DE102012215618A1

DE102012215618A1 - Wireless electric power tool e.g. lithium ion battery nut runner has control device that is provided for controlling rotational movement of tool holder driven by electric drive motor with respect to step-less gear box

Info

Publication number: DE102012215618A1
Application number: DE201210215618
Authority: DE
Inventors: Jens Brennenstuhl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2014-03-27

Abstract

The tool (100) has a tool holder (120) that is driven with respect to a step-less gear box (115) by an electric drive motor (110). A control device (125) is provided for controlling the rotational movement of the tool holder. The step-less gear box is provided with a variable region limited by a lower and the upper limit conversion factors. The control device is adapted to the conversion factor of the step-less gear box, for controlling the rotational speed of the drive motor. Independent claims are included for the following: (1) method for controlling wireless electric power tool; and (2) computer program product for controlling wireless electric power tool.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Elektrowerkzeug mit einem Antriebsmotor und einer durch den Antriebsmotor antreibbaren Werkzeugaufnahme.The invention relates to a power tool. In particular, the invention relates to a power tool with a drive motor and a drivable by the drive motor tool holder.

Stand der TechnikState of the art

Ein kabelloses Elektrowerkzeug, insbesondere ein Akkuschrauber, verwendet einen elektrischen Energiespeicher wie einen Lithium-Ionen-, einen Nickel-Metallhydrid-, oder einen Lithium-Polymer-Akkumulator, um eine Betriebsfähigkeit fernab eines elektrischen Versorgungsnetzes zu gewährleisten. Dabei ist eine Leistungsfähigkeit des elektrischen Werkzeugs durch die Menge der Energie begrenzt, die in dem elektrischen Energiespeicher gespeichert ist. A cordless power tool, especially a cordless screwdriver, uses an electrical energy storage such as a lithium-ion, a nickel-metal hydride, or a lithium-polymer battery to ensure operability far away from an electrical supply network. In this case, a performance of the electric tool is limited by the amount of energy stored in the electrical energy storage.

Es ist bekannt, dass der elektrische Antriebsmotor an unterschiedlichen Betriebspunkten unterschiedliche Wirkungsgrade aufweist. Der Betriebspunkt ist üblicherweise durch eine Drehzahl und eine dabei abgegebene mechanische Leistung des Antriebsmotors definiert. Wird der Antriebsmotor an einem Betriebspunkt betrieben, an dem sein Wirkungsgrad groß ist, so kann dadurch elektrische Energie eingespart und die Leistungsfähigkeit bzw. die Betriebsdauer des Elektrowerkzeugs können verbessert werden. It is known that the electric drive motor has different efficiencies at different operating points. The operating point is usually defined by a rotational speed and thereby delivered mechanical power of the drive motor. If the drive motor is operated at an operating point at which its efficiency is high, this can save electrical energy and the performance or the operating life of the power tool can be improved.

Um einen möglichst optimalen Betriebspunkt auch bei unterschiedlichen Leistungsanforderungen an das Elektrowerkzeug erzielen zu können, ist es bekannt, eine Steuereinrichtung vorzusehen, die ein Schaltgetriebe derart ansteuert, dass das Untersetzungsverhältnis einer eingelegten Getriebestufe des Getriebes einen möglichst optimalen Betriebspunkt des Antriebsmotors erlaubt. Derartige Anordnungen sind beispielsweise in WO-2010021251-A1 , US-20090242226-A1 oder EP 2 404 710 A2 gezeigt. In order to achieve the best possible operating point even with different power requirements of the power tool, it is known to provide a control device that controls a transmission so that the reduction ratio of an engaged gear stage of the transmission allows the best possible operating point of the drive motor. Such arrangements are for example in WO-2010021251-A1 . US-20090242226-A1 or EP 2 404 710 A2 shown.

Ein Schaltgetriebe ist jedoch üblicherweise relativ komplex aufgebaut, sodass zusätzliche Kosten entstehen können. Bei einigen Schaltgetrieben bedingt ein Wechsel der Getriebestufe, dass Zahnräder axial verschoben werden, wobei Zahngeometrien stirnseitig aufeinandertreffen können, die sich dann unter Umständen nicht oder nur schlecht miteinander in Eingriff bringen lassen. Derartige Schwierigkeiten können zu einer vorzeitigen Abnutzung der Zahngeometrien führen. Einige Getriebe unterstützen auch kein Schalten unter Last, wodurch ein Arbeitsfluss durch ein Wechseln der Getriebestufe unterbrochen werden muss. However, a manual transmission is usually constructed relatively complex, so that additional costs can arise. In some manual transmissions requires a change of the gear stage that gears are moved axially, with tooth geometries can meet the front side, which may not or only poorly engage with each other under certain circumstances. Such difficulties can lead to premature wear of the tooth geometries. Some transmissions also do not support shifting under load, which must interrupt a work flow by changing the gear stage.

