DE102017117699A1

DE102017117699A1 - Elektrisches Kraftwerkzeug und Verfahren zum Detektieren eines Rückpralls eines elektrischen Kraftwerkzeugs von einem Werkstück

Info

Publication number: DE102017117699A1
Application number: DE102017117699.3A
Authority: DE
Inventors: Hirokatsu Yamamoto; Takeshi Nishimiya
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2018-02-08
Also published as: JP2018020421A; CN107685315B; US10883660B2; CN107685315A; US20180038546A1; JP6709129B2

Abstract

Ein elektrisches Kraftwerkzeug (2) weist einen Hauptkörper (4, 6, 8), einen Motor (20), eine Antriebsvorrichtung (60), einen Detektor (80, 82, 84) und einen Rückprallbestimmer (80) auf. Der Rückprallbestimmer (80) bestimmt, dass der Hauptkörper (4, 6, 8) von einem Werkstück zurückprallt, wenn ein Lageänderungsausmaß des Hauptkörpers (4, 6, 8), das durch den Detektor (80, 82, 84) detektiert wird, während eines Antriebs des Motors (20) durch die Antriebsvorrichtung (60) eine im Voraus eingestellte Rückprallbestimmungsschwelle überschreitet.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Rückprall eines elektrischen Kraftwerkzeugs von einem Werkstück. Bei einer Verwendung eines elektrischen Kraftwerkzeugs wie eines Schleifgeräts zum Bearbeiten eines Werkstücks durch Drehen eines scheibenförmigen Werkzeugs wird, wenn das Werkzeug gedreht und in Anlage mit einem Werkstück gebracht wird, eine Reaktionskraft von dem Werkstück auf das Werkzeug aufgebracht, und ein Hauptkörper des elektrischen Kraftwerkzeugs prallt manchmal von dem Werkstück zurück.
Wenn solch ein Zurückprallen (im Folgenden auch als „Rückprall“ bezeichnet) auftritt, nimmt eine von dem Werkzeug an einen Motor angelegte Last rasch ab, und somit nimmt eine Drehzahl des Motors rasch zu. Ein in der geprüften japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer S64-006898 offenbartes elektrisches Kraftwerkzeug ist derart ausgebildet, dass, wenn eine Änderungsrate einer Drehzahl eines Motors eine Schwelle überschreitet, bestimmt wird, dass das elektrische Kraftwerkzeug von dem Werkstück zurückprallt (ein Rückprall aufgetreten ist), und ein Antrieb des Motors gestoppt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Die an den Motor angelegte Last nimmt jedoch nicht nur dann rasch ab, wenn das elektrische Kraftwerkzeug von dem Werkstück zurückprallt, sondern beispielsweise auch dann, wenn das Werkstück abgeschnitten wird und das Werkzeug von dem Werkstück gelöst wird oder ein Benutzer das elektrische Kraftwerkzeug von dem Werkstück entfernt.
Dementsprechend wäre im Falle einer Detektion eines Rückpralls basierend auf der Änderungsrate der Drehzahl des Motors, wie bei dem oben beschriebenen elektrischen Kraftwerkzeug, eine Wahrscheinlichkeit einer Fehldetektion eines Rückpralls höher, und der Antrieb des Motors könnte gestoppt werden, auch wenn tatsächlich kein Rückprall aufgetreten ist, was einen Bedienkomfort für einen Benutzer verschlechtert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird bevorzugt eine Fehldetektion eines Rückpralls eines elektrischen Kraftwerkzeugs von einem Werkstück verringert.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein elektrisches Kraftwerkzeug, das einen Hauptkörper, einen Motor, eine Antriebsvorrichtung, einen Detektor und einen Rückprallbestimmer aufweist. Der Hauptkörper ist zum Anbringen eines Werkzeugabschnitts an demselben ausgebildet. Der Werkzeugabschnitt ist zum Bearbeiten eines Werkstücks ausgebildet. Der Motor erzeugt eine Antriebskraft zum Antreiben des an dem Hauptkörper angebrachten Werkzeugabschnitts. Die Antriebsvorrichtung ist zum Antreiben des Motors ausgebildet. Der Detektor ist zum Detektieren eines Lageänderungsausmaßes des Hauptkörpers ausgebildet. Der Rückprallbestimmer ist zum Bestimmen, dass der Hauptkörper von dem Werkstück zurückprallt, wenn das Lageänderungsausmaß, das von dem Detektor detektiert wird, eine voreingestellte Rückprallbestimmungsschwelle überschreitet, während der Motor durch die Antriebsvorrichtung angetrieben wird, ausgebildet.
Bei dem wie oben beschrieben ausgebildeten elektrischen Kraftwerkzeug wird ein Rückprall des Hauptkörpers von dem Werkstück nicht basierend auf einer Drehzahl des Motors detektiert, sondern basierend auf dem Lageänderungsausmaß des Hauptkörpers. Dementsprechend kann das elektrische Kraftwerkzeug der vorliegenden Offenbarung im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorrichtung, bei der ein Rückprall basierend auf einer Änderungsrate einer Drehzahl eines Motors detektiert wird, eine verbesserte Genauigkeit einer Rückpralldetektion erzielen. Somit kann eine Fehldetektion eines Rückpralls verringert werden.
Der Detektor kann zum Detektieren einer Bewegungsgeschwindigkeit des Hauptkörpers und/oder eines Bewegungsausmaßes des Hauptkörpers in mindestens einer Achsenrichtung des Hauptkörpers als das Lageänderungsausmaß ausgebildet sein. In diesem Fall kann der Rückprallbestimmer einen Rückprall detektieren, wenn sich der Hauptkörper in der mindestens einen Achsenrichtung beispielsweise mit einer hohen Geschwindigkeit oder in einem kurzen Zeitraum erheblich bewegt.
Der Detektor kann einen Beschleunigungssensor aufweisen, der zum Detektieren einer Beschleunigung des Hauptkörpers in der mindestens einen Achsenrichtung ausgebildet ist. In diesem Fall kann der Detektor zum Integrieren der von dem Beschleunigungssensor detektierten Beschleunigung zum Detektieren der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder des Bewegungsausmaßes ausgebildet sein. Ferner kann in diesem Fall der Detektor zum Entfernen einer Schwerkraftbeschleunigungskomponente aus der von dem Beschleunigungssensor detektierten Beschleunigung ausgebildet sein.
Der Detektor kann zum Detektieren einer Drehgeschwindigkeit des Hauptkörpers und/oder eines Drehausmaßes des Hauptkörpers um mindestens eine Achse des Hauptkörpers als das Lageänderungsausmaß ausgebildet sein. In diesem Fall kann der Rückprallbestimmer das Auftreten eines Rückpralls bestimmen, wenn sich der Hauptkörper beispielsweise mit einer hohen Geschwindigkeit oder in einem kurzen Zeitraum erheblich um die mindestens eine Achse dreht. Der Detektor kann einen Winkelgeschwindigkeitssensor aufweisen, der zum Detektieren einer Winkelgeschwindigkeit des Hauptkörpers um die mindestens eine Achse des Hauptkörpers ausgebildet ist. In diesem Fall kann der Detektor zum Integrieren der von dem Winkelgeschwindigkeitssensor detektierten Winkelgeschwindigkeit zum Detektieren des Drehausmaßes ausgebildet sein.
