DE102011104901A1

DE102011104901A1 - Kraftgetriebene Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102011104901A1
Application number: DE102011104901A
Authority: DE
Inventors: Dr. Schreiber Alfred
Original assignee: C&E Fein GmbH and Co
Current assignee: C&E Fein GmbH and Co
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: US9289892B2; US20120318545A1; DE102011104901B4

Abstract

Es wird eine kraftgetriebene Handwerkzeugmaschine, insbesondere ein Elektrowerkzeug mit einem Oszillationsantrieb zum oszillierenden Antrieb eines Werkzeugs, angegeben, mit mindestens einem Sensor (S) (a, α, I, n) zur Erfassung von Vibrationen und mit einer Steuerung (36), die mit dem mindestens einen Sensor (S) gekoppelt ist, um mindestens einen Betriebsparameter (n, I) der Handwerkzeugmaschine in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des mindestens einen Sensors (S) zu steuern, wobei die Handwerkzeugmaschine zur Aufnahme unterschiedlicher Werkzeuge ausgebildet ist, und wobei die Steuerung (36) dazu ausgebildet ist, das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors (S) auszuwerten und vorzugsweise mit gespeicherten charakteristischen Werten für die Vibrationen der unterschiedlichen Werkzeuge zu vergleichen, um in Abhängigkeit davon mindestens einen Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine zu steuern (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine kraftgetriebene Handwerkzeugmaschine, insbesondere ein Elektrowerkzeug mit einem Oszillationsantrieb zum oszillierenden Antrieb eines Werkzeugs, mit mindestens einem Sensor zur Erfassung von Vibrationen und mit einer Steuerung, die mit dem mindestens einen Sensor gekoppelt ist, um mindestens einen Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des mindestens einen Sensors zu steuern, wobei die Handwerkzeugmaschine zur Aufnahme unterschiedlicher Werkzeuge ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern einer kraftgetriebenen Handwerkzeugmaschine, bei dem die Vibrationen erfasst werden und in Abhängigkeit davon mindestens ein Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine gesteuert wird.
Eine derartige Handwerkzeugmaschine und ein derartiges Verfahren sind aus der EP 2 279 831 A1 bekannt.
Hierbei handelt es sich um einen Bohrhammer, bei dem ein Sensor zur Erfassung von Vibrationen vorgesehen ist, und wobei der Antriebsmotor des Bohrhammers in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Sensors so gesteuert ist, dass ein zulässiger Wert für die Vibrationen nicht überschritten wird.
Die betreffende Anordnung ist aber speziell für einen Bohrhammer ausgelegt.
Eine ähnliche Anordnung und ein ähnliches Verfahren zur Reduzierung von Vibrationen sind aus der EP 2 085 755 A1 bekannt. Hierbei soll auf der Basis von sensorenerfassten Vibrationswerten die Motordrehzahl begrenzt werden.
Schließlich ist es aus der US 2008/0289923 A1 bekannt, bei einer Werkzeugmaschine mittels Vibrationssensoren ein ungewolltes Rattern eines Kernbohrers zu erfassen und hieraus eine optimale Antriebsdrehzahl zu ermitteln, bei der das Rattern minimiert wird.
Bei den bekannten Maschinen wird dem Umstand keinerlei Rechnung getragen, dass sich bei der Verwendung von unterschiedlichen Werkzeugen auf einer Maschine unterschiedliche Vibrationsverhältnisse ergeben.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kraftgetriebene Handwerkzeugmaschine, insbesondere ein Elektrowerkzeug mit einem Oszillationsantrieb zum oszillierenden Antrieb eines Werkzeugs, und ein Verfahren zum Steuern einer kraftgetriebenen Handwerkzeugmaschine anzugeben, womit auch bei der Verwendung von unterschiedlichen Werkzeugen auf der Handwerkzeugmaschine ein optimiertes Betriebsverhalten erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Handwerkzeugmaschine gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Steuerung dazu ausgebildet ist, das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors auszuwerten um in Abhängigkeit davon mindestens einen Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine zu steuern.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zum Steuern einer kraftgetriebenen Handwerkzeugmaschine, insbesondere eines Elektrowerkzeugs mit einem Oszillationsantrieb zum oszillierenden Antrieb eines Werkzeugs, gelöst, bei dem für eine Mehrzahl verschiedener Werkzeuge, mit denen die Handwerkzeugmaschine betrieben werden kann, jeweils mindestens ein charakteristischer Wert für Vibrationen mittels eines Sensors erfasst und gespeichert wird und mit einem charakteristischen Wert für Vibrationen mit einem aktuell auf der Handwerkzeugmaschine aufgenommenen Werkzeug verglichen wird, um ein Steuersignal zu erzeugen, mittels dessen mindestens ein Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine gesteuert wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise gelöst.
