DE112012006280T5

DE112012006280T5 - Elektrowerkzeug

Info

Publication number: DE112012006280T5
Application number: DE112012006280.9T
Authority: DE
Inventors: c/o Makita Corporation Yamamoto Hirokatsu; c/o Makita Corporation Osada Takaaki
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2015-02-19
Also published as: JP2013226626A; JP5801751B2; WO2013161118A1

Abstract

Bei einem Elektrowerkzeug wird eine Technologie zum genauen und raschen Unterscheiden, ob sich ein Motor in einem Leerlaufzustand oder in einem Lastzustand befindet, so dass ein Geräusch oder eine Vibration in dem Leerlaufzustand unterdrückt wird und ein Ansprechverhalten einer Drehzahl des Motors beim Umschalten von dem Leerlaufzustand zu dem Lastzustand verbessert wird, geschaffen. Das in der vorliegenden Anmeldung offenbarte Elektrowerkzeug weist einen Motor, eine von dem Motor angetriebene Werkzeugeinheit und ein Drehmomentbestimmungsmittel zum Bestimmen eines von einem Werkstück über die Werkzeugeinheit an dem Motor wirkenden Lastdrehmoments auf. Das Drehmomentbestimmungsmittel bestimmt das Lastdrehmoment, das mindestens ein Antriebsdrehmoment gemäß einem durch den Motor fließenden Strom und ein Trägheitsdrehmoment gemäß einem Trägheitsmoment des Motors widerspiegelt. Das Elektrowerkzeug kann gemäß dem von dem Lastbestimmungsmittel bestimmten Lastdrehmoment selektiv zwischen einem Leerlaufmodus und einem Lastmodus umgeschaltet werden. Bei dem Elektrowerkzeug ist eine Drehzahl des Motors in dem Leerlaufmodus niedriger als eine Drehzahl des Motors in dem Lastmodus.

Description

Technisches Gebiet
Eine in der vorliegenden Anmeldung offenbarte Technologie betrifft ein Elektrowerkzeug.
Technischer Hintergrund
Das Patentdokument 1 offenbart eine Technologie für ein Elektrowerkzeug, bei der auf der Basis eines durch den Motor fließenden Stroms unterschieden wird, ob sich ein Motor in einem Leerlaufzustand oder in einem Lastzustand befindet, und wenn er sich in dem Leerlaufzustand befindet eine Drehzahl des Motors niedriger als die in dem Lastzustand gemacht wird. Bei dieser Technologie wird eine Erzeugung eines Geräusches oder einer Vibration unterdrückt, indem die Drehzahl des Motors in dem Leerlaufzustand im Vergleich zu der Drehzahl in dem Lastzustand verringert wird.
Stand der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: US-Patent Nr. 4002959

