-
Die
Erfindung betrifft Elektro-Handwerkzeuge und Verfahren zur Betriebsführung von
Elektro-Handwerkzeugen.
-
Stand der
Technik
-
Elektro-Handwerkzeuge
sind beispielsweise als Bohrmaschinen, Bohrschrauber, Schleifmaschinen
und Exzenterschleifer bekannt. Diese Elektro-Handwerkzeuge weisen
im Allgemeinen eine drehbare Werkzeugaufnahme für ein Werkzeug auf. Die Werkzeugaufnahme
wird von einem Elektromotor angetrieben. Elektro-Handwerkzeuge der
einfachen Ausführung
haben eine feste Drehzahl für
den Leerlauf vorgegeben. Etwas bessere Ausführungsformen der Elektro-Handwerkzeuge weisen
die Möglichkeit
auf, dass je nach Anwendungsfall eine unterschiedliche Drehzahl
eingestellt werden kann. Bei elektronisch geregelten Elektro-Handwerkzeugen wird
diese einmal im Leerlauf eingestellte Drehzahl während des Arbeitsvorgangs,
also unter Belastung, konstant gehalten. Im Arbeitprozess drückt der
Benutzer das Elektro-Handwerkzeug mit seinem Werkzeug gegen den
zu bearbeitenden Gegenstand. Bei einem Exzenterschleifer wird z.B.
ein das Werkzeug bildendes Schleifsubstrat gegen ein zu schleifendes Werkstück gedrückt. Jeder
Benutzer wird je nach Konstitution und/oder Tagesform während des
Arbeitsprozesses einen anderen Anpressdruck ausüben. Das Arbeitsergebnis fällt je nach
ausgeübtem Anpressdruck
unterschiedlich aus. Im genannten Beispiel des Exzenterschleifers
wird die Schleifgüte, also
die Oberflächenbeschaffenheit
des Werkstücks nach
dem Schleifen, unterschiedliche Qualitäten für Schleifvorgänge aufweisen,
die mit unterschiedlichen Anpressdrücken durchgeführt wurden.
Ferner schwankt auch die Materialabtragsrate in Abhängigkeit
vom Anpressdruck. Die Wahrscheinlichkeit ist sehr groß, dass
der Anpressdruck während
der Dauer eines Arbeitsprozesses vom Benutzer nicht konstant gehalten
wird und somit der Arbeitsprozess nicht gleichmäßig durchgeführt wird.
Weiterhin ist es wünschenswert
den Anpressdruck reproduzierbar auszuüben, das heißt bei Unterbrechung
des Arbeitsprozesses diesen mit demselben Anpressdruck wieder aufzunehmen.
Vor allen Dingen ist es wichtig, dass unabhängig vom jeweiligen Benutzer
bei gleichen Arbeitsprozessen ein gleicher, geeigneter Wert für den Anpressdruck
erreicht wird. Geübten
Benutzern gelingt es innerhalb eines Toleranzrahmens den geeigneten
Anpressdruck aufzubringen und diesen auch während des gesamten Arbeitsprozesses
konstant zu halten. Weniger geübte
Benutzer werden nur weniger zufriedenstellende Arbeitsergebnisse
erzielen.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Das
erfindungsgemäße Elektro-Handwerkzeug
mit einem dem Antrieb eines Werkzeugs dienenden Elektromotor zeichnet
sich dadurch aus, dass eine den Anpressdruck des Werkzeugs auf ein Werkstück erfassende
Sensoreinheit mit einem Signalgeber zusammenwirkt. Dadurch, dass
der angewendete Anpressdruck für
den Benutzer mittels des Signalgebers sichtbar ist, kann er feststellen,
ob er einen Anpressdruck in einem optimierten Arbeitsbereich ausübt. Der
optimierte Arbeitsbereich stellt ausgezeichnete Arbeitsergebnisse
sicher. Liegt der Anpressdruck oberhalb des Anpressdrucks des optimierten
Arbeitsbereichs, kann der Benutzer den Anpressdruck auf Grund der
Rückmeldung
durch den Signalgeber erniedrigen. Wird hingegen ein zu niedriger
Wert für
den ausgeübten
Anpressdruck angezeigt, kann der Benutzer den Anpressdruck erhöhen. Die Rückmeldung
durch den Signalgeber kann zusätzlich
zu der oben beschriebenen Angabe auch derart ermöglicht sein, dass angezeigt
wird, ob der Wert des Anpressdrucks während des Arbeitsprozesses
konstant gehalten wird oder ob der Benutzer diesen unbeabsichtigt ändert. Mit
dem erfindungsgemäßen Elektro-Handwerkzeug
ist es somit möglich
den Anpressdruck zu überwachen
und durch geeignete Maßnahmen
des Benutzers diesen während
eines Arbeitsprozesses auf einem geeigneten Wert, insbesondere konstant
zu halten. Ferner ist durch das erfindungsgemäße Elektro-Handwerkzeug die
Voraussetzung geschaffen, dass ein Arbeitsprozess nach einer Unterbrechung
mit gleichem Anpressdruck fortgesetzt wird.