Erfindungsgemäß wird nämlich durch eine Auswertung des Ausgangssignals des mindestens einen Sensors zur Erfassung von Vibrationen eine Steuerung von mindestens einem Betriebsparameter derart ermöglicht, dass eine Anpassung in Abhängigkeit von den erfassten Vibrationen vorgenommen wird. Auf diese Weise kann die Handwerkzeugmaschine mit einem optimierten Betriebsverhalten betrieben werden.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerung dazu ausgebildet ist, das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors auszuwerten und mit gespeicherten charakteristischen Werten für die Vibrationen der unterschiedlichen Werkzeuge zu vergleichen, um in Abhängigkeit davon mindestens einen Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine zu steuern.
Auf diese Weise kann durch einen Vergleich von gespeicherten charakteristischen Werten für die Vibrationen der unterschiedlichen Werkzeuge mit dem Ausgangssignal des mindestens einen Sensors für ein aktuell auf der Handwerkzeugmaschine aufgenommenes Werkzeug eine Steuerung des mindestens einen Betriebsparameters derart vorgenommen werden, dass in Abhängigkeit vom auf der Maschine aufgenommenen Werkzeug eine Anpassung vorgenommen wird. So kann das das Betriebsverhalten weiter optimiert werden.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerung dazu ausgebildet, das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors vorzugsweise während des Hochfahrens oder während des Leerlaufs auszuwerten, um in Abhängigkeit davon das Vibrationsverhalten der Handwerkzeugmaschine auf einen zulässigen Maximalwert zu begrenzen.
Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, dass ein gesetzlich vorgegebener oder ein aus physiologischen Gesichtspunkten sinnvoller Maximalwert für das Vibrationsverhalten der Handwerkzeugmaschine nicht überschritten wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerung dazu ausgebildet, das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors während eines Setup-Modus vorzugsweise während des Hochfahrens oder während des Leerlaufs für die unterschiedlichen Werkzeuge aufzunehmen und zu speichern.
Hierbei kann die Steuerung dazu ausgebildet sein, das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors vorzugsweise während des Hochfahrens oder während des Leerlaufs auszuwerten und mit den zuvor während des Setup-Modus gespeicherten Werten für verschiedene Werkzeuge zu vergleichen, um die Art des Werkzeugs zu bestimmen.
Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Sensor zur Werkzeugerkennung vorgesehen sein.
Ferner kann das Werkzeug auch eine Einrichtung zur Übertragung von Daten an die Handwerkzeugmaschine aufweisen, so dass das Werkzeug zum Beispiel seine Vibrations-Charakteristik an die Handwerkzeugmaschine übermitteln kann. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen RFID-Chip (Transponder) am Werkzeug handeln, der mit der einer Sensorschaltung an der Handwerkzeugmaschine zusammenwirkt.
Durch diese Maßnahmen kann in Abhängigkeit von der Art des mit Hilfe des Vibrationsverhaltens oder mit Hilfe eines Sensors erkannten Werkzeuges eine besondere Anpassung der Handwerkzeugmaschine an das jeweilige Werkzeug durchgeführt werden, um einen optimierten Betrieb zu gewährleisten.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Steuerung einen Speicher, in dem ein Kennfeld für die Betriebsparameter der verschiedenen Werkzeuge hinterlegt ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerung dazu ausgebildet, die Betriebsparameter in Abhängigkeit vom erkannten Werkzeug zu optimieren, gegebenenfalls auf der Grundlage eines hinterlegten Kennfeldes.
