EP2855094A1 - Percussion unit - Google Patents

Percussion unit

Info

Publication number
EP2855094A1
EP2855094A1 EP13720306.3A EP13720306A EP2855094A1 EP 2855094 A1 EP2855094 A1 EP 2855094A1 EP 13720306 A EP13720306 A EP 13720306A EP 2855094 A1 EP2855094 A1 EP 2855094A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
percussion
unit
control unit
load
impact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP13720306.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rainer Nitsche
Antoine Vandamme
Thomas Winkler
Helge SPRENGER
Haris Hamedovic
Wolfgang Fischer
Christian Bertsch
Mario Eduardo VEGA ZAVALA
Ulli Hoffmann
Thilo Henke
Achim Duesselberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2855094A1 publication Critical patent/EP2855094A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B25D11/06Means for driving the impulse member
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D11/00Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/005Arrangements for adjusting the stroke of the impulse member or for stopping the impact action when the tool is lifted from the working surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D16/00Portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
    • B25D16/006Mode changers; Mechanisms connected thereto
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25FCOMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B25D2250/00General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/221Sensors

Definitions

  • the invention is based on a percussion unit, in particular for one
  • Drilling and / or percussion hammer with a control unit intended to control a pneumatic impact mechanism.
  • control unit has at least one load estimator.
  • a "percussion unit” should be understood as meaning, in particular, a unit which is provided for operating a percussion mechanism
  • the percussion unit may, in particular, comprise a control unit
  • the percussion unit may comprise a drive unit and / or a gear unit which provides for driving the percussion unit
  • a “control unit” is in this context, in particular a
  • the drive unit may be provided in particular for driving the striking mechanism.
  • the drive unit can be further provided to drive a tool with a rotating working movement.
  • the Drive unit may in particular contain a motor and a gear unit to a translation of the drive movement.
  • the control unit may preferably be designed as an electrical, in particular as an electronic control unit.
  • a "hammer drill and / or percussion hammer” should be understood as meaning, in particular, a machine tool which is provided for machining a workpiece with a rotating or non-rotating tool, the tool being able to be acted upon by the machine tool with impact pulses.
  • a "percussion mechanism” is to be understood in this context, in particular, as a device which has at least one component which results in the generation and / or transmission of a percussion pulse, in particular an axial percussion impulse , is provided on the arranged in a tool holder tool.
  • a component may in particular be a racket, a striking bolt, a guide element, such as in particular a hammer tube and / or a
  • Pistons such as in particular a pot piston, and / or another, the skilled person appear reasonable sense component.
  • the racket can transmit the impact pulse directly to the tool or indirectly.
  • the racket can transmit the impact pulse to a firing pin, which transmits the impact pulse to the tool.
  • a "load estimator" is to be understood in this context to mean, in particular, a device and / or an algorithm which is or are intended to have a value taking into account at least one input value and / or estimate the course of at least one unknown parameter.
  • the load estimator preferably takes into account at least one known parameter.
  • Parameters are to be understood as influencing variables in particular Parameters may have defined values, in particular parameters may be functions of the time and / or rotational position and / or other variables
  • Load estimators are known to the person skilled in the art from control engineering
  • the term "estimate” is to be understood in particular to mean that an absolute value and / or value profile of the estimated parameter corresponds sufficiently well to an actual parameter that it is used as a representation for a given task the actual parameter is sufficient.
  • a person skilled in the art will determine a required accuracy of an estimate depending on the task.
  • the estimation of a parameter may sufficiently well correspond to an actual value if it deviates by less than 50%, preferably by less than 25%, from the actual value.
  • the control unit can evaluate the estimated parameter. A measurement of the actual parameter can be omitted.
  • the control unit can take into account parameters that can only be measured with great effort.
  • the control unit can take into account parameters that are only unreliable to measure.
  • the load estimator is designed as a load observer.
  • a "load observer” should be understood to mean, in particular, a load estimator which estimates at least one parameter of a physical system from at least one input value by means of a system model
  • a "system mode" is to be understood in this context in particular as a simplified mathematical simulation of a physical system be understood.
  • the system model contains in particular a dynamic model of the physical system.
  • a dynamic model at least partially accounts for the effects of dynamic mass forces of the physical system.
  • the system model represents, in particular, a simplified simulation of the physical system permissible for the application, if an absolute value and / or value profile of the estimated parameter corresponds sufficiently well to an actual parameter of the physical system that it represents the actual parameter for a given task enough.
  • a "physical system” is to be understood as meaning, in particular, one or more components of the percussion unit, in particular a drive unit
  • the control unit can evaluate the estimated parameter
  • the parameter can be estimated particularly accurately with a load observer at least partially take into account dynamic forces.
  • control unit is provided to detect an operating state of the impact mechanism.
  • the control unit is provided for a percussion operation and / or an idling operation of Recognize and / or distinguish percussion.
  • the control unit can also be provided to detect other operating states of the percussion mechanism, in particular a beat frequency, an impact strength or other operating states which appear to be appropriate to the person skilled in the art.
  • a "hammering operation” is to be understood as meaning, in particular, an operating state of the percussion mechanism in which the percussion mechanism preferably applies regular impact impulses.
  • an "idling operation” is to be understood as meaning, in particular, an operating condition of the percussion mechanism due to the absence of regular percussion impulses is marked.
  • the control unit can monitor the operating state of the
  • the control unit can set operating parameters of the impact mechanism so that a desired operating state is ensured.