-
Erfindungsgemäß ist ferner
zusätzlich
oder alternativ vorgesehen, dass das Elektro-Handwerkzeug einen
dem Antrieb eines Werkzeugs dienenden Elektromotor und eine der
Betriebsführung
des Elektromotors dienende Steuer- und/oder Regelungseinheit aufweist,
die mit der Sensoreinheit, die den Anpressdruck des Werkzeuges auf
das Werkstück
erfasst, zusammenwirkt. Die Steuer- und/oder Regelungseinheit ist
auf diese Weise in der Lage die Betriebsführung des Elektromotors dem
momentan vom Benutzer angewendeten Anpressdruck anzupassen. Die
Qualität
des mit einem Elektro-Handwerkzeug
erzielbaren Arbeitsergebnisses wird durch mehrere Arbeitsparameter
festgelegt. Diese Arbeitsparameter sind unter anderem der Anpressdruck
und vom Elektromotor beeinflusste Arbeitsparameter, wie das Drehmoment
und die Drehzahl des Werkzeugs. Zur Durchführung eines optimierten Arbeitsprozesses
ist es notwendig diese Arbeitsparameter aufeinander abzustimmen.
Durch das erfindungsgemäße Elektro-Handwerkzeug
ist die Voraussetzung dafür
geschaffen, dass mittels der Steuer- und/oder Regelungseinheit die
zu dem momentan angewendeten Anpressdruck gehörigen, optimierten Arbeitsparameter
Drehmoment und/oder Drehzahl eingestellt werden. Der Benutzer des
Elektro-Handwerkzeugs kann sich somit mit voller Konzentration dem
Arbeitsprozess, beispielsweise dem Schleif- oder Bohrvorgang, widmen
und hat trotzdem die Ge wissheit, dass der Arbeitsprozess zumindest
bezüglich
der erfassten/gemessenen Größen im optimalen
Arbeitsbereich stattfindet. Ändert
der Benutzer den Anpressdruck reagiert die Steuer- und/oder Regelungseinheit durch
Nachregeln beispielsweise des Drehmoments, so dass der Arbeitsprozess
im wünschenswerten
Bereich verbleibt und ein optimales Arbeitsergebnis erzielt wird.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
das Elektro-Handwerkzeug
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit einen Dehnmessstreifen und/oder
einen Piezosensor aufweist. Damit ist eine direkte Messung des Anpressdrucks
des Werkzeugs auf das Werkstück
möglich.
Ferner lässt
sich der Anpressdruck sehr präzise
messen. Zusätzlich
weisen diese Sensoren eine kleine Baugröße auf. Dadurch können sie
problemlos in das Elektro-Handwerkzeug integriert werden.
-
In
einem weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Elektro-Handwerkzeug
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit eine Strommessvorrichtung
aufweist, die den Motorstrom des Elektromotors misst. Aus dem jeweiligen
Motorstrom kann der zu diesem Zeitpunkt angewendete Anpressdruck
abgeleitet werden. Unter Last wird sich ein bestimmtes Drehmoment
einstellen, welches vom Motorstrom abhängig ist. Solange der Elektromotor
keine Sättigung
aufweist, was insbesondere im Leerlauf sein kann, ist das Drehmoment
dem Quadrat des Motorstroms proportional. Arbeitet der Elektromotor
hingegen auf Grund einer Belastung in der Sättigung, ist das Drehmoment
im Wesentlichen dem Motorstrom proportional. Wird der Anpressdruck
erhöht,
wird sich der Motorstrom des Elektromotors erhöhen. Wird der Anpressdruck
erniedrigt, wird der Motorstrom niedriger ausfallen. Somit kann
durch Bestimmen des Motorstroms der Anpressdruck durch relative
Ermittlung bestimmt werden. Dies ist vorteilhaft, da es eine kostengünstige Möglichkeit darstellt,
den Anpressdruck zu bestimmen, ohne dass konstruktive Änderungen
(wie bei Kraftsensoren notwendig) an dem Elektro-Handwerkzeug vorzunehmen
sind.
-
In
einem weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist das Elektro-Handwerkzeug eine Strommessvorrichtung auf, die
einen vom Motorstrom durchflossenen Shunt und eine Auswerteelektronik
umfasst. Die Strommessung mittels eines Shunts ist sehr präzise. Es
wird die am Shunt abgefallene Spannung gemessen, die mittels des
bekannten Widerstandswertes des Shunts in der Auswerteelektronik
in einen Stromwert beziehungsweise eine Aussage über den Anpressdruck umgewandelt
wird.