Außerdem kann ein automatisch gesteuertes Wechseln der Getriebestufe für einen Benutzer des Elektrowerkzeugs unvermittelt erfolgen, sodass eine unter hohem Drehmoment oder besonders genau auszuführende Arbeit durch den Wechsel beeinträchtigt werden kann. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Elektrowerkzeug und ein Steuerverfahren für ein Elektrowerkzeug anzugeben, die eine verbesserte Ausnutzung der vorhandenen elektrischen Energie bei gutem Arbeitsverhalten ermöglichen. Die Erfindung löst diese Aufgaben mittels eines Elektrowerkzeugs, eines Verfahrens und eines Computerprogrammprodukts mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.In addition, an automatically controlled change of the gear stage for a user of the power tool can take place abruptly, so that under high torque or particularly accurate work to be performed by the change can be affected. The invention is therefore based on the object of specifying a power tool and a control method for a power tool, which allow improved utilization of the existing electrical energy with good working behavior. The invention solves these objects by means of a power tool, a method and a computer program product having the features of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ein erfindungsgemäßes Elektrowerkzeug umfasst einen elektrischen Antriebsmotor, ein Getriebe, eine Werkzeugaufnahme, die mittels des Getriebes durch den Antriebsmotor antreibbar ist, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Drehbewegung der Werkzeugaufnahme. Dabei ist das Getriebe als stufenloses Getriebe ausgeführt. A power tool according to the invention comprises an electric drive motor, a gear, a tool holder, which can be driven by the drive motor by means of the gear, and a control device for controlling a rotational movement of the tool holder. The transmission is designed as a continuously variable transmission.

Mittels des stufenlosen Getriebes ist es möglich, den Antriebsmotor auch bei unterschiedlichen Anforderungen an eine abgegebene mechanische Leistung oder Drehzahl der Werkzeugaufnahme mit einer Drehzahl zu betreiben, bei der die aufgenommene elektrische Energie effizient, also mit einem hohen Wirkungsgrad, umgesetzt wird. Ein Gangwechsel zwischen unterschiedlichen, fest vorgegebenen Getriebestufen kann entfallen, wodurch ein gleichmäßigerer Arbeitsfortschritt und verringerter Verschleiß am Getriebe gewährleistet sein können. Durch das stufenlose Getriebe kann der Antriebsmotor in einem Arbeitspunkt betrieben werden, bei dem eine wirtschaftlichere bzw. effizientere Ausnutzung der aufgenommenen elektrischen Energie erfolgt als bei Verwendung eines bekannten Schaltgetriebes. Dies kann insbesondere wichtig sein, wenn das Elektrowerkzeug kabellos ist, also über einen elektrischen Energiespeicher verfügt.By means of the continuously variable transmission, it is possible to operate the drive motor even with different demands on an output mechanical power or speed of the tool holder at a speed at which the recorded electrical energy is efficiently, ie with high efficiency, implemented. A gear change between different fixed transmission stages can be omitted, whereby a more uniform work progress and reduced wear on the gearbox can be guaranteed. Due to the continuously variable transmission, the drive motor can be operated at an operating point in which a more economical or more efficient utilization of the absorbed electrical energy takes place than when using a known gearbox. This may be particularly important if the power tool is wireless, that has an electrical energy storage.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Elektrowerkzeug mit einem Getriebe versehen, dessen stufenloser variabler Bereich des Umsetzungsfaktors begrenzt ist durch einen unteren und einen oberen Grenzumsetzungsfaktor. Dadurch können die Komplexität des Aufbaus und/oder der notwendige Bauraum reduziert werden.In another embodiment, the power tool is provided with a transmission whose continuously variable range of the conversion factor is limited by a lower and an upper limit conversion factor. As a result, the complexity of the structure and / or the necessary space can be reduced.

Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, einen Umsetzungsfaktor des stufenlosen Getriebes in Abhängigkeit der Drehzahl des Antriebsmotors zu steuern. Der Umsetzungsfaktor kann ein Übersetzungsfaktor oder ein Untersetzungsfaktor sein. Die Steuereinrichtung kann den Umsetzungsfaktor insbesondere so steuern, dass das durch den Antriebsmotor abgegebene Drehmoment in einem vorbestimmten Bereich liegt, in dem die Effizienz des Antriebsmotors besonders hoch ist. The control device may be configured to control a conversion factor of the continuously variable transmission as a function of the rotational speed of the drive motor. The conversion factor may be a translation factor or a reduction factor. The control device can in particular control the conversion factor such that the torque output by the drive motor in one predetermined range in which the efficiency of the drive motor is particularly high.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, einen Umsetzungsfaktor des stufenlosen Getriebes in Abhängigkeit eines Stroms durch den Antriebsmotor zu steuern. Die Steuereinrichtung kann den Umsetzungsfaktor insbesondere so steuern, dass die Drehzahl des Antriebsmotors in einem vorbestimmten Drehzahlbereich liegt, in welchem die Effizienz des Antriebsmotors besonders hoch ist.In a further embodiment, the control device may be configured to control a conversion factor of the continuously variable transmission as a function of a current through the drive motor. The control device can in particular control the conversion factor such that the rotational speed of the drive motor is within a predetermined rotational speed range in which the efficiency of the drive motor is particularly high.