  • the control unit is provided to process at least one operating parameter.
  • the operating parameter can in particular form an input value of the load estimator.
  • the operating parameter is preferably formed by an operating parameter of a drive control.
  • a "drive control” is to be understood as meaning, in particular, a control unit which is provided for speed control of the drive unit of the percussion mechanism unit Drive unit is used.
  • the operating parameter may preferably be a current consumption of the drive unit and / or particularly preferably a rotational speed of the motor of the drive unit. If a speed is detected on a transmission, the speed of the motor can be calculated from this speed at a known ratio.
  • the control unit can use existing operating parameters. A measurement and / or determination of further operating parameters can be omitted.
  • control unit be provided to process the operating parameter as a function of at least one known load and at least one load to be estimated.
  • the estimated load can be dere be a small and / or fast, highly dynamic load change of the drive unit.
  • a "load” should in particular be understood to mean a load moment which acts on a drive shaft of the drive unit,
  • the load to be estimated may be caused at least in part by the impact operation, in particular by a cyclic one
  • a "small load change” is to be understood as meaning, in particular, a load change which causes a speed fluctuation of less than 10%, preferably less than 5%, during uncontrolled operation of the drive unit in this
  • a load change are understood, which occurs within a movement cycle of the piston, in particular during a revolution of the piston driving eccentric gear. If known loads are taken into account, the load to be estimated can be determined with better accuracy. In particular, with the aid of the operating parameter, a small and / or highly dynamic load can be estimated, which is covered by known loads when the operating parameter is viewed directly.
  • the control unit is preferably designed to process a rotational speed of the drive unit as an operating parameter, the rotational speed can be detected particularly dynamically, other sensors can be dispensed with unit intended to take account of known loads with known period duration.
  • the control unit may be designed to take account of time-periodic loads.
  • Time-periodic loads may in particular be dependent on a frequency of a power supply of the drive unit.
  • a fluctuation in the power supply of the drive unit of the double Mains frequency correspond to the power grid to which the percussion unit is connected.
  • the control unit may be designed to take into account angular periodic loads.
  • Angular periodic loads may be dependent in particular on a rotational position of the drive unit.
  • An angular periodic load may be dependent, in particular, on a variable transmission of an eccentric drive that is variable with the rotational position of the drive unit.
  • the load estimator preferably determines an estimate of the course of the unknown load over time by subtracting the known variables from a profile of the operating parameter over time, in particular a measured speed curve of the motor of the drive unit.
  • the known loads may be functions as a function of time and / or of the rotational position of the drive unit.
  • a known load may be a base and / or desired speed of the drive unit. This speed changes only slowly and can be determined by averaging over time and / or by a low-pass filter.
  • Other known loads may include, for example, speed variations due to motor nonuniformity, non-uniform voltage supply to the motor, and variable gear ratios. These loads can be time and / or angle dependent according to their dependency. Functions of these loads can be determined by a person skilled in the art.
  • the unknown load can be estimated very accurately.
  • the estimated load may be particularly suitable
  • the unknown load may preferably be a speed fluctuation caused by the impact operation.
  • the functions of the loads may be derived over time.
  • a consideration of the base speed and / or target speed can be omitted.
  • the sum of the known loads can be directly proportional to a load torque, in particular to a load torque caused by the impact mode.
  • the impact mode can be detected particularly reliably.
  • control unit contains a filter unit which is intended to carry out an unknown load from the operating parameter
  • the filter unit may in particular have the function of a load estimator.
  • the operating parameter can be processed by a bandpass filter.
  • the unknown load can occur in a known frequency band.
  • the bandpass filter can preferably suppress frequencies outside this frequency band. Effects of known loads with frequency spectrum deviating from the unknown load can be suppressed.
  • the unknown load can be estimated by the bandpass filter from the operating parameter by filtering.
  • the control unit can recognize the operating state of the impact mechanism. A complex calculation of the unknown load can be omitted.
  • control unit is provided to determine the operating state by comparing the estimated load with at least one limit value.
  • an impact operation and / or the idling operation can be detected if the estimated parameter and / or a derivative of the estimated load exceeds or falls below the limit value.
  • the control unit has a learning mode for determining at least one known load.
  • the control unit can learn constant loads, time-dependent loads and / or angle-dependent loads.
  • the control unit may have predefined functions for the loads that have scaling parameters.
  • the percussion unit can set a speed signal in a time range and in an angular range over known time-dependent and angle-dependent period durations of functions stored for the loads and set the scaling parameters such that the sum of the known loads results in the smallest possible deviation from the speed signal.
  • a learning phase can be carried out in the idling mode, in which the operating state to be detected by the control unit does not occur.
  • the known loads can be advantageously determined by the control unit. Loads that change over the lifetime of the percussion unit can be learned again. A determination of the loads by the user and / or by a person skilled in the art can be avoided.
  • the control unit has a dynamics model which is intended to estimate a drive torque of the drive unit.
  • the control unit may have a dynamic model, which is intended to estimate a drive torque of the motor taking into account the current consumption of the motor.
  • the dynamic model preferably takes into account a moment of inertia of the motor and / or the speed of the motor and / or a flux-dependent motor constant and / or a friction constant and / or a chained flow and / or a load torque and / or a viscous friction component and / or a turbulent friction component.
  • the dynamics model can take into account further influences, in particular also time-periodic and angle-periodic influences.
  • a "flow" is understood to mean an electromagnetic current in the motor
  • the flux-dependent motor constant can be defined by a characteristic curve.