-
In
einem weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Signalgeber ein optischer und/oder ein akustischer und/oder
ein den Tastsinn ansprechender Signalgeber. Es ist vorteilhaft,
Signalgeber, die unterschiedliche Sinne eines Benutzers ansprechen,
vorzusehen, da die Elektro-Handwerkzeuge in unterschiedlichen Arbeitsumgebungen
verwendet werden. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein in einer
lauten Arbeitsumgebung einen optischen oder einen den Tastsinn ansprechenden
Signalgeber einzusetzen und keinen akustischen Signalgeber. In einer
Arbeitsumgebung mit vielen optischen Reizen oder wenn der Arbeitsprozess
eine genaue Beobachtung des Arbeitsvorgangs durch den Benutzer erfordert,
kann es sinnvoller sein, einen akustischen Signalgeber einzusetzen.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beinhaltet
der optische Signalgeber mindestens eine LED und/oder ein LED-Feld
und/oder ein Display und/oder eine Balkenanzeige. Die genannten
optischen Signalgeber haben einen geringen Energieverbrauch und
sind von kleiner Baugestalt. LED können in verschiedenen Farbausführungen
eingesetzt werden und erlauben somit durch die Farbe von Farbübergängen, der „An/Aus"-Funktion und/oder
der Variation der Helligkeit eine differenzierte Aussage zum Anpressdruck.
Mit Display-Anzeigen
ist es zusätzlich
möglich,
konkrete Messwerte anzuzeigen.
-
Mittels
Balkenanzeigen lässt
sich nicht nur der momentane Wert des Anpressdrucks anzeigen, sondern
auch eine Tendenzaussage machen. Liegt der gewünschte Anpressdruck zum Beispiel
in der Mitte der Balkenanzeige, so lässt sich ein zu großer oder
zu kleiner Anpressdruck durch deutliche Anzeige-Abweichung von der
Mitte einfach feststellen.
-
In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist ein Elektro-Handwerkzeug mit einem akustischen Signalgeber vorgesehen,
der ein Lautsprecher und/oder eine Klingel und/oder ein Summer oder
dergleichen ist. Akustische Signale, wie Klingelzeichen oder durch
einen Lautsprecher ausgegebene Töne sind
als Signalzeichen möglich.
Vorzugsweise werden sie so verwendet, dass bei Ertönen des
Signals dieses dem Benutzter anzeigt, dass er bei der Handhabung
des Elektro-Handwerkzeugs in einem nicht optimierten Arbeitsbereich
arbeitet. Auch ist es möglich,
die Tonhöhe
mit der Anpressdruck-Abweichung zu
variieren, sodass sich der Benutzer sehr leicht orientieren kann.
-
In
einem weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, dass dem Lautsprecher eine eine Sprachausgabe aufweisende
Vorrichtung zugeordnet ist. Vorteilhaft ist beispielsweise hierbei,
dass neben einem einfachen Signal zusätzlich sprachliche Angaben,
wie beispielsweise Arbeitsanweisungen für den Benutzer, ausgegeben werden
können.
-
In
einem weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit das Drehmoment
des Werkzeugs, beziehungsweise einer Werkzeugaufnahme, in Abhängigkeit
des Anpressdrucks des Werkzeugs auf das Werkstück steuert und/oder regelt.
Im Arbeitsprozess wird auf das Werkzeug eine Belastung ausgeübt, die
aus der Wechselwirkung des Werkzeugs mit dem Werkstück resultiert.
Bei einem Exzenterschleifer wird auf Grund der Reibung zwischen
der Schleiffläche
und der Oberfläche des Werkstücks der
Antrieb/Elektromotor belastet. Die Belastung ist abhängig vom
Anpressdruck und wird größer, wenn
ein größerer Anpressdruck
ausgeübt wird.
Bei den verwendeten Elektromotoren für Elektro-Handwerkzeuge bewirkt
die Abbremsung eine Erniedrigung der Drehzahl des Werkzeuges und
gleichzeitig eine Erhöhung
des Drehmoments. Dies kann zu einem schlechten Arbeitsergebnis,
beispielsweise zum Fliessen des Materials der Oberfläche des Werkstücks, führen. In
diesem Fall ist es sinnvoll, den Elektromotor so zu regeln, dass
das Drehmoment nicht erhöht
wird. Somit kann es vorteilhaft sein, das Drehmoment dem momentan
vom Benutzer ausgeübten
Anpressdruck anzupassen, um im optimierten Arbeitsbereich zu verbleiben
oder diesen zu erreichen.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
zusätzlich
oder alternativ zum vorstehenden Drehmoment vorgesehen, dass das
Elektro-Handwerkzeug
mittels der Steuer- und/oder Regelungseinheit die Drehzahl des Werkzeugs,
beziehungsweise der Werkzeugaufnahme, in Abhängigkeit vom Anpressdruck des
Werkzeugs auf das Werkstück
steuert und/oder regelt. Die Drehzahl eines Werkzeugs wird unter
Last im Allgemeinen erniedrigt. Auf der anderen Seite ist es in
vielen Anwendungsbereichen eines Elektro-Handwerkzeugs für ein gutes
Arbeitsergebnis wichtig, bei einer bestimmten Drehzahl zu arbeiten.