Das elektrische Kraftwerkzeug kann ferner einen Bearbeitungsbetriebsbestimmer aufweisen, der zum Bestimmen, dass ein Bearbeitungsbetrieb des Werkstücks durch das elektrische Kraftwerkzeug durchgeführt wird, wenn eine von dem Werkzeugabschnitt an den Hauptkörper angelegte Last während des Antriebs des Motors eine voreingestellte Betriebsbestimmungsschwelle überschreitet, ausgebildet sein. In diesem Fall kann der Rückprallbestimmer zum Bestimmen, ob der Hauptkörper von dem Werkstück zurückprallt (mit anderen Worten, ob ein Rückprall aufgetreten ist), basierend auf dem Lageänderungsausmaß des Hauptkörpers, wenn der Bearbeitungsbetriebsbestimmer bestimmt, dass der Bearbeitungsbetrieb durch das elektrische Kraftwerkzeug durchgeführt wird, ausgebildet sein.
Mit solch einer Konfiguration kann eine Zeitdauer, während der der Rückprallbestimmer das Auftreten eines Rückpralls bestimmt, auf eine Zeitdauer begrenzt werden, während der der Bearbeitungsbetrieb des Werkstücks durch das elektrische Kraftwerkzeug durchgeführt wird und ein Rückprall auftreten kann. Dementsprechend kann eine Fehldetektion eines Rückpralls unter einer Bedingung, unter der kein Rückprall auftreten sollte, verringert werden, und so kann eine verbesserte Genauigkeit einer Rückpralldetektion erzielt werden.
Wenn während des Bearbeitungsbetriebs des Werkstücks ein Rückprall auftritt, kann die von dem Werkzeugabschnitt an den Motor und/oder den Hauptkörper angelegte Last verringert werden. Dementsprechend kann der Bearbeitungsbetriebsbestimmer zum Bestimmen, dass der Bearbeitungsbetrieb durch das elektrische Kraftwerkzeug durchgeführt wird, während einer Zeitdauer von einem Überschreiten einer voreingestellten Betriebsstartbestimmungsschwelle durch die Last bis zu einem Ablauf einer spezifizierten Verzögerungszeit seit Unterschreiten einer voreingestellten Betriebsendebestimmungsschwelle durch die Last ausgebildet sein. In diesem Fall kann eine Rückprallbestimmungszeitdauer, die durch einen Bestimmungsbetrieb des Bearbeitungsbetriebsbestimmers eingestellt wird, so eingestellt werden, dass sie eine Zeitdauer enthält, während der die Last aufgrund eines Auftretens eines Rückpralls verringert wird, so dass eine weiter verbesserte Genauigkeit einer Rückpralldetektion erzielt werden kann.
Die Last zum Einstellen der oben beschriebenen Rückprallbestimmungszeitdauer kann beispielsweise basierend auf einem Drehmoment des Motors, einem in dem Motor fließenden Strom, einer Drehzahl des Motors etc. detektiert werden, oder sie kann basierend auf einer in dem Hauptkörper auftretenden Vibration detektiert werden.
Das elektrische Kraftwerkzeug kann ferner einen Stopper aufweisen, der zum Stoppen des Antriebs des Motors, wenn der Rückprallbestimmer bestimmt, dass der Hauptkörper von dem Werkstück zurückprallt, ausgebildet ist. In diesem Fall wird eine Fehldetektion eines Rückpralls verringert, und eine Verschlechterung eines Bedienkomforts für einen Benutzer des elektrischen Kraftwerkzeugs kann verhindert werden, auch wenn der Antrieb des Motors gestoppt wird. Ferner kann durch Stoppen des Antriebs des Motors, wenn das elektrische Kraftwerkzeug von dem Werkstück zurückprallt, eine Beschädigung einer Umgebung des Werkstücks verhindert werden.
Das elektrische Kraftwerkzeug kann ferner eine Steuerung aufweisen, die zum Steuern eines Antriebs des Motors durch die Antriebsvorrichtung ausgebildet ist. In diesem Fall kann der Motor auf geeignetere Weise angetrieben werden.
Der Hauptkörper kann zum Aufnehmen zumindest des Motors und der Antriebsvorrichtung in dem Hauptkörper ausgebildet sein, und er kann ferner derart ausgebildet sein, dass der Werkzeugabschnitt an einem Ende des Hauptkörpers angebracht wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Detektieren eines Rückpralls eines elektrischen Kraftwerkzeugs von einem Werkstück. Das Verfahren beinhaltet Detektieren eines Lageänderungsausmaßes mindestens eines Teils des elektrischen Kraftwerkzeugs, wenn das elektrische Kraftwerkzeug angetrieben wird, Bestimmen, ob das Lageänderungsausmaß eine voreingestellte Schwelle überschreitet, und Bestimmen, dass das elektrische Kraftwerkzeug von dem Werkstück zurückprallt, wenn das Lageänderungsausmaß die voreingestellt Schwelle überschreitet. Gemäß diesem Verfahren können ähnlich Wirkungen wie bei dem oben beschriebenen elektrischen Kraftwerkzeug erhalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden auf beispielhaft Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Strichzeichnung, die eine Konfiguration eines Schleifgeräts der Ausführungsform zeigt;
2 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines gesamten Antriebssystems des Schleifgeräts zeigt;
3A ein Flussdiagramm, das einen Teil eines Motorantriebssteuerprozesses, der durch eine Steuerschaltung ausgeführt wird, zeigt;
3B ein Flussdiagramm, das einen anderen Teil des zuvor erwähnten Motorantriebssteuerprozesses zeigt;
3C ein Flussdiagramm, das den restlichen Teil des zuvor erwähnten Motorantriebssteuerprozesses zeigt; und
4 ein Zeitdiagramm, das eine Rückprallbestimmungszeitdauer zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bei der beispielhaften Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem die vorliegende Offenbarung auf ein Schleifgerät angewandt wird, das ein Beispiel für ein elektrisches Kraftwerkzeug darstellt. Wie in 1 gezeigt, weist ein Hauptkörperabschnitt (im Folgenden als „Hauptkörper“ bezeichnet) eines Schleifgeräts 2 der vorliegenden Ausführungsform ein Motorgehäuse 4, eine Getriebegehäuse 6 und eine hintere Abdeckung 8 auf.
Das Motorgehäuse 4 ist ein allgemein zylindrisches Gehäuse, das einen Motor 20 aufnimmt. Der Motor 20 ist in dem Motorgehäuse 4 derart aufgenommen, dass eine Drehwelle des Motors 20 parallel zu einer virtuellen Mittelachse des Motorgehäuses 4 ist, die sich in einer Vorne-Hinten-Richtung des Motorgehäuses 4 erstreckt.
Ein Ende der Drehwelle des Motors 20 erstreckt sich in das Getriebegehäuse 6, das an einem vorderen Ende des Motorgehäuses 4 vorgesehen ist, und ist durch einen Getriebemechanismus, der in dem Getriebegehäuse 6 vorgesehen ist, mit einer Spindel 12 verbunden, die sich von dem Getriebegehäuse 6 nach außen erstreckt. Die Spindel 12 ist drehbar in dem Getriebegehäuse 6 vorgesehen, so dass eine Mittelachse der Spindel 12 senkrecht zu einer Drehwelle des Motors 20 ist. Der Getriebemechanismus in dem Getriebegehäuse 6 weist ein Kegelradgetriebe und dergleichen zum Umwandeln einer Drehung des Motors 20 in eine Drehung der Spindel 12 auf. Der Getriebemechanismus hat eine ähnliche Konfiguration wie bei einem herkömmlichen Schleifgerät, und eine detaillierte Beschreibung desselben wird weggelassen.