Zusammenfassung der Erfindung
Es ist schwierig, auf der Basis des durch den Motor fließenden Stroms genau zu unterscheiden, ob sich der Motor in dem Leerlaufzustand oder in dem Lastzustand befindet. Beispielsweise fließt beim Starten des Motors auch in dem Leerlaufzustand ein großer Startstrom durch den Motor. Mit der Technologie des Patentdokuments 1 wird in solch einem Fall fehlerhaft bestimmt, dass sich der Motor in dem Lastzustand befindet, und die Drehzahl des Motors wird erhöht.
Darüber hinaus wird zum Erniedrigen der Drehzahl des Motors in dem Leerlaufzustand der durch den Motor fließende Strom durch eine Phasensteuerung oder eine PWM-Steuerung begrenzt. Somit ist möglicherweise, auch wenn sich der Zustand des Motors von dem Leerlaufzustand zu dem Lastzustand ändert, ein Anstieg des durch den Motor fließenden Stroms gering. Mit der Technologie des Patentdokuments 1 wird in solch einem Fall fehlerhaft bestimmt, dass sich der Motor in dem Leerlaufzustand befindet, und es besteht die Gefahr, dass der Motor blockiert wird, während die Drehzahl erniedrigt ist.
Darüber hinaus wird unmittelbar nach dem Übergang von dem Leerlaufzustand zu dem Lastzustand der Motor nicht stabil mit einer konstanten Drehzahl angetrieben, und es liegt ein Übergangszustand vor, der ein instabiles Verhalten angibt. In dem Übergangszustand ist es, da ein Einfluss eines Trägheitsdrehmoments, das einem Trägheitsmoment des Motors entspricht, groß ist, schwierig, den Betrag eines Lastdrehmoments lediglich auf der Basis des durch den Motor fließenden Stroms genau zu bestimmen. Wenn wie bei der Technologie des Patentdokuments 1 lediglich auf der Basis des durch den Motor fließenden Stroms bestimmt werden soll, ob sich der Motor in dem Leerlaufzustand oder in dem Lastzustand befindet, wird ein Zeitpunkt zum Anheben der Drehzahl des Motors beim Umschalten von dem Leerlaufzustand zu dem Lastzustand verzögert.
Bei Elektrowerkzeugen besteht ein Bedarf an einer Technologie zum genauen und raschen Bestimmen, ob sich ein Motor in einem Leerlaufzustand oder in einem Lastzustand befindet, so dass ein Geräusch oder eine Vibration in dem Leerlaufzustand unterdrückt wird, und zum Verbessern eines Ansprechens einer Drehzahl des Motors beim Umschalten von dem Leerlaufzustand zu dem Lastzustand.
Das in der vorliegenden Anmeldung offenbarte Elektrowerkzeug weist einen Motor, eine von dem Motor angetriebene Werkzeugeinheit und ein Drehmomentbestimmungsmittel zum Bestimmen eines von einem Werkstück über die Werkzeugeinheit an dem Motor wirkenden Lastdrehmoments. Das Drehmomentbestimmungsmittel bestimmt das Lastdrehmoment, das mindestens ein Antriebsdrehmoment gemäß einem durch den Motor fließenden Strom und ein Trägheitsdrehmoment gemäß einem Trägheitsmoment des Motors wiedergibt bzw. widerspiegelt. Das Elektrowerkzeug ist dazu in der Lage, gemäß dem von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmten Lastdrehmoment selektiv zwischen einem Leerlaufmodus und einem Lastmodus umzuschalten. Bei dem Elektrowerkzeug ist eine Drehzahl des Motors in dem Leerlaufmodus niedriger als eine Drehzahl des Motors in dem Lastmodus.
Bei dem vorher beschriebenen Elektrowerkzeug wird das Lastdrehmoment, das dem Antriebsdrehmoment gemäß dem durch den Motor fließenden Strom und dem Trägheitsdrehmoment gemäß dem Trägheitsmoment des Motors entspricht, bestimmt, und ein Umschalten zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus wird gemäß dem bestimmten Lastdrehmoment vorgenommen. Durch die Verwendung einer derartigen Konfiguration können ein Leerlaufzustand und ein Lastzustand des Motors genau und rasch unterschieden werden, ein Geräusch oder eine Vibration in dem Leerlaufzustand kann unterdrückt werden, und ein Ansprechen der Drehzahl des Motors beim Umschalten von dem Leerlaufzustand zu dem Lastzustand kann verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die schematisch eine Konfiguration einer Säbelsäge 2 zeigt;
2 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Überwachungsschaltung 12 in einem Blockdiagramm zeigt;
3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration der Überwachungsschaltung 12 in Verbindung mit einem Motor 8 in einem Blockdiagramm zeigt;
4 ist ein Diagramm, das ein Steuersystem, das einem Steuersystem in 3 entspricht, in einem Blockdiagramm zeigt;
5 ist ein Diagramm, das zeitliche Änderungen eines Drehmoments τ, das an dem Motor 8 wirkt, und einer Drehzahl ω des Motors 8 der Säbelsäge 2 darstellt;
6 ist ein Diagramm, das ein Rückkopplungssteuersystem zum Einstellen der Drehzahl des Motors 8 zeigt;
7 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Verarbeitung einer Steuerung 18;
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Kombination aus einem ersten spezifizierten Drehmoment τ₁, einem zweiten spezifizierten Drehmoment τ₂, einer ersten spezifizierten Drehzahl ω₁ und einer zweiten spezifizierten Drehzahl ω₂ zeigt;
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Einstellungsumschaltmittel 14 zeigt;
10 ist ein Diagramm, das eine andere Konfiguration der Überwachungsschaltung 12 in einem Blockdiagramm zeigt;
11 ist ein Diagramm, das eine andere Konfiguration der Überwachungsschaltung 12 in einem Blockdiagramm zeigt;
12 ist ein Diagramm, das eine andere Konfiguration der Überwachungsschaltung 12 in einem Blockdiagramm zeigt;
13 ist ein Diagramm, das eine andere Konfiguration der Überwachungsschaltung 12 in einem Blockdiagramm zeigt.
Beschreibung einer Ausführungsform
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform weist das Drehmomentbestimmungsmittel ein Motormodell, das Charakteristiken eines Motors wiedergibt und einen Eingang für ein an dem Motor wirkendes Lastdrehmoment und einen Ausgang für eine mit dem Motor in Beziehung stehende Zustandsgröße aufweist, einen Komparator zum Berechnen einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Messwert und der Ausgabe des Motormodells bezüglich der mit dem Motor in Beziehung stehenden Zustandsgröße und einen Verstärker zum Verstärken einer Ausgabe des Komparators und Ausgeben der verstärkten Ausgabe als einen Bestimmungswert für das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment auf, und die Ausgabe des Verstärkers wird als das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment in das Motormodell eingegeben. Die „mit dem Motor in Beziehung stehende Zustandsgröße” ist dabei eine Zustandsgröße, die sich auf ein Verhalten des Motors bezieht, und beinhaltet eine an den Motor angelegte Spannung, einen durch den Motor fließenden Strom, eine Drehzahl des Motors und dergleichen. Bei dem obigen Drehmomentbestimmungsmittel wird eine Rückkopplungsschleife mit dem Motormodell gebildet, und ein tatsächliches Verhalten des Motors kann durch das Motormodell simuliert werden. Somit kann ein Bestimmungswert für das Lastdrehmoment, das an dem Motor wirkt, genau berechnet werden, wenn der tatsächliche Messwert der mit dem Motor in Beziehung stehenden Zustandsgröße realisiert ist. Gemäß dem vorher beschriebenen Elektrowerkzeug kann, selbst wenn der Motor ein instabiles Verhalten zeigt, das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment genau bestimmt werden, und der Leerlaufzustand und der Lastzustand des Motors können genau unterschieden werden, indem das Verhalten des Motors durch das Motormodell simuliert wird.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform ist die Zustandsgröße, die mit dem Motor in Beziehung steht, der durch den Motor fließende Strom, das Motormodell weist ferner einen Eingang für die an den Motor angelegte Spannung auf, und ein tatsächlicher Messwert der an den Motor angelegten Spannung wird in das Motormodell eingegeben. Gemäß diesem Elektrowerkzeug kann das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment genau bestimmt werden, und ein Leerlaufzustand und ein Lastzustand des Motors können basierend auf dem tatsächlichen Messwert des durch den Motor fließenden Stroms und dem tatsächlichen Messwert der an den Motor angelegten Spannung, die ohne Weiteres detektiert werden können, genau bestimmt werden.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform weist das Drehmomentbestimmungsmittel ein erstes Filter zum Entfernen mindestens einer Hochfrequenzkomponente und ein zweites Filter mit denselben Charakteristiken wie denen des ersten Filters auf, der Motor wird durch Ermöglichen, dass der Strom pulsierend fließt, gesteuert, und der tatsächliche Messwert des durch den Motor fließenden Stroms wird über das erste Filter in den Komparator eingegeben, während der tatsächliche Messwert der an den Motor angelegten Spannung über das zweite Filter in das Motormodell eingegeben wird. Gemäß diesem Elektrowerkzeug kann, selbst wenn der Motor verwendet wird, auf den eine PWM-Steuerung oder eine Phasensteuerung angewandt wird, das Lastdrehmoment, das an dem Motor wirkt, genau bestimmt werden, und ein Leerlaufzustand und ein Lastzustand des Motors können genau unterschieden werden.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform ist die mit dem Motor in Beziehung stehende Zustandsgröße die Drehzahl des Motors, das Motormodell weist ferner einen Eingang für die an den Motor angelegte Spannung auf, und ein tatsächlicher Messwert der an den Motor angelegten Spannung wird in das Motormodell eingegeben. Gemäß diesem Elektrowerkzeug kann das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment genau bestimmt werden, und ein Leerlaufzustand und ein Lastzustand des Motors können basierend auf dem tatsächlichen Messwert der Drehzahl des Motors und dem tatsächlichen Messwert der an dem Motor angelegten Spannung, die ohne Weiteres detektiert werden können, genau unterschieden werden.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform bestimmt das Drehmomentbestimmungsmittel das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment durch Subtrahieren eines Produkts aus einem Trägheitsmoment und einer zeitlichen Ableitung der Drehzahl des Motors von einem Produkt aus einer Drehmomentkonstanten und dem durch den Motor fließenden Strom. Gemäß diesem Elektrowerkzeug kann das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment unter Verwendung eines einfachen Steuersystems geeignet bestimmt werden, und ein Leerlaufzustand und ein Lastzustand des Motors können genau unterschieden werden.