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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere Rasenmäher, mit wenigstens zwei unterschiedlichen Antriebseinrichtungen, die jeweils einen ansteuerbaren Antriebsmotor aufweisen, und mit einer Steuereinheit zum Ansteuern der Antriebsmotoren.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer entsprechenden Werkzeugmaschine, die wenigstens zwei unterschiedliche Antriebseinrichtungen aufweist, die jeweils einen ansteuerbaren Antriebsmotor umfassen.
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Stand der Technik
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Werkzeugmaschinen sowie Verfahren zum Betreiben von Werkzeugmaschinen sind grundsätzliche bekannt. So gibt es Werkzeugmaschinen, die eine erste Antriebseinrichtung, beispielsweise zum Antreiben eines Bohrwerkzeugs in eine erste Richtung, und eine zweite Antriebseinrichtung zum Antreiben des Bohrwerkzeugs in eine zweite Richtung aufweisen. So können durch die erste Antriebseinrichtung beispielsweise eine Drehzahl und ein Drehmoment des Bohrwerkzeugs eingestellt werden, während mittels der zweiten Antriebseinrichtung ein Vorschub eingestellt wird. So sind beispielsweise Rasenmäher bekannt, die zum einen eine Antriebseinrichtung zum Betreiben des Schneidwerkzeugs aufweisen, und eine zweite Antriebseinrichtung, die Räder des Rasenmähers zur Vorwärtsbewegung des Rasenmähers antreibt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass das Zusammenwirken der beiden Antriebseinrichtungen koordiniert wird, um ein optimales Bearbeitungsergebnis durch die Werkzeugmaschine zu erhalten. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Steuereinheit Mittel aufweist, mit denen sie einen Betriebszustand von einem der Antriebsmotoren erfasst, und den anderen der Antriebsmotoren in Abhängigkeit vom Betriebszustand des einen Antriebsmotors ansteuert. Es ist also vorgesehen, dass die Antriebsmotoren in Abhängigkeit voneinander angesteuert werden. Dabei wird der Betriebszustand des einen Antriebsmotors vorzugsweise kontinuierlich überwacht und in Abhängigkeit des erfassten Betriebszustands der andere Antriebsmotor angesteuert. Dadurch wird erreicht, dass eine koordinierte Ansteuerung der Antriebsmotoren erfolgt, die zu einem vorteilhaften Bearbeitungsergebnis führt, da beispielsweise der Vortrieb der Werkzeugmaschine an dem Betriebszustand der dem Schneidwerkzeug zugeordneten Antriebseinrichtung angepasst werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit den anderen Antriebsmotor in Abhängigkeit von der Belastung des einen Antriebsmotors ansteuert. Die Steuereinheit überwacht also die Belastung des anderen Antriebsmotors als relevanten Betriebszustand, die sich beispielsweise aus dem aktuellen Stromverbrauch und der aktuellen Drehzahl ergibt. Bei einer erhöhten Belastung des einen Antriebsmotors wird vorzugsweise die Leistung des anderen Antriebsmotors verringert. Ist die Werkzeugmaschine als Rasenmäher ausgebildet, so ergibt sich dadurch folgender Vorteil: Die Belastung des Antriebsmotors, der das Schneidwerkzeug antreibt, fällt in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitszustand und der Höhe des zu schneidenden Grases unterschiedlich aus. Liegt feuchtes Gras vor, das beschnitten werden soll, so ist die Belastung für den Antriebsmotor höher als bei trockenem Gras. Wird jedoch die Leistung des Antriebsmotors, der der Antriebseinrichtung zugeordnet ist, die für den Vorschub des Rasenmähers verantwortlich ist, also die Räder des Rasenmähers antreibt, beibehalten, so wird ein unsauberes Schnittergebnis erzielt. Zweckmäßigerweise wird daher der Vorschub bei Vorliegen von feuchtem Gras, also bei einer stärkeren Belastung des einen Antriebsmotors, verringert. Insgesamt wird dadurch