Somit ist es vorteilhaft die Drehzahl des Werkzeugs in Abhängigkeit
des Anpressdrucks zu steuern und/oder zu regeln, um sie beispielsweise
konstant zu halten.
-
In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines
Elektro-Handwerkzeug
ist vorgesehen, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit das Drehmoment
des Werkzeugs, beziehungsweise der Werkzeugaufnahme, in Abhängigkeit
vom Anpressdruck des Werkzeugs auf das Werkstück bei vorgegebener Drehzahl
steuert und/oder regelt. Bei Elektro-Handwerkzeugen mit elektronisch
geregelter Drehzahl, wird die zu Beginn des Arbeitsprozesses vom
Benutzer eingestellte Drehzahl konstant gehalten. Somit ist das
Dreh moment der Parameter der dem jeweils ausgeübten Anpressdruck automatisch
angepasst wird.
-
In
einem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Betriebsführung
eines einen Elektromotor aufweisenden Elektro-Handwerkzeugs, insbesondere
mit einer Sensoreinheit und einem Signalgeber, wird in einem ersten
Schritt selbsttätig
der Anpressdruck des Werkzeugs auf das Werkstück bestimmt, um im nächsten Schritt
durch die Ausgabe des Anpressdrucks eine Möglichkeit für den Benutzer zur Änderung
desselben zu schaffen. Vorteilhaft ist, dass der Benutzer, der mit
dem Elektro-Handwerkzeug arbeitet, in der Handhabung unterstützt wird.
Hierbei ist mit Unterstützung
gemeint, dass er während
des gesamten Arbeitsprozesses eine Rückmeldung darüber bekommt,
ob er den Anpressdruck im optimierten Arbeitsbereich ausübt und/oder
ob er ihn konstant hält. Er
ist in der Lage auf Grund der Rückmeldung
vom Signalgeber den Anpressdruck zu ändern und bekommt eine Rückmeldung,
ob die Änderung
ausreichend war. Falls er den Anpressdruck unbeabsichtigt geändert hat,
bekommt er dies angezeigt und kann diesen nachführen. Beispielsweise wird als
Signalgeber eine Balkenanzeige verwendet, muss der Benutzer lediglich
darauf achten, dass der angezeigte Wert für den von ihm ausgeübten Anpressdruck
im richtigen Bereich des Anzeigenfeldes bleibt. Er sieht sofort,
wenn er den Anpressdruck verändert
und kann reagieren.
-
In
einem weiteren, bevorzugten Verfahren zur Betriebsführung eines
einen Elektromotor aufweisenden Elektro-Handwerkzeugs, insbesondere
mit einer Sensoreinheit und einer Steuer- und/oder Regelungseinheit,
wird nach dem selbsttätigen
Bestimmen des Anpressdrucks des Werkzeugs auf das Werkstück mittels
der Steuer- und/oder
Regelungseinheit das Drehmoment der Werkzeugaufnahme, beziehungsweise
des Werkzeugs, insbesondere unter Berücksichtigung einer vorgegebenen
Drehzahl, gesteuert und/oder geregelt. Vorzugsweise sind hierbei
die notwendigen, optimierten Ar beitsparameter in einem Speicher
der Steuer- und/oder Regelungseinheit gespeichert. Die Steuer- und/oder
Regelung des Drehmoments kann dann schnell und präzise unter Berücksichtigung
des momentan ausgeübten
Anpressdrucks erfolgen. Auf diese Weise wird der Arbeitsprozess
stets im optimierten Arbeitsbereich erfolgen. Somit ist nicht nur
das Arbeitsergebnis optimiert, sondern auch die Dauer des Arbeitsprozesses.
-
Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand von
den Zeichnungen erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 ein
als Exzenterschleifer ausgebildetes Elektro-Handwerkzeug mit Sensoreinheit und Signalgeber
in schematischer Darstellung,
-
2 bis 6 Beispiele
für verschiedene Anzeigen
eines optischen Signalgebers,
-
7 ein
als Exzenterschleifer ausgebildetes Elektro-Handwerkzeug mit Sensoreinheit und Steuer-
und/oder Regelungseinheit,
-
8 eine
Prinzipschaltung einer Strommessung des Motorstroms eines Elektromotors
eines Elektro-Handwerkzeugs,
-
9 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Betriebsführung eines Elektro-Handwerkzeugs und
-
10 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur selbsttätigen Betriebsführung eines
Elektro-Handwerkzeugs.
