorschubzylinder 16 vorgegebenen Vorschubkraft in die Bauteile einzuschrauben.

Es versteht sich, dass der Schraubautomat 10 nicht notwendigerweise robotergebunden sein muss, sondern auch handgeführt sein und zu diesem Zweck einen Handgriff 36 aufweisen kann. Eine Ausführungsform eines solchen handgeführten Schraubautomaten 10 ist in Fig. 1 B dargestellt und weist ähnlich wie der robotergebundene Schraubautomat 10 von Fig. 1 A eine Schraubeinheit 14 mit einem Antriebsmotor 20 auf, der über eine Antriebswelle 22 ein Schraubwerkzeug 24 rotatorisch antreibt, welches in einem Positionierkopf 26 in Vorschubrichtung verschieb- bar gelagert ist. Des Weiteren ist auch der handgeführte Schraubautomat 10 von Fig. 1 B mit einer Zuführeinrichtung 30 zur Zuführung einer Schraube 28 zu einem Positionierkopf 26 des Schraubautomaten 10 versehen. Im Unterschied zu dem robotergebundenen Schraubautomaten 10 von Fig. 1 A weist der handgeführte Schraubautomat 10 von Fig. 1 B jedoch keinen Vorschubzylinder 16 auf, da die benötigte Vorschubkraft hier von Hand ausgeübt wird.

Bei beiden Ausführungsformen wird die Schraubeinheit 14 durch eine Steuereinheit 80 (Fig. 4) des Schraubautomaten 10 gesteuert, in der wenigstens ein Schraubprogramm hinterlegt ist, welches den zeitlichen Verlauf einer Solldrehzahl definiert, mit der das Schraubwerkzeug 24 und somit die Schraube 28 während eines Schraubprozesses angetrieben werden soll. Im Fall des robotergebundenen Schraubautomaten 10 von Fig. 1 A definiert das Schraubprogramm außerdem den zeitlichen Verlauf einer während des Schraubprozesses durch den Vorschubzylinder 16 auf das Schraubwerkzeug 24 und somit auf die Schraube 28 auszuübenden Vorschubkraft.

Des Weiteren zeichnet die Steuereinheit 80 während eines Schraubprozesses einen den Schraubprozess betreffenden Datensatz auf, welcher die zeitlichen Verläufe folgender Schraubparameter umfasst: die mittels eines geeigneten Sensors erfasste Istdrehzahl des Schraubwerkzeugs 24 und somit der Schraube 28, das mittels eines geeigneten Sensors erfasste Drehmoment, das auf die Schraube 28 ausgeübt wird, die mittels eines geeigneten Sensors erfasste Vorschubposition des Schraubwerkzeugs 24 und somit der Schraube 28 sowie die zeitliche Ableitung der erfassten Vorschubposition, d.h. die Vorschubgeschwindigkeit der Schraube 28, in diesem Kontext auch als Tiefengradient bezeichnet. Jeder aufgezeichnete Datensatz wird zu Analysezwecken für eine vorbestimme Zeitdauer von beispielsweise mehreren Tagen, Wochen oder Monaten oder auch dauerhaft in einem Speicher 82 der Steuereinheit 80 abgespeichert. In Fig. 2 ist ein Beispiel für einen solchen Datensatz dargestellt, welcher während eines furchenden Schraubprozesses aufgezeichnet wurde, bei dem eine furchendes Schraube 28 in wenigstens ein Bauteil eingeschraubt wird. Der Datensatz umfasst vier Schraubkurven, welche - von oben nach unten - die Istdrehzahl des Schraubwerkzeugs 24 und somit der Schraube 28 in U/min, das auf das Schraubwerkzeug 24 und somit auf die Schraube 28 ausgeübte Drehmoment in Nm, die Vorschubposition des Schraubwerkzeugs 24 und somit der Schraube 28, hier als Analogtiefe bezeichnet, in mm sowie die zeitliche Ableitung der Vorschubposition, d.h. die Vorschubgeschwindigkeit bzw. den Tiefengradienten, in mm/s wiedergeben.