erreicht, dass, wenn erkannt wird, dass das zu schneidende Gras feucht ist oder einen höheren Widerstand aufweist, die Vorschubgeschwindigkeit verringert wird, um letztendlich ein optimales Schneidergebnis zu erzielen. Die Werkzeugmaschine hat den Vorteil, dass im Betrieb, insbesondere bei einem Wechsel von trockenem zu feuchten Gras der Unterscheid automatisch erkannt und von der Werkzeugmaschine berücksichtigt wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Mittel, insbesondere als Sensoreinrichtung, dazu ausgebildet sind, eine Drehzahl und/oder Leistung des zumindest einen Antriebsmotors zur Bestimmung seines Betriebszustandes zu erfassen. Üblicherweise sind derartige Mittel oder Sensoreinrichtungen bereits in entsprechenden Antriebsmotoren vorhanden, so dass kein Zusatzaufwand erforderlich ist. In Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder der Leistung beziehungsweise dem Drehmoment des einen Antriebsmotors wird auf die Belastung des Antriebsmotors geschlossen. Insbesondere, wenn erfasst wird, dass die Drehzahl des einen Antriebsmotors im Vergleich zum erbrachten Drehmoment niedrig ist, wird darauf geschlossen, dass eine erhöhte Belastung des Antriebsmotors, beispielsweise aufgrund feuchten Grases vorliegt.
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Bevorzugt sind die Antriebsmotoren als Elektromotoren ausgebildet. Diese sind zum einen gut ansteuerbar und weisen zum anderen in der Regel bereits die notwendigen Mittel zum Erfassen von Drehzahl und Leistung und/oder Drehmoment in ihrer Ansteuerelektronik bereits auf. Darüber hinaus haben Elektromotoren den Vorteil, dass die Leistung des jeweiligen Elektromotors schnell an sich verändernde Verhältnisse, wie beispielsweise die Belastung eines der Antriebsmotoren anpassbar ist.
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Besonders bevorzugt sind die Antriebsmotoren als bürstenlose Gleichstrommotoren ausgebildet. Diese sind kostengünstig einsetzbar und weisen eine hohe Lebensdauer auf.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine der Antriebseinrichtungen als Schneidwerkzeug-Antriebsvorrichtung und die andere Antriebseinrichtung als Vortriebsvorrichtung ausgebildet sind. Im Falle des Rasenmähers ist die Vortriebsvorrichtung zweckmäßigerweise mit Antriebsrädern des Rasenmähers wirkverbunden, während die Schneidwerkzeug-Antriebsvorrichtung mit dem rotierbaren Schneidwerkzeug verbunden ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 7 führt zu den oben bereits genannten Vorteilen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Betriebszustand von zumindest einem der Antriebsmotoren erfasst und der andere Antriebsmotor in Abhängigkeit vom Betriebszustand des einen Antriebsmotors angesteuert wird. Dazu wird insbesondere kontinuierlich der Betriebszustand des wenigstens einen Antriebsmotors überwacht. Ändert sich der Betriebszustand des einen Antriebsmotors, ohne dass sich seine Ansteuerung geändert hat, so wird die Ansteuerung des anderen Antriebsmotors angepasst, um ein vorteilhaftes Bearbeitungsergebnis durch die Werkzeugmaschine zu erreichen. Weitere Merkmale und Vorteile des Verfahrens ergeben sich aus dem oben stehend Beschriebenen sowie aus den Unteransprüchen.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass zum Bestimmen des Betriebszustands des jeweiligen Antriebsmotors eine Drehzahl und/oder eine Leistung beziehungsweise ein Drehmoment des jeweiligen Antriebsmotors erfasst wird. Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass wenn die Belastung des anderen Antriebsmotors zunimmt, die Leistung des einen Antriebsmotors verringert wird.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
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Figur einen Rasenmäher in einer vereinfachten Darstellung.