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform bestimmt das Drehmomentbestimmungsmittel das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment durch Subtrahieren des Produkts aus dem Trägheitsmoment und der zeitlichen Ableitung der Drehzahl des Motors von dem Produkt aus der Drehmomentkonstanten und dem durch den Motor fließenden Strom und ferner durch Subtrahieren eines Produkts aus einem Reibungskoeffizienten und der Drehzahl des Motors. Gemäß diesem Elektrowerkzeug kann das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment durch ein einfaches Steuersystem genau bestimmt werden, und ein Leerlaufzustand und ein Lastzustand des Motors können genau unterschieden werden.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform wird die Drehzahl des Motors in dem Leerlaufmodus durch eine Rückkopplungssteuerung basierend auf der Drehzahl des Motors oder einer induzierten Spannung so eingestellt, dass sie im Wesentlichen konstant ist. Gemäß diesem Elektrowerkzeug wird, selbst wenn ein Betrieb in dem Leerlaufmodus in einem Zustand gestartet wird, in dem eine Werkzeugeinheit durch ein Werkstück festgehalten wird, eine Einschaltdauer für die PWM-Steuerung durch die Rückkopplungssteuerung automatisch verlängert, und der Motor wird nicht blockiert.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform wird beim Starten des Elektrowerkzeug ein Betrieb in dem Leerlaufmodus gestartet. Gemäß diesem Elektrowerkzeug kann eine Erzeugung eines Geräusches oder einer Vibration beim Starten des Elektrowerkzeugs zuverlässig unterdrückt werden.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform ist das Elektrowerkzeug so ausgebildet, dass es in den Lastmodus geschaltet wird, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Lastdrehmoment in dem Leerlaufmodus ein erstes spezifiziertes Drehmoment überschreitet. Bei dem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform weist das Elektrowerkzeug ferner ein erstes Drehmomenteinstellmittel auf, das einem Benutzer ermöglicht, das erste spezifizierte Drehmoment einzustellen. Bei dem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform ist das Elektrowerkzeug derart ausgebildet, dass es in den Leerlaufmodus geschaltet wird, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Lastdrehmoment in dem Lastmodus unter ein zweites spezifiziertes Drehmoment fällt. Bei dem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform weist das Elektrowerkzeug ferner ein zweites Drehmomenteinstellmittel auf, das einem Benutzer ermöglicht, das zweite spezifizierte Drehmoment einzustellen. Bei dem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform weist das Elektrowerkzeug ferner ein Drehzahleinstellmittel auf, das einem Benutzer ermöglicht, die Drehzahl in dem Lastmodus und/oder dem Leerlaufmodus einzustellen. Gemäß diesen Elektrowerkzeugen kann der Betrieb des Elektrowerkzeugs in dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus gemäß einer Situation einer Verwendung durch einen Benutzer geeignet eingestellt werden.
Bei dem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform ist das Elektrowerkzeug derart ausgebildet, dass es in den Lastmodus geschaltet wird, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Lastdrehmoment in dem Leerlaufmodus ein erstes spezifiziertes Drehmoment überschreitet, und derart, dass es in den Leerlaufmodus geschaltet wird, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Lastdrehmoment in dem Lastmodus unter ein zweites spezifiziertes Drehmoment fällt, und das Elektrowerkzeug weist ferner ein Umschaltmittel auf, das dazu in der Lage ist, Kombinationen aus mindestens zwei oder mehr der Drehzahl in dem Lastmodus, der Drehzahl in dem Leerlaufmodus, dem ersten spezifizierten Drehmoment und dem zweiten spezifizierten Drehmoment in vorbestimmten Stufen umzuschalten. Gemäß diesem Elektrowerkzeug kann durch einen Benutzer gemäß einer Situation einer Verwendung eine geeignete Kombination aus der Drehzahl in dem Lastmodus, der Drehzahl in dem Leerlaufmodus, dem ersten spezifizierten Drehmoment und dem zweiten spezifizierten Drehmoment ausgewählt werden.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform weist das Elektrowerkzeug ferner ein Betriebszustandsumschaltmittel auf, das dazu in der Lage ist, zwischen einem Betriebszustand, in dem ein Umschalten zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus vorgenommen wird, und einem Betriebszustand, in dem zu allen Zeiten ein Betrieb in dem Lastmodus durchgeführt wird, umzuschalten. Gemäß diesem Elektrowerkzeug kann durch einen Benutzer gemäß einer Situation einer Verwendung umgeschaltet werden, ob ein Umschalten zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus durchgeführt wird oder nicht.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform ist das Elektrowerkzeug derart ausgebildet, dass es in den Lastmodus geschaltet wird, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Lastdrehmoment in dem Leerlaufmodus ein erstes spezifiziertes Drehmoment überschreitet, und derart, dass es in den Leerlaufmodus geschaltet wird, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Lastdrehmoment in dem Lastmodus unter ein zweites spezifiziertes Drehmoment fällt, und das Elektrowerkzeug weist ferner ein Betriebszustandsumschaltmittel auf, das dazu in der Lage ist, zwischen einem Betriebszustand, in dem ein Umschalten zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus vorgenommen wird, und einem Betriebszustand, in dem zu allen Zeiten ein Betrieb in dem Lastmodus durchgeführt wird, umzuschalten, und das Betriebszustandsumschaltmittel ist gemeinsam mit einem Mittel zum Einstellen mindestens der Drehzahl in dem Lastmodus, der Drehzahl in dem Leerlaufmodus, des ersten spezifizierten Drehmoments oder des zweiten spezifizierten Drehmoments ausgebildet. Gemäß diesem Elektrowerkzeug können Konfigurationen des Betriebszustandsumschaltmittels und des Mittels zum Einstellen vereinfacht werden.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform wird ein Umschalten von dem Lastmodus zu dem Leerlaufmodus verhindert, bis eine vorbestimmte Zeit seit einem Umschalten von dem Leerlaufmodus zu dem Lastmodus verstrichen ist. Gemäß diesem Elektrowerkzeug kann ein Zustand, in dem ein Umschalten zwischen dem Lastmodus und dem Leerlaufmodus häufig auftritt, unterdrückt werden, und ein Betrieb des Elektrowerkzeugs kann stabilisiert werden.
Bei einem Elektrowerkzeug gemäß einer Ausführungsform weist das Elektrowerkzeug ferner eine Leistungsübertragungseinheit zum Übertragen von Leistung des Motors auf eine Werkzeugeinheit und ein Lastbestimmungsmittel zum Bestimmen einer von einem Werkstück an der Werkzeugeinheit wirkenden Last auf, und das Lastbestimmungsmittel bestimmt die von dem Werkstück an der Werkzeugeinheit wirkende Last gemäß dem von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmten Lastdrehmoment und Charakteristiken der Leistungsübertragungseinheit, und das Elektrowerkzeug ist dazu in der Lage, gemäß der von dem Lastbestimmungsmittel bestimmten Last anstelle des von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmten Lastdrehmoments selektiv zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus umzuschalten. Auch bei diesem Elektrowerkzeug können der Leerlaufzustand und der Lastzustand des Motors genau und rasch unterschieden werden, so dass ein Geräusch oder eine Vibration in dem Leerlaufzustand unterdrückt werden kann und ein Ansprechen einer Drehzahl des Motors beim Umschalten von dem Leerlaufzustand zu dem Lastzustand verbessert werden kann.
Ausführungsform
1 zeigt eine Säbelsäge (eine Säge mit hin- und hergehendem Sägeblatt) 2, die eine Ausführungsform eines Elektrowerkzeugs ist. Die Säbelsäge 2 dieser Ausführungsform weist einen Sägeblatthalter 4, eine Leistungsübertragungseinheit 6, einen Motor 8, eine Motorantriebsschaltung 10, eine Überwachungsschaltung 12, ein Einstellungsumschaltmittel 14, einen Drückerschalter 16, eine Steuerung 18 und eine Batterie 20 auf. Die Säbelsäge 2 kann für eine Holzbearbeitung oder für eine Metallbearbeitung verwendet werden.
Bei der Säbelsäge 2 wird, wenn ein Benutzer diese einschaltet und den Drückerschalter 16 drückt, der Motor 8 von der Motorantriebsschaltung 10 unter Verwendung von Leistung der Batterie 20 zur Drehung angetrieben, und die Leistungsübertragungseinheit 6 wandelt eine Drehbewegung des Motors 8 in eine Hin- und Herbewegung um, wodurch der Sägeblatthalter 4 hin- und herbewegt wird. Demzufolge wird ein an dem Sägeblatthalter 4 angebrachtes Sägeblatt hin- und herbewegt und schneidet ein Werkstück. Ein Betrieb der Motorantriebsschaltung 10 wird durch die Steuerung 18 gesteuert.
Die Überwachungsschaltung 12 bestimmt ein von einem Werkstück über das Sägeblatt, den Sägeblatthalter 4 und die Leistungsübertragungseinheit 6 an dem Motor 8 wirkendes Drehmoment. Das an dem Motor 8 wirkende Drehmoment wird im Folgenden als Lastdrehmoment bezeichnet. Darüber hinaus bestimmt die Überwachungsschaltung 12 eine Drehzahl des Motors 8.
Wie in 2 gezeigt, werden ein tatsächlicher Messwert V_m einer an den Motor 8 angelegten Spannung und ein tatsächlicher Messwert i_m eines durch den Motor 8 fließenden Stroms in die Überwachungsschaltung 12 eingegeben. Der tatsächliche Messwert V_m der an den Motor 8 angelegten Spannung wird durch einen nicht gezeigten Spannungsdetektor detektiert. Der tatsächliche Messwert i_m des durch den Motor 8 fließenden Stroms wird durch einen nicht gezeigten Stromdetektor detektiert. Die Überwachungsschaltung 12 gibt einen Bestimmungswert τ_e eines an dem Motor 8 wirkenden Drehmoments und einen Bestimmungswert ω_e einer Drehzahl des Motors 8 zu der Steuerung 18 aus. Die Überwachungsschaltung 12 weist ein Motormodell 22, einen Komparator 24 und einen Verstärker 26 auf.
Das Motormodell 22 modelliert Charakteristiken des Motors 8 als ein Transfersystem mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen. Das Motormodell 22 verwendet eine Spannung V, die an den Motor 8 angelegt wird, und ein Drehmoment τ, das an dem Motor 8 wirkt, als Eingaben, und verwendet einen durch den Motor 8 fließenden Strom i und eine Drehzahl ω des Motors 8 als Ausgaben.
Die Charakteristiken des Motormodells 22 können auf der Basis von Eingangs-Ausgangs-Charakteristiken des tatsächlichen Motors 8 spezifiziert werden. Wenn der Motor 8 ein Gleichstrommotor ist, können die Charakteristiken des Motormodells 22 beispielsweise wie folgt bestimmt werden.
Bezüglich eines elektrischen Systems des Motors 8 gilt unter der Annahme, dass L eine Induktanz ist, i ein Strom ist, V eine angelegte Spannung ist, R ein Widerstandswert ist, KB eine Leistungserzeugungskonstante ist und ω eine Drehzahl ist, die folgende Beziehung:
[Gleichung 1]