  • the characteristic curve can be calculated, for example, by means of a finite element model. The person skilled in the known methods, a dynamic model for calculating a drive torque of a
  • the dynamic model is provided to estimate the load torque of the motor and / or the drive unit.
  • the load observer of the control unit is designed as a Luenberger observer. Under a "Luenberger observer" is in this context, in particular a, the
  • Skilled in the art which compares a value estimated with a model of the observer with an actually measured value.
  • the difference may form a correction term of the simulated model.
  • an unknown quantity can be estimated.
  • a "size" is to be understood as meaning, in particular, a physical variable.
  • the model may be provided for estimating the rotational speed of the motor, taking into account the current consumption
  • the Luenberger observer can compare the estimated rotational speed with the measured rotational speed
  • a load torque correction term may be adjusted to minimize the difference between the estimated speed and the measured speed
  • the load observer may estimate the load torque of the motor based on the load torque correcting element Additional parameters may be provided to determine the load torque These parameters can be selected by a person skilled in the art, in particular depending on a frequency spectrum of a parameter to be estimated
  • the load torque can be suitable for detecting the operating state of the percussion mechanism. to recognize the impact mode.
  • the control unit can process the load torque to detect the operating state. On sensors for measuring the load torque can be dispensed with.
  • the percussion unit can be particularly robust and / or inexpensive.
  • the dynamics model the load moment can be estimated very accurately. Dynamic effects and / or friction effects and / or a dependence of the motor constant on the electromagnetic flux can be taken into account.
  • the dynamics model can be implemented on the computing unit of the control unit.
  • Luenberger observer one skilled in the art can also use another suitable method for determining a variable to be estimated from a deviation of the parameter estimated from the dynamic model from a measured parameter, for example a Kalman filter known to the person skilled in the art.
  • model parameters of the dynamics model can be determined in the learning mode.
  • the learning mode is preferably performed in the idle mode of the percussion unit.
  • the parameter to be estimated in particular the load torque caused by the impact mode, can at least largely be dispensed with during idle operation.
  • control unit is provided to determine the operating state by comparing at least one estimated parameter with at least one limit value.
  • the operating status can be output as a digital signal.
  • an impact mode can be detected when an estimated parameter exceeds a threshold.
  • the estimated parameter may in particular be an estimated load torque.
  • the estimated parameter is an estimated load torque caused by the impact operation.
  • a plurality of operating states can be assigned to the plurality of limit values, the estimated load torque.
  • a slope and / or a frequency of an amplitude of the load torque can be assigned to an operating state.
  • an "expected beat frequency” is to be understood as meaning, in particular, a beat frequency which occurs in the impact mode of the percussion mechanism due to the input speed through the given transmission ratios of the drive unit of the percussion mechanism be eliminated.
  • control unit is provided, in at least one operating state for a change from the idling operation to the impact operation, at least one operating parameter temporarily to one
  • a "change" from the idling mode to the striking mode should be understood to mean starting the percussion unit from the idling mode
  • the changeover into the striking mode can take place, in particular, when the striking mechanism is switched over from the idling mode to the striking mode.
  • a "starting value" is to be understood as meaning, in particular, a stable operating parameter which leads to a reliable starting of the
  • Percussion is suitable.
  • the term "reliable” is to be understood in particular as meaning that when the percussion mechanism is switched over from the idle mode to the beat mode, more than 90%, preferably more than 95%, more preferably more than 99% of the cases are used "should in this context in particular be understood as a limited period. In particular, the period may be shorter than 30 seconds, preferably shorter than 10 seconds, more preferably shorter than 5 seconds. It can be achieved a reliable start of the impact operation. Impact operation with operating parameters unsuitable for a percussion start can be possible. Operating parameters that are unsuitable for a percussion start can be permitted as labor values. An idle mode with unsuitable for a Schlagtechnikstart operating parameters may be possible.
  • control unit is provided for setting the operating parameter to a supercritical work value in at least one operating state in a percussion mode.
  • the control unit may be provided for setting a supercritical work value when a user requests a work value that is supercritical under given conditions.
  • a "supercritical" work value should be understood to mean, in particular, an operating parameter in which a successful transition from idle operation to impact operation is not ensured
  • impact operation may be less than 50%
  • a relationship between the operating parameter and an impact amplitude of the racket or of another impact-generating component of the percussion mechanism may in particular comprise a hysteresis, a supercritical operating parameter being characterized in particular be that it exceeds or falls below a threshold value above or below which a function of the beat amplitude is ambiguous in dependence on the operating parameter
  • a supercritical work value during an already successful impact operation may preferably be characterized by a stable continuation of the impact mode.
  • a reliable Schlagtechnikstart can preferably be done with a starting value.
  • the starting value is preferably in a range of the operating parameter in which the function of the amplitude has a clear solution as a function of the operating parameter.
  • a percussion performance may be increased at the supercritical operating parameter.
  • a performance of a machine equipped with the percussion machine can be increased.
  • a operation of the impact mechanism with the supercritical operating parameter may be permissible.
  • the hammer mechanism can be operated in the idling mode in the idling mode with an idling value corresponding to the supercritical starting value.
  • the operating parameter for starting the impact mechanism is temporarily set to the starting value.
  • the impact mechanism can be operated in impact mode and in idle mode with the supercritical operating parameters.
  • the impact mechanism can be operated in idle mode and in impact mode with the user-selected operating parameters.