-
Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt
ein Elektro-Handwerkzeug 1, das als Exzenterschleifer ausgebildet
ist. Es weist ein Gehäuse 2,
ein elektrisches Zuführungskabel 3 sowie
einen Haltegriff 4 auf. Ferner zeigt die 1 eine Werkzeugaufnahme 6' mit einem Werkzeug 6,
mit dem ein Werkstück 7 bearbeitbar
ist. Der Antrieb des Werkzeugs 6 erfolgt mit einem Elektromotor 8.
Der im Betrieb mit einer bestimmten Drehzahl und einem entsprechenden
Drehmoment arbeitende Elektromotor 8 treibt das als Schleifmittelsubstrat
ausgebildete Werkzeug 6 an. Je nach Ausführungsform
des Elektro-Handwerkzeugs 1 ist entweder eine feste Drehzahl
vorgegeben oder es können
unterschiedliche Werte für
die Drehzahl eingestellt werden. Bei den elektronisch geregelten
Elektro-Handwerkzeugen wird die einmal eingestellte Drehzahl während des Arbeitsprozesses,
also unter Last, konstant gehalten. Eine Sensoreinheit 9 ermittelt
den vom Benutzer bei der Handhabung des Elektro-Handwerkzeugs 1 aufgebrachten
Anpressdruck des Werkzeugs 6 auf das Werkstück 7.
Die Sensoreinheit 9 weist einen in der Figur nicht dargestellten
Dehnmessstreifen oder – in einem
alternativen Ausführungsbeispiel – einen
Piezosensor auf. Sie kann auch, wie in 8 näher beschrieben,
eine Strommessvorrichtung 23 zur Messung des Motorstroms
des Elektromotors 8 aufweisen. Zur Beschreibung der Strommessvorrichtung 23 der
Sensoreinheit 9 wird auf die Beschreibung zu 7 verwiesen.
Die Sensoreinheit 9 wirkt mit einem Signalgeber 10 über eine
elektrische Verbindung 11 zusammen. Der Signalgeber 10 kann
ein optischer Signalgeber 12 und/oder ein akustischer Signalgeber 13 sein.
Zusätzlich
oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Signalgeber
ein den Tastsinn ansprechender Signalgeber 14 ist, der
vibrierend auf den Handgriff 4 wirkt, um dem Benutzer ein
Signal zu geben. Der akustische Signalgeber 13 kann als
Klingel, Summer oder Lautsprecher ausgebildet sein. Insbesondere
ist es möglich,
dem Lautsprecher eine Vorrichtung für eine Sprachausgabe zuzuordnen. Alle
drei Ausführungsformen
des Signalgebers 10 können
sowohl alternativ als auch in unterschiedlichen Kombinationen vorgesehen
sein.
-
Verwendet
der Benutzer das Elektro-Handwerkzeug 1, so erfasst er
es am Handgriff 4 und drückt es mit seinem Werkzeug 6 auf
das zu bearbeitende Werkstück 7.
Die Sensoreinheit 9 ermittelt den vom Benutzer aufgebrachten
Anpressdruck des Werkzeugs 6 auf das Werkstück 7 und
meldet den entsprechenden Wert an den Signalgeber 10, der dem
Benutzer eine Information über
die Größe des Anpressdrucks
vermittelt. Übt
der Benutzer einen zu kleinen Anpressdruck aus, so erhält er über den
Signalgeber 10 die Information, den Anpressdruck zu erhöhen. Ist
sein aufgebrachter Anpressdruck zu groß, so erhält er ebenfalls von der Sensoreinheit 9 ein
entsprechendes Signal, sodass er den Anpressdruck verkleinern kann,
um auf diese Art und Weise den für den
Schleifvorgang erforderlichen, richtigen Anpressdruck aufbringen
zu können.