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Die Figur zeigt in einer vereinfachten Seitenansicht eine Werkzeugmaschine 1, die als Rasenmäher 2 ausgebildet ist. Der Rasenmäher 2 weist ein Fahrgestell 3 mit einer Vorderradachse 4 und einer Hinterradachse 5 auf. Die Vorderradachse 4 und die Hinterradachse 5 weisen jeweils zwei Räder auf, wobei die Räder der Vorderradachse 4 frei drehbar gelagert sind und die Räder der Hinterradachse 5 motorisch antreibbar sind.
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Der Rasenmäher 2 weist dazu eine erste Antriebseinrichtung 6 auf, die zum Antreiben der Hinterradachse 5 dient. Dazu weist die Antriebseinrichtung 6 einen ersten Antriebsmotor 7 auf, der über ein Getriebe 8 mit den Rädern der Hinterradachse 5 verbunden ist.
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Weiterhin weist der Rasenmäher 2 eine zweite Antriebseinrichtung 9 auf, die zum Antreiben eines Schneidwerkzeugs 10 dient. Das Schneidwerkzeug 10 ist in der für Rasenmäher üblichen Art und Weise am Boden des Rasenmähers 2 angeordnet und als rotierbares Schneidmesser ausgebildet, das vorzugsweise mehrere Schneidklingen aufweist. Die Antriebseinrichtung 9 weist einen zweiten Antriebsmotor 11 auf, der über ein Getriebe 12 mit dem Schneidwerkzeug 10 verbunden ist. Die Antriebsmotoren 11 und 7 sind dabei als bürstenlose Gleichstrommotoren ausgebildet.
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An einem Griffelement des Rasenmähers 2 ist eine Schalteinrichtung 13 vorgesehen, mittels welcher ein Benutzer dem Rasenmäher 2 eine gewünschte Leistung vorgeben kann. Die Betätigungseinrichtung 13 ist mit einer Steuereinheit 14 verbunden, die beispielsweise die Schaltstellung der Betätigungseinrichtung erfasst und die Antriebsmotoren 11, 7 ansteuert, um einerseits das Schneidwerkzeug 10 in eine Rotationsbewegung zu versetzen und andererseits den Vorschub des Rasenmähers 2 durch Antreiben der Räder 5 mittels der Antriebseinrichtung 6 zu gewährleisten.
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Die Steuereinheit 14 ist dabei außerdem dazu ausgebildet, die Belastung des Antriebsmotors 11 zu überwachen. Die Steuereinheit 12 überwacht dazu den Betriebszustand des Antriebsmotors 11. Durch die Ausbildung als bürstenloser Gleichstrommotor weist der Antriebsmotor 11 bereits integrierte Mittel zum Erfassen der aktuellen Drehzahl sowie des aktuellen Drehmoments und/oder der aktuellen Leistung auf. Zur Ansteuerung des bürstenlosen Gleichstrommotors ist eine derartige Sensoreinrichtung notwendig, so dass auf die Daten beziehungsweise Messwerte der integrierten Sensoreinrichtung zurückgegriffen werden kann. Erfasst die Steuereinheit 14 eine erhöhte Belastung des Antriebsmotors 11, weil beispielsweise bei gleichbleibendem Drehmoment oder gleichbleibender Leistung die Drehzahl verringert wurde, so steuert die Steuereinheit 14 den Antriebsmotor 7 an, indem sie die Leistung des Antriebsmotors 7 verringert. Wird also eine erhöhte Belastung des Antriebsmotors 11 erfasst, so wird die Vortriebsgeschwindigkeit des Rasenmähers 2 durch Verringern der Leistung des Antriebsmotors 7 reduziert. Ein derartiger Fall tritt beispielsweise dann auf, wenn das zu schneidende Gras besonders hoch und/oder nass ist.
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Fährt der Benutzer somit den Rasenmäher 2 von einem Bereich beispielsweise mit niedrigem Gras in einen Bereich mit hohem Gras, so wird durch die Steuereinheit 14 eine erhöhte Belastung des Antriebsmotors 11 erfasst und infolgedessen die Vortriebsgeschwindigkeit durch eine verringerte Leistung des Motors 7 reduziert. Dadurch ergibt sich ein optimales Schnittergebnis des zu schneidenden beziehungsweise geschnittenen Grases.