L di / dt = V – Ri – KBω

Auf der anderen Seite gilt für ein mechanisches System des Motors 8 unter der Annahme, das J ein Trägheitsmoment eines Rotors ist, KT eine Drehmomentkonstante ist, B ein Reibungskoeffizient ist und τ ein an dem Motor 8 wirkendes Lastdrehmoment ist, die folgende Beziehung:
[Gleichung 2]

J dω / dt = KTi – Bω – τ

Dabei gibt die linke Seite der Gleichung 2 ein Trägheitsdrehmoment gemäß einem Trägheitsmoment des Motors an. Der erste Term auf der rechten Seite der Gleichung 2 gibt ein Antriebsdrehmoment gemäß dem durch den Motor fließenden Strom an. Der zweite Term auf der rechten Seite der Gleichung 2 gibt ein Reibungsdrehmoment an.
Durch Integrieren von beiden Seiten der Gleichung 1 und der Gleichung 2 über die Zeit werden die folgenden zwei Beziehungen erhalten:
[Gleichung 3]

i = ∫( 1 / LV – R / Li – KB / Lω)dt

[Gleichung 4]

ω = ∫( KT / Ji – B / Jω – 1 / Jτ)dt

Durch Durchführen einer numerischen Berechnung auf der Basis der Gleichung 3 und der Gleichung 4 können zwei Ausgaben i und ω in Bezug auf zwei Eingaben V und τ berechnet werden. Wie aus dem oben Angegebenen hervorgeht, können, wenn das Motormodell 22 mit der Spannung V, die an den Motor 8 angelegt wird, und dem Lastdrehmoment τ, das an dem Motor 8 wirkt, als Eingaben und dem Strom i, der durch den Motor 8 fließt, und der Drehzahl ω des Motors 8 als Ausgaben konfiguriert ist, die jeweiligen Ausgaben durch eine Integration erhalten werden, ohne dass eine Ableitung der Zustandsgröße des Motors 8 durchgeführt werden muss. Durch Ausbilden des Motormodells 22 so, dass die Ausgabe wie vorher beschrieben durch Integration erhalten wird, kann das Verhalten des Motors 8 genau simuliert werden, auch wenn sich die Zustandsgröße des Motors 8 rasch ändert.
Wie in 2 dargestellt, wird eine Stromausgabe des Motormodells 22, das heißt, ein Strombestimmungswert i_e des Motors 8, zu dem Komparator 24 ausgegeben. Der Komparator 24 berechnet eine Differenz Δi zwischen dem tatsächlichen Strommesswert i_m des Motors 8 und der Stromausgabe i_e des Motormodells 22. Die berechnete Differenz Δi wird mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor G in dem Verstärker 26 verstärkt und dann als das bestimmte Drehmoment τ_e des Motors 8 in einen Drehmomenteingang des Motormodells 22 eingegeben. Wie vorher beschrieben, bildet die Überwachungsschaltung 12 eine Rückkopplungsschleife. Der tatsächliche Spannungsmesswert V_m, der an den Motor 8 angelegt wird, wird in einen Spannungseingang des Motormodells 22 eingegeben.
Bei der vorher beschriebenen Rückkopplungsschleife wird durch Einstellen des Verstärkungsfaktors G in dem Verstärker 26 als einen ausreichend großen Verstärkungsfaktor ein Eingangsdrehmoment des Motormodells 22, das heißt, der Betrag des Bestimmungswerts τ_e des Lastdrehmoments, das an dem Motor 8 wirkt, so eingestellt, dass der Strombestimmungswert i_e des Motors 8 zu dem tatsächlichen Strommesswert i_m des Motors 8 konvergiert. Unter Verwendung einer solchen Konfiguration können das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment τ_e und die Drehzahl ω_e des Motors 8 zu diesem Zeitpunkt unter Verwendung des Motormodells 22 berechnet werden, so dass der Strom i_m, der durch den Motor 8 fließt, realisiert wird, wenn die Spannung V_m an den Motor 8 angelegt wird. Das Lastdrehmoment τ_e des Motors 8, das wie oben berechnet wird, kann so betrachtet werden, dass es ein Antriebsdrehmoment gemäß dem durch den Motor fließenden Strom i_m und ein Trägheitsdrehmoment gemäß dem Trägheitsmoment J des Motors wiedergibt.
Die Überwachungsschaltung 12 gibt die Drehzahlausgabe des Motormodells 22 als den Drehzahlbestimmungswert ω_e des Motors 8 zusammen mit dem oben beschriebenen Lastdrehmomentbestimmungswert τ_e aus.
Ein Prinzip einer Bestimmung des Lastdrehmoments τ und der Drehzahl ω des Motors 8 durch die Überwachungsschaltung 12 wird unter Bezugnahme auf 3 erläutert. In 3 wird der tatsächliche Motor 8 durch eine Transferfunktion M₁ ausgedrückt, und das Motormodell 22, das durch virtuelles Ausführen des Motors 8 in der Überwachungsschaltung 12 erhalten wird, wird durch eine Transferfunktion M₂ ausgedrückt. Eine Beziehung zwischen einer Eingabe τ_r (Drehmomentwert, der an dem tatsächlichen Motor 8 wirkt) und der Ausgabe τ_e (Drehmomentbestimmungswert, der von der Überwachungsschaltung 12 ausgegeben wird) in einem in 3 gezeigten Steuersystem ist wie folgt.
[Gleichung 5]