Die Spindel 12, die sich von dem Getriebegehäuse erstreckt, weist einen inneren Flansch 14 zum Festlegen einer Position eines Werkzeugs (Endwerkzeugs) 16 mit einer Scheibenform auf. Eine Verriegelungsmutter 18 zum Halten des Werkzeugs 16 an dem inneren Flansch 14 ist an einer Position, die sich näher an einem oberen Ende der Spindel 12 als an dem inneren Flansch 14 befindet, mit der Spindel 12 verschraubt.
Dementsprechend wird durch Anordnen des Werkzeugs 16 zwischen dem inneren Flansch 14 und der Verriegelungsmutter 18 und danach Anziehen der Verriegelungsmutter 18 in Richtung des inneren Flansches 14 das Werkzeug 16 sicher fixiert.
Bei dem Schleifgerät 2 der vorliegenden Ausführungsform kann eine Schleifscheibe, ein Schneid- bzw. Schleifstein, eine Drahtbürste etc. als das Werkzeug 16 verwendet werden, und das Werkzeug 16 ist lösbar an dem Schleifgerät 2 angebracht.
In dem Getriebegehäuse 6 ist eine Scheibenabdeckung 19 so fixiert, dass sie sich um einen verlängerten Abschnitt der Spindel 12 erstreckt, um einen Benutzer vor verstreuten Fragmenten eines Werkstücks oder des Werkzeugs 16 zu schützen, die während eines Betriebs zum Schleifen, Polieren, Schneiden etc. erzeugt werden können.
Seitenwände des Getriebegehäuses 6 weisen jeweils ein Griffbefestigungsloch 7 auf, so dass ein Griff zum Halten des Schleifgeräts 2 durch einen Benutzer von außen angebracht werden kann.
Die hintere Abdeckung 8 ist an einem hinteren Ende des Motorgehäuses 4 vorgesehen. Ein Stromkabel 9 zum Erhalten einer Leistungszufuhr von einer herkömmlichen Stromquelle, die eine Wechselstromquelle 10 ist (siehe 2), erstreckt sich von einem hinteren Ende der hinteren Abdeckung 8.
Ein Ende des Stromkabels 9 weist einen Stecker (nicht gezeigt) auf, der mit einem Ausgang der Wechselstromquelle 10 verbunden werden kann. Durch Einstecken des Steckers in den Ausgang kann dem Schleifgerät 2 von der Wechselstromquelle 10 Wechselstromleistung zugeführt werden.
Eine Steuerung 50 zum Ansteuern des Motors 20 unter Verwendung der Wechselstromleistung, die von der Wechselstromquelle 10 zugeführt wird, ist in der hinteren Abdeckung 8 aufgenommen. Ein Betätigungsschalter 30 ist an einer Seitenwand des Motorgehäuses 4 vorgesehen, so dass ein Benutzer selektiv einen Stromleitungspfad schließen oder unterbrechen kann, der der Steuerung 50 (und somit dem Motor 20) Leistung von dem Stromkabel 9 zuführt.
Die Steuerung 50 weist verschiedene Schaltungskomponenten auf, die in 2 gezeigt und auf einer Leiterplatte montiert sind. In 1 ist die Leiterplatte als die Steuerung 50 gezeigt.
Der Betätigungsschalter 30 weist einen Kontakt 32 und einen Kontakt 34 auf, wie in 2 gezeigt ist. Der Kontakt 32 und der Kontakt 34 sind jeweils in einem ersten Stromleitungspfad und einem zweiten Stromleitungspfad vorgesehen, die die Wechselstromquelle 10 mit der Steuerung 50 (und somit mit dem Motor 20) verbinden, und schließen oder unterbrechen jeweils den ersten Stromleitungspfad und den zweiten Stromleitungspfad. Ein Benutzer kann die Kontakte 32 und 34 im Wesentlichen gleichzeitig ein- oder ausschalten, indem er einen Betätigungsabschnitt des Betätigungsschalters 30, der bezüglich des Motorgehäuses 4 freiliegt, verschiebt.
Der Motor 20 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Kommutatormotor (ein sogenannter Bürstenmotor). Genauer gesagt weist der Motor 20 einen Anker, mechanische Kommutatoren und eine Bürste auf und ist zum Ändern eines Stroms, der in dem Anker fließt, gemäß einer Drehphase ausgebildet, so dass ein Drehmoment in einer konstanten Richtung beibehalten wird.
Genauer gesagt ist der Motor 20 ein Einphasen-Reihenkommutatormotor (ein sogenannter Universalmotor) mit einer Feldwicklung 24, einem Anker 22 und einer Feldwicklung 26, die in Reihe geschaltet sind, und so ausgebildet, dass er durch entweder Wechselstrom oder Gleichstrom angetrieben werden kann.
Die Steuerung 50 weist einen dritten Stromleitungspfad zum Verbinden eines ersten Ende des Motors 20 mit dem Kontakt 32 des Betätigungsschalters 30 und einen vierten Stromleitungspfad zum Verbinden eines zweiten Endes des Motors 20 mit dem Kontakt 34 des Betätigungsschalters 30 auf. Der dritte Stromleitungspfad weist einen Zweiwegthyristor 52 und einen Widerstand 57 auf.
Der Widerstand 57 ist zum Detektieren eines elektrischen Stroms (Motorstroms), der in dem Motor 20 fließt, vorgesehen. Eine Stromdetektionsschaltung 58 ist mit dem Widerstand 57 verbunden. Die Stromdetektionsschaltung 58 detektiert einen Wert des Motorstroms anhand einer Spannung über dem Widerstand 57.
Der Zweiwegthyristor 52 ist eine stromtreibende Halbleitervorrichtung. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der Betätigungsschalter 30 eingeschaltet ist, der Zweiwegthyristor 52 gemäß einem Befehl von einer Steuerschaltung 80 zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand umgeschaltet, und dadurch wird ein Leitungsstrom zu dem Motor 20 gesteuert.
Die Steuerung 50 weist eine Treiberschaltung 60 zum Treiben des Zweiwegthyristors 52, eine Schalterdetektionsschaltung 54 zum Detektieren eines Betätigungszustands des Betätigungsschalters 30 und einen Nulldurchgangsdetektionsschalter 60 zum Detektieren eines Nulldurchgangs einer von der Wechselstromquelle 10 zugeführten Wechselspannung auf.
Der Schalterdetektionsabschnitt 54 detektiert eine Änderung des eingeschalteten Zustands des Betätigungsschalters 30 basierend auf einer Spannungsänderung in dem zweiten Stromleitungspfad zwischen dem Kontakt 34 des Betätigungsschalters 30 und dem Motor 20.
Die Nulldurchgangsdetektionsschaltung 56 ist mit dem zweiten Stromleitungspfad zwischen dem Kontakt 34 des Betätigungsschalters 30 und der Wechselstromquelle 10 verbunden und detektiert den Nulldurchgang der Wechselspannung basierend auf einer Spannungsänderung an dem Verbindungspunkt.
Der Schalterdetektionsabschnitt 54, der Nulldurchgangsdetektionsschalter 56, die Stromdetektionsschaltung 58 und die Treiberschaltung 60 sind mit der Steuerschaltung 80 verbunden. Ferner sind ein Drehzahleinstellabschnitt 42, der von einem Benutzer zu betätigen ist, und ein Indikator 44 zum Anzeigen eines Zustands des Schleifgeräts 2 mit der Steuerschaltung 80 verbunden.