  • the user can recognize the selected operating parameters particularly well in idle mode.
  • the operating parameter is a throttle characteristic of a venting unit.
  • a "throttle characteristic" is to be understood as meaning, in particular, a setting of the venting unit which alters a flow resistance of the venting unit, in particular a flow cross section.
  • the venting unit may in particular be provided for pressure and / or volume compensation of at least one room in the impact mechanism.
  • the venting unit may be provided for venting and / or venting a space in a guide tube guiding the racket in the direction of impact in front of and / or behind the racket.
  • the operating parameter may be a throttling position of the venting unit of the space arranged in the direction of impact in front of the racket. If a flow cross section is increased in this venting unit, a vent of the space in front of the racket can be improved. A counterpressure against the direction of impact of the racket can be reduced. An impact strength can be increased. If a flow cross-section is reduced in this venting unit, a vent of the space in front of the racket can be reduced. A back pressure opposite to the direction of impact of the racket can be increased. An impact strength can be reduced. In particular, a return hollow movement of the racket against the direction of impact can be assisted by the back pressure. A start of the percussion can be supported.
  • the operating parameter can ensure a reliable starting of the impact mechanism.
  • the operating parameter with reduced flow area may be a stable operating parameter. It can be suitable as start value.
  • the operating para- Meter with increased flow cross section may be a critical operating parameter with increased hammer performance. It can be suitable as a labor value.
  • beating frequency is to be understood as meaning an average frequency with which the percussion mechanism generates beat pulses in the percussion mode, the beat frequency in particular being dependent on a percussion clock speed
  • the piston may in particular be provided to generate a pressure pad to pressurize the racket.
  • the racket can be moved in particular by the pressure pad generated by the piston with the beat frequency.
  • the beat frequency and percussion speed are preferably directly related.
  • the amount of beat frequency 1 / s may be the amount of hammer speed U / s. This is the case when the bat performs one stroke per revolution of the eccentric gear.
  • the terms "frequency" and "speed” are therefore equivalently used.
  • the person skilled in the art will adapt the following explanations correspondingly to deviations of a percussion mechanism from this context.
  • the striking mechanism speed can be set particularly easily by the control unit.
  • a percussion speed can be particularly suitable for a machining case.
  • the striking mechanism can be particularly powerful at a high percussion speed.
  • the drive unit of the impact mechanism can be operated at a higher percussion speed with a higher speed.
  • a driven by the drive unit ventilation unit can also be operated at a higher speed. Cooling of the hammer mechanism and / or the drive unit by the ventilation unit can be improved.
  • Impact can be dependent on the percussion speed.
  • the function may have hysteresis and be ambiguous.
  • a start of the beat mode when switching from the idle mode to the beat mode and / or a restart of the beat mode after an interruption of the beat mode can be unreliable and / or impossible. be borrowed.
  • a percussion speed below the limit speed can be used as a starting value and / or labor value for a stable impact operation.
  • a percussion speed above the limit speed can be used as a work value for a critical impact operation. Above a maximum speed, impact operation may be impossible and / or unreliable.
  • unreliable is meant in this context in particular that the impact operation repeatedly and / or arbitrarily fails, in particular at least every 5 minutes, preferably at least every minute.
  • an operation change sensor is proposed, which is intended to signal a change of an operating mode.
  • the operating change sensor of the control unit can signal a change from the idle mode to the beat mode.
  • the operating change sensor can be provided to detect a contact pressure of a tool on a workpiece. It can be advantageously recognized when the user begins a machining operation.
  • the change-of-operation sensor can detect a switching over of the percussion mechanism, in particular an opening and / or closing of idling openings and of further openings of the percussion mechanism, which are provided for a change of operating mode.
  • the operation change sensor can detect a displacement of a Leerlauf- and / or control sleeve, which is provided for the operating mode change of the impact mechanism.
  • the control unit can advantageously detect when a mode change of the impact mechanism takes place.
  • the control unit may advantageously alter the operating parameter to assist and / or facilitate the operating mode change.
  • the impact mode can be reliably started.
  • a hand tool in particular a drill and / or percussion hammer, proposed with a percussion unit according to the invention.
  • the hand tool may have the advantages described.
  • a control unit of a percussion unit with the described properties is proposed.
  • a percussion unit with the control unit can have the described advantages.
  • the control unit can be retrofitted to an existing control unit.
  • a method with a percussion unit with the described properties is proposed. The method may be particularly suitable for determining operating parameters.
  • a preferred control unit comprises a memory unit in which a program and / or parameters and / or values describing the aforementioned method for executing the aforementioned method can be retrievably stored, and a computer unit for carrying out the aforementioned method or the aforementioned program.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a hammer and percussion hammer with a control unit according to the invention in a first embodiment in an idle mode
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the hammer and percussion hammer in a striking mode
  • FIG. 3 is an illustration of a flowchart of the control unit in an operation of a striking mechanism
  • Fig. 4 is an illustration of a flowchart of the control unit in a
  • FIG. 5 shows an illustration of parameters which influence a speed signal
  • FIG. 6 shows a representation of parameters learned in the learning mode
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a possible definition of a start value, a limit value, a work value and a maximum value
  • 8 is an illustration of a flowchart of the control unit of the percussion mechanism unit when changing between an idle mode and a beat mode
  • FIG. 10 is a schematic representation of a hammer and percussion hammer in a third embodiment in an idle mode
  • 15 is an exemplary illustration of the course of the measured and the estimated load torque and an operating state of a striking mechanism
  • Fig. 16 is a schematic representation of a venting unit of a striking mechanism of a hammer and percussion hammer with a percussion unit in a fourth embodiment
  • Fig. 17 is a further schematic representation of the ventilation unit.