τ_e = GM₁ / 1 + GM₂τ_r

Daher kann durch Einstellen des Motormodells 22 in der Überwachungsschaltung 12, so dass es Charakteristiken aufweist, die gleich denen des tatsächlichen Motors 8 sind, in der obigen Gleichung M₁ = M₂ = M eingesetzt werden, und die folgende Beziehung wird erhalten.
[Gleichung 6]

τ_e = GM / 1 + GMτ_r

Wie in Gleichung 6 gezeigt ist, ist die Transferfunktion von der Eingabe τ_r zu der Ausgabe τ_e in dem Steuersystem in 3 äquivalent zu einem Rückkopplungssteuersystem, in dem eine Vorwärtstransferfunktion GM ist und eine Rückwärtstransferfunktion 1 ist, wie in 4 gezeigt ist. Daher folgt die Ausgabe τ_e der Eingabe τ_r. Durch Einstellen des Verstärkungsfaktors G in dem Verstärker 26, so dass er ausreichend groß ist, konvergiert die Ausgabe τ_e zu der Eingabe τ_r. Daher kann das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment τ_r anhand des von der Überwachungsschaltung 12 ausgegebenen Drehmomentbestimmungswerts τ_e bestimmt werden.
Die Überwachungsschaltung 12 dieser Ausführungsform kann das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment τ auf der Basis der Spannung V, die an den Motor 8 angelegt wird, und des Stroms i, der durch den Motor 8 fließt, genau bestimmen, ohne einen zum Detektieren eines Drehmoments vorgesehenen Sensor zu verwenden.
Die Überwachungsschaltung 12 dieser Ausführungsform kann die Drehzahl ω des Motors 8 auf der Basis der Spannung V, die an den Motor 8 angelegt wird, und des Stroms i, der durch den Motor 8 fließt, genau bestimmen, ohne einen zur Detektion einer Drehzahl vorgesehenen Sensor zu verwenden.
Die Überwachungsschaltung 12 dieser Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass die Stromausgabe i_e des Motormodells 22 zu dem Strom i_m, der durch den tatsächlichen Motor 8 fließt, umgewandelt wird, indem die Rückkopplungsschleife verwendet wird, die das Motormodell 22 enthält, das die Spannung V, die an den Motor 8 angelegt wird, und das Lastdrehmoment τ, das an dem Motor 8 wirkt, als Eingaben verwendet und den Strom i, der durch den Motor 8 fließt und die Drehzahl ω des Motors 8 als Ausgaben verwendet. Durch solch eine Konfiguration können das Lastdrehmoment τ, das an dem Motor 8 wirkt, und die Drehzahl ω des Motors 8 genau bestimmt werden, ohne dass eine Ableitung durchgeführt werden muss.
Die Steuerung 18 schaltet den Betriebsmodus der Säbelsäge 2 auf der Basis des von der Überwachungsschaltung 12 ausgegebenen Drehmomentbestimmungswerts τ_e um. Wie in 5 dargestellt, wird bei der Säbelsäge 2 dieser Ausführungsform, wenn der Drückschalter 16 nach einem Einschalten eingeschaltet wird, der Betrieb in dem Leerlaufmodus gestartet. In dem Leerlaufmodus stellt die Steuerung 18 die Drehzahl des Motors 8 durch eine PI-Steuerung so ein, dass die Drehzahl ω des Motors 8 eine erste spezifizierte Drehzahl ω₁ wird. Die erste spezifizierte Drehzahl ω₁ in dem Leerlaufmodus ist eine Drehzahl, bei der eine Vibration oder ein Geräusch nicht störend ist, wenn sich der Motor 8 in einem Zustand dreht, in dem das Lastdrehmoment nicht wirkt. Wenn der Drehmomentbestimmungswert τ_e ein erstes spezifiziertes Drehmoment τ₁ in dem Leerlaufmodus überschreitet, schaltet der Modus zu dem Lastmodus um. In dem Lastmodus stellt die Steuerung 18 die Drehzahl des Motors 8 durch eine PI-Steuerung so ein, dass die Drehzahl ω des Motors 8 die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ wird. Die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ ist eine Drehzahl, die geeignet ist für eine Bearbeitung eines Werkstücks. Die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ ist eine Drehzahl, die größer ist als die erste spezifizierte Drehzahl ω₁. In dem Lastmodus schaltet, wenn der Drehmomentbestimmungswert τ_e unter ein zweites spezifiziertes Drehmoment τ₂ fällt, der Modus zu dem Leerlaufmodus um.
Es sei bemerkt, dass die Einstellung der Drehzahl des Motors 8 durch eine Rückkopplungssteuerung basierend auf dem Bestimmungswert (oder dem tatsächlichen Messwert) der Drehzahl des Motors 8 vorgenommen werden kann. Alternativ dazu kann die Einstellung durch eine Rückkopplungssteuerung basierend auf einer induzierten Spannung des Motors 8 anstelle der Drehzahl des Motors 8 vorgenommen werden. Solch eine Steuerung kann unter Verwendung der Rückkopplungsschleife mit einem Komparator 40, einer PI-Steuerung 42 und dem Motor 8 ausgeführt werden, wie beispielsweise in 6 gezeigt ist. Mittels solch einer Steuerung wird, selbst wenn der Drückerschalter 16 in einem Zustand, in dem das Sägeblatt in Eingriff mit einem Werkstück ist und festgehalten wird, eingeschaltet wird, eine Einschaltdauer der PWM-Steuerung automatisch durch die Rückkopplungssteuerung verlängert, und der Motor 8 wird nicht blockiert. Darüber hinaus wird bei dieser Ausführungsform das Lastdrehmoment, das nicht nur das Antriebsdrehmoment gemäß dem durch den Motor 8 fließenden Strom, sondern ebenfalls das Trägheitsdrehmoment gemäß dem Trägheitsmoment des Motors 8 wiedergibt, bestimmt, und somit kann, auch wenn sich der Motor 8 in dem Übergangszustand befindet, der Modus rasch von dem Leerlaufmodus zu dem Lastmodus umgeschaltet werden.
Mit dem Einstellungsumschaltmittel 14 kann der Benutzer jeweils das erste spezifizierte Drehmoment τ₁, das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂, die erste spezifizierte Drehzahl ω₁ und die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ einstellen.
7 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Betriebs der Säbelsäge 2 dieser Ausführungsform. Wenn die Säbelsäge 2 eingeschaltet wird, führt die Steuerung 18 die in 7 gezeigte Verarbeitung aus.
In Schritt S2 werden Einstellungen für das erste spezifizierte Drehmoment τ₁, das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂, die erste spezifizierte Drehzahl ω₁ und die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ jeweils von dem Einstellungsumschaltmittel 14 erhalten.
In Schritt S4 wird auf das Einschalten des Drückerschalter 16 gewartet.
In Schritt S6 wird der Betrieb der Säbelsäge 2 in dem Leerlaufmodus gestartet. Das heißt, der Motor 8 wird angetrieben, und eine Hin- und Herbewegung des Sägeblatthalters 4 wird gestartet. In dem Leerlaufmodus wird die Drehzahl des Motors 8 so eingestellt, dass sie die erste spezifizierte Drehzahl ω₁ ist.
In Schritt S8 wird ein Zähler gelöscht.
In Schritt S10 werden die Einstellungen für das erste spezifizierte Drehmoment τ₁, das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂, die erste spezifizierte Drehzahl ω₁ und die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ jeweils von dem Einstellungsumschaltmittel 14 erhalten.
In Schritt S12 wird der Bestimmungswert τ_e des an dem Motor 8 wirkenden Lastdrehmoments von der Überwachungsschaltung 12 erhalten.
In Schritt S14 wird bestimmt, ob der aktuelle Betriebsmodus der Leerlaufmodus oder der Lastmodus ist. Wenn der aktuelle Betriebsmodus der Leerlaufmodus ist, schreitet die Routine zu Schritt S16 fort. Wenn der aktuelle Betriebsmodus der Lastmodus ist, schreitet die Routine zu Schritt S26 fort.
In Schritt S16 wird bestimmt, ob der Bestimmungswert τ_e des an dem Motor 8 wirkenden Lastdrehmoments das erste spezifizierte Drehmoment τ₁ überschreitet oder nicht. Wenn der Bestimmungswert τ_e des Lastdrehmoments das erste spezifizierte Drehmoment τ₁ nicht überschreitet (NEIN), wird in Schritt S24 der Zähler gelöscht, und danach kehrt die Routine zu dem Schritt S10 zurück. Wenn der Bestimmungswert τ_e des Lastdrehmoments in Schritt S16 das erste spezifizierte Drehmoment τ₁ überschreitet (JA), wird der Zähler in dem Schritt S18 erhöht, und danach schreitet die Routine zu dem Schritt S20 fort.
In dem Schritt S20 wird bestimmt, ob der Zähler einen ersten vorbestimmten Wert erreicht hat oder nicht. Wenn der Zähler den ersten vorbestimmten Wert nicht erreicht hat (NEIN), kehrt die Routine zu dem Schritt S10 zurück. Wenn der Zähler in dem Schritt S20 den ersten vorbestimmten Wert erreicht hat (JA), wird der Betriebsmodus in dem Schritt S22 von dem Leerlaufmodus zu dem Lastmodus umgeschaltet, und der Zähler wird in Schritt S24 gelöscht, und danach kehrt die Routine zu Schritt S10 zurück.
In Schritt S26 wird bestimmt, ob der Bestimmungswert τ_e des an dem Motor 8 wirkenden Lastdrehmoments unter das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂ fällt oder nicht. Wenn der Bestimmungswert τ_e des Lastdrehmoments nicht kleiner als das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂ ist (NEIN), wird der Zähler in Schritt S34 gelöscht, und danach kehrt die Routine zu dem Schritt S10 zurück. Wenn der Bestimmungswert τ_e des Lastdrehmoments in Schritt S26 unter das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂ fällt (JA), wird der Zähler in Schritt S28 erhöht, und danach kehrt die Routine zu dem Schritt S30 zurück.
In dem Schritt S30 wird bestimmt, ob der Zähler einen zweiten vorbestimmten Wert erreicht hat oder nicht. Wenn der Zähler den zweiten vorbestimmten Wert nicht erreicht hat (NEIN), kehrt die Routine zu dem Schritt S10 zurück. Wenn der Zähler in dem Schritt S30 den zweiten vorbestimmten Wert erreicht hat (JA), wird der Betriebsmodus in Schritt S32 von dem Lastmodus zu dem Leerlaufmodus umgeschaltet, der Zähler wird in Schritt S34 gelöscht, und danach kehrt die Routine zu dem Schritt S10 zurück.
Es sei bemerkt, dass bei dem oben beschriebenen Flussdiagramm, wenn in Schritt S16 der Drehmomentbestimmungswert τ_e nicht größer als das erste spezifizierte Drehmoment τ₁ ist, vorgesehen sein kann, dass der Zähler in Schritt S24 verringert wird, anstatt gelöscht zu werden. In diesem Fall ist vorgesehen, dass ein minimaler Wert des Zählers auf Null eingestellt ist, so dass kein Wert verwendet wird, der kleiner oder gleich dem minimalen Wert ist. Auf ähnliche Weise kann vorgesehen sein, dass, wenn der Drehmomentbestimmungswert τ_e in Schritt S26 nicht kleiner als das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂ ist, in Schritt S34 der Zähler verringert wird, anstatt gelöscht zu werden. In diesem Fall ist ebenfalls vorgesehen, dass ein minimaler Wert des Zählers auf Null eingestellt ist, so dass ein Wert, der kleiner oder gleich dem minimalen Wert ist, nicht verwendet wird.
Es wird der Betrieb der Säbelsäge 2 erläutert. Wenn die Säbelsäge 2 eingeschaltet wird und der Drückerschalter 16 eingeschaltet wird, beginnt der Betrieb in dem Leerlaufmodus. Danach wird eine Bearbeitung eines Werkstücks durch das Sägeblatt begonnen, und wenn das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment für einen vorbestimmten Zeitraum kontinuierlich das erste spezifizierte Drehmoment τ₁ überschreitet, wird der Modus von dem Leerlaufmodus zu dem Lastmodus umgeschaltet. Danach wird, wenn die Bearbeitung des Werkstücks durch das Sägeblatt abgeschlossen ist und das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment für einen vorbestimmten Zeitraum kontinuierlich unter dem zweiten spezifizierten Drehmoment τ₂ liegt, der Lastmodus zu dem Leerlaufmodus umgeschaltet.
Gemäß der Säbelsäge 2 dieser Ausführungsform wird der Modus gemäß dem an dem Motor 8 wirkenden Lastdrehmoment zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus umgeschaltet. Durch solch eine Konfiguration wird in dem Leerlaufmodus, in dem das Lastdrehmoment nicht an dem Motor 8 wirkt, die Drehzahl des Motors 8 niedrig gehalten, und eine Erzeugung eines Geräusches oder einer Vibration kann unterdrückt werden.
Gemäß der Säbelsäge 2 dieser Ausführungsform wird, wenn das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment für den vorbestimmten Zeitraum kontinuierlich das erste spezifizierte Drehmoment τ₁ überschreitet, der Modus zu dem Lastmodus umgeschaltet. Durch die Verwendung solch einer Konfiguration wird, wenn das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment vorübergehend schwankt, der Betriebsmodus nicht umgeschaltet. Der Betrieb der Säbelsäge 2 kann stabilisiert werden.