In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den Umsetzungsfaktor des stufenlosen Getriebes zu steuern, um einen Wirkungsgrad des Antriebsmotors zu erhöhen. Der Wirkungsgrad des Antriebsmotors ist üblicherweise bezüglich des abgegebenen Drehmoments oder der Drehzahl variabel. Die Drehzahl des Antriebsmotors kann somit in einem vorbestimmten Bereich gehalten werden, während das durch die Werkzeugaufnahme abgegebene Drehmoment variiert. Die durch das Elektrowerkzeug auf der Basis der im elektrischen Energiespeicher gespeicherten Energie bereitstellbare mechanische Leistung kann so vergrößert werden. Der Antriebsmotor kann in einem Drehzahl- bzw. Drehmomentbereich betrieben werden, in welchem eine Erwärmung, ein Verschleiß oder eine Lärmentwicklung verringert sein kann. In one embodiment, the control device is configured to control the conversion factor of the continuously variable transmission in order to increase the efficiency of the drive motor. The efficiency of the drive motor is usually variable with respect to the output torque or the speed. The rotational speed of the drive motor can thus be kept in a predetermined range, while the torque output by the tool holder varies. The mechanical power which can be provided by the power tool on the basis of the energy stored in the electrical energy store can thus be increased. The drive motor may be operated in a speed or torque range in which heating, wear or noise may be reduced.

In anderen Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, den Umsetzungsfaktor des stufenlosen Getriebes zu steuern, um eine durch den Antriebsmotor bereitgestellte mechanische Leistung oder einen durch das Elektrowerkzeug bereitgestellten Arbeitsfortschritt zu erhöhen. Je nach momentaner Anforderung kann das stufenlose Getriebe somit dazu verwendet werden, ein primäres Arbeitsziel zu erreichen. Es sind auch Mischformen möglich, bei denen insbesondere eine hohe Arbeitsleistung mit einem effizienten Betrieb vereinbar sein kann. In einer Variante kann eine der drei Steuerstrategien bzw. eine voreinstellbare Mischform durch einen Anwender des Elektrowerkzeugs wählbar sein.In other embodiments, the controller may be configured to control the conversion factor of the continuously variable transmission to increase a mechanical power provided by the drive motor or a work progress provided by the power tool. Depending on the current requirement, the continuously variable transmission can thus be used to achieve a primary work objective. Mixed forms are also possible in which, in particular, a high work output can be compatible with efficient operation. In one variant, one of the three control strategies or a presettable hybrid form can be selected by a user of the power tool.

Das Elektrowerkzeug kann ferner ein Bedienelement umfassen, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Umsetzungsfaktor des stufenlosen Getriebes in Abhängigkeit einer Stellung des Bedienelements auf einen vorbestimmten Umsetzungsfaktor zu steuern. Dadurch kann der Anwender bei mittelschweren Arbeitsfällen mit nicht konstanter Last, die bei Verwendung eines Elektrowerkzeuges mit konventionellem Schaltgetriebe bereits ein Schalten in einen Gang mit höherem Umsetzungsfaktor notwendig machen und somit die Arbeitsgeschwindigkeit stark reduzieren, der Umsetzungsfaktor des stufenlosen Getriebes so gewählt werden, dass der Arbeitsfall vollständig und mit optimierter Arbeitsgeschwindigkeit durchgeführt werden kann.The power tool may further comprise an operating element, wherein the control device is adapted to control the conversion factor of the continuously variable transmission in dependence on a position of the operating element to a predetermined conversion factor. As a result, the user in medium-heavy work cases with non-constant load, which already make it necessary to shift into a gear with higher conversion factor when using a power tool with conventional transmission and thus greatly reduce the operating speed, the conversion factor of the continuously variable transmission are chosen so that the case of work can be performed completely and at an optimized operating speed.

In einer anderen Ausführungsform kann das Elektrowerkzeug ein Bedienelement umfassen, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Umsetzungsfaktor des stufenlosen Getriebes in Abhängigkeit einer Stellung des Bedienelements auf eine vorbestimmte Steuerstrategie zu steuern. Dadurch kann der Anwender über das Bedienelement auswählen, ob die Steuereinrichtung den Umsetzungsfaktor des stufenlosen Getriebes so steuert, dass der Wirkungsgrad des Antriebsmotors oder die durch den Antriebsmotor bereitgestellte mechanische Leistung oder der durch das Elektrowerkzeug bereitgestellte Arbeitsfortschritt erhöht ist.In another embodiment, the power tool may include an operating element, wherein the control device is adapted to control the conversion factor of the continuously variable transmission in dependence on a position of the operating element to a predetermined control strategy. Thereby, the user can select via the operating element, whether the control device controls the conversion factor of the continuously variable transmission so that the efficiency of the drive motor or provided by the drive motor mechanical power or provided by the power tool work progress is increased.