Auf diese Weise kann beispielsweise das Vibrationsverhalten der Handwerkzeugmaschine auf einen zulässigen Maximalwert begrenzt werden und gleichzeitig gewährleistet werden, dass das Werkzeug in einem optimalen Bereich betrieben wird, um ein bestmögliches Arbeitsergebnis zu erzielen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerung dazu ausgebildet, als Betriebsparameter die Drehzahl oder die Stromaufnahme derart zu begrenzen, dass ein Maximalwert für die Beschleunigung der Handwerkzeugmaschine in zumindest einer Richtung nicht überschritten wird.
Hierbei kann die Steuerung etwa dazu ausgebildet sein, die Beschleunigung vorzugsweise in allen Raumrichtungen auf einen Maximalwert von 5 m/s² zu begrenzen.
Auf diese Weise kann ein zulässiger Maximalwert für die Beschleunigung bzw. für die damit zusammenhängende Vibration eingehalten werden, der beispielsweise bei 5 m/s² liegt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Sensor vorgesehen, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Beschleunigungssensor in einer, zwei oder drei Richtungen, einem Drehbeschleunigungssensor, einem Stromsensor, einem Drehzahlsensor, einem Spannungssensor und einem Phasensensor für den Ansteuerwinkel bei einer Phasenanschnittsteuerung besteht.
Insbesondere, wenn es um eine Begrenzung des Vibrationsverhaltens der Werkzeugmaschine geht, wird vorzugsweise ein Beschleunigungssensor für eine, zwei oder drei Raumrichtungen (1D, 2D, 3D) oder ein Drehbeschleunigungssensor verwendet. Für die Betriebsparameter der Maschine wird dagegen vorzugsweise ein Stromsensor, ein Drehzahlsensor, ein Spannungssensor oder ein Phasensensor für den Ansteuerwinkel bei einer Phasenanschnittsteuerung verwendet.
Im Falle der Verwendung eines Setup-Modus, bei dem das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors während eines Setup-Modus aufgenommen und gespeichert wird, kann der Setup-Modus zumindest bei einer ersten Inbetriebnahme der Handwerkzeugmaschine durchlaufen werden.
Zusätzlich oder alternativ kann der Setup-Modus in Abhängigkeit von einer bestimmten Bedingung automatisch aktivierbar sein.
So kann der Setup-Modus zum Beispiel bei jedem Neustart der Steuerung oder bei jedem neuen Verbinden der Handwerkzeugmaschine mit einer externen Spannungsversorgung automatisch aktivierbar sein.
Des Weiteren kann ein Bedienungsorgan, zum Beispiel ein Schalter, vorgesehen sein, um den Setup-Modus zu aktivieren.
Da im Setup-Modus ja eine Reihe von verschiedenen Werkzeugen geprüft werden müssen, um deren charakteristisches Verhalten, insbesondere Vibrationsverhalten, unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu bestimmen, ist ein Durchlaufen des Setup-Modus relativ zeitaufwändig.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können daher die bei einer Mustermaschine beim Durchlaufen des Setup-Modus mit unterschiedlichen Werkzeugen erfassten charakteristischen Daten in einen Speicher der Steuereinheit eingelesen sein.
Auf diese Weise kann das grundsätzlich bekannte Verhalten der Handwerkzeugmaschine mit den verschiedenen Werkzeugen einmalig ausgewertet und somit in einem Speicher der Handwerkzeugmaschine hinterlegt verwendet werden, um etwa das Vibrationsverhalten der Handwerkzeugmaschine zu optimieren, und/oder um die Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine zu optimieren, und/oder um das Vibrationsverhalten der Handwerkzeugmaschine auf einen zulässigen Maximalwert zu begrenzen.