Gemäß der Säbelsäge 2 dieser Ausführungsform wird, wenn das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment in dem Lastmodus für den vorbestimmten Zeitraum unter dem zweiten spezifizierten Drehmoment τ₂ liegt, der Modus zu dem Leerlaufmodus umgeschaltet. Durch die Verwendung solch einer Konfiguration wird, wenn das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment vorübergehend schwankt, der Betriebsmodus nicht umgeschaltet. Der Betrieb der Säbelsäge 2 kann stabilisiert werden.
Es sei bemerkt, dass eine Konfiguration, bei der unmittelbar nach einem Umschalten von dem Leerlaufmodus zu dem Lastmodus oder unmittelbar nach einem Umschalten von dem Lastmodus zu dem Leerlaufmodus ein Umschalten des Betriebsmodus für einen vorbestimmten Zeitraum verhindert wird, verwendet werden kann. Durch die Verwendung solch einer Konfiguration kann ein Zustand, in dem der Betriebsmodus häufig umgeschaltet wird, unterdrückt werden.
Im Vorhergehenden wurde die Konfiguration erläutert, bei der der Benutzer der Säbelsäge 2 optional das erste spezifizierte Drehmoment τ₁, das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂, die erste spezifizierte Drehzahl ω₁ und die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ unter Verwendung des zweiten Einstellungsumschaltmittels 14 einstellen kann. Im Gegensatz dazu kann vorgesehen sein, dass das erste spezifiziere Drehmoment τ₁, das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂, die erste spezifizierte Drehzahl ω₁ und die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ im Voraus bei der Auslieferung des Produkts eingestellt werden und der Benutzer der Säbelsäge 2 die Einstellungen nicht ändern kann.
Die Einstellungen des ersten spezifizierten Drehmoments τ₁, des zweiten spezifizierten Drehmoments τ₂, der ersten spezifizierten Drehzahl ω₁ und der zweiten spezifizierten Drehzahl ω₂ mit dem Einstellungsumschaltmittel 14 können auf verschiedene Weisen realisiert werden. Beispielsweise kann ein Einstelldrehknopf mit Drehwinkeln, die jeweils Zahlenwerten entsprechen, vorgesehen sein. Alternativ dazu kann ein Tastschalter, in den der numerische Wert eingegeben wird, vorgesehen sein. Alternativ dazu kann jeweils ein Drehknopf oder ein Schalter, der eine stufenweise Auswahl des numerischen Wertes ermöglicht, für das erste spezifizierte Drehmoment τ₁, das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂, die erste spezifizierte Drehzahl ω₁ und die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ vorgesehen sein. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Zahlenwerte entsprechend Betätigungsausmaßen des Drückerschalters 16 eingestellt werden.
Alternativ können Kombinationen aus dem ersten spezifizierten Drehmoment τ₁, dem zweiten spezifizierten Drehmoment τ₂, der ersten spezifizierten Drehzahl ω₁ und der zweiten spezifizierten Drehzahl ω₂ im Voraus bei einer Auslieferung des Produkts bestimmt werden, so dass der Benutzer auswählen kann, welche Kombination zu verwenden ist. Bei dem in 8 dargestellten Beispiel wählt der Benutzer einen beliebigen einer Mehrzahl von Bearbeitungsmodi wie einen Holzbearbeitungsmodus, einen Metallbearbeitungsmodus etc. aus. Werte für das erste spezifizierte Drehmoment τ₁, das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂, die erste spezifizierte Drehzahl ω₁ und die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ werden gemäß dem ausgewählten Bearbeitungsmodus bestimmt. Bei dem in 8 dargestellten Beispiel sind das erste spezifizierte Drehmoment τ₁ und das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂ niedrig eingestellt, die erste spezifizierte Drehzahl ω₁ ist niedrig eingestellt und die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ ist in dem Holzbearbeitungsmodus im Vergleich zu dem Metallbearbeitungsmodus hoch eingestellt. Wenn Metall zu bearbeiten ist, dauert es, bis das Sägeblatt in ein Werkstück eindringt, wenn die Drehzahl des Motors 8 in dem Leerlaufmodus zu niedrig eingestellt ist. Darüber hinaus könnte, wenn die Drehzahl des Motors 8 in dem Lastmodus zu hoch eingestellt ist, das Sägeblatt stecken bleiben und aufhören, zu schneiden. Daher wird bei dem in 8 gezeigten Beispiel, wenn der Metallbearbeitungsmodus ausgewählt wird, die Drehzahl des Motors 8 in dem Leerlaufmodus (das heißt, die erste spezifizierte Drehzahl ω₁) höher als die in dem Fall, dass der Holzbearbeitungsmodus ausgewählt wird, eingestellt, und die Drehzahl des Motors 8 in dem Lastmodus (das heißt, die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂) wird niedriger als die für den Holzbearbeitungsmodus eingestellt. Darüber hinaus wird, wenn Metall zu bearbeiten ist, wenn die Drehzahl des Motors 8 erhöht wird, bevor das Sägeblatt in ein Werkstück eindringt, ein Schlupf zwischen dem Sägeblatt und dem Werkstück bewirkt. Somit wird bei dem in 8 gezeigten Beispiel, wenn der Metallbearbeitungsmodus ausgewählt wird, das erste spezifizierte Drehmoment τ₁, welches eine Referenz für das Umschalten von dem Leerlaufmodus zu dem Lastmodus wird, höher als das für den Holzbearbeitungsmodus eingestellt.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde die Konfiguration erläutert, bei der die Drehzahl des Motors 8 in dem Lastmodus auf die zweite spezifizierte Drehzahl ω₂ eingestellt wird, es können jedoch verschiedene Arten einer Steuerung für die Drehzahl des Motors 8 in dem Lastmodus verwendet werden, die sich davon unterscheiden. Beispielsweise kann die Drehzahl des Motors 8 in dem Lastmodus gemäß dem Betrag des an dem Motor 8 wirkenden Lastdrehmoments geändert werden. Alternativ dazu kann eine zeitliche Änderungsrate der Drehzahl des Motors 8 in dem Lastmodus gemäß der zeitlichen Änderungsrate des an dem Motor 8 wirkenden Lastdrehmoments geändert werden. Durch die Verwendung solcher Konfigurationen kann eine Änderung der Drehzahl des Motors 8 während eines Umschaltens zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus geglättet werden. Alternativ dazu kann die Drehzahl des Motors 8 in dem Lastmodus gemäß dem Betätigungsausmaß des Drückerschalters 16 erhöht oder verringert werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde die Konfiguration beschrieben, bei der, wenn in dem Lastmodus das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment unter das zweite spezifizierte Drehmoment τ₂ fällt, der Modus zu dem Leerlaufmodus umgeschaltet wird. Im Gegensatz dazu kann vorgesehen sein, dass, sobald der Betrieb in dem Lastmodus durchgeführt wird, der Betrieb in dem Lastmodus fortgesetzt wird, ohne den Betriebsmodus umzuschalten, bis der Drückerschalter 16 ausgeschaltet wird oder die Säbelsäge 2 ausgeschaltet wird.
Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass von dem Benutzer der Säbelsäge 2 optional ausgewählt werden kann, ob ein Umschalten zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus wie oben beschrieben durchgeführt wird oder die ganze Zeit ein Betrieb in dem Lastmodus durchgeführt wird. Solch ein Umschalten des Betriebszustands kann unter Verwendung eines Drehknopfs oder unter Verwendung eines Schiebeschalters durchgeführt werden. Darüber hinaus kann solch ein Mittel zum Umschalten des Betriebszustands gemeinsam mit dem Einstellungsumschaltmittel 14 zum Einstellen des ersten spezifizierten Drehmoments τ₁, des zweiten spezifizierten Drehmoments τ₂, der ersten spezifizierten Drehzahl ω₁ und der zweiten spezifizierten Drehzahl ω₂ ausgebildet sein. Bei dem in 9 gezeigten Einstellungsumschaltmittel 14 kann durch einen Schiebeschalter, der in drei Stufen umgeschaltet werden kann, ein beliebiger von einem ersten Modus (siehe 9A) und einem zweiten Modus (siehe 9C), in denen ein Umschalten zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus durchgeführt wird, und einem Zwangsmodus (siehe 9B), in dem der Betrieb die ganze Zeit in dem Lastmodus durchgeführt wird, ausgewählt werden. Der erste Modus ist beispielsweise der in 8 dargestellte Holzbearbeitungsmodus, und der zweite Modus ist beispielsweise der in 8 dargestellte Metallbearbeitungsmodus. Durch die Verwendung solch einer Konfiguration wird das Einstellungsumschaltmittel 14 vereinfacht, und die Bedienbarkeit der Säbelsäge 2 wird verbessert.
Die Bestimmung des Lastdrehmoments in der Überwachungsschaltung 12 kann durch verschiedene Methoden, die sich von der oben beschriebenen unterscheiden, durchgeführt werden. Beispielsweise kann, wenn der Motor 8 ein Gleichstrommotor ist und die Motorantriebsschaltung 10 eine PWM-Steuerung des Motors 8 durchführt, wie in 10 dargestellt vorgesehen sein, dass der tatsächliche Spannungsmesswert V_m, der an den Motor 8 angelegt wird, durch ein Filter 27 in der Überwachungsschaltung 12 geht, und der tatsächliche Strommesswert i_m, der durch den Motor 8 fließt, durch ein Filter 29 geht. Dabei sind das Filter 27 und das Filter 29 Filter, die dieselben Charakteristiken aufweisen und mindestens eine Hochfrequenzkomponente entfernen und die beispielsweise als Tiefpassfilter oder Bandpassfilter ausgebildet sein können.
Wenn der Motor 8 durch PWM-Steuerung gesteuert wird, schwanken der tatsächliche Strommesswert i_m und der tatsächliche Spannungsmesswert V_m während eines Einschaltens rasch, sei schwanken jedoch kaum während eines Ausschaltens. Somit kann, wenn eine Einschaltdauer der PWM-Steuerung gering ist, wenn eine Abtastperiode der Überwachungsschaltung 12 nicht ausreichend kurz ist, die Schwankung des tatsächlichen Strommesswerts i_m und des tatsächlichen Spannungsmesswerts V_m während des Einschaltens nicht genau erfasst werden, und bestimmte Fehler für das Lastdrehmoment τ, das an dem Motor 8 wirkt, und die Drehzahl ω des Motors 8 werden groß. Um jedoch die Abtastperiode der Überwachungsschaltung 12 zu verkürzen, sollte ein Hochleistungs-IC-Chip verwendet werden, was mit einer Erhöhung des Aufwands verbunden ist. Somit wird ein Filtern des tatsächlichen Strommesswerts i_m und des tatsächlichen Spannungsmesswerts V_m unter Verwendung des Filters 27 und des Filters 29, die dieselben Charakteristiken haben, wie in 10 dargestellt durchgeführt, so dass die Hochfrequenzkomponente entfernt wird. Demzufolge nehmen Schwankungen des tatsächlichen Strommesswerts i_m und des tatsächlichen Spannungsmesswerts V_m ab, und das Verhalten des Motors 8 kann genauer erfasst werden, ohne die Abtastperiode der Überwachungsschaltung 12 derart zu verkürzen.
Alternativ dazu kann wie in 11 gezeigt die Überwachungsschaltung 12 derart ausgebildet sein, dass der tatsächliche Messwert V_m der an den Motor 8 angelegten Spannung und der tatsächliche Messwert ω_m der Drehzahl des Motors 8 als Eingaben verwendet werden und der Bestimmungswert τ_e für das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment und der Bestimmungswert i_e für den durch den Motor 8 fließenden Strom als Ausgaben verwendet werden. In diesem Fall wird der tatsächliche Messwert V_m der an den Motor 8 angelegten Spannung von einem nicht gezeigten Spannungsdetektor detektiert, und ein tatsächlicher Messwert ω_m der Drehzahl des Motors 8 wird von einem nicht gezeigten Drehzahldetektor detektiert.
Bei der in 11 gezeigten Überwachungsschaltung 12 wird eine Drehzahlausgabe des Motormodells 22, das heißt, der Bestimmungswert ω_e der Drehzahl des Motors 8 in einen Komparator 30 eingegeben. Der Komparator 30 berechnet eine Differenz Δω zwischen dem tatsächlichen Messwert ω_m der Drehzahl des Motors 8 und der Drehzahlausgabe ω_e des Motormodells 22. Die berechnete Differenz Δω wird in einem Verstärker 32 mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor H verstärkt und danach als das Bestimmungsdrehmoment τ_e des Motors 8 in den Drehmomenteingang des Motormodells 22 eingegeben. Wie vorher beschrieben, bildet die Überwachungsschaltung 12 eine Rückkopplungsschleife. Der tatsächliche Messwert V_m der an den Motor 8 angelegten Spannung wird in den Spannungseingang des Motormodells 22 eingegeben.