In noch einer Ausführungsform umfasst das Elektrowerkzeug ein weiteres Getriebe mit einem oder mehreren festen Umsetzungsfaktoren, das im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und der Werkzeugaufnahme vorgesehen ist. Ein Bereich von variablen Umsetzungsfaktoren des stufenlosen Getriebes kann so verbessert ausgenutzt werden. Beispielsweise kann ein stufenloses Getriebe, das zwischen einem Untersetzungsfaktor und einem Übersetzungsfaktor variabel ist, mittels eines weiteren Untersetzungsgetriebes als stufenlos variables Untersetzungsgetriebe eingesetzt werden. In yet another embodiment, the power tool includes another gear having one or more fixed conversion factors provided in the drive train between the drive motor and the tool holder. A range of variable conversion factors of the continuously variable transmission can be exploited so improved. For example, a continuously variable transmission, which is variable between a reduction factor and a transmission factor, be used by means of another reduction gear as a continuously variable reduction gear.

In einer Ausführungsform ist das weitere Getriebe schaltbar, um einen von mehreren vorbestimmten Umsetzungsfaktoren aufzuweisen. Der Steuerbereich des stufenlosen Getriebes kann so vergrößert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, einen der Umsetzungsfaktoren des weiteren Getriebes zu aktivieren. Die Variabilität des stufenlosen Getriebes kann so transparent für einen Benutzer des Elektrowerkzeugs gesteigert sein. Ein vergrößerter Bereich von Arbeitspunkten des Elektrowerkzeugs oder eine weitere Verbesserung einer der oben beschriebenen Optimierungen können so realisiert werden.In one embodiment, the further transmission is shiftable to have one of a plurality of predetermined conversion factors. The control range of the continuously variable transmission can be increased. In a preferred embodiment, the control device is set up to activate one of the conversion factors of the further transmission. The variability of the continuously variable transmission can thus be increased transparently for a user of the power tool. An increased range of operating points of the power tool or a further improvement of one of the optimizations described above can be realized in this way.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung eines Elektrowerkzeugs mit einem Antriebsmotor und einer Werkzeugaufnahme, die mittels eines stufenlosen Getriebes durch den Antriebsmotor antreibbar ist, umfasst Schritte des Abtastens eines analogen Eingabeelements und des Steuerns einer Drehzahl oder eines Stroms des Antriebsmotors und eines Umsetzungsfaktors des Getriebes, um einen Wirkungsgrad des Antriebsmotors oder eine durch den Antriebsmotor bereitgestellte mechanische Leistung oder einen durch das Elektrowerkzeug bereitgestellten Arbeitsfortschritt zu erhöhen. An inventive method for controlling a power tool with a drive motor and a tool holder which is drivable by the drive motor by means of a continuously variable transmission comprises steps of sampling an analog input element and controlling a speed or current of the drive motor and a conversion factor of the transmission to a To increase the efficiency of the drive motor or provided by the drive motor mechanical power or provided by the power tool work progress.

Die Erhöhung des Wirkungsgrads kann insbesondere durch Betrieb des Antriebsmotors in einem vorbestimmten Drehzahlbereich bzw. in einem vorbestimmten Bereich abgegebenen Drehmoments erfolgen. Die oben mit Bezug auf das Elektrowerkzeug beschriebenen Vorteile können durch das Verfahren erbracht werden. Insbesondere kann das Verfahren auf einer Steuereinrichtung eines bekannten Elektrowerkzeugs, das zusätzlich mit einem stufenlosen Getriebe und einem Stellglied ausgerüstet ist, ausgeführt werden. The increase in the efficiency can in particular by operation of the drive motor in a predetermined speed range or in a predetermined torque delivered torque. The advantages described above with respect to the power tool can be provided by the method. In particular, the method can be performed on a control device of a known power tool, which is additionally equipped with a continuously variable transmission and an actuator.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.A computer program product according to the invention comprises program code means for carrying out the method described, when the computer program product runs on a processing device or is stored on a computer-readable data carrier.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:

1 ein Elektrowerkzeug; 1 a power tool;

2 Kennlinien des Antriebsmotors aus 1; 2 Characteristics of the drive motor 1 ;

3 einen zeitlichen Drehmomentverlauf beim Betrieb des Elektrowerkzeugs aus 1, und 3 a temporal torque curve during operation of the power tool 1 , and

4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung des Elektrowerkzeugs aus 1
darstellt. 4 a flowchart of a method for controlling the power tool from 1
represents.