  • FIG. 1 and Figure 2 show a drill and percussion hammer 12a with a percussion unit 10a and with a control unit 14a, which is intended to control a pneumatic percussion 16a and regulate.
  • the percussion unit 10a includes a motor 36a with a gear unit 38a, which rotatably drives a hammer tube 42a via a first toothed wheel 40a and drives an eccentric gear 46a via a second toothed wheel 44a.
  • the hammer tube 42a is rotatably connected to a tool holder 48a, in which a tool 50a can be clamped.
  • the tool holder 48a and the tool 50a may be driven for a drilling operation via the hammer tube 42a with a rotating working motion 52a.
  • a racket 54a When a racket 54a is in an impact mode accelerates an impact direction 56a in the direction of the tool holder 48a, it exerts a shock pulse in an impact on a between the racket 54a and the tool 50a arranged firing pin 58a, which is passed from the firing pin 58a to the tool 50a.
  • the tool 50a exerts a beating working movement 60a by the impact pulse.
  • a piston 62a is also movably mounted in the hammer tube 42a on the side of the racket 54a facing away from the direction of impact 56a.
  • the piston 62a is moved periodically in the hammer tube 42a in the direction of impact 56a and back again by means of a connecting rod 64a from the eccentric gear 46a driven by a hammer mechanism speed 124a (FIG. 8).
  • the piston 62 a compresses between the
  • the racket 54a Upon movement of the piston 62a in the direction of impact 56a, the racket 54a is accelerated in the direction of impact 56a.
  • the impact mode can start.
  • a rebound on the firing pin 58a and / or by a by the return movement of the piston 62a against the direction of impact 56a between the piston 62a and the racket 54a resulting negative pressure and / or by a back pressure in a striking space 134a between the racket 54a and the firing pin 58a the racket 54a are moved back against the direction of impact 56a and then accelerated again in the direction of impact 56a for a next impact pulse.
  • vent holes 68a are arranged in the hammer pipe 42a, so that the air trapped between the racket 54a and the firing pin 58a in the hammer room 134a can escape.
  • idling openings 70a are arranged in the hammer pipe 42a.
  • the tool holder 48a is slidably mounted in the direction of impact 56a and is supported on a control sleeve 72a.
  • a spring element 74a exerts a force on the control sleeve 72a in the direction of impact 56a.
  • the racket 54a is not or only slightly accelerated by the air cushion 66a in an idle mode ( Figure 1). In an idling mode, the racket 54a exerts no or only small impact pulses on the firing pin 58a.
  • the hammer 12a has a hand tool housing 78a with a handle 80a and an auxiliary handle 82a on which it is guided by the user.
  • the control unit 14a has a load estimator 18a.
  • the load estimator 18a is integrated in the control unit 14a.
  • the control unit 14a is provided to detect an operating state of the striking mechanism 16a.
  • the control unit 14a is provided to process at least one operating parameter.
  • the control unit 14a is provided to process the operating parameter as a function of at least one known load and at least one load to be estimated.
  • the load estimator 18a of the control unit 14a is provided to estimate an unknown drive load f L by means of a measured engine speed ⁇ of the motor 36a.
  • the unknown drive load f L is an unknown load torque M L acting on the motor 36a
  • a total moment M denotes the sum of all moments acting on the motor 36a.
  • M includes a drive torque of the motor A / M and the unknown load torque M L.
  • J is the rotational inertia of all of the ⁇ rotating parts of the motor 36a, the gear unit 38a and the eccentric gear 46a taking into account the gear ratios. It then applies the spin set:
  • the total moment M is the sum of a moment M M of the motor 36a and of moments M Li of loads acting on n motor 36a:
  • the engine speed ⁇ can be represented as a function of the time ⁇ ( ⁇ ), which is composed of a non-changing or only slowly changing basic speed ⁇ 0 and rapidly changing, highly dynamic portions f, (t) and the desired drive load f L :
  • the functions f, (t) describe known loads. This equation is obtained by an integration of the spin set, the functions f therefore do not have the dimension of a torque and are therefore denoted by the letter f instead of M. This procedure is known to the person skilled in the art.
  • the load to be estimated can be determined by subtracting the known quantities from the measured engine speed w (t).
  • f M (t) is the function of the moment M M of the motor 36 a:
  • a time-periodic load f, (t) may be, for example, a voltage fluctuation, in particular at twice the mains frequency of a power supply of the hammer and percussion hammer 12a, an angular periodic load fi ( ⁇ ) may for example be a translation which changes with a rotational position of the eccentric gear 46a.
  • the person skilled in the art will store loads whose course is exactly known as a calculation rule on the control unit 14a.
  • FIG. 3 shows a flowchart of the control unit 14a during operation of the hammer mechanism 16a.
  • An input is the measured engine speed ⁇ .
  • a sensor compensation can take place.
  • a mean speed is determined in a further step 96a.
  • a difference of the measured engine speed ⁇ and the average speed is determined.
  • Time periodic loads f, (t) are subtracted in a next step 100a and angular periodic loads f, ( ⁇ ) in a next step 102a.
  • a step 104a further
  • Input variables calculated influencing variables 84a are deducted.