Die Handwerkzeugmaschine kann so eingestellt sein, dass die Vibrationen der Handwerkzeugmaschine grundsätzlich auf einen zulässigen Maximalwert begrenzt werden.
Ausgehend von dieser Grundstellung kann jedoch auch die Möglichkeit bestehen, diese automatische Begrenzung der Handwerkzeugmaschine auf einen zulässigen Maximalwert kurzzeitig abzuschalten, beispielsweise um besonders anspruchsvolle Bearbeitungsvorgänge vorzunehmen, ohne dass etwa eine Drehzahlbegrenzung oder eine anderweitige Begrenzung vorgenommen wird.
Auf diese Weise kann eine spezielle Arbeitsaufgabe durchgeführt werden, die bei einem schnellen Arbeitsfortschritt eben zu einer hohen Vibrationsbelastung führt, die den Anwender aber aufgrund der kurzen Wirkdauer nicht weiter belastet. Ein solcher ”Overrule-Modus” kann bevorzugt über einen besonderen Schalter aktivierbar sein.
Alternativ oder zusätzlich kann auch eine zeitlich begrenzte Abschaltung erfolgen, oder es kann nach jedem Neustart wieder eine Zurücksetzung in den Normalmodus erfolgen, indem eine Begrenzung der Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine erfolgt, um etwa eine Begrenzung des Vibrationsverhaltens auf einen Maximalwert zu gewährleisten.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen Oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
1 eine vereinfachte Teilansicht einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine im Bereich des Antriebsmotors und eines Oszillationsantriebes sowie mit einem in der Antriebsspindel aufgenommenen Werkzeug;
2 ein stark vereinfachtes Blockschaltbild der Steuerung des Handwerkzeuges gemäß 1;
3 eine Darstellung des normierten Beschleunigungsverhaltens in Abhängigkeit vom Abstand des Massenschwerpunkts von der Oszillationsachse für verschiedene Werkzeuge; und
4 eine Darstellung der normierten Drehzahl über der Zeit, die den zeitlichen Verlauf einer Drehzahlbegrenzung darstellt, durch die das Vibrationsverhalten der Handwerkzeugmaschine auf einen zulässigen Beschleunigungswert begrenzt wird.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine im Bereich ihres vorderen Endes dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet. Die Handwerkzeugmaschine 10 ist als Elektrowerkzeug ausgebildet und weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein Motor 14 aufgenommen ist, der ein Oszillationsgetriebe 16 antreibt. Das Oszillationsgetriebe 16 treibt eine Werkzeugspindel 20 an, die um ihre Längsachse 22 hin- und hergehend angetrieben wird, wie durch einen Pfeil 24 angedeutet ist. Die Längsachse 22 bildet somit gleichzeitig eine Oszillationsachse. An der Werkzeugspindel 20 ist ein Werkzeug 26 aufgenommen und mit Hilfe eines Sicherungselementes 28 befestigt.
Um einen Wechsel des Werkzeuges 26 ohne Zuhilfenahme eines Zusatzwerkzeuges zu ermöglichen, ist an der Oberseite des Gehäuses 12 ein Spannhebel 18 vorgesehen, der verschwenkt werden kann, so dass in einer Lösestellung das Sicherungselement 28 abgenommen werden kann, um das Werkzeug 26 zu wechseln. Dagegen ist das Werkzeug 26 in der in 1 gezeichneten Spannstellung des Spannhebels 18 sicher an der Werkzeugspindel 20 fixiert.
Die Drehbewegung des Motors 14 wird vom Oszillationsgetriebe 16 in eine Drehoszillationsbewegung um die Längsachse 22 mit hoher Frequenz von etwa 5.000 bis 20.000 Oszillationen pro Minute und mit einem Verschwenkwinkel zwischen etwa 0,5° und 5° umgesetzt.
Durch diese Oszillationsbewegung ergeben sich Vibrationen, die für den Anwender unangenehm oder sogar physiologisch nachteilig sein können. Es gibt daher in der EU eine gesetzliche Vorschrift, dass die Beschleunigung auf einen Maximalwert von 5 m/s² (bezogen auf einen Arbeitstag von 8 Stunden) begrenzt werden soll.