Anhand der aufgezeichneten Schraubkurven lässt sich der Schraubprozess zeitlich in vier Stufen unterteilen, nämlich in eine hier 0,9 Sekunden andauernde Stufe 1 , während der die Schraube 28 mit niedriger Drehzahl von hier 200 U/min auf die zu verschraubenden Bauteile zu bewegt wird, bis die Schraubenspitze auf die Oberfläche eines der Bauteile stößt, eine Stufe 2, während der die Schraube 28 über etwa 0,2 Sekunden hinweg mit immer noch niedriger Drehzahl von hier 200 U/min vergleichsweise schnell in das Bauteil eindringt, eine etwa 0,7 Sekunden andauernde Stufe 3, während der die Schraube 28 mit erhöhter Drehzahl von hier 500 U/min vergleichsweise langsam tiefer in das Bauteil eindringt, und eine etwa 0,6 Sekunden andauernde Stufe 4, während der die Schraube 28 mit wiederum reduzierter Drehzahl von hier 200 U/min langsam weiter in das Bauteil eingeschraubt wird, bis das erfasste Drehmoment einen Maximalwert von hier 0,6 Nm erreicht und der Schraubprozess durch Reduzieren der Drehzahl auf 0 U/min gestoppt wird. Insgesamt dauert der Schraubprozess etwa 2,4 Sekunden, und die Schraube 28 ist nach Beendigung des Schraubprozesses etwa 33 mm tief in das Bauteil eingedrungen.

Zum Vergleich ist in Fig. 3 ein Datensatz dargestellt, welcher während eines

Schraubprozesses aufgezeichnet wurde, bei dem eine metrische Schraube 28 durch ein Vorloch in einem zugewandten Bauteil in eine in einem abgewandten Bauteil vorgesehene korrespondierende Gewindebohrung eingeschraubt wurde. Auch dieser Datensatz umfasst vier Schraubkurven, welche - von oben nach unten - die Istdrehzahl des Schraubwerkzeugs 24 und somit der Schraube 28 in U/min, das auf das Schraubwerkzeug 24 und somit auf die Schraube 28 ausgeübte Drehmoment in Nm, die Vorschubposition des Schraubwerkzeugs 24 und somit der Schraube 28, hier als Analogtiefe bezeichnet, in mm sowie die zeitliche Ableitung der Vorschubposition, d.h. die Vorschubgeschwindigkeit bzw. den Tiefengradienten, in mm/s wiedergeben.

Durch Vergleich der in Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Schraubkurven lässt sich leicht erkennen, dass sich der in Fig. 3 gezeigte Prozess der metrischen Verschraubung in einigen Aspekten signifikant von dem in Fig. 2 gezeigten Prozess der furchenden Verschraubung unterscheidet. Beispielsweise dauert der metrische Schraubprozess von Fig. 3 mit insgesamt fast 4 Sekunden deutlich länger als der furchende Schraubprozess von Fig. 2, was zum einen damit zusammenhängt, dass die metrische Schraube 28 hier eine Länge von 50 mm aufweist und somit 50 mm tief in das Bauteil getrieben werden muss, und zum anderen damit, dass die erhöhte Drehzahl während der Stufe 3 lediglich 280 Umdrehungen/min beträgt. Ein weiterer signifikanter Unterschied besteht darin, dass die metrische Schraube 28 am Ende des Schraubprozesses mit einem maximalen Drehmoment von 6 Nm angezogen werden kann, also etwa zehnmal so fest wie die furchende Schraube 28 von Fig. 2.

Mit anderen Worten lässt sich durch einen Vergleich aufgezeichneter Datensätze ermitteln, ob diesen gleichartige oder unterschiedliche Schraubprozesse zugrunde liegen. Anhand charakteristischer Merkmale der einzelnen Schraubkurven eines Datensatzes lässt sich sogar darauf zurückschließen, ob es sich bei dem zugrunde liegenden Schraubprozess um eine furchende oder metrische Verschraubung handelt, wie lang die verwendete Schraube ist, wie groß die Gewindesteigung und der Schaftdurchmesser der Schraube sind, und - im Falle einer furchenden Schraube - in welche Art von Material diese eingeschraubt wurde.