  • the result is the course of the load f L to be estimated, which can be further analyzed and / or filtered in a further step 106 a.
  • patterns in particular a periodicity with an expected beat frequency, can be used. to be worked.
  • the estimated load is output as the load size 86a.
  • the operating state is determined by a comparison of the load size 86a with a limit value.
  • the control unit 14a can determine the operating state of the impact mechanism 16a by this comparison, in particular the impact mode and the idling mode.
  • FIG. 4 is an illustration of a flowchart of the control unit in a learning mode for detecting known loads.
  • the measured engine speed ⁇ is calculated as a function of time t (time domain) w (t) in time base and as an angle-based function of angle ⁇ (angular range) ⁇ ( ⁇ ).
  • angular range
  • w (t) is averaged over a period of f (t) in step 108a.
  • the result is the learned course of the known load f (t).
  • ⁇ ( ⁇ ) is in a step 1 10a over the periods ⁇ 2 ⁇ ⁇ 2 ( ⁇ ) and in one step
  • FIG. 5 shows a representation of parameters which influence the measured engine speed ⁇ .
  • the parameters are the loads f (t), ⁇ 2 ( ⁇ ) and ⁇ 3 ( ⁇ ). In the lowest
  • Diagram 174a shows the course of the measured engine speed w (t) in the time domain, which contains the influence of loads f i.
  • the diagrams 176a, 178a, 180a show, from bottom to top, curves of two angle-periodic loads ⁇ 2 ( ⁇ ) and ⁇ 3 ( ⁇ ) with different period duration and a time-periodic load f (t).
  • the top diagram 182a the course of the Basic speed ⁇ 0 shown.
  • the basic speed ⁇ 0 remains unchanged over a longer period of time and can take on a new value when changing the operating mode.
  • the base speed ⁇ 0 corresponds to a speed command value of the motor 36 a for a desired beat frequency.
  • the learned parameters are the profiles of the learned loads fi (t), f 2 ( ⁇ P) and f 3 ( ⁇ P).
  • the measured engine speed w (t) is shown in the time domain. These are shown in diagram 186a by averaging over the period t-1 of fi (t), in diagram 188a by averaging over the period ⁇ 2 ⁇ f 2 ( ⁇ P) and in diagram 190a by averaging over the period
  • the control unit 14a is provided for temporarily setting at least one operating parameter to a starting value 28a in at least one operating state for a change from the idling operation to the striking operation.
  • the starting value 28a may in particular be a beat frequency at which a reliable percussion start is possible.
  • FIG. 7 shows a striking energy E as a function of the frequency f and a possible definition of the starting value 28a, a cut-off frequency 128a, an operating frequency 130a and a maximum frequency 132a of the striking frequency of the striking mechanism 16a. Below the cutoff frequency 128a takes place at a
  • An operation change sensor 34a is provided to signal a change of the operation mode.
  • the operation change sensor 34a transmits to the
  • Control unit 14a a signal 92a ( Figure 8), when the control sleeve 72a is shifted so that the idling openings 70a are closed and the percussion mechanism 14a changes from the idle mode to the beat mode.
  • the control unit 14a first lowers the beat frequency to the start value 28a. If the change from idle operation to impact operation and / or a percussion start is detected with the aid of the load estimator 18a, the control unit 14a sets the beat frequency to the selected beat frequency.
  • FIG. 8 shows a flow chart of the operation of percussion unit 10a.
  • Diagram 166a shows the signal 92a of the operation change sensor 34a, where the value "1" indicates the impact mode
  • the impact mechanism 16a has changed from the idling mode to the impact mode if the operation change sensor 34a signals the change of the operation mode the percussion frequency corresponding percussion speed 124a.
  • the hammer speed 124a and the engine speed w (t) are used equivalently herein; For concrete numerical values, a translation between motor 36a and eccentric gear 46a must be taken into account.
  • the setpoint value of the percussion speed 124a is lowered to the start value 28a when the beat mode is detected.
  • Diagram 168a shows a signal 88a of the load estimator 18a, with the value "1" signaling the impact mode.
  • the hammer set point 124a setpoint is raised to the percussion speed 124a corresponding to the operating frequency 130a, with a deceleration parameter determining a slope slope Now the impact operation until the operation change sensor 34a signals the change to the idling mode.
  • the bottom diagram 172a shows the engine speed u) (t).
  • FIG. 9 shows a representation of signal spectra of a drilling hammer and percussion hammers which are not shown in more detail here.
  • the drill and hammer contains a
  • a load estimator includes a filter unit, which is designed as a bandpass filter.
  • the bandpass filter suppresses portions of a speed signal outside a known frequency band excited by a beat frequency.
  • the beat frequency corresponds to one
  • the beat frequency excites vibrations with the beat frequency itself and / or vibrations with a multiple of the beat frequency.
  • a suitable frequency band that can pass through the bandpass filter is therefore in the range of the beat frequency or a multiple of the beat frequency.
  • the beat rate is in the range of 15Hz - 70Hz depending on user settings. In FIG. 9, a beat frequency of 40 Hz is set. This frequency is not visible in the signal spectrum 156b during a beat operation.
  • Clearly visible in the drill and percussion hammer of the second embodiment in the signal spectrum 156b a clear maximum 162b with five times the beat frequency at 200Hz. In the signal spectrum 158b in idling mode this is almost completely eliminated.
  • a center frequency 164b of a frequency response 160b of the band-pass filter is set to 5 times the beat frequency.