Die auftretenden Vibrationen und die Beschleunigungswerte sind naturgemäß davon abhängig, mit welchem Werkzeug 26 und mit welcher Belastung im Betrieb gearbeitet wird. Je nach verwendetem Werkzeug 26 ergeben sich unterschiedliche Beschleunigungswerte.
Dies ist in 1 beispielhaft durch einen Pfeil dargestellt, der auf den Massenschwerpunkt m_s des Werkzeugs 26 gerichtet ist. Je größer der Abstand l_m des Massenschwerpunktes m_s von der Oszillationsachse 22 ist, desto größer sind die auftretenden Beschleunigungswerte.
Dieser Zusammenhang ist beispielhaft in 3 für zwei verschiedene Werkzeuge dargestellt. 3 zeigt die normierte Beschleunigung a über dem Abstand l_m des Massenschwerpunktes m_s von der Oszillationsachse, und zwar für zwei verschiedene Werkzeugarten. Die zugehörigen Kurven sind mit 58 und 60 bezeichnet. Bei der Kurve 58 kann es sich beispielsweise um unterschiedliche Schleifwerkzeuge handeln, während es sich bei der Kurve 60 beispielsweise um ein Sägewerkzeug mit unterschiedlichen Längen handeln könnte, wodurch sich unterschiedliche Abstände l_m von der Oszillationsachse 22 ergeben. Durch die Parallele a_g zur Abszisse ist ein maximal zulässiger Beschleunigungswert angedeutet.
Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine kann nun das Oszillationsverhalten der verschiedenen Werkzeuge automatisch erkennen und die Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine so beeinflussen, dass die maximal zulässigen Beschleunigungsgrenzwerte von beispielsweise 5 m/s² eingehalten werden.
Die Handwerkzeugmaschine 10 weist hierzu zumindest einen Beschleunigungssensor 30 auf, der beispielsweise im Bereich des Oszillationsgetriebes 16 platziert sein kann, wie mit der Ziffer 30 angedeutet ist. Zusätzlich oder alternativ können weitere Sensoren 32, 34 an anderen Positionen der Handwerkzeugmaschine 10 platziert sein, beispielsweise im Bereich des Motors 14, wie beim Sensor 34 gezeigt ist, und im Übergangsbereich zwischen Motor 14 und Oszillationsgetriebe 16, wie bei 32 gezeigt ist. Es kann sich bei den Sensoren 30, 32, 34 beispielsweise um Beschleunigungssensoren handeln, die Beschleunigungen in einer, zwei oder drei Raumrichtungen aufnehmen (1D, 2D, 3D). Dies können zum Beispiel Piezo-Sensoren sein. Gegebenenfalls können auch einer oder mehrere der Sensoren als Drehbeschleunigungssensor ausgebildet sein.
Zusätzlich können einer oder mehrere der Sensoren zur Überwachung von Betriebsparametern der Handwerkzeugmaschine 10 vorgesehen sein, beispielsweise um den Drehwinkel α oder die Drehzahl n des Motors 14 zu überwachen, oder um den Motorstrom I zu überwachen.
Zusätzlich kann ein weiterer Sensor 35 vorgesehen sein, um eine automatische Erkennung zu ermöglichen, welches Werkzeug 26 auf der Werkzeugspindel 20 befestigt ist. Dieser Sensor 35 kann z. B. mit einem RFID-Chip 39 am Werkzeug 26 zusammenwirken. Auf diese Weise wird eine Datenübertragung an die Handwerkzeugmaschine 10 ermöglicht, um z. B. das für das Werkzeug charakteristische Vibrationsverhalten zu übertragen und bei der Steuerung der Handwerkzeugmaschine 10 zu berücksichtigen.
Alternativ könnte eine Werkzeugerkennung etwa über das Vibrationsverhalten des aufgesetzten Werkzeuges 26 im Leerlauf ermöglicht werden, wie im Folgenden noch erläutert wird.