Bei der vorher beschriebenen Rückkopplungsschleife wird durch Einstellen des Verstärkungsfaktors H in dem Verstärker 32, so dass er ausreichend groß ist, das Eingangsdrehmoment des Motormodells 22, das heißt, der Betrag des Drehmomentbestimmungswerts τ_e, der an dem Motor 8 wirkt, so eingestellt, dass die Drehzahlausgabe des Motormodells 22, das heißt, der Drehzahlbestimmungswert ω_e des Motors 8 zu dem tatsächlichen Drehzahlmesswert ω_m des Motors 8 konvergiert. Durch Verwendung solch einer Konfiguration können das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment τ_e und der durch den Motor 8 fließende Strom i_e zu diesem Zeitpunkt zum Realisieren der Drehzahl ω_m des Motors 8, wenn die Spannung V_m an den Motor 8 angelegt wird, unter Verwendung des Motormodells 22 bestimmt werden.
In Vorhergehenden wurde die Konfiguration erläutert, bei der das an den Motor 8 wirkende Lastdrehmoment τ_e durch eine Integration bestimmt wird, ohne dass eine Ableitung durchgeführt wird, indem das Motormodell 22 verwendet wird. Im Gegensatz dazu kann das an dem Motor 8 wirkende Lastdrehmoment τ_e ebenfalls basierend auf der oben angegeben Gleichung 2 durch eine Differentialoperation bestimmt werden.
Bei der in 12 dargestellten Überwachungsschaltung 12 wird der Bestimmungswert τ_e des an dem Motor 8 wirkenden Drehmoments unter Verwendung des tatsächlichen Messwerts i_m des durch den Motor 8 fließenden Stroms und des tatsächlichen Messwerts ω_m der Drehzahl des Motors 8 als Eingaben ausgegeben. In diesem Fall wird der tatsächliche Messwert i_m des durch den Motor 8 fließenden Stroms durch einen nicht gezeigten Stromdetektor detektiert, und der tatsächliche Messwert ω_m der Drehzahl des Motors 8 wird durch einen nicht gezeigten Drehzahldetektor detektiert.
Bei der in 12 dargestellten Überwachungsschaltung 12 wird mittels eines Proportionalelements 50 ein Antriebsdrehmoment τ_A durch Multiplizieren einer Drehmomentkonstanten KT mit dem tatsächlichen Messwert i_m des durch den Motor 8 fließenden Stroms berechnet. Darüber hinaus wird ein Reibungsdrehmoment τ_B durch Multiplizieren des Reibungskoeffizienten B mit dem tatsächlichen Messwert ω_m der Drehzahl des Motors 8 mittels eines Proportionalelements 52 berechnet. Ferner wird eine zeitliche Ableitung durch ein Ableitungselement 54 für den tatsächlichen Messwert ω_m der Drehzahl des Motors 8 berechnet, der berechnete Ableitungswert wird durch einen Tiefpassfilter 56 geglättet, und danach wird ein Trägheitsdrehmoment τ_C durch Multiplizieren eines Trägheitsmoments J des Motors 8 mittels eines Proportionalelements 58 berechnet. Komparatoren 60 und 62 subtrahieren das Reibungsdrehmoment τ_B und das Trägheitsdrehmoment τ_C von dem Antriebsdrehmoment τ_A, und der Bestimmungswert τ_e des Lastdrehmoments wird berechnet.
Es sei bemerkt, dass bei der in 12 dargestellten Überwachungsschaltung 12, wenn der Reibungskoeffizient B ausreichend klein ist, das Proportionalelement 52 und der Komparator 60 weggelassen werden können. Darüber hinaus kann, wenn sich die zeitliche Ableitung des tatsächlichen Messwerts ω_m der Drehzahl des Motors 8 nicht rasch ändert, das Tiefpassfilter 56 ebenfalls weggelassen werden.
Im Vorhergehenden wurde eine Konfiguration erläutert, bei der der Lastzustand und der Leerlaufzustand auf der Basis des Bestimmungswerts τ_e des an dem Motor 8 wirkenden Lastdrehmoments unterschieden werden und der Betriebsmodus der Säbelsäge 2 umgeschaltet wird. Auf der Basis einer ähnlichen Idee kann vorgesehen sein, dass der Lastzustand und der Leerlaufzustand auf der Basis eines Bestimmungswerts F_e einer von einem Werkstück an dem Sägeblatt wirkenden Last unterschieden werden und der Betriebsmodus der Säbelsäge 2 umgeschaltet wird.
Wenn Elemente wie eine Feder, ein Luftzylinder, eine Kurbel und dergleichen in der Leistungsübertragungseinheit 6 enthalten sind, unterscheidet sich ein Verlauf einer Last F, die von einem Werkstück auf das Sägeblatt wirkt, erheblich von einem Verlauf des an den Motor 8 wirkenden Lastdrehmoments τ. Dies ist besonders ausgeprägt, wenn eine Stoßkraft an dem Sägeblatt wirkt. Somit wird bei der in 13 gezeigten Überwachungsschaltung 12 die Last F, die von einem Werkstück an dem Sägeblatt wirkt, bestimmt, anstatt das an den Motor 8 wirkende Lastdrehmoment τ zu bestimmen. Dann schaltet die Steuerung 18 gemäß dem bestimmten Wert F_e der von einem Werkstück an dem Sägeblatt wirkenden Last zwischen dem Lastmodus und dem Leerlaufmodus um.
Die Überwachungsschaltung 12, die in 13 gezeigt ist, ist mit dem Motormodell 22, das durch Modellieren des Motors 8 erhalten wird, dem Komparator 24, dem Verstärker 26, einem Leistungsübertragungseinheitsmodell 25, das durch Modellieren der Leistungsübertragungseinheit 6 erhalten wird, und einem Stromdetektionseinheitsmodell 28, das durch Modellieren einer (nicht gezeigten) Stromdetektionseinheit erhalten wird, versehen.
Das Leistungsübertragungseinheitsmodel 125 modelliert die Charakteristiken der Leistungsübertragungseinheit 6 als eine Transferfunktion mit einem Eingang und einem Ausgang. Das Leistungsübertragungseinheitsmodell 25 verwendet eine von dem Sägeblatt durch den Sägeblatthalter 4 an die Leistungsübertragungseinheit 6 angelegte Last als eine Eingabe und ein von der Leistungsübertragungseinheit 6 an dem Motor 8 wirkendes Lastdrehmoment als eine Ausgabe. Die Charakteristiken des Leistungsübertragungseinheitsmodells 25 können basierend auf Eingangs-Ausgangs-Charakteristiken der tatsächlichen Leistungsübertragungseinheit 6 spezifiziert werden.
Das Stromdetektionseinheitsmodell 28 modelliert die Charakteristiken der Stromdetektionseinheit als eine Transferfunktion mit einem Eingang und einem Ausgang. Das Stromdetektionseinheitsmodell 28 verwendet den durch den Motor 8 fließenden Strom als eine Eingabe und einen von der Stromdetektionseinheit detektierten Strom als eine Ausgabe. Die Charakteristiken des Stromdetektionseinheitsmodells 28 können basierend auf den Eingangs-Ausgangs-Charakteristiken der tatsächlichen Stromdetektionseinheit spezifiziert werden.
Wie in 13 dargestellt, wird die Stromausgabe i_e des Motormodells 22 über das Stromdetektionseinheitsmodell 28 in den Komparator 24 eingegeben. In dem Komparator 24 wird eine Differenz Δi zwischen einem tatsächlichen Strommesswert des Motors 8, das heißt, dem Strom i_m, der von der Stromdetektionseinheit detektiert wird, und einem Strom Ei_e von dem Stromdetektionseinheitsmodell 28 berechnet. Die berechnete Differenz Δi wird in dem Verstärker 26 mit dem vorbestimmten Verstärkungsfaktor G verstärkt und dann als der Bestimmungswert F_e der von einem Werkstück an dem Sägeblatt wirkenden Last ausgegeben. Darüber hinaus wird der Bestimmungswert F_e der von dem Werkstück an dem Sägeblatt wirkenden Last durch das Leistungsübertragungseinheitsmodell 25 zu dem Bestimmungswert τ_e des an dem Motor 8 wirkenden Lastdrehmoments umgewandelt und in den Drehmomenteingang des Motormodells 22 eingegeben. Wie vorher beschrieben, bildet die Überwachungsschaltung 12 eine Rückkopplungsschleife. Es sei bemerkt, dass der tatsächliche Messwert V_m der an den Motor 8 angelegten Spannung in den Spannungseingang des Motormodells 22 eingegeben wird.
Bei der vorher beschriebenen Rückkopplungsschleife wird durch Einstellen des Verstärkungsfaktors G in dem Verstärker 26, so dass er ausreichend groß ist, der Betrag des Motormodells 22 eingestellt, so dass die Stromausgabe des Motormodells 22, das heißt, der Strombestimmungswert i_e des Motors 8 zu dem tatsächlichen Strommesswert i_m des Motors 8 konvergiert, wodurch der Betrag des Bestimmungswerts F_e der von dem Werkstück an dem Sägeblatt wirkenden Last eingestellt wird. Unter Verwendung einer solchen Konfiguration kann durch das Motormodell 22 der Bestimmungswert F_e der von dem Werkstück an dem Sägeblatt wirkenden Last zum Realisieren des Stroms i_m, der durch den Motor 8 fließt, wenn die Spannung V_m an den Motor 8 angelegt wird, berechnet werden.
Wenn die Überwachungsschaltung 12 in 13 verwendet wird, verwendet die Steuerung 18 eine erste spezifizierte Last F₁ und eine zweite spezifizierte Last F₂ als Schwellenwerte zum Umschalten des Betriebsmodus anstelle des ersten spezifizierten Drehmoments τ₁ und des zweiten spezifizierten Drehmoments τ₂ beim Umschalten zwischen dem Lastmodus und dem Leerlaufmodus.
Bei der vorher beschriebenen Ausführungsform wurde die Säbelsäge 2 als ein Beispiel für das Elektrowerkzeug beschrieben, das Elektrowerkzeug ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Elektrowerkzeug kann eine Stichsäge, eine Schleifmaschine oder dergleichen sein. Alternativ dazu kann das Elektrowerkzeug ein Schraubendreher sein. Bei dem Schraubendreher wirkt an dem Motor ein großes Lastdrehmoment, wenn eine Kupplung in Eingriff gebracht wird und der Modus von dem Leerlaufmodus zu dem Lastmodus umgeschaltet wird.
Repräsentative und keine Beschränkung darstellende spezifizierte Beispiele der vorliegenden Erfindung wurden im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die detaillierte Erläuterung soll lediglich die Details erläutern, die Fachleuten erlauben, die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in die Praxis umzusetzen, und soll den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken. Darüber hinaus können die offenbarten zusätzlichen Merkmale und Erfindungen verwendet werden, um ein weiter verbessertes Elektrowerkzeug zu schaffen, getrennt von oder gemeinsam mit den anderen Merkmalen und Erfindungen.
Darüber hinaus sind die Kombinationen der Merkmale und Prozesse, die im Rahmen der vorher beschriebenen detaillierten Erläuterung offenbart sind, nicht unverzichtbar, wenn die vorliegende Erfindung im weitesten Sinn in die Praxis umgesetzt wird, sondern wurden lediglich beschrieben, um ein repräsentatives spezifiziertes Beispiel der vorliegenden Erfindung im Einzelnen zu erläutern. Darüber hinaus müssen die verschiedenen Merkmale der vorher beschriebenen repräsentativen spezifizierten Beispiele und die verschiedenen Merkmale in den Ansprüchen nicht wie in den hierein beschriebenen spezifizierten Beispielen oder in der angegebenen Reihenfolge kombiniert werden, um zusätzliche und nützliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu schaffen.
Alle Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung und/oder den Ansprüchen beschrieben sind, sollen die spezifizierten Gegenstände, die in der Offenbarung der ursprünglichen Anmeldung und den Ansprüchen beschrieben sind, einzeln und unabhängig voneinander beschränken, unabhängig von den Konfigurationen der Merkmale, die in den Ausführungsformen und/oder Ansprüchen beschrieben sind. Darüber hinaus sollen die Beschreibungen in Bezug auf alle Zahlenbereiche und Gruppen oder Ansammlungen alle Zwischenkonfigurationen zur Beschränkung der spezifizierten Gegenstände, die in der ursprünglichen Anmeldung und den Ansprüchen beschrieben sind, dienen.
Die spezifizierten Beispiele der vorliegenden Erfindung wurden im Vorhergehenden im Detail erläutert, sie stellen jedoch lediglich Beispiele dar und beschränken die Ansprüche nicht. Die in den Ansprüchen beschriebene Technologie beinhaltet verschiedene Variationen und Änderungen der oben angegebenen spezifizierten Beispiele. Die technischen Elemente, die in dieser Beschreibung oder den beigefügten Zeichnungen erläutert sind, weisen einzeln oder aufgrund verschiedener Kombinationen eine technische Verwendbarkeit auf und sind nicht auf die in den ursprünglich eingereichten Ansprüchen angegebenen Kombinationen beschränkt. Darüber hinaus kann die in der Beschreibung oder den beigefügten Zeichnungen dargestellte Technologie mehrere Aufgaben zur selben Zeit lösen, und eine Lösung einer dieser Aufgaben führt bereits zu einer technischen Anwendbarkeit.

