EP1186383A2 - Elektrohandwerkzeuggerät mit Sicherheitskupplung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an at least partially rotating electric hand tool device such as a drill or drill bit with a safety clutch for interruption the power transmission from the electric drive to the tool spindle when dangerous Operating conditions, such as tool blockages.
- the tool blockages that occur with rotating electrical hand tool devices e.g. by reinforcing iron hits when drilling in concrete, generated by the associated sudden high torque a rotation of the housing of the electrical hand tool device along the tool axis, which can lead to injury to the user.
- Such high Torques are usually achieved by a slip clutch within the Power transmission chain limited.
- an electric hand tool device uses a microcontroller the rotational movement of the housing is recorded via acceleration sensors and when exceeded a threshold value via the safety clutch the power transmission chain separated.
- the prerequisite is a necessary freedom of movement for the housing. Becomes For example, drilled directly next to a wall, this is not possible and the operator can Clamp by hand, which also requires a purely mechanical slip clutch.
- this method requires a relatively high computing power and therefore expensive Microcontroller.
- an electric hand tool device includes a microcontroller, which in real time using engine speed sensors and the engine speed as well as other sensors measures the input current.
- the microcontroller regulates under hardware and software Using the measured motor speed over the input current the motor torque and monitor it. An interruption in the input current at impermissibly high levels Due to the inertia of the rotor, torques nevertheless lead to an inadmissible high torsion of the housing.
- the rotary vibration of the Housing detected via acceleration sensors and when there is no zero crossing the power transmission chain within a time window via the safety clutch separated.
- relatively small increases in torque can also occur cause an unnecessary disconnection of the power transmission chain.
- the object of the invention is to realize an electric hand tool device with a safety clutch, which the power transmission chain only with high torque increases separates.
- the speed of the electric motor and a second are advantageously also measured Computing element of the microcontroller using a friction characteristic into a calculated friction torque mapped, which is the stationary torque calculated at a summation point is added, thereby improving its accuracy.
- the measured torque is directly and additionally via a filter element in the form of a low-pass filter, which like the one above the Torque calculated stationary input current delayed to a change of the Torque reacts, electronically filtered and made available to the microcontroller.
- the measured torque is also advantageous in the control element of the microcontroller compared with a fixed threshold value and if a threshold value for the Difference over the safety clutch the power transmission chain disconnected.
- control element of the microcontroller further advantageously includes further delay and Filter elements, resulting in short torque peaks, which are not one for the user dangerous deflection of the housing, not to disconnect the power transmission chain to lead.
- the microcontroller advantageously also controls the disconnection of the power transmission chain a braking of the rotor of the electric motor via the safety clutch controllable braking means, for example by feeding in the remanent voltage of the rotor winding into the reversed main winding with the addition of a reversing pole winding.
- FIG. 1 shows an electric hand tool device, not shown, which is not shown an electrically controllable safety clutch within a power transmission chain with an electric motor with a controllable braking means, a microcontroller 1 on which the measured torque M, the input current I and the speed n of the electric motor is present as an input variable.
- a first computing element 2 of the microcontroller 1 is the input current I of the electric motor present at the input via a Motor characteristic 3 mapped stationary in an electrical torque at the output which at a summation point 4 the calculated friction torque, which over a second computing element 5 of the microcontroller 1 with the speed n applied to the input, which is mapped via a friction characteristic 6 into a calculated friction torque at the output is added and at the output of summation point 4 is calculated as stationary Torque M 'is present.
- a control element 7 of the microcontroller 1 with the output of the summation point 4 and the measured torque M as an input variable by comparing the difference ⁇ between the two input variables with a threshold value when exceeded whose output signal is a control signal ⁇ for the safety clutch and for generates a braking means which are controllably connected to the microcontroller 1.
- the torque M present at the input is delayed as calculated torque M 'a control element 7 of the microcontroller 1 as the first Input variable provided, which with the measured torque M as second input variable by comparing the difference ⁇ between the two input variables with one Threshold value if a control signal ⁇ for the output signal is exceeded Safety clutch and generated for a brake means, which with the microcontroller 1 are controllably connected.