Die Steuerschaltung 80 weist eine Mikrokontrollereinheit (MCU) mit einer CPU, einem ROM, einem RAM etc. auf. Wenn der Betätigungsschalter 30 eingeschaltet ist, steuert die Steuerschaltung 80 den Motorstrom durch Einstellen einer Zeitdauer von dem Nulldurchgangspunkt, der durch die Nulldurchgangsdetektionsschaltung 56 detektiert wird, zu einem Einschalten des Zweiwegthyristors 52 gemäß einer Antriebsdrehzahl, die durch den Drehzahleinstellabschnitt 42 eingestellt wird. Ferner zeigt die Steuerschaltung 80 einen Betriebszustand des Schleifgeräts 2 auf dem Indikator 44 an.
Die Treiberschaltung 60 ist zum Zuführen eines Stroms zu einem Gate des Zweiwegthyristors 52 gemäß einem Steuersignal, das von der Steuerschaltung 80 ausgegeben wird, zum Bringen des Zweiwegthyristors 52 in den eingeschalteten Zustand ausgebildet, so dass der Strom dem Motor 20 zugeführt wird. Somit kann die Steuerschaltung 80 den zu dem Motor 20 fließenden Strom durch die Treiberschaltung 60 steuern.
Die Steuerung 50 weist eine Leistungsversorgungsschaltung 70 auf, die eine Leistungsversorgungsspannung (Gleichspannung) Vcc zum Betreiben verschiedener interner Schaltungen, einschließlich der Steuerschaltung 80, erzeugt. Die Leistungsversorgungsschaltung 70 arbeitet mit einer Leistungszufuhr, die direkt von der Wechselstromquelle 10 erhalten wird, so dass die Steuerschaltung 80 betrieben werden kann, auch wenn der Betätigungsschalter 30 ausgeschaltet ist.
Genauer gesagt weist die Leistungsversorgungsschaltung 70 eine Zener-Diode 71, einen Kondensator 72 und einen Widerstand 73 auf. Ein erstes Ende der Zener-Diode 71, ein erstes Ende des Kondensators 72 und ein erstes Ende des Widerstands 73 sind mit dem ersten Stromleitungspfad zwischen dem Kontakt 32 des Betätigungsschalters 30 und der Wechselstromquelle 10 verbunden. Ein zweites Ende der Zener-Diode 71, ein zweites Ende des Kondensators 72 und ein zweites Ende des Widerstands 73 sind durch einen Widerstand 74 und eine Diode 76 mit dem zweiten Stromleitungspfad zwischen dem Kontakt 34 des Betätigungsschalters 30 und der Wechselstromquelle 10 verbunden.
Die Zener-Diode 71 ist zum Erzeugen einer Leistungsversorgungsspannung Vcc, die gleich einer Durchbruchspannung der Zener-Diode 71 ist, ausgebildet. Eine Kathode der Zener-Diode 71 ist mit einer Leistungsversorgungsleitung in der Steuerung 50 verbunden und ferner mit dem ersten Stromleitungspfad zwischen dem Kontakt 32 des Betätigungsschalters 30 und der Wechselstromquelle 10 verbunden. Eine Anode der Zener-Diode 71 ist mit einer Masseleitung der Steuerung 50 verbunden.
Der Kondensator 72 ist parallel zu der Zener-Diode 71 geschaltet und stabilisiert die Leistungsversorgungsspannung Vcc. Der Widerstand 73 ist zum Abführen von elektrischer Ladung, die in dem Kondensator 72 angesammelt ist, zu Masse nach einer Trennung des Stromkabels 9 von der Wechselstromquelle 10 vorgesehen.
Eine Anode der Diode 76 ist durch den Widerstand 74 mit der Anode der Zener-Diode 71 (d.h. der Masseleitung) verbunden, während eine Kathode der Diode 76 mit dem zweiten Stromleitungspfad zwischen dem Kontakt 34 des Betätigungsschalters 30 und der Wechselstromquelle verbunden ist.
Die oben beschriebene Diode 76 begrenzt einen Stromfluss von der Wechselstromquelle 10 zu der Leistungsversorgungsschaltung 70 in einer Richtung. Das heißt, die Diode 76 dient als eine Gleichrichterschaltung zum Begrenzen des Stromflusses auf diese Weise. Der Widerstand 74 absorbiert eine Spannungsänderung, die durch Subtrahieren der Durchbruchspannung der Zener-Diode 71 und einer Durchlassspannung der Diode 76 von einer Ausgangsspannung der Wechselstromquelle 10 erhalten werden kann.
Wie zuvor beschrieben, ist der Motor 20 ein Kommutatormotor, bei dem die mechanischen Kommutatoren, die von der Bürste kontaktiert werden, gemäß der Drehung des Motors 20 geändert werden. Demzufolge tritt in dem Motor 20 ein Rauschen mit einer höheren Frequenz als eine Frequenz der Wechselstromquelle 10 auf. Zum Absorbieren des Rauschens ist zwischen dem ersten Stromleitungspfad und dem zweiten Stromleitungspfad ein Kondensator 40 vorgesehen. Genauer gesagt ist ein erstes Ende des Kondensators 40 mit dem ersten Stromleitungspfad zwischen dem Kontakt 32 des Betätigungsschalters 30 und der Wechselstromquelle 10 verbunden, während ein zweites Ende des Kondensators 40 mit dem zweiten Stromleitungspfad zwischen dem Kontakt 34 des Betätigungsschalters 30 und der Steuerung 50 verbunden ist.
Bei dem zuvor beschriebenen Schleifgerät 2 der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn ein Benutzer den Betätigungsschalter 30 betätigt, während er das Motorgehäuse 4 und andere Teile hält, die zusammen den Hauptkörper des Schleifgeräts 2 bilden, der Motor 20 unter der Steuerung der Steuerschaltung 80 angetrieben, und das Werkzeug 16 wird gedreht.
Wenn das Werkzeug 16 in diesem Zustand in Anlage mit einer Bearbeitungsstelle eines Werkstücks gebracht wird, kann das Werkstück durch das Werkzeug 16 bearbeitet werden; es wird jedoch von dem Werkstück, das sich in Anlage mit dem Werkzeug 16 befindet, eine Reaktionskraft auf den Hauptkörper aufgebracht, und der Hauptkörper prallt manchmal aufgrund der Reaktionskraft zurück bzw. an dem Werkstück ab.
Wenn der Hauptkörper zurückprallt (mit anderen Worten, wenn ein Rückprall oder Rückstoß auftritt), kann das Werkzeug 16 gegen ein anderes Bauteil in der Nähe des Werkstücks stoßen, was zu einer Beschädigung des Bauteils führt. Daher detektiert die Steuerschaltung 80 automatisch das Auftreten eines Rückpralls, während der Motor 20 angetrieben wird, und stoppt den Motor.
Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Steuerung 50 einen Beschleunigungssensor 82 und einen Winkelgeschwindigkeitssensor 84 auf, so dass ein Auftreten eines Rückpralls basierend auf einer Lageänderung des Hauptkörpers detektiert werden kann. Ein Detektionssignal von dem Beschleunigungssensor 82 und ein Detektionssignal von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 84 werden in die Steuerschaltung 80 eingegeben.
Der Beschleunigungssensor 82 weist einen Dreiachsenbeschleunigungssensor auf, der dazu in der Lage ist, Beschleunigungen in drei Achsenrichtungen (einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse) zu detektieren, die in dem Hauptkörper jeweils senkrecht aufeinander stehen. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 84 weist einen Dreiachsenwinkelgeschwindigkeitssensor auf, der dazu in der Lage ist, Winkelgeschwindigkeiten (beispielsweise für Neigen, Rollen, Gieren) um die drei Achsen (die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse) zu detektieren.