In 1 ist ferner noch ein Motorschalter 15 zum Ein- und Ausschalten des Motors 14 am oberen Ende des Gehäuses erkennbar, ferner ein Schalter 31, um einen so genannten Setup-Modus zu aktivieren, sowie einen Schalter 33, durch den ein so genannter Overrule-Modus aktiviert werden kann, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.
In 1 ist ferner noch schematisch eine Steuerung 36 in Form einer Mikroprozessorsteuerung mit einem Speicher 38 angedeutet.
In 2 ist ein schematisches Blockschaltbild der Steuerung 36 dargestellt.
Verschiedene Sensoren S, bei denen es sich um Sensoren für die Beschleunigung a, den Drehwinkel α, den Motorstrom I oder die Drehzahl n handeln kann, sind mit der Ziffer 40 angedeutet. Die Sensoren S sind mit einer Sensor-Auswerteschaltung 42 gekoppelt.
Die Anordnung kann nun so getroffen sein, dass gemäß der Möglichkeit a) von der Steuerung 36 überwacht wird, dass eine zusätzliche Maximalbeschleunigung nicht überschritten wird, wie bei 44 dargestellt ist (a > a_g). Zum Beispiel könnte ein Maximalwert von 5 m/s² überwacht werden. Als Regelparameter könnte hierzu die Motordrehzahl n(I) in Abhängigkeit vom Motorstrom im Leerlauf (I₀(n₀)) oder in Abhängigkeit von der Leerlaufdrehzahl n₀(I₀, U) und der Leerlaufspannung genutzt werden, wie bei 48 gezeigt ist, Fall c). Während des Betriebs können optional die Betriebsparameter gegebenenfalls laufend angepasst werden, um den Einfluss des Werkstückkontakts auf die Vibrationsbelastung des Anwenders zu berücksichtigen, wie bei 46 dargestellt ist, Fall d).
Ferner kann durch einen Kennfeldvergleich für die verschiedenen Betriebsparameter eine Anpassung der Betriebsparameter derart vorgenommen werden, dass immer die zulässige Maximalbeschleunigung eingehalten wird und dass gleichzeitig die Handwerkzeugmaschine in einem optimalen Bereich betrieben wird, um bestmögliche Arbeitsergebnisse zu erzielen, vgl. Ziffer 50, Fall d).
Im nächsten Schritt 52 wird die jeweilige Regelgröße, das heißt normalerweise die Drehzahl n oder der Motorstrom I, geregelt, wie bei 52 angedeutet ist, und anschließend über eine Treiberschaltung 54 der Motor M gesteuert, wie bei 56 angedeutet ist.
Die Steuerung 36 kann beispielsweise so programmiert sein, dass für die verschiedenen möglichen Werkzeuge 26, die an der Handwerkzeugmaschine 10 aufgenommen werden können, mit Hilfe der Beschleunigungssensoren 30, 32, 34 die jeweiligen Beschleunigungswerte aufgenommen werden, die sich zum Beispiel beim Hochfahren oder im Leerlauf ergeben. Diese verschiedenen charakteristischen Beschleunigungswerte können aufgezeichnet und im Speicher 38 abgelegt werden.
Sind einmal diese charakteristischen Beschleunigungswerte im Setup-Modus erfasst und gespeichert worden, so erkennt die Steuerung 36 beim Hochfahren bzw. im Leerlauf der Handwerkzeugmaschine 10 automatisch, welches Werkzeug 26 gerade auf der Handwerkzeugmaschine 10 betrieben wird. Alternativ könnte hierzu auch der spezielle Sensor 35 zur Werkzeugerkennung verwendet werden.
Die Steuerung 36 kann nun so programmiert sein, dass während des Betriebs die Vibrationen auf einen zulässigen Maximalwert begrenzt werden, wozu die Regelgröße in Abhängigkeit von den Signalen der Beschleunigungssensoren 30, 32, 34 entsprechend geregelt wird, wie bei 52 dargestellt ist.
Ein derartiges Regelverhalten ist beispielhaft in 4 dargestellt.