Genaue Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments

1 zeigt ein Elektrowerkzeug 100 in einer schematischen Darstellung. Das Elektrowerkzeug 100 umfasst einen optionalen elektrischen Energiespeicher 105, einen elektrischen Antriebsmotor 110, ein stufenloses Getriebe 115, eine Werkzeugaufnahme 120 und eine Steuereinrichtung 125. Entfällt der elektrische Energiespeicher 105, so kann ein Versorgungskabel zur Verbindung mit einer externen Stromquelle vorgesehen sein. Der Antriebsmotor 110 kann insbesondere ein Gleichstrommotor sein, bevorzugterweise ohne Kollektor („brushless“). Der Antriebsmotor 110 wirkt über das stufenlose Getriebe 115 auf die Werkzeugaufnahme 120. In einer Ausführungsform ist ein weiteres Getriebe 130 vorgesehen, das im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor 110 und der Werkzeugaufnahme 120 vorgesehen ist. Dabei kann das weitere Getriebe 130 etwa zwischen dem Antriebsmotor 110 und dem stufenlosen Getriebe 115 oder zwischen dem stufenlosen Getriebe 115 und der Werkzeugaufnahme 120 angeordnet sein. 1 shows a power tool 100 in a schematic representation. The power tool 100 includes an optional electrical energy storage 105 , an electric drive motor 110 , a continuously variable transmission 115 , a tool holder 120 and a controller 125 , Does not the electrical energy storage 105 Thus, a supply cable for connection to an external power source may be provided. The drive motor 110 may in particular be a DC motor, preferably without a collector ("brushless"). The drive motor 110 acts via the continuously variable transmission 115 on the tool holder 120 , In one embodiment, another transmission is 130 provided in the drive train between the drive motor 110 and the tool holder 120 is provided. In this case, the other transmission 130 for example between the drive motor 110 and the continuously variable transmission 115 or between the continuously variable transmission 115 and the tool holder 120 be arranged.

Das dargestellte stufenlose Getriebe 115 ist in exemplarischer Weise als Toroidgetriebe dargestellt, es kann jedoch auch ein beliebiges anderes Getriebe mit stufenlos veränderbarem Umsetzungsfaktor umfassen. Insbesondere kann eines von einem CVT-Getriebe (continuously variable transmission), einem IVT-Getriebe (infinite variable transmission), einem X-CONI-Getriebe, einem NuVinci-Getriebe oder einem Kegelringgetriebe verwendet werden. The illustrated continuously variable transmission 115 is exemplified as a toroidal transmission, but may also include any other continuously variable conversion factor transmission. In particular, one of a continuously variable transmission (CVT), an infinite variable transmission (IVT), an X-CONI transmission, a NuVinci transmission, or a cone ring transmission may be used.

In der dargestellten Ausführungsform ist der Umsetzungsfaktor des stufenlosen Getriebes 115 je nach Steuerung größer oder kleiner als 1; es können also Untersetzungsfaktoren und Übersetzungsfaktoren realisiert werden. In einer anderen Ausführungsform umfasst der variable Bereich von Umsetzungsfaktoren des stufenlosen Getriebes 115 nur Werte < 1, sodass die Drehbewegung des Antriebsmotors 110 ausschließlich untersetzt, also in der Drehgeschwindigkeit verlangsamt, an die Werkzeugaufnahme 120 weitergegeben werden kann. Das weitere Getriebe 130 kann dazu beitragen, den variablen Bereich des stufenlosen Getriebes 115 in Abhängigkeit des verfügbaren Drehzahlbands des Antriebsmotors 110 passend anzuordnen. In the illustrated embodiment, the conversion factor of the continuously variable transmission 115 depending on the controller, greater or smaller than 1; So reduction factors and translation factors can be realized. In another embodiment, the variable range comprises conversion factors of the continuously variable transmission 115 only values <1, so the rotational movement of the drive motor 110 only underpowered, so slowed down in the rotational speed, to the tool holder 120 can be passed on. The further gear 130 can contribute to the variable range of the continuously variable transmission 115 depending on the available speed band of the drive motor 110 to arrange appropriately.

Das weitere Getriebe 130 kann einen fest vorbestimmten Umsetzungsfaktor aufweisen oder, in einer anderen Ausführungsform, steuerbar sein, um einen von mehreren vorbestimmten Umsetzungsfaktoren aufzuweisen. Ein Umschalten zwischen vorbestimmten Getriebestufen, um die Umsetzungsfaktoren zu aktivieren, kann in einer bevorzugten Ausführungsform durch die Steuereinrichtung 125 steuerbar sein. In einer anderen Ausführungsform ist die Wahl der Getriebestufen des weiteren Getriebes 130 durch einen Benutzer des Elektrowerkzeugs 100 durchführbar, insbesondere auf mechanische Weise. The further gear 130 may have a fixed predetermined conversion factor or, in another embodiment, be controllable to have one of a plurality of predetermined conversion factors. Switching between predetermined gear stages to activate the conversion factors may in a preferred embodiment by the controller 125 be controllable. In another embodiment, the choice of gear stages of the further transmission 130 by a user of the power tool 100 feasible, especially in a mechanical way.