Der Beschleunigungssensor 82 und der Winkelgeschwindigkeitssensor 84 sind derart mit der Steuerung 50 verbaut, dass beispielsweise eine Drehmittelachse des Motors 20 die X-Achse ist, eine Drehmittelachse der Spindel 12 die Y-Achse ist und eine Richtung senkrecht zu diesen zwei Achsen die Z-Achse ist.
Der Beschleunigungssensor 82 und der Winkelgeschwindigkeitssensor 84, die lediglich dazu benötigt werden, Lageänderungen des Hauptkörpers zu detektieren, wenn ein Rückprall auftritt, müssen jedoch nicht integral mit der Steuerung 50 vorgesehen sein, sondern können mit dem Motorgehäuse 4 oder dem Getriebegehäuse 6, die in dem Hauptkörper enthalten sind, verbaut sein. Ferner müssen der Beschleunigungssensor 82 oder der Winkelgeschwindigkeitssensor 84 nicht stets Dreiachsensensoren sein, sondern sie können Einachsensensoren oder Zweiachsensensoren sein.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf ein in 3A–3C gezeigtes Flussdiagramm ein Motorantriebssteuerprozess beschrieben, der von der Steuerschaltung 80 zum Antreiben des Motors 20 ausgeführt wird.
Der Motorantriebssteuerprozess ist ein Prozess, der von der Steuerschaltung 80 wiederholt als eine ihrer Hauptroutinen ausgeführt wird. In dem Motorantriebssteuerprozess wird zuerst in S110 („S“ bedeutet „Schritt“) bestimmt, ob der Betätigungsschalter 30 eingeschaltet ist.
Wenn der Betätigungsschalter 30 eingeschaltet ist, wird in S120 bestimmt, ob ein Fehler-Flag, das in einem im Folgenden beschriebenen Prozess gesetzt wird, wenn ein Rückprall aufgetreten ist, gesetzt ist, so dass bestimmt wird, ob das Schleifgerät 2 einen Fehler aufweist.
Wenn in S120 bestimmt wird, dass das Fehler-Flag gesetzt ist und das Schleifgerät 2 einen Fehler aufweist, kehrt der Prozess zu S110 zurück, während, wenn bestimmt wird, dass das Schleifgerät 2 keinen Fehler aufweist, der Prozess zu S130 fortschreitet.
In S130 wird durch Durchführen eines Filterprozesses von Beschleunigungsdetektionssignalen in den drei Achsenrichtungen, die von dem Beschleunigungssensor 82 eingegeben werden, Schwerkraftbeschleunigungskomponenten aus den Beschleunigungsdetektionssignalen entfernt. Danach schreitet der Prozess zu S140 fort. Der Filterprozess in S130 wird beispielsweise unter Verwendung eines Hochpassfilters mit einer Grenzfrequenz von etwa 1 bis 10 Hz durchgeführt.
In S140 wird bestimmt, ob der von der Stromdetektionsschaltung 58 detektierte Motorstrom eine erste voreingestellte Schwelle überschreitet. Wenn bestimmt wird, dass der Motorstrom die erste Schwelle überschreitet, schreitet der Prozess zu S150 fort, und dann wird bestimmt, ob ein Zustand, in dem der Motorstrom die erste Schwelle überschreitet, eine eingestellte Zeitdauer „t1“ oder länger angedauert hat.
Wenn in S150 bestimmt wird, dass der Zustand, in dem der Motorstrom die erste Schwelle überschreitet, die eingestellte Zeitdauer „t1“ oder länger angedauert hat, dann wird bestimmt, dass gegenwärtig eine von dem Werkzeug 16 an den Motor 20 angelegte Last groß ist und daher ein Bearbeitungsbetrieb eines Werkstück durchgeführt wird. Danach schreitet der Prozess zu S160 fort. In S160 wird ein Betriebs-Flag gesetzt, und danach schreitet der Prozess zu S210 fort.
Wenn in S150 bestimmt wird, dass der Zustand, in dem der Motorstrom die erste Schwelle überschreitet, nicht die eingestellte Zeitdauer „t1“ oder länger angedauert hat, schreitet der Prozess zu S170 fort, in dem bewirkt wird, dass das Betriebs-Flag gesetzt bleibt. Danach schreitet der Prozess zu S210 fort.
Wenn in S140 bestimmt wird, dass der Motorstrom die erste Schwelle nicht überschreitet, schreitet der Prozess zu S180 fort, in dem bestimmt wird, ob der Motorstrom weniger als eine zweite Schwelle beträgt. Wie in 4 gezeigt, ist die zweite Schwelle ein Stromwert, der niedriger als die erste Schwelle ist. In S180 wird basierend auf dem Motorstrom bestimmt, ob die von dem Werkzeug 16 an den Motor 20 angelegte Last niedriger ist als bei dem Bearbeitungsbetrieb des Werkstücks.
Wenn in S180 bestimmt wird, dass der Motorstrom niedriger als die zweite Schwelle ist, schreitet der Prozess zu S190 fort, in dem bestimmt wird, ob ein Zustand, in dem der Motorstrom kleiner als die zweite Schwelle ist, eine eingestellte Zeitdauer „t2“ oder länger angedauert hat. Wenn bestimmt wird, dass der Zustand die eingestellte Zeitdauer „t2“ oder länger angedauert hat, schreitet der Prozess zu S200 fort. In S200 wird das Betriebs-Flag gelöscht, und danach schreitet der Prozess zu S210 fort.
Wenn in S180 bestimmt wird, dass der Motorstrom größer oder gleich der zweiten Schwelle ist, oder wenn in S190 bestimmt wird, dass der Zustand nicht die eingestellt Zeitdauer „t2“ oder länger angedauert hat, schreitet der Prozess zu S170 fort. In S170 wird bewirkt, dass das Betriebs-Flag weiterhin gesetzt bleibt, und danach schreitet der Prozess zu S210 fort.
Die erste Schwelle ist eine Schwelle zum Bestimmen, dass nach einem Start des Antriebs des Motors 20 das Werkzeug 16 zur Bearbeitung des Werkstücks in Anlage mit dem Werkstück gebracht worden ist und dadurch die von dem Werkzeug 16 an den Motor 20 angelegte Last zunimmt, auf der Basis des Motorstroms. Die erste Schwelle ist ein Beispiel für eine Betriebsstartbestimmungsschwelle der vorliegenden Offenbarung.
Die zweite Schwelle ist eine Schwelle zum Bestimmen, dass nach einem Start einer Bearbeitung des Werkstücks durch das Schleifgerät 2 das Werkzeug 16 von dem Werkstück getrennt worden ist und dadurch die von dem Werkzeug 16 an den Motor 20 angelegte Last abnimmt, auf der Basis des Motorstroms. Die zweite Schwelle ist ein Beispiel für eine Betriebsendebestimmungsschwelle der vorliegenden Offenbarung.
In S140 bis S200 wird, wie in 4 gezeigt, wenn der Motorstrom die erste Schwelle überschreitet und der Zustand die eingestellte Zeitdauer „t1“ oder länger angedauert hat, das Betriebs-Flag gesetzt, und es wird gespeichert, dass aktuell ein Bearbeitungsbetrieb des Werkstücks durchgeführt wird.
Ferner bleibt nach einem Setzen des Betriebs-Flags das Betriebs-Flag gesetzt, bis der Motorstrom unter die zweite Schwelle fällt und im Anschluss daran eine spezifizierte Verzögerungszeit (mit anderen Worten, die eingestellte Zeitdauer „t2“) vergangen ist. Wenn die eingestellte Zeitdauer „t2“ vergangen ist, wird das Betriebs-Flag gelöscht.