  • the center frequency 164b corresponding to an adjustment of the beat frequency, or the speed of the eccentric changed.
  • the clear maximum 162 b at five times the beat frequency in impact mode is suitable for determining an operating state of the impact mechanism, in particular an idling mode and the impact mode. If a signal applied to an output of the bandpass filter and filtered by the bandpass filter exceeds a specified threshold, the beat operation is detected.
  • the person skilled in the art will suitably set the threshold value, the center frequency 164b and a bandwidth of the bandpass filter in experiments.
  • the threshold value can be set via a control element, not shown in detail.
  • FIG. 10 shows a drilling and percussion hammer 12c with a hammer mechanism unit 10c, with a control unit 14c and a percussion mechanism 16c in a third exemplary embodiment.
  • the percussion unit 10c differs from the first embodiment in that a load estimator 18c is designed as a load observer 20c.
  • the load observer 20c has a dynamic model which is intended to estimate a load torque M L of a motor 36c of a drive unit 30c (FIG. 10).
  • the load observer 20c determines the load torque M L from an engine speed ⁇ and a motor current / 'of the motor 36c of the drive unit 30c (FIG. 11).
  • FIG. 12 shows a system with the load observer 20c and the drive unit 30c operated with a voltage U.
  • the load observer 20c estimates using a simulation member 122c of the dynamics model and the
  • Correction element 192c the load torque M L using the motor current / and the engine speed ⁇ .
  • the basis of the load observer 20c is a model of the motor 36c as the basis of the estimation algorithm:
  • J M is the mass moment of inertia of the motor 36c, ⁇ the motor speed of the motor 36c, c the flux-dependent motor constant, ⁇ the concatenated flux, M L the load torque acting on the motor 36c, e a constant frictional portion,> viscous frictional portion and öaj 2 turbulent friction component.
  • the driving torque M M is the moment that a polluter through the motor / ' gently applies magnetic force to the motor 36c.
  • This characteristic can be determined by means of a finite element model of the motor 36c or in another manner known to the person skilled in the art.
  • the motor constant is constant and does not depend on ⁇ , so this connection is simplified.
  • the load observer 20c is known as a Luenberger
  • J M - c ( x ⁇ ) i - M L - ⁇ + ⁇ ⁇ ⁇ - ⁇ )
  • Ii and l 2 represent correction elements 192c of the load observer 20c.
  • the observer dynamics of the observer can be influenced, that is to say, the speed at which a
  • Deviation the estimated engine speed co with the measured engine speed ⁇ converges.
  • the person skilled in the art will select a suitable observer dynamics in order to be able to recognize an influence of the part of the load torque M L which is caused by an operating state to be recognized. It is advantageous to choose an observer dynamics which corresponds at least to the duration of a movement cycle of a piston 62c and / or a beating cycle of a racket 54c of the striking mechanism 16c. That estimated by the load observer 20c
  • Load torque M L in this case corresponds to an average value of a load torque M L applied to the motor 36c during a beating cycle. This mean value is significantly influenced by a piston movement and differs significantly in an impact mode and in an idle mode of the percussion mechanism 16c. Techniques for determining the coefficients and l 2 for the interpretation of the observer dynamics are known in the art. If the load torque M L exceeds a threshold value, an impact mode can be detected. Next, a course of the load torque M L is recorded by the control unit 14c. From a long-term trend of the load torque M L can be concluded that a service condition of the hammer and percussion hammer 12c.
  • An increase in the average load torque M L is an indication of increasing internal friction of the hammer and percussion hammer 12 c. This is an indication of contamination, inadequate lubrication or other signs of wear.
  • a service light not shown here, signals a user a recommended service of the hammer and percussion hammer 12c as soon as a limit value of the average load torque M L is exceeded and / or the average load torque M L rises sharply in a period of time.
  • a recommended service is signaled if the mean load torque M L in idle mode is more than 50% higher than a reference value.
  • FIG. 14 shows an example of the course of the actual load torque M L and of a load torque M L estimated by the load observer 20c.
  • the load observer 20c is implemented with advantage on the control unit 14c.
  • the estimated load torque M L can be used on the control unit 14 c as an input variable of a control algorithm, for example for controlling the motor 36 c.
  • the load torque M L increases by a periodically changing air pressure of an air spring between the racket 54c and the piston 62c, so that the air pressure can be estimated using the load torque M L.
  • a control algorithm of the motor 36c can thus take into account the air pressure of the air spring.
  • the period corresponds to the beat frequency and the speed of an eccentric gear 46c.
  • a measurement of the load torque M L can be omitted.
  • the load observer 20c is implemented for calculation on a digital signal processor of the control unit 14c in time-discrete form.
  • the equations are transformed by a Tustin approximation known to the person skilled in the art (bilinear approximation).
  • the operating condition is determined by comparing the estimated load with at least one threshold 26c. 15 shows in the upper diagram 1 14c a curve of the load torque M L , in the middle diagram 1 16c a profile of the load observer 20c estimated load torque M L and in the lower diagram 1 18c an operating state representing signal 92c, wherein a value of "1" the operating state "impact mode" and a value of "0" corresponds to the operating state "idle mode".
  • the observer dynamics are chosen so that the estimated load torque M L is converged during the time period of a beat cycle, so that the estimated load torque M L corresponds to a smoothed estimated load torque M L.