Das Elektrowerkzeug 100 kann ferner ein erstes Bedienelement 135 und/oder ein zweites Bedienelement 140 aufweisen. Das erste Bedienelement 135 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einen analogen Parameter bereitzustellen, der durch die Steuereinrichtung 125 abgetastet werden kann. Dieser Parameter kann eine benutzergesteuerte Vorgabe für einen Parameter der Drehbewegung der Werkzeugaufnahme 120 umfassen, beispielsweise eine Leistung, eine Drehzahl oder ein Drehmoment. Das zweite Bedienelement 140 kann zur Auswahl von unterschiedlichen Steuerstrategien der Steuereinrichtung 125 dienen. In einer Variante kann das zweite Bedienelement 140 auch zur Auswahl einer Getriebestufe des weiteren Getriebes 130 dienen. The power tool 100 can also be a first control 135 and / or a second operating element 140 exhibit. The first control 135 is preferably configured to provide an analog parameter provided by the controller 125 can be sampled. This parameter can be a user-controlled specification for a parameter of the rotational movement of the tool holder 120 include, for example, a power, a rotational speed or a torque. The second control 140 can be used to select different control strategies of the control device 125 serve. In a variant, the second operating element 140 also for selecting a gear stage of the other transmission 130 serve.

Die Steuereinrichtung 125 ist bevorzugterweise dazu eingerichtet, sowohl das stufenlose Getriebe 115 als auch den Antriebsmotor 110 zu steuern. In einer einfachen Ausführungsform kann der Antriebsmotor 110 nur ein- oder ausgeschaltet werden. In einer Variante erfolgt das Ein- und Ausschalten mittels eines variablen Tastverhältnisses (Pulsweitenmodulation, PWM), um eine Drehzahl des Antriebsmotors 110 einzustellen. In noch einer anderen Variante können ein durch den Antriebsmotor 110 aufgenommener Strom oder eine dem Antriebsmotor 110 bereitgestellte Spannung durch die Steuereinrichtung 125 veränderbar sein. The control device 125 is preferably adapted to both the continuously variable transmission 115 as well as the drive motor 110 to control. In a simple embodiment, the drive motor 110 only be switched on or off. In one variant, the switching on and off by means of a variable duty cycle (pulse width modulation, PWM) to a speed of the drive motor 110 adjust. In one more Another variant can be a by the drive motor 110 absorbed power or the drive motor 110 provided voltage by the controller 125 be changeable.

Die Steuereinrichtung 125 hat die Aufgabe, den Antriebsmotor 110 in einem energetisch möglichst vorteilhaften Bereich zu betreiben und das stufenlose Getriebe 115 gleichzeitig so einzustellen, dass die Drehbewegung der Werkzeugaufnahme 120 einem vorbestimmten Sollwert entspricht. Dieser Sollwert kann insbesondere aus einer Stellung des ersten Bedienelements 135 abgeleitet sein und beispielsweise eine Leistung, ein Drehmoment oder eine Drehzahl umfassen.The control device 125 has the task of the drive motor 110 operate in an energetically most advantageous area and the continuously variable transmission 115 simultaneously adjust so that the rotational movement of the tool holder 120 corresponds to a predetermined desired value. This setpoint can in particular from a position of the first control element 135 be derived and include, for example, a power, a torque or a speed.

2 zeigt ein Diagramm 200 mit Kennlinien des Antriebsmotors 110 aus 1. In horizontaler Richtung ist ein vom Antriebsmotor 110 abgegebenes Drehmoment M angetragen. Es sind Verläufe für eine Drehzahl 205, einen Wirkungsgrad 210, eine Leistung 215 und einen Strom 220 angetragen. Dabei sind die Skalierungen in vertikaler Richtung jeweils unterschiedlich und hier nur qualitativ dargestellt. Bei unterschiedlichen Betriebsspannungen können sich die Kennlinien für einen bestimmten Antriebsmotor 110 zwar verschieben, der gezeigte qualitative Zusammenhang bleibt jedoch erhalten. 2 shows a diagram 200 with characteristics of the drive motor 110 out 1 , In the horizontal direction is one of the drive motor 110 delivered torque M submitted. They are gradients for a speed 205 , an efficiency 210 , a performance 215 and a stream 220 plotted. The scalings in the vertical direction are different in each case and here only qualitatively represented. At different operating voltages, the characteristics for a particular drive motor can 110 Although shifting, the qualitative relationship shown remains intact.