-
In
den 2 bis 6 sind Beispiele für optische
Signalgeber 12 gezeigt. Der optische Signalgeber 12 – gemäß 2 – ist im
einfachsten Fall eine lichtemittierende Diode 15 (LED)
mit z.B. grüner
Farbe. Ist der für
den Anpressdruck bestimmte Wert im optimierten Arbeitsbereich, leuchtet
der optische Signalgeber auf. Wird der Anpressdruck im optimierten Arbeitsbereich überschritten
oder unterschritten, geht die LED aus. So wird dem Benutzer angezeigt, wenn
er den Anpressdruck im optimierten Arbeitsbereich ausübt. Es ist
allerdings auch denkbar, dass die LED eine z.B. rote LED ist und
die Logik der Anzeige des optischen Signalgebers 12 derart
ist, dass erst bei einem Anpressdruck, der nicht im optimierten
Arbeitsbereich liegt, die LED leuchtet. In diesem Fall wird dem
Benutzer angezeigt, wenn er einen Anpressdruck ausübt, der
nicht im optimierten Arbeitsbereich liegt. Zusätzlich oder alternativ ist
es möglich die
Helligkeit der LED zu variieren, um den jeweiligen Anpressdruck
zu signalisieren. Es ist ebenfalls denkbar, dass die LED bei Abweichung
vom Anpressdruck des optimierten Arbeitsbereichs blinkt. Wird der
Anpressdruck erhöht,
erhöht
sich die Blinkfrequenz, wird er erniedrigt, erniedrigt sich die
Blinkfrequenz.
-
In 3 weist
der optische Signalgeber 12 zwei Leuchtdioden 16 auf,
die eine differenziertere Aussage erlauben. Eine LED ist eine rote
LED und die andere LED ist eine grüne LED. Ist der Anpressdruck
im optimierten Arbeitsbereich, leuchtet die grüne LED auf. Ist der Anpressdruck
außerhalb
des optimierten Arbeitsbereiches leuchtet die rote LED auf. Ändert sich
der Anpressdruck, ist aber noch im optimierten Bereich, leuchtet
zusätzlich
zur grünen
LED die rote LED auf. Ist der Anpressdruck nicht mehr im optimierten
Arbeitsbereich, geht die grüne
LED aus und es leuchtet nur noch die rote LED.
-
Mit
einem LED-Feld 17, wie in 4 gezeigt, kann
zusätzlich
ein Tendenz- oder Trendsignal realisiert werden. Das LED-Feld 17 besteht
aus einer Vielzahl von lichtemittierenden in einer Reihe angeordneten
Dioden 16. Die mittlere LED leuchtet auf, wenn der Anpressdruck
z.B. zu Beginn des Arbeitsprozesses einen Wert im optimierten Bereich
aufweist. Leuchtet eine LED rechts von der mittleren LED bedeutet
dies, dass der Wert für
den Anpressdruck höher
als der optimale Wert liegt. Je weiter der Anpressdruck vom optimalen
Wert entfernt ist, um so weiter liegt die leuchtende LED von der
Mitte entfernt. Analog bedeutet eine leuchtende LED links von der mittleren
LED, dass der Benutzer einen zu kleinen Wert für den Anpressdruck ausübt. Somit
wird dem Benutzer zusätzlich
die Art der Abweichung (zu hoher oder zu niedriger Anpressdruck)
und die Größe der Abweichung
vom optimierten Wert angezeigt. Es ist auch möglich ein LED-Feld 17 aus
verschiedenfarbigen LEDs aufzubauen und auf diese Weise verdeutlichende
Aussagen zu realisieren. Selbstverständlich kann das LED-Feld-17 auch
aus zwei oder mehr Reihen aufgebaut sein.
-
Die
Aussage einer Balkenanzeige 18, wie in 5 gezeigt,
ist analog der Aussage des LED-Feldes 17. Zusätzlich wird
mittels der Länge
des Balkens die Höhe
des Anpressdrucks angezeigt.
-
Ist
der optische Signalgeber 12 ein Display 19, wie
in 6 gezeigt, wird der Wert des Anpressdrucks angezeigt
und mit den „Größer"-beziehungsweise „Kleiner"-Symbolen eine Über- oder Unterschreitung des
optimierten Wertes für
den Anpressdruck angezeigt.
-
Es
ist ebenfalls möglich,
die verschiedenen optischen Signalgeber 12 zu kombinieren.
Ein Beispiel wäre
die Kombination einer z.B. roten LED 15 mit einem Displayfeld.
Hier zeigt dann die LED an, wenn der Anpressdruck nicht im optimierten
Bereich liegt und das Display 19 zeigt den bestimmten Wert an.
Die dargestellten Ausführungsformen
für den
optischen Signalgeber 12 sind lediglich als Beispiele zu verstehen.
Selbstverständlich
kann das erfindungsgemäße Elektro-Handwerkzeug auch
andere Ausführungsformen
für die
optische Anzeige des Anpressdrucks umfassen.
-
Es
ist auch vorstellbar, dass der optische Signalgeber 12 mit
dem akustischen Signalgeber 13 kombiniert wird. Eine z.B.
grüne LED
leuchtet bei optimiertem Anpressdruck und bei Überschreiten oder Unterschreiten
des Anpressdrucks ertönt
ein akustisches Signal und die LED erlischt.
-
In 7 ist
ein als Exzenterschleifer ausgebildetes Elektro-Handwerkzeug 1 gezeigt. Gleiche Teile
sind mit gleichen Bezugsziffern wie in 1 versehen
und es wird auf die Beschreibung zu 1 verwiesen.