4 zeigt eine normierte Darstellung der Drehzahl n über der Zeit. Während die Drehzahl n zunächst bis auf einen Wert n₁ ansteigt, der über dem zulässigen Grenzwert a_g liegt, wird die Drehzahl n von der Steuerung 36 automatisch auf einen Wert n₂ begrenzt, bei dem die Beschleunigung a etwa der maximal zulässigen Beschleunigung a_g entspricht, also beispielsweise 5 m/s², so dass mit der maximal zulässigen Drehzahl gearbeitet wird, bei der der Grenzwert a_g für die Beschleunigung noch eingehalten wird.
Der Setup-Modus kann beispielsweise an einer Mustermaschine (Master) mit den verschiedenen möglichen Werkzeugen durchfahren werden, und die entsprechenden charakteristischen Beschleunigungswerte können aufgezeichnet werden. Diese charakteristischen Werte können im Speicher 38 der Steuerung 36 hinterlegt sein.
Die Anordnung kann nun so getroffen sein, dass die Steuerung 36 beim Hochfahren oder im Leerlauf der Handwerkzeugmaschine aufgrund der gespeicherten charakteristischen Werte automatisch erkennt, welches Werkzeug 26 aufgenommen ist.
Alternativ oder zusätzlich kann der Setup-Modus zum Beispiel manuell eingeleitet werden, wozu der Schalter 33 (vgl. 1) vorgesehen sein kann. Alternativ könnte der Setup-Modus beispielsweise bei jedem Hochfahren der Steuerung 36 oder bei jedem erneuten Verbinden der Handwerkzeugmaschine mit einer externen Stromquelle (zum Beispiel Einstecken des Netzkabels) eingeleitet werden.
Der Schalter 31 gemäß 1, der den so genannten ”Overrule”-Modus einleitet, kann dazu vorgesehen sein, die normalerweise automatisch erfolgende Begrenzung der Drehzahl n oder des Motorstroms I, durch die das Vibrationsverhalten auf einen zulässigen Maximalwert begrenzt wird, kurzfristig auszuschalten, etwa um ein besonders effektives Arbeiten während einer kurzen Zeitdauer zu gewährleisten, die so kurz bemessen ist, dass sie nicht nachteilig für den Benutzer ist. Dieser Overrule-Modus könnte beispielsweise nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer automatisch wieder deaktiviert werden, so dass die Betriebsparameterbegrenzung wieder wirkt, um das Vibrationsverhalten der Maschine auf den zulässigen Maximalwert zu gewährleisten. Auch könnte beispielsweise die Anordnung so getroffen sein, dass bei jedem Neustart der Maschine (zum Beispiel Einstecken des Netzsteckers) der Overrule-Modus wieder zurückgesetzt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2279831 A1 [0003]
EP 2085755 A1 [0006]
US 2008/0289923 A1 [0007]

Claims

Kraftgetriebene Handwerkzeugmaschine, insbesondere Elektrowerkzeug (10) mit einem Oszillationsantrieb (16) zum oszillierenden Antrieb eines Werkzeugs (26), mit mindestens einem Sensor (30, 32, 34, 40) zur Erfassung von Vibrationen und mit einer Steuerung (36), die mit dem mindestens einen Sensor (30, 32, 34, 40) gekoppelt ist, um mindestens einen Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des mindestens einen Sensors (30, 32, 34, 40) zu steuern, wobei die Handwerkzeugmaschine zur Aufnahme unterschiedlicher Werkzeuge (26) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (36) dazu ausgebildet ist, das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors (30, 32, 34, 40) auszuwerten, um in Abhängigkeit davon mindestens einen Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine zu steuern.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (36) dazu ausgebildet ist, das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors (30, 32, 34, 40) auszuwerten und mit gespeicherten charakteristischen Werten für die Vibrationen der unterschiedlichen Werkzeuge (26) zu vergleichen, um in Abhängigkeit davon mindestens einen Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine zu steuern.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (36) dazu ausgebildet ist, das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors (30, 32, 34, 40) vorzugsweise während des Hochfahrens oder während des Leerlaufs auszuwerten, um in Abhängigkeit davon das Vibrationsverhalten der Handwerkzeugmaschine auf einen zulässigen Maximalwert zu begrenzen.