In Kenntnis der dargestellten Verläufe, insbesondere des Wirkungsgrads 210, ist es möglich, den Antriebsmotor 110 in einem Bereich zu betreiben, der für ein gewähltes primäres Arbeitsziel am wichtigsten ist, ohne damit automatisch eine Drehzahl oder ein Drehmoment der Werkzeugaufnahme 120 zu bedingen. Beispielsweise kann der Antriebsmotor 110 auf einen Bereich des höchsten Wirkungsgrads 210 geregelt werden und eine vorbestimmte Drehzahl oder ein vorbestimmtes Drehmoment der Werkzeugaufnahme 120 durch einen zum Betrieb des Antriebsmotors 110 korrespondierenden Umsetzungsfaktor des stufenlosen Getriebes 115 bereitgestellt werden. In einem anderen Bereich von Drehmoment kann der Antriebsmotor 110 auch zur Abgabe einer maximalen Leistung 215 geregelt werden, wobei wieder die Drehzahl bzw. das Drehmoment an der Werkzeugaufnahme 120 über die Stellung des stufenlosen Getriebes 115 beeinflussbar sind.In the knowledge of the illustrated courses, in particular the efficiency 210 , it is possible the drive motor 110 operate in a range that is most important to a selected primary task without automatically providing a speed or torque of the tool holder 120 to condition. For example, the drive motor 110 to a region of highest efficiency 210 be controlled and a predetermined speed or a predetermined torque of the tool holder 120 by one for operating the drive motor 110 Corresponding conversion factor of the continuously variable transmission 115 to be provided. In another range of torque, the drive motor 110 also for delivering a maximum power 215 be regulated, again the speed or the torque at the tool holder 120 about the position of the continuously variable transmission 115 can be influenced.

3 zeigt ein Diagramm 300 eines zeitlichen Drehmomentverlaufs 305 beim Betrieb des Elektrowerkzeugs 100 aus 1. Dargestellt ist ein exemplarischer Verlauf des Drehmoments am Antriebsmotor 110 beim Eindrehen einer Schraube in Weichholz. In einem ersten Abschnitt 310 liegt das Drehmoment nahe Null, bevor die Schraube ins Holz eingedrungen ist. Mit ihrem Eindringen steigt das Drehmoment an und bleibt in einem zweiten Abschnitt 320 relativ lange einigermaßen konstant, während die Schraube sukzessive ins Holz eingedreht wird. In einem dritten Abschnitt 330 steigt das Drehmoment kurz steil an, wenn der Schraubenkopf das Holz erreicht. Bei Erreichen der vom Anwender gewünschten Endlage der Schraube schaltet dieser das Elektrowerkzeug 100 ab, sodass das Drehmoment 305 wieder auf Null abfällt. 3 shows a diagram 300 a temporal torque curve 305 during operation of the power tool 100 out 1 , Shown is an exemplary curve of the torque at the drive motor 110 when screwing a screw into softwood. In a first section 310 the torque is close to zero before the screw has penetrated into the wood. With their penetration, the torque increases and remains in a second section 320 relatively constant for a relatively long time, while the screw is successively screwed into the wood. In a third section 330 the torque rises sharply when the screw head reaches the wood. When the end position of the screw desired by the user is reached, the latter switches the power tool 100 off, so the torque 305 falls back to zero.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zur Steuerung des Elektrowerkzeugs 100 aus 1. In der dargestellten Ausführungsform beginnt das Verfahren 400 in einem optionalen Schritt 405, indem eine Stellung des zweiten Bedienelements 140 abgetastet wird. Je nach Ergebnis der Abtastung wird im Folgenden eine andere Größe des Elektrowerkzeugs 100 optimiert, beispielsweise ein Wirkungsgrad oder eine mechanische Leistung. 4 shows a flowchart of a method 400 for controlling the power tool 100 out 1 , In the illustrated embodiment, the method begins 400 in an optional step 405 by placing a position of the second operating element 140 is scanned. Depending on the result of the scan, a different size of the power tool will be described below 100 optimized, for example, an efficiency or mechanical performance.

In einem folgenden Schritt 410 wird ein analoger Parameter mittels des ersten Bedienelements 135 abgetastet. Der abgetastete Parameter kann je nach eingestelltem Betriebsmodus unterschiedliche Ausgangsgrößen des Elektrowerkzeugs 100 als Soll-Größe repräsentieren, insbesondere eine Drehzahl, ein Drehmoment oder eine Leistung an der Werkzeugaufnahme 120.In a following step 410 becomes an analog parameter by means of the first control element 135 sampled. The sampled parameter may vary depending on the operating mode set to different outputs of the power tool 100 represent as a target size, in particular a speed, torque or power at the tool holder 120 ,

In einem Schritt 415 werden einer oder mehrere Betriebsparameter des Elektrowerkzeugs 100 als Istwerte abgetastet. Diese Betriebsparameter können insbesondere einen Strom durch den elektrischen Antriebsmotor 110, eine am Antriebsmotor 110 anliegende Spannung, eine Drehzahl des Antriebsmotors 110 oder ein aktiviertes Umsetzungsverhältnis des weiteren Getriebes 130 umfassen. In one step 415 become one or more operating parameters of the power tool 100 sampled as actual values. In particular, these operating parameters can be a current through the electric drive motor 110 , one on the drive motor 110 applied voltage, a speed of the drive motor 110 or an activated conversion ratio of the further transmission 130 include.