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Abstract
Description
Claims (8)
- Elektrohandwerkzeuggerät mit einer elektrisch durch einen Mikrocontroller (1) steuerbaren Sicherheitskupplung innerhalb einer Kraftübertragungskette mit einem Elektromotor, wobei dem Mikrocontroller (1) der gemessene Eingangsstrom (I) des Elektromotors als Eingangsgrösse zugeordnet ist, in einem ersten Rechenglied (2) des Mikrocontrollers (1) der Eingangsstrom (I) des Elektromotors über eine Motorkennlinie (3) stationär in ein berechnetes Drehmoment (M') abgebildet wird, welches einem Steuerglied (7) des Mikrocontrollers (1) als Eingangsgrösse anliegt und bei Überschreitung eines Schwellwertes am Ausgang ein Steuersignal () für die Sicherheitskupplung zur Auftrennung der Kraftübertragungskette erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Eingangsgrösse am Steuerglied (7) des Mikrocontrollers (1) das gemessene Drehmoment (M) anliegt, welches mit dem berechneten Drehmoment (M') verglichen wird und bei Überschreitung des Schwellwertes durch die Differenz (Δ) beider Eingangsgrössen des Steuergliedes (7) am Ausgang das Steuersignal () erzeugt wird.
- Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Eingangsgrösse des Mikrocontrollers (1) die gemessene Drehzahl (n) des Elektromotors an einem zweiten Rechenglied (5) des Mikrocontrollers (1) anliegt, welche über eine Reibkennlinie (6) in ein berechnetes Reibmoment am Ausgang des zweiten Rechengliedes (5) abgebildet wird.
- Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des zweiten Rechengliedes (5) und der Ausgang des ersten Rechengliedes (2) die Eingänge eines Summationspunktes (4) ausbilden, welcher am Ausgang ein berechnetes Drehmoment (M') ausgibt.
- Elektrohandwerkzeuggerät mit einer elektrisch durch einen Mikrocontroller (1) steuerbaren Sicherheitskupplung innerhalb einer Kraftübertragungskette mit einem Elektromotor, wobei in einem Steuerglied (7) des Mikrocontrollers (1) bei Überschreitung eines Schwellwertes am Ausgang ein Steuersignal () für die Sicherheitskupplung zur Auftrennung der Kraftübertragungskette erzeug bar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Eingangsgrösse am Steuerglied (7) des Mikrocontrollers (1) ein über ein Filterglied (8) elektronisch gefiltertes gemessenes Drehmoment (M) als berechnetes Drehmoment (M') anliegt und dass als zweite Eingangsgrösse am Steuerglied (7) des Mikrocontrollers (1) das gemessene Drehmoment (M) direkt anliegt, welches mit dem berechneten Drehmoment (M') verglichen wird und bei Überschreitung des Schwellwertes durch die Differenz (Δ) beider Eingangsgrössen des Steuergliedes (7) am Ausgang das Steuersignal () erzeugt wird.
- Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (7) des Mikrocontrollers (1) Verzögerungs- und/oder Filterglieder beinhaltet.
- Verfahren zur Steuerung eines Elektrohandwerkzeuggerätes mit einer steuerbaren Sicherheitskupplung innerhalb einer Kraftübertragungskette mit einem Elektromotor durch einen Mikrocontroller (1), wobei in einem ersten Schritt der Eingangsstrom (I) des Elektromotors gemessen und über eine Motorkennlinie (3) stationär in ein berechnetes Drehmoment (M') abgebildet wird oder das elektrisch gefilterte gemessene Drehmoment (M) als stationär berechnetes Drehmoment (M') verwendet wird, und in einem letzten Schritt durch einen Vergleich mit einem Schwellwert am Ausgang ein Steuersignal () für die Sicherheitskupplung zur Auftrennung der Kraftübertragungskette erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Schritt das Drehmoment (M) gemessen und die zu dem stationär berechneten Drehmoment (M') gebildete Differenz (Δ) für den Vergleich mit dem Schwellwert verwendet wird.
- Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im letzten Verfahrensschritt zusätzlich das gemessene Drehmoment (M) mit einem festen Schwellwert verglichen wird.
- Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im letzten Verfahrensschritt der Mikrocontroller (1) zusätzlich eine Abbremsung des Rotors des Elektromotors steuert.
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