Wie Fig. 4 zeigt, ist der Schraubautomat 10 über eine Datenfernverbindung 90, die beispielsweise das Internet 100 beinhalten kann, mit einer entfernten Datenverarbeitungseinheit 1 10 temporär verbindbar oder auch dauerhaft verbunden. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungseinheit 1 10 bei dem Hersteller des Schraubautomaten 10 angesiedelt sein und sich in einer anderen Stadt, einem anderen Land oder sogar auf einem anderen Kontinent als der Schraubautomat 10 befinden. Über die Datenfernverbindung 90 können durch die Steuereinheit 14 des Schraubautomaten 10 aufgezeichnete Datensätze der voranstehend beschriebenen und in Fig. 2 und 3 beispielhaft gezeigten Art zu Analysezwecken an die Datenverarbeitungseinheit 1 10 übermittelt werden. Umgekehrt kann die Datenverarbeitungseinheit 1 10 nach Auswertung übermittelter Datensätze Empfehlungen zur Korrektur fehlerhafter Schraubprozesse, fehlerhafter Maschineneinstellungen, optimierte Schraubprogramme oder auch neue Schraubprogramme an die Steuereinheit 14 des Schraubautomaten 10 senden.

Konkret bedient sich die Datenverarbeitungseinheit 1 10 zur Auswertung eines übermittelten Datensatzes einer künstlichen Intelligenz 120, welche durch einen Machine Learning Algorithmus gebildet sein kann, beispielsweise durch einen Entscheidungsbaum Algorithmus, Random Forest Algorithmus, Support Vector Machine (SVM) Algorithmus oder k-nearest Neighbor (kNN) Algorithmus, und welche anhand einer Vielzahl von heterogenen Datensätzen trainiert wurde, d.h. also anhand einer Vielzahl von Datensätzen, die auf unterschiedlichsten Schraubprozessen basieren, welche sowohl metrische als auch furchende Verschraubungen umfassen, die jeweils anhand von unterschiedlich langen Schrauben mit unterschiedlichen Gewindesteigungen und Schaftdurchmessern sowie in verschiedenen Materialien realisiert wurden. Auf diese Weise ist die künstliche Intelligenz 120 nicht nur auf einen konkreten Schraubprozess trainiert bzw. spezialisiert, sondern sie vermag anhand der voranstehend erwähnten charakteristischen Merkmale der Schraubkurven eines aufgezeichneten Datensatzes nicht nur den zugrundeliegenden Schraubprozess mit hoher Wahrscheinlichkeit korrekt klassifizieren, sondern im Falle eines fehlerhaft durchgeführten Schraubprozesses mit hoher Wahrscheinlichkeit auch den oder die Fehler korrekt identifizieren, insbesondere wenn zusätzlich zu einem einem fehlerhaften Schraubprozess zugeordneten Datensatz ein einem entsprechenden fehlerfreien Schraubprozess zugeordneter Datensatz zur Verfügung steht.