Das Betriebs-Flag ist ein Flag zum Festlegen einer Rückprallbestimmungszeitdauer. In S210 wird bestimmt, ob das Betriebs-Flag gesetzt ist, um dadurch zu bestimmen, ob aktuell die Rückprallbestimmungszeitdauer vorliegt.
Wenn in S210 bestimmt wird, dass das Betriebs-Flag nicht gesetzt ist, liegt die Rückprallbestimmungszeitdauer aktuell nicht vor, und der Prozess schreitet zu S220 bis S240 fort, in denen verschiedene Integralwerte zur Verwendung für eine im Folgenden beschriebene Rückprallbestimmung zurückgesetzt werden.
Genauer gesagt wird in S220 eine Bewegungsgeschwindigkeit, die ein Integralwert eines Beschleunigungsdetektionswerts ist, der in einem im Folgenden beschriebenen S260 berechnet wird, auf einen Anfangswert (0) gesetzt. In S230 wird ein Bewegungsausmaß, das ein Integralwert der Bewegungsgeschwindigkeit ist, die in einem im Folgenden beschriebenen S270 berechnet wird, auf einen Anfangswert (0) gesetzt. In S240 wird ein Drehwinkel, der ein Integralwert eines Winkelgeschwindigkeitsdetektionswerts ist, der in einem im Folgenden beschriebenen S280 berechnet wird, auf einen Anfangswert (0) gesetzt.
Im Anschluss an die Prozesse der Schritte S220 bis S240 schreitet der Prozess zu S250 fort, in dem der Motor 20 angetrieben wird, und danach schreitet der Prozess zu S110 fort. Wenn in S210 bestimmt wird, dass das Betriebs-Flag gesetzt ist, schreitet der Prozess zu S260 fort, um basierend auf einer Lageänderung des Schleifgeräts 2 zu bestimmen, ob das Schleifgerät 2 von dem Werkstück zurückprallt (mit anderen Worten, ob ein Rückprall aufgetreten ist).
In S260 wird ein Beschleunigungsdetektionswert in jeder der drei Achsenrichtungen, der durch den Beschleunigungssensor 82 detektiert wird, integriert, so dass eine Bewegungsgeschwindigkeit in jeder Achsenrichtung des Hauptkörpers detektiert wird. In S270 wird die Bewegungsgeschwindigkeit integriert, so dass ein Bewegungsausmaß bzw. -betrag des Hauptkörpers in jeder Achsenrichtung detektiert wird.
In S280 wird ein Winkelgeschwindigkeitsdetektionswert um jede der drei Achsen, der durch den Winkelgeschwindigkeitssensor 84 detektiert wird, integriert, so dass ein Drehausmaß bzw. -betrag (mit anderen Worten, ein Drehwinkel) um jede Achse des Hauptkörpers detektiert wird, und danach schreitet der Prozess zu S290 fort.
In S290 wird bestimmt, ob die Bewegungsgeschwindigkeit des Hauptkörpers oder das Bewegungsausmaß des Hauptkörpers in jeder Achsenrichtung, die in S260 und S270 detektiert werden, größer als ein entsprechender voreingestellter Rückprallbestimmungswert (genauer gesagt, eine Bestimmungsgeschwindigkeit oder ein Bestimmungsbewegungsausmaß) ist, um das Auftreten eines Rückpralls zu bestimmen.
Wenn in S290 bestimmt wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Hauptkörpers oder das Bewegungsausmaß des Hauptkörpers in einer beliebigen Achsenrichtung größer als der entsprechende Rückprallbestimmungswert ist, dann wird bestimmt, dass ein Lageänderungsausmaß (Lageänderungsbetrag) des Hauptkörpers groß ist und somit ein Rückprall, der ein Zurückprallen des Schleifgeräts 2 von dem Werkstück darstellt, aufgetreten ist. Danach schreitet der Prozess zu S310 fort.
Wenn in S290 bestimmt wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Hauptkörpers und das Bewegungsausmaß des Hauptkörpers in jeder Achsenrichtung alle kleiner oder gleich den entsprechenden Rückprallbestimmungswerten sind, dann wird basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit oder dem Bewegungsausmaß in jeder Achsenrichtung bestimmt, dass kein Rückprall detektiert worden ist. Danach schreitet der Prozess zu S300 fort.
In S300 wird bestimmt, ob die Winkelgeschwindigkeit um jede Achse, die von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 84 detektiert wird, oder der Drehwinkel um jede Achse, die in S280 detektiert werden, größer als ein entsprechender voreingestellter Rückprallbestimmungswert (genauer gesagt, eine Bestimmungswinkelgeschwindigkeit oder ein Bestimmungswinkel) ist.
Wenn in S300 bestimmt wird, dass die Winkelgeschwindigkeit oder der Drehwinkel um eine beliebige Achse größer als der entsprechende Rückprallbestimmungswert ist, dann wird bestimmt, dass ein Lageänderungsausmaß (Lageänderungsbetrag) des Hauptkörpers groß ist und somit ein Rückprall, der ein Zurückprallen des Schleifgeräts 2 von dem Werkstück dargestellt, aufgetreten ist. Danach schreitet der Prozess zu S310 fort.
In S310 wird das Fehler-Flag basierend auf der Bestimmung, dass ein Rückprall aufgetreten ist, gesetzt. In dem darauffolgenden S320 wird der Antrieb des Motors 20 gestoppt, und danach schreitet der Prozess zu S110 fort. Wenn in S300 bestimmt wird, dass die Winkelgeschwindigkeit und der Drehwinkel um jede Achse alle kleiner oder gleich den entsprechenden Rückprallbestimmungswerten sind, dann wird basierend auf der Winkelgeschwindigkeit und dem Drehwinkel um jede Achse bestimmt, dass kein Rückprall detektiert worden ist (mit anderen Worten, kein Rückprall aufgetreten ist), und der Prozess schreitet zu S250 fort. In S250 wird der Motor 20 wie oben beschrieben angetrieben, und dann schreitet der Prozess zu S110 fort.
Als Nächstes besteht, wenn in S110 bestimmt wird, dass der Betätigungsschalter 30 nicht eingeschaltet ist (der Betätigungsschalter 30 ausgeschaltet ist), keine Notwendigkeit, den Motor 20 anzutreiben, und somit schreitet der Prozess zu S330 fort, in dem das Betriebs-Flag gelöscht wird.
In den darauf folgenden S340 bis S360 werden verschiedene Integralwerte zur Rückprallbestimmung auf eine ähnliche Weise wie in den zuvor beschriebenen S220 bis S240 zurückgesetzt, und dann schreitet der Prozess zu S370 fort. In S370 wird das Fehler-Flag gelöscht, und in S380 wird der Antrieb des Motors 20 gestoppt. Dann schreitet der Prozess zu S110 fort.
Wie oben beschrieben, detektiert bei dem Schleifgerät 2 der vorliegenden Ausführungsform die Steuerschaltung 80 als eine Steuerung ein Zurückprallen (einen Rückprall) des Schleifgeräts 2 von einem Werkstück nicht auf der Basis der Drehzahl des Motors 20, sondern auf der Basis der Lageänderung des Hauptkörpers des Schleifgeräts 2. Bei einer Detektion eines Rückpralls stoppt die Steuerschaltung 80 den Antrieb des Motors 20.