Anstelle des Signalgebers 10 ist eine Steuer- und/oder Regelungseinheit 20 vorhanden, die
mit dem Elektromotor 8 zusammenwirkt. Der mit der Sensoreinheit 9 ermittelte
Anpressdruck wird mittels einer elektrischen Verbindungsleitung 21 der Steuer-
und/oder Regelungseinheit 20 zugeführt. Eine elektrische Verbin dung 22 stellt
einen elektrischen Kontakt zwischen der Steuer- und/oder Regelungseinheit 20 und
dem Elektromotor 8 her. Wird der Exzenterschleifer gemäß 7 vom
Benutzer verwendet, so ergibt sich Folgendes: Der Benutzer drückt das
Werkzeug 6 des Exzenterschleifers mit einem gewissen Anpressdruck
auf das zu bearbeitende Werkstück 7.
Das Werkzeug 6 arbeitet mit einer Drehzahl und es stellt
sich ein Drehmoment ein. Der Anpressdruck wird mittels Sensoreinheit 9 bestimmt und
an die Steuer- und/oder Regelungseinheit 20 übermittelt.
Diese wirkt mit dem Elektromotor 8 zusammen und ändert dessen
Parameter, also das Drehmoment und/oder die Drehzahl derart, dass
die Drehzahl und/oder das Drehmoment zu diesem Anpressdruck passt
und der Exzenterschleifer in einem optimierten Arbeitsbereich arbeitet.
Das Arbeiten in einem optimierten Arbeitsbereich führt zu einem
guten Arbeitsergebnis und zu einer optimierten Arbeitszeit.
-
Für das Arbeiten
mit einem beispielsweise als Bohrschrauber ausgebildeten Elektro-Handwerkzeug
gilt Folgendes: Das Werkzeug 6 des Bohrschraubers ist ein
Bit, mit dem eine Schraube in ein Werkstück 7 eingedreht wird.
Ein optimierter Arbeitsbereich für
einen Bohrschrauber zeichnet sich dadurch aus, dass das Bit nicht
durchdreht, also nicht über
den Kreuzschlitz der Schraube rutscht. Im Betrieb wird sich insbesondere
in Abhängigkeit
von Schraube und Werkstück
ein bestimmtes Drehmoment einstellen. Ist der vom Benutzer ausgeübte Anpressdruck
für ein
bestimmtes Drehmoment zu niedrig, dreht das Bit durch und ein Eindrehen
der Schraube ist nicht mehr möglich.
Die Flanken des Kreuzschlitzes werden beschädigt. Im erfindungsgemäßen Betrieb
ermittelt die Sensoreinheit 9 den Anpressdruck, der dem
Benutzer durch den Signalgeber 70 angezeigt wird. Er kann
daher den richtigen Anpressdruck aufbringen, so dass das Einschrauben ohne
Abrutschen/Überdrehen
gelingt. Es ist auch möglich,
dass ein Bohrschrauber mit einer Steuer- und/oder Regelungseinheit 20 eingesetzt
wird, die mit dem Elektromotor 8 zusammenwirkt und das Drehmoment
und/oder die Drehzahl steuert oder regelt. Das bedeu tet insbesondere,
dass zu einem bestimmten Anpressdruck nur ein Drehmoment, welches
in einem begrenzten Wertebereich liegt, abgegeben wird. Hierdurch
lässt sich
ein Abrutschen/Überdrehen
des Bits im Schraubenkreuzschlitz vermeiden.
-
In 8 ist
der Stromkreis des schematisch gezeigten Elektromotors 8 mit
dessen Anschlussklemmen 24 und 30, den elektrischen
Verbindungsleitungen 25 und 29 sowie den Anschlussklemmen 26 und 28 der
Netzversorgung 27 gezeigt. In die Verbindungsleitung 29 ist
die Strommessvorrichtung 23 mit Anschlussklemmen 32 und 33,
einem Shunt 31 und einer Auswerteeinheit 36 eingefügt. Zur
deutlicheren Darstellung sind die zur Strommessvorrichtung 23 gehörigen Komponenten
mit einem gestrichelten Kästchen
umrahmt. Von den Anschlussklemmen 32 und 33 führen die
elektrischen Verbindungsleitungen 34 und 35 zur
Auswerteeinheit 36. Mit der Auswerteeinheit 36 der
Strommessvorrichtung 23 ist mittels elektrischer Verbindungsleitungen 38 und 37 der
Signalgeber 10, in der Figur ausgebildet als optischer
Signalgeber 12, verbunden.
-
Die
Strommessvorrichtung 23 hat die Aufgabe den den Elektromotor 8 durchfließenden Motorstrom
zu bestimmen und daraus den Anpressdruck, den ein Benutzer auf das
Werkzeug 6, bzw. auf die Werkzeugaufnahme 6' ausübt, zu ermitteln.