Entdeckt ein Benutzer des Schraubautomaten 10 beispielsweise eine fehlerhafte Schraubverbindung und ist der Benutzer nicht willens oder nicht selber in der Lage, die Ursache der fehlerhaften Schraubverbindung zu ermitteln, so kann der Benutzer den zu der fehlerhaften Schraubverbindung gehörigen Datensatz gemeinsam mit einem zu einer fehlerfreien Schraubverbindung gehörigen Datensatz an die Datenverarbeitungseinheit 110 übermitteln. Die künstliche Intelligenz 120 der Datenverarbeitungseinheit 110 identifiziert durch Vergleich der übermittelten Datensätze einen während des fehlerhaften Schraubprozesses aufgetretenen Fehler, und die Datenverarbeitungseinheit 110 übermittelt eine den identifizierten Fehler anzeigende Rückmeldung an die Steuerungseinheit 14 des Schraubautomaten 10, wobei diese Rückmeldung insbesondere einen Vorschlag zur Fehlerbehebung umfassen kann. Ein solcher Vorschlag zur Fehlerbehebung könnte beispielsweise in der Empfehlung bestehen, einen anderen Typ von Schraube zu benutzen oder das maximale Drehmoment am Ende des Schraubprozesses zu erhöhen oder zu reduzieren. Sollte sich die künstliche Intelligenz 120 bei der Identifikation des Fehlers unsicher, beispielsweise weniger als 80 % sicher, sein, kann es zu einer Interaktion mit dem Benutzer kommen, bei welcher der Benutzer die Möglichkeit hat, der künstlichen Intelligenz 120 zusätzliche Daten bereitzustellen. Denkbar ist auch eine Situation, in welcher der Benutzer des Schraubautomaten 10 eine Optimierung eines bestehenden Schraubprozesses wünscht, beispielsweise in Form einer erhöhten Taktzeit und/oder einer höheren Qualität der Verschraubung. Zur Lösung dieser Optimierungsaufgabe kann der Benutzer eine Vielzahl von Datensätzen, die idealerweise aus fehlerfreien Verschraubungen resultieren, an die Datenverarbeitungseinheit 110 übermitteln. Die künstliche Intelligenz 120 kann die übermittelten Datensätze unter Berücksichtigung der ebenfalls übermittelten Optimierungsvorgabe auswerten und einen Vorschlag für wenigstens eine geänderte Maschineneinstellung oder für ein geändertes Schraubprogramm erstellen. Im Falle einer Ungewissheit, beispielsweise wenn sich die künstliche Intelligenz 120 bezüglich der erforderlichen Änderungen mit weniger als 80 % sicher ist, kann es auch hier zu einer Interaktion mit dem Benutzer kommen, bei welcher der Benutzer die Möglichkeit hat, der künstlichen Intelligenz zusätzliche Daten bereitzustellen. Der Vorschlag für die wenigstens eine geänderte Maschineneinstellung oder für das geänderte Schraubprogramm kann dann von der entfernten Datenverarbeitungseinheit 1 10 an die Steuereinheit 14 des Schraubautomaten 10 übermittelt werden, damit der Benutzer die vorgeschlagenen Änderungen vornehmen und einen entsprechend optimierten Schraubprozess durchführen kann.

Vorstellbar ist ferner eine Situation, in welcher ein Benutzer des Schraubautomaten 10 Anforderungen an einen neuartigen Schraubprozess definiert und in die Steuereinheit 14 eingibt. Ein neuartiger Schraubprozess kann beispielsweise die Verwendung einer anderen Schraube oder die Verwendung von zu verschraubenden Bauteilen aus einem Material beinhalten. Die Steuereinheit 14 kann die benutzerdefinierten Anforderungen an die entfernte Datenverarbeitungseinheit 1 10 übersenden, und die künstliche Intelligenz 120 ermittelt ein zu den benutzerdefinierten Anforderungen passendes Schraubprogramm, welches dann zur Durchführung des neuartigen Schraubprozesses von der entfernten Datenverarbeitungseinheit 110 an die Steuereinheit 14 des Schraubautomaten 10 übermittelt wird. Während der Durchführung des neuartigen Schraubprozesses kann, wie voranstehend erläutert, ein den Schraubprozess betreffender Datensatz aufgezeichnet werden, welcher nach Beendigung des Schraubprozesses an die Datenverarbeitungseinheit 110 übermittelt wird, um durch die künstliche Intelligenz 120 ausgewertet zu werden, damit diese gegebenenfalls einen Vorschlag zur Optimierung des Schraubprogramms und/oder einer Maschineneinstellung ermitteln kann, welcher dann zurück an die Steuereinheit 14 des Schraubautomaten 10 übermittelt wird.

Bezuaszeichenliste

10 Schraubautomat

12 Grundeinheit

14 Schraubeinheit

16 Vorschubzylinder

20 Antriebsmotor

22 Antriebswelle

24 Schraubwerkzeug

26 Positionierkopf

28 Schraube

30 Zuführeinrichtung

32 Haltemechanismus

34 Backenarme

36 Handgriff

80 Steuereinheit

82 Speicher

90 Datenfernverbindung

100 Internet

110 Datenverarbeitungseinheit

120 künstliche Intelligenz