Claims

Elektrowerkzeug mit: einem Motor; einer von dem Motor angetriebenen Werkzeugeinheit; und einem Drehmomentbestimmungsmittel zum Bestimmen eines von einem Werkstück über die Werkzeugeinheit an dem Motor wirkenden Lastdrehmoments, bei dem das Drehmomentbestimmungsmittel das Lastdrehmoment bestimmt, das mindestens ein Antriebsdrehmoment gemäß einem durch den Motor fließenden Strom und ein Trägheitsdrehmoment gemäß einem Trägheitsmoment des Motors widerspiegelt, das Elektrowerkzeug dazu in der Lage ist, gemäß dem von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmten Lastdrehmoment selektiv zwischen einem Leerlaufmodus und einem Lastmodus umzuschalten, und eine Drehzahl des Motors in dem Leerlaufmodus niedriger als eine Drehzahl des Motors in dem Lastmodus ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, bei dem das Drehmomentbestimmungsmittel aufweist: ein Motormodell, das Charakteristiken des Motors widerspiegelt und einen Eingang für das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment und einen Ausgang für eine mit dem Motor in Beziehung stehende Zustandsgröße aufweist; einen Komparator zum Berechnen einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Messwert und der Ausgabe des Motormodells für die mit dem Motor in Beziehung stehende Zustandsgröße; und einen Verstärker zum Verstärken einer Ausgabe des Komparators und Ausgeben der verstärkten Ausgabe als einen Bestimmungswert für das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment, und die Ausgabe des Verstärkers als das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment in das Motormodell eingegeben wird.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 2, bei dem die mit dem Motor in Beziehung stehende Zustandsgröße der durch den Motor fließende Strom ist, das Motormodell ferner einen Eingang für eine an den Motor angelegte Spannung aufweist und ein tatsächlicher Messwert der an den Motor angelegten Spannung in das Motormodell eingegeben wird.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 3, bei dem das Drehmomentbestimmungsmittel aufweist: ein erstes Filter zum Entfernen mindestens einer Hochfrequenzkomponente; und ein zweites Filter mit denselben Charakteristiken wie denen des ersten Filters, der Motor durch Ermöglichen, dass der Strom gepulst fließt, gesteuert wird, der tatsächliche Messwert des durch den Motor fließenden Stroms über das erste Filter in den Komparator eingegeben wird und der tatsächliche Messwert der an den Motor angelegten Spannung über das zweite Filter in das Motormodell eingegeben wird.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 2, bei dem die mit dem Motor in Beziehung stehende Zustandsgröße die Drehzahl des Motors ist, das Motormodell ferner einen Eingang für eine an den Motor angelegte Spannung aufweist und ein tatsächlicher Messwert der an den Motor angelegten Spannung in das Motormodell eingegeben wird.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, bei dem das Drehmomentbestimmungsmittel das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment durch Subtrahieren eines Produkts aus dem Trägheitsmoment und einer zeitlichen Ableitung der Drehzahl des Motors von einem Produkt aus einer Drehmomentkonstanten und dem durch den Motor fließenden Strom bestimmt.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 6, bei dem das Drehmomentbestimmungsmittel das an dem Motor wirkende Lastdrehmoment durch Subtrahieren des Produkts aus dem Trägheitsmoment und der zeitlichen Ableitung der Drehzahl des Motors von dem Produkt aus der Drehmomentkonstanten und dem durch den Motor fließenden Strom und ferner durch Subtrahieren eines Produkts aus einem Reibungskoeffizienten und der Drehzahl des Motors bestimmt.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Drehzahl des Motors in dem Leerlaufmodus durch Rückkopplungssteuerung basierend auf der Drehzahl des Motors oder einer induzierten Spannung so eingestellt wird, dass sie im Wesentlichen konstant ist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem beim Start des Elektrowerkzeugs ein Betrieb in dem Leerlaufmodus gestartet wird.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das dazu ausgebildet ist, zu dem Lastmodus umgeschaltet zu werden, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Lastdrehmoment in dem Leerlaufmodus ein erstes spezifiziertes Drehmoment überschreitet.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 10, ferner mit einem ersten Drehmomenteinstellmittel, das einem Benutzer ermöglicht, das erste spezifizierte Drehmoment einzustellen.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das derart ausgebildet ist, dass es zu dem Leerlaufmodus umgeschaltet wird, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Lastdrehmoment in dem Lastmodus unter ein zweites spezifiziertes Drehmoment fällt.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 12, ferner mit einem zweiten Drehmomenteinstellmittel, das einem Benutzer ermöglicht, das zweite spezifizierte Drehmoment einzustellen.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner mit einem Drehzahleinstellmittel, das einem Benutzer ermöglicht, die Drehzahl in dem Lastmodus und/oder dem Leerlaufmodus einzustellen.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das dazu ausgebildet ist, zu dem Lastmodus umgeschaltet zu werden, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Lastdrehmoment in dem Leerlaufmodus ein erstes spezifiziertes Drehmoment überschreitet, und das derart ausgebildet ist, dass es zu dem Leerlaufmodus umgeschaltet wird, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Drehmoment in dem Lastmodus unter ein zweites spezifiziertes Drehmoment fällt, ferner mit einem Umschaltmittel, das dazu in der Lage ist, in vorbestimmten Stufen Kombinationen aus mindestens zwei oder mehr der Drehzahl in dem Lastmodus, der Drehzahl in dem Leerlaufmodus, dem ersten spezifizierten Drehmoment und dem zweiten spezifizierten Drehmoment umzuschalten.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner mit einem Betriebszustandsumschaltmittel, das dazu in der Lage ist, zwischen einem Betriebszustand, in dem ein Umschalten zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus vorgenommen wird, und einem Betriebszustand, in dem zu allen Zeiten ein Betrieb in dem Lastmodus durchgeführt wird, umzuschalten.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das derart ausgebildet ist, dass es zu dem Lastmodus umgeschaltet wird, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Lastdrehmoment in dem Leerlaufmodus ein erstes spezifiziertes Drehmoment überschreitet, und das derart ausgebildet ist, dass es zu dem Leerlaufmodus umgeschaltet wird, wenn das von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmte Lastdrehmoment in dem Lastmodus unter ein zweites spezifiziertes Drehmoment fällt, ferner mit einem Betriebszustandsumschaltmittel, das dazu in der Lage ist, zwischen einem Betriebszustand, in dem ein Umschalten zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus vorgenommen wird, und einem Betriebszustand, in dem zu allen Zeiten ein Betrieb in dem Lastmodus durchgeführt wird, umzuschalten, wobei das Betriebszustandsumschaltmittel gemeinsam mit einem Mittel zum Einstellen mindestens der Drehzahl in dem Lastmodus, der Drehzahl in dem Leerlaufmodus, des ersten spezifizierten Drehmoments oder des zweiten spezifizierten Drehmoments ausgebildet ist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem ein Umschalten von dem Lastmodus zu dem Leerlaufmodus verhindert wird, bis eine vorbestimmte Zeit seit einem Umschalten von dem Leerlaufmodus zu dem Lastmodus verstrichen ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, ferner mit: einer Leistungsübertragungseinheit zum Übertragen von Leistung des Motors auf die Werkzeugeinheit; und einem Lastbestimmungsmittel zum Bestimmen einer von einem Werkstück an der Werkzeugeinheit wirkenden Last, bei dem das Lastbestimmungsmittel die von dem Werkstück an der Werkzeugeinheit wirkende Last gemäß dem von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmten Lastdrehmoment und Charakteristiken der Leistungsübertragungseinheit bestimmt und das Elektrowerkzeug dazu in der Lage ist, gemäß der von dem Lastbestimmungsmittel bestimmten Last anstelle des von dem Drehmomentbestimmungsmittel bestimmten Lastdrehmoments selektiv zwischen dem Leerlaufmodus und dem Lastmodus umzuschalten.