Dementsprechend kann das Schleifgerät 2 der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorrichtung, die einen Rückprall basierend auf einer Änderungsrate der Drehzahl eines Motors detektiert, eine verbesserte Genauigkeit einer Rückpralldetektion erzielen. Somit kann eine Fehldetektion eines Rückpralls verringert werden.
Ferner werden bei der vorliegenden Ausführungsform die Bewegungsgeschwindigkeit und das Bewegungsausmaß in jeder der drei Achsenrichtungen sowie die Winkelgeschwindigkeit und der Drehwinkel um jede der drei Achsen unter Verwendung des Beschleunigungssensors 82 und des Winkelgeschwindigkeitssensors 84 detektiert, und ein Auftreten eines Rückpralls wird detektiert, wenn einer dieser Parameter den entsprechenden Rückprallbestimmungswert überschreitet.
Dementsprechend kann das Schleifgerät 2 der vorliegenden Ausführungsform einen Rückprall basierend auf der Lageänderung des Hauptkörpers bei einem Auftreten des Rückpralls genauer detektieren.
Ferner detektiert die Steuerschaltung 80, wenn der Motor 20 angetrieben wird, die von dem Werkzeug 16 an den Hauptkörper angelegte Last basierend auf dem Motorstrom und setzt das Betriebs-Flag, so dass eine Rückprallbestimmung gestartet wird, wenn die spezifizierte Verzögerungszeit „t1“ seit Überschreiten der ersten Schwelle durch den Motorstrom vergangen ist, was zur Bestimmung eines Betriebsstarts dient. Nach einem Start der Rückprallbestimmung setzt, wenn der Motorstrom unter die zweite Schwelle, die zur Bestimmung des Betriebsendes dient, fällt und danach die spezifizierte Verzögerungszeit „t2“ seit Unterschreiten der zweiten Schwelle durch den Motorstrom vergangen ist, die Steuerschaltung 80 das Betriebs-Flag zurück und beendet die Rückprallbestimmung.
Dementsprechend kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Rückprallbestimmungszeitdauer auf lediglich eine Zeitdauer, zu der aufgrund eines Antriebs des Motors 20 ein Rückprall auftreten kann, begrenzt werden, und somit kann eine Fehldetektion eines Rückpralls unter einer Bedingung, unter der kein Rückprall auftreten sollte, verringert werden.
Insbesondere wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Rückprallbestimmung durchgeführt, bis die spezifizierte Verzögerungszeit „t2“ seit Unterschreiten der zweiten Schwelle durch den Motorstrom vergangen ist, um das Betriebsende zu bestimmen.
Dementsprechend kann, auch wenn die an den Motor 20 angelegte Last aufgrund eines Auftretens eines Rückpralls rasch verringert wird und der Motorstrom unter die zweite Schwelle fällt, der Rückprall basierend auf der Lageänderung des Hauptkörpers, die danach detektiert wird, detektiert werden, und so kann eine verbesserte Genauigkeit einer Rückpralldetektion erzielt werden.
Ferner wird bei der vorliegenden Ausführungsform, wenn ein Auftreten eines Rückpralls detektiert wird, der Antrieb des Motors 20 gestoppt. Dann wird eine Fehldetektion eines Rückpralls verringert, und ein Stoppen eines Antriebs des Motors 20 und eine daraus folgende Abnahme eines Komforts für einen Benutzer, wenn kein Rückprall auftritt, kann verhindert werden. Ferner kann durch Stoppen des Antriebs des Motors 20 verhindert werden, dass das Schleifgerät 2, das zurückprallt, eine Umgebung eines Werkstücks beschädigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht das Werkzeug 16 einem Beispiel für einen Werkzeugabschnitt der vorliegenden Offenbarung; die Treiberschaltung 60 entspricht einem Beispiel für eine Antriebsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung; eine MCU 80, der Beschleunigungssensor 82 und der Winkelgeschwindigkeitssensor 84 entsprechen einem Beispiel für einen Detektor der vorliegenden Offenbarung; die MCU 80 entspricht einem Beispiel für einen Rückprallbestimmer der vorliegenden Offenbarung, einem Beispiel für einen Bearbeitungsbetriebsbestimmer der vorliegenden Offenbarung und einem Beispiel für einen Stopper der vorliegenden Offenbarung.
Wenngleich im Vorhergehenden eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die zuvor erwähnte Ausführungsform beschränkt und kann auf unterschiedliche Weise modifiziert werden. Beispielsweise werden bei der zuvor erwähnten Ausführungsform die Bewegungsgeschwindigkeiten und die Bewegungsausmaße in den drei Achsenrichtungen unter Verwendung des Beschleunigungssensors 82 detektiert, und die Winkelgeschwindigkeiten und die Drehwinkel um die drei Achsen werden unter Verwendung des Winkelgeschwindigkeitssensors 84 detektiert, um einen Rückprall zu detektieren.
Eine Bewegungsrichtung eines Rückpralls des Hauptkörpers von einem Werkstück und eine Drehrichtung des Hauptkörpers, die durch den Rückprall hervorgerufen wird, können jedoch in Abhängigkeit von einem Typ eines elektrischen Kraftwerkzeugs und von Details des Betriebs spezifiziert werden; somit können Parameter für eine Rückpralldetektion in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung und der Drehrichtung des Hauptkörpers eingestellt werden.
Genauer gesagt können als Parameter für eine Rückpralldetektion geeignete Parameter zur Detektion eines Rückpralls des elektrischen Kraftwerkzeugs auf geeignete Weise aus der Bewegungsgeschwindigkeit und dem Bewegungsausmaß in drei Achsenrichtungen und einer Winkelgeschwindigkeit und einem Drehwinkel um drei Achsen ausgewählt werden.
Ferner kann es, auch wenn die Rückprallbestimmungszeitdauer bei der zuvor erwähnten Ausführungsform basierend auf dem Motorstrom, der durch die Stromdetektionsschaltung 58 detektiert wird, eingestellt wird, ausreichen, dass die Rückprallbestimmungszeitdauer basierend auf der während des Bearbeitungsbetriebs eines Werkstücks von dem Werkzeug 16 an den Hauptkörper angelegten Last eingestellt wird.
In diesem Fall kann die von dem Werkzeug 16 an den Hauptkörper angelegte Last nicht nur basierend auf dem Motorstrom, sondern ebenfalls auf einem Drehmoment des Motors 20, einer Drehzahl (Drehschwankung) des Motors 20 oder dergleichen detektiert werden, oder sie kann basierend auf einer Vibration, die in dem Hauptkörper auftritt, oder dergleichen detektiert werden. Somit kann die Rückprallbestimmungszeitdauer durch Vergleichen jedes dieser Parameter mit einer entsprechenden Schwelle zur Bestimmung, ob ein Betrieb durchgeführt wird, eingestellt werden.
Ferner kann, auch wenn die zuvor erwähnte Ausführungsform ein beispielhaftes Schleifgerät 2 beschreibt, das elektrische Kraftwerkzeug der vorliegenden Offenbarung ein beliebiges elektrisches Kraftwerkzeug sein, das aufgrund einer Reaktionskraft eines Werkstücks während einer Bearbeitung des Werkstücks von dem Werkstück zurückprallt, und solch ein elektrisches Kraftwerkzeug kann ähnliche Wirkungen wie die der zuvor erwähnten Ausführungsform aufweisen. Genauer gesagt kann das elektrische Kraftwerkzeug der vorliegenden Offenbarung beispielsweise eine Motorsäge mit einem sich drehenden Schneidblatt, eine elektrische Kettnensäge oder dergleichen sein.