In einem folgenden Schritt 420 werden auf der Basis des Modus, der Ist-Größen und der Soll-Größen Stellgrößen für den Antriebsmotor 110 und das stufenlose Getriebe 115 bereitgestellt. Die Stellgrößen für den Antriebsmotor 110 können insbesondere einen Strom oder eine effektive Spannung umfassen. Das Bereitstellen in Schritt 420 erfolgt dabei derart, dass die gewählte Ausgangsgröße an der Werkzeugaufnahme 120 erreicht wird, während gleichzeitig ein Parameter optimiert wird, insbesondere der Wirkungsgrad des Antriebsmotors 110, wie oben mit Bezug auf 2 beschrieben ist. In a following step 420 On the basis of the mode, the actual variables and the setpoint variables, these are actuating variables for the drive motor 110 and the continuously variable transmission 115 provided. The manipulated variables for the drive motor 110 may in particular include a current or an effective voltage. Deploying in step 420 takes place in such a way that the selected output at the tool holder 120 is achieved while at the same time a parameter is optimized, in particular the efficiency of the drive motor 110 as above with respect to 2 is described.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2010021251 A1 [0004]
US 20090242226 A1 [0004]
EP 2404710 A2 [0004]

Claims

Power tool ( 100 ), comprising: - an electric drive motor ( 110 ); - a gearbox ( 115 ); - a tool holder ( 120 ), which by means of the transmission ( 115 ) by the drive motor ( 110 ), and - a control device ( 125 ) for controlling a rotational movement of the tool holder ( 120 ), characterized in that - the transmission is a continuously variable transmission ( 115 ).

Power tool ( 100 ) according to claim 1, wherein the continuously variable transmission ( 115 ) has a conversion factor with a variable range and the range is limited by a lower and an upper limit conversion factor.

Power tool ( 100 ) according to claim 1 or 2, wherein the control device ( 125 ) is adapted to a conversion factor of the continuously variable transmission ( 115 ) as a function of the rotational speed of the drive motor ( 110 ) to control.

Power tool ( 100 ) according to claim 1 or 2, wherein the control device ( 125 ) is adapted to a conversion factor of the continuously variable transmission ( 115 ) in response to a current through the drive motor ( 110 ) to control.

Power tool ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the control device ( 125 ) is adapted to the conversion factor of the continuously variable transmission ( 115 ) to control the efficiency of the drive motor ( 110 ) increase.

Power tool ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the control device ( 125 ) is adapted to the conversion factor of the continuously variable transmission ( 115 ) to control one by the drive motor ( 110 ) to increase mechanical power provided.

Power tool ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the control device ( 125 ) is adapted to the conversion factor of the continuously variable transmission ( 115 ) to control one by the power tool ( 100 ) to increase the work progress provided.

Power tool ( 100 ) according to one of the preceding claims, further comprising an operating element ( 140 ), wherein the control device ( 125 ) is adapted to the conversion factor of the continuously variable transmission ( 115 ) depending on a position of the operating element ( 140 ) to a predetermined conversion factor.

Power tool ( 100 ) according to one of the preceding claims, further comprising an operating element ( 140 ), wherein the control device ( 125 ) is adapted to the conversion factor of the continuously variable transmission ( 115 ) depending on a position of the operating element ( 140 ) to control a predetermined control strategy.

Power tool ( 100 ) according to one of the preceding claims, further comprising a further transmission ( 130 ) with one or more fixed conversion factors in the drive train between the drive motor ( 110 ) and the tool holder ( 120 ) is provided.

Power tool ( 100 ) according to claim 10, wherein the further transmission ( 130 ) is switchable to have one of a plurality of predetermined conversion factors.

Power tool ( 100 ) according to claim 11, wherein the control device ( 125 ) is adapted to one of the conversion factors of the further transmission ( 130 ) to activate.

Procedure ( 400 ) for controlling a power tool ( 100 ) with, a drive motor ( 110 ) and a tool holder ( 120 ), which by means of a continuously variable transmission ( 115 ) by the drive motor ( 110 ), the method comprising the steps of: - scanning ( 410 ) of an analog input element ( 135 ) and - taxes ( 420 ) a speed or a current of the drive motor ( 110 ) and a conversion factor of the continuously variable transmission ( 115 ), - an efficiency of the drive motor ( 110 ) or one by the drive motor ( 110 ) provided mechanical power or by the power tool ( 100 ) to increase the work progress provided.

Computer program product with program code means for carrying out the method ( 400 ) according to one of the preceding claims, if the computer program product is stored on a processing device ( 125 ) or stored on a computer-readable medium.