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (36) dazu ausgebildet ist, das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors (30, 32, 34, 40) während eines Setup-Modus vorzugsweise während des Hochfahrens oder während des Leerlaufs für die verschiedenen Werkzeuge (26) aufzunehmen und zu speichern.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (36) dazu ausgebildet ist, das Ausgangssignal des mindestens einen Sensors (30, 32, 34, 40) vorzugsweise während des Hochfahrens oder während des Leerlaufs auszuwerten und mit den zuvor während des Setup-Modus gespeicherten Werten für verschiedene Werkzeuge (26) zu vergleichen, um die Art des Werkzeugs (26) zu bestimmen.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (35) zur Werkzeugerkennung vorgesehen ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Übertragung von Daten vom Werkzeug an die Handwerkzeugmaschine vorgesehen ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (36) einen Speicher (38) umfasst, in dem ein Kennfeld für die Betriebsparameter der verschiedenen Werkzeuge (26) hinterlegt ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (36) dazu ausgebildet ist, die Betriebsparameter in Abhängigkeit vom erkannten Werkzeug (26) zu optimieren.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (36) dazu ausgebildet ist, als Betriebsparameter die Drehzahl (n) oder die Stromaufnahme (I) derart zu begrenzen, dass ein Maximalwert (a_g) für eine Beschleunigung (a) der Handwerkzeugmaschine in zumindest einer Richtung nicht überschritten wird.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (36) dazu ausgebildet ist, die Beschleunigung vorzugsweise in allen Raumrichtungen auf einen Maximalwert von 5 m/s² zu begrenzen.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor (30, 32, 34, 40) vorgesehen ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Beschleunigungssensor in einer, zwei oder drei Richtungen, einem Drehbeschleunigungssensor, einem Stromsensor, einem Drehzahlsensor, einem Spannungssensor, und einem Phasensensor für den Ansteuerwinkel bei einer Phasenanschnittsteuerung besteht.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Setup-Modus zumindest bei einer ersten Inbetriebnahme der Handwerkzeugmaschine durchlaufen wird.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Setup-Modus in Abhängigkeit von einer bestimmten Bedingung automatisch aktivierbar ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Setup-Modus bei jedem Neustart der Steuerung (36) oder bei jedem neuen Verbinden der Handwerkzeugmaschine mit einer externen Spannungsversorgung automatisch aktivierbar ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bedienungsorgan (31) zum Aktivieren des Setup-Modus vorgesehen ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einer Mustermaschine beim Durchlaufen des Setup-Modus mit den verschiedenen Werkzeugen (26) erfassten charakteristischen Daten in einen Speicher (38) der Steuereinheit (36) eingelesen sind.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel, vorzugsweise ein Schalter (33), zur Abschaltung der Begrenzung des Vibrationsverhaltens auf den Maximalwert vorgesehen ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Abschaltung der Begrenzung eine zeitlich begrenzte Abschaltung erlaubt oder nach jedem Neustart wieder außer Kraft gesetzt wird.
Verfahren zum Steuern einer kraftgetriebenen Handwerkzeugmaschine, insbesondere eines Elektrowerkzeuges (10) mit einem Oszillationsantrieb (16) zum oszillierenden Antrieb eines Werkzeugs (26), bei dem für eine Mehrzahl verschiedener Werkzeuge (26), mit denen die Handwerkzeugmaschine betrieben werden kann, jeweils mindestens ein charakteristischer Wert für Vibrationen mittels eines Sensors (30, 32, 34, 40) erfasst und gespeichert wird und mit einem charakteristischen Wert für Vibrationen mit einem aktuell auf der Handwerkzeugmaschine aufgenommenen Werkzeug (26) verglichen wird, um ein Steuersignal zu erzeugen, mittels dessen mindestens ein Betriebsparameter der Handwerkzeugmaschine gesteuert wird.