Wenngleich das Schleifgerät 2 der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit Wechselstrom angetrieben wird, kann das elektrische Kraftwerkzeug der vorliegenden Offenbarung ein wiederaufladbares elektrisches Kraftwerkzeug sein, das Leistung von einer wiederaufladbaren Batterie erhält.
Wenngleich die Steuerschaltung 80 der zuvor beschriebenen Ausführungsform eine MCU ist, kann eine Kombination aus verschiedenen einzelnen Elektronikkomponenten anstelle von oder zusätzlich zu der MCU eingesetzt werden, oder es kann ein ASIC, ein ASSP, eine programmierbare Logikvorrichtung wie ein FPGA oder eine Kombination daraus anstelle von oder zusätzlich zu der MCU eingesetzt werden.
Darüber hinaus können mehrere Funktionen, die von einem einzigen Element der zuvor beschriebenen Ausführungsform übernommen werden, von mehreren Elementen übernommen werden, oder eine Funktion, die von einem einzigen Element übernommen wird, kann von mehreren Elementen übernommen werden. Ferner können mehrere Funktionen, die von mehreren Elementen übernommen werden, von einem einzigen Element übernommen werden, oder eine Funktion, die von mehreren Elementen übernommen wird, kann unter Verwendung eines einzigen Elements durchgeführt werden. Ferner kann ein Teil einer Konfiguration der zuvor beschriebenen Ausführungsform weggelassen werden, oder zumindest ein Teil einer Konfiguration der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann zu einer anderen Konfiguration der zuvor beschriebenen Ausführungsform hinzugefügt werden oder diese ersetzen. Der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung wird durch die folgenden Ansprüche angegeben.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
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

JP 64-006898 [0002]

Claims

Elektrisches Kraftwerkzeug (2) mit: einem Hauptkörper (4, 6, 8), der so ausgebildet ist, dass ein Werkzeugabschnitt (16) an demselben anbringbar ist, wobei der Werkzeugabschnitt (16) zur Bearbeitung eines Werkstücks ausgebildet ist; einem Motor (20), der zum Erzeugen einer Antriebskraft zum Antreiben des an dem Hauptkörper (4, 6, 8) angebrachten Werkzeugabschnitts (16) ausgebildet ist; einer Antriebsvorrichtung (60), die zum Antreiben des Motors (20) ausgebildet ist; einem Detektor (80, 82, 84), der zum Detektieren eines Lageänderungsausmaßes des Hauptkörpers (4, 6, 8) ausgebildet ist; und einem Rückprallbestimmer (80), der zum Bestimmen, dass der Hauptkörper (4, 6, 8) von dem Werkstück zurückprallt, wenn das von dem Detektor (80, 82, 84) detektierte Lageänderungsausmaß eine voreingestellte Rückprallbestimmungsschwelle überschreitet, während der Motor (20) durch die Antriebsvorrichtung (60) angetrieben wird, ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach Anspruch 1, bei dem der Detektor (80, 82, 84) zum Detektieren einer Bewegungsgeschwindigkeit des Hauptkörpers (4, 6, 8) und/oder eines Bewegungsausmaßes des Hauptkörpers (4, 6, 8) in mindestens einer Achsenrichtung des Hauptkörpers (4, 6, 8) als das Lageänderungsausmaß ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach Anspruch 2, bei dem der Detektor (80, 82, 84) einen Beschleunigungssensor (82) aufweist, der zum Detektieren einer Beschleunigung des Hauptkörpers (4, 6, 8) in der mindestens einen Achsenrichtung ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach Anspruch 3, bei dem der Detektor (80) zum Integrieren der von dem Beschleunigungssensor (82) detektierten Beschleunigung zum Detektieren der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder des Bewegungsausmaßes ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Detektor (80) zum Entfernen einer Schwerkraftbeschleunigungskomponente aus der von dem Beschleunigungssensor (82) detektierten Beschleunigung ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Detektor (80, 82, 84) zum Detektieren einer Drehgeschwindigkeit des Hauptkörpers (4, 6, 8) und/oder eines Drehausmaßes des Hauptkörpers (4, 6, 8) um mindestens eine Achse des Hauptkörpers (4, 6, 8) als das Lageänderungsausmaß ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach Anspruch 6, bei dem der Detektor (80, 82, 84) einen Winkelgeschwindigkeitssensor (84) aufweist, der zum Detektieren einer Winkelgeschwindigkeit des Hauptkörpers (4, 6, 8) um die mindestens eine Achse des Hauptkörpers (4, 6, 8) ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach Anspruch 7, bei dem der Detektor (80) zum Integrieren der von dem Winkelgeschwindigkeitssensor (84) detektierten Winkelgeschwindigkeit zum Detektieren des Drehausmaßes ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit: einem Bearbeitungsbetriebsbestimmer (80), der zum Bestimmen, dass ein Bearbeitungsbetrieb des Werkstücks durch das elektrische Kraftwerkzeug (2) durchgeführt wird, wenn eine von dem Werkzeugabschnitt (16) an den Hauptkörper (4, 6, 8) angelegte Last während eines Antriebs des Motors (20) eine voreingestellte Betriebsbestimmungsschwelle überschreitet, ausgebildet ist, bei dem der Rückprallbestimmer (80) zum Bestimmen, ob der Hauptkörper (4, 6, 8) von dem Werkstück zurückprallt, basierend auf dem Lageänderungsausmaß des Hauptkörpers (4, 6, 8), wenn der Bearbeitungsbetriebsbestimmer (80) bestimmt, dass der Bearbeitungsbetrieb durch das elektrische Kraftwerkzeug (2) durchgeführt wird, ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach Anspruch 9, bei dem der Bearbeitungsbetriebsbestimmer (80) zum Bestimmen, dass der Bearbeitungsbetrieb durch das elektrische Kraftwerkzeug (2) durchgeführt wird, während einer Zeitdauer von einem Überschreiten einer voreingestellten Betriebsstartbestimmungsschwelle durch die Last bis zu einem Ablauf einer spezifizierten Verzögerungszeit seit einem Fallen der Last unter eine voreingestellte Betriebsendebestimmungsschwelle ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner mit: einem Stopper (80), der zum Stoppen eines Antriebs des Motors (20), wenn der Rückprallbestimmer (80) bestimmt, dass der Hauptkörper (4, 6, 8) von dem Werkstück zurückprallt, ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner mit: einer Steuerung (80), die zum Steuern eines Antriebs des Motors (20) durch die Antriebsvorrichtung (60) ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der Hauptkörper (4, 6, 8) zum Aufnehmen mindestens des Motors (20) und der Antriebsvorrichtung (60) in dem Hauptkörper (4, 6, 8) ausgebildet ist.
Elektrisches Kraftwerkzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem der Hauptkörper (4, 6, 8) derart ausgebildet ist, dass der Werkzeugabschnitt (16) an einem Ende des Hauptkörpers (4, 6, 8) anbringbar ist.
Verfahren zum Detektieren eines Rückpralls eines elektrischen Kraftwerkzeugs (2) von einem Werkstück, mit folgenden Schritten: Detektieren eines Lageänderungsausmaßes mindestens eines Teils des elektrischen Kraftwerkzeugs (2), wenn das elektrische Kraftwerkzeug (2) angetrieben wird; Bestimmen, ob das Lageänderungsausmaß eine voreingestellte Schwelle überschreitet; und Bestimmen, dass das elektrische Kraftwerkzeug (2) von dem Werkstück zurückprallt, wenn das Lageänderungsausmaß die voreingestellte Schwelle überschreitet.