Die Arbeitsweise der Strommessvorrichtung 23 ist wie folgt: Am
Shunt 31 tritt durch den Motorstrom ein dem Widerstandswert
des Shunts 31 proportionaler Spannungsabfall auf, sodass
zwischen der Anschlussklemme 32 und der Anschlussklemme 33 eine
Spannungsdifferenz entsteht. Diese Spannungsdifferenz wird in der
Auswerteeinheit 36 in einen Wert umgerechnet, der dem Anpressdruck
entspricht. Diese Vorgehensweise ist aufgrund folgender Gegebenheiten
möglich:
Ein auf das Werkzeug 6, bzw. die Werkzeugaufnahme 6', ausgeübter Anpressdruck
führt dazu,
dass sich ein bestimmtes Drehmoment eingestellt. Das Drehmoment
des Elektromotors ist im normalerweise vorliegenden Sättigungsbetrieb
dem Motorstrom etwa proportional. Bei einem hohen Anpressdruck wird
sich ein hohes Drehmoment einstellen und somit ein hoher Motorstrom
ermittelt werden. Ein niedriger Anpressdruck wird zu einem niedrigeren
Drehmoment führen
und damit zu einem niedrigeren Motorstrom. Somit besteht ein Zusammenhang
zwischen dem Anpressdruck und dem Motorstrom. Da der Motorstrom
am Shunt 31 einen entsprechenden Spannungsabfall erzeugt,
der von der Auswerteeinheit 36 als Anpressdruck interpretiert und
mittels des Signalgebers 10 dem Benutzer angezeigt wird,
kann vom Benutzer die erforderliche Betriebsführung des Handwerkzeugs durchgeführt werden,
das heißt,
er ist in der Lage, in Abhängigkeit
von der Signalisierung des Signalgebers 10 den Anpressdruck
zu verstärken,
zu erniedrigen oder beizubehalten, je nachdem welche Information
er erhält.
-
In 9 ist
als Flussdiagramm ein Verfahren zur Betriebsführung eines Elektro-Handwerkzeugs 1 mit
Sensoreinheit 9 und Signalgeber 10 – wie in 1 gezeigt – dargestellt.
Der erste Verfahrensschritt 40 beinhaltet die Bestimmung
des Anpressdrucks mit dem der Benutzer das Werkzeug 6 des Elektro-Handwerkzeugs 1 auf
das zu bearbeitende Werkstück 7 drückt. Der
ermittelte Wert für
den Anpressdruck wird – mit 42 dargestellt – dem zweiten Verfahrensschritt 41 zugeführt. Im
zweiten Verfahrensschritt 41 wird dem Benutzer sichtbar
gemacht, ob der ermittelte Wert des Anpressdrucks in einem optimierten
Arbeitsbereich liegt. Im Elektro-Handwerkzeug 1 ist in
einem Speicher abgelegt, welcher Anpressdruck für die Durchführung von
Arbeiten im optimierten Arbeitsbereich jeweils aufgebracht werden
muss. Insoweit ist das Elektro-Handwerkzeug 1 in der Lage,
selbsttätig
den Benutzer zu führen.
Der Benutzer erhält
durch die Erfindung eine Einordnung/Beurteilung des von ihm ausgeübten Anpressdrucks.
Die Aktion des Benutzers ist in 3 durch eine
Linie 43, die eine Rückkopplung
darstellt, gezeigt. Es kann vorgesehen sein, dass dieser Rückkopplungsvorgang
stetig, also Laufend erfolgt oder in bestimmten Zeitintervallen.
-
In 10 ist
als Flussdiagramm ein Verfahren zur Betriebsführung eines Elektro-Handwerkzeugs 1 mit
Sensoreinheit 9 und Steuer- und/oder Regelungseinheit 20 – wie in 2 gezeigt – dargestellt.
Der im Verfahrensschritt 40 bestimmte Anpressdruck wird – entsprechend
der Linie 42 – an
einen zweiten Verfahrensschritt 44 übermittelt. Im zweiten Verfahrensschritt 44 wird
dieser Wert zu im Elektro-Handwerkzeug 1 gespeicherten
optimalen Arbeitsparametern des Elektromotors 8 in Bezug
gesetzt. Eine Steuer- und/oder Regelungsanweisung 45 der
Steuer- und/oder Regelungseinheit 20 wird gemäß einem
dritten Verfahrensschritt 46 an den Elektromotor 8 gegeben.
Dieser stellt seine Drehzahl und/oder sein Drehmoment selbsttätig dahingehend ein,
dass das Elektro-Handwerkzeug im optimierten Arbeitsbereich arbeitet.