  • the limit value 26c is set such that when the estimated load torque M L is compared with the limit value 26c, the estimated load torque M L in the impact mode is greater than the limit value 26c, and in the idle mode is less than the limit value 26c. In the example, the limit value 26c is half of the mean estimated load torque M L in impact mode. Due to the smoothing of the estimated load torque M L due to the selected observer dynamics, the estimated load torque M L remains during the
  • the control unit 14 c further contains a safety circuit which, when a maximum value 126 c of the estimated load torque M L is exceeded, the drive unit 30 c of the
  • FIG. 16 and FIG. 17 show a percussion unit 10d for a drilling and percussion hammer 12d in a further exemplary embodiment.
  • the impact mechanism unit 10d differs from the preceding impact mechanism unit in that an operating parameter defined by a control unit 14d is a throttle characteristic of a ventilation unit 32d.
  • a striking space in a hammer tube 42d is limited by a striker and a club.
  • the venting unit 32d has in the hammer tube 42d ventilation openings for venting the whipping room.
  • the venting unit 32d serves for a
  • the venting unit 32d has an adjustment unit 136d.
  • the adjustment unit 136d is intended to influence a venting of the striking space 56d in front of the racket during a striking operation.
  • the hammer tube 42d of the striking mechanism 16d is mounted in a gear housing 138d of the hammer and percussion hammer 12d.
  • the gear housing 138d has ribs 140d arranged in a star shape and facing an outer side of the hammer tube 42d.
  • a bearing bush 142d which supports the hammer tube 42d on the gear housing 138d, is pressed into an end region 144d facing an eccentric gear.
  • the bushing 142d forms with the ribs 140d of the transmission housing 138d air ducts 146d, with the vent holes in the hammer tube
  • the air channels 146d form part of the venting unit 32d.
  • the striking space is connected via the air ducts 146d with a gear chamber 148d arranged behind the hammer pipe 42d against the direction of impact 56d.
  • the air channels 146d form throttle bodies 150d, which have a flow cross-section of the connection of the hammer chamber with the gear compartment
  • the adjusting unit 136d is provided to adjust the flow area of the throttles 150d.
  • the throttle passages 150d forming air passages 146d form a transition between the hammer room and the gear room 148d.
  • An adjusting ring 194d has star-shaped, inwardly directed valve extensions 154d. Depending on a rotational position of the adjusting ring 194d, the valve extensions 154d may completely or partially cover the air passages 46d. By adjusting the adjusting ring 194d, the flow cross section can be adjusted.
  • the control unit 14d adjusts the adjusting ring 194d of the adjusting unit 136d by rotating the adjusting ring 194d by means of a servo drive 120d.
  • venting unit 32d If the venting unit 32d is partially closed, the pressure in the striking area arising during a movement of the striker in the direction of impact 56d can escape only slowly. It forms against the movement of the racket in the direction of impact 56d directed back pressure. This back pressure supports a return movement of the racket against the direction of impact 56d and thus a Schlagwerkstart. Is for the
  • the control unit 14d closes the idle operation in the impact mode, the vent unit 32d partially.
  • the back pressure in the impact chamber supports the start of impact operation.
  • the control unit 14d opens the vent unit 32d again.
  • the control unit 14d may also use the operating parameter of the throttle characteristic of the venting unit 32d for power regulation.

Landscapes

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Abstract

Percussion unit, especially for a rotary hammer and/or percussion hammer (12a; 12c; 12d), comprising a control unit (14a; 14c; 14d) which is designed for controlling a pneumatic percussion mechanism (16a; 16c; 16d). According to the invention, the control unit (14a; 14c; 14d) comprises at least one load estimation device (18a; 18c; 18d),

Description

Beschreibung  description
Schlagwerkeinheit Percussion unit
Stand der Technik State of the art
Es sind bereits Schlagwerkeinheiten, insbesondere für einen Bohr- und/oder Schlaghammer, mit einer Steuereinheit, die dazu vorgesehen ist, ein pneumati- sches Schlagwerk zu steuern, bekannt. There are already Schlagwerkinheiten, especially for a drill and / or percussion hammer, with a control unit, which is intended to control a pneumatic percussion known.
Offenbarung der Erfindung Die Erfindung geht aus von einer Schlagwerkeinheit, insbesondere für einenDISCLOSURE OF THE INVENTION The invention is based on a percussion unit, in particular for one
Bohr- und/oder Schlaghammer, mit einer Steuereinheit, die dazu vorgesehen ist, ein pneumatisches Schlagwerk zu steuern. Drilling and / or percussion hammer, with a control unit intended to control a pneumatic impact mechanism.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit zumindest einen Lastschätzer aufweist. Unter einer„Schlagwerkeinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zum Betreiben eines Schlagwerks vorgesehen ist. Die Schlagwerkeinheit kann insbesondere eine Steuereinheit aufweisen. Die Schlagwerkeinheit kann eine Antriebseinheit und/oder eine Getriebeeinheit aufweisen, die zu einem Antrieb der Schlagwerkeinheit vorgesehen ist. Unter einer„Steuereinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eineIt is proposed that the control unit has at least one load estimator. In this context, a "percussion unit" should be understood as meaning, in particular, a unit which is provided for operating a percussion mechanism The percussion unit may, in particular, comprise a control unit The percussion unit may comprise a drive unit and / or a gear unit which provides for driving the percussion unit Under a "control unit" is in this context, in particular a
Vorrichtung der Schlagwerkeinheit verstanden werden, die zu einer Steuerung und/oder Regelung insbesondere der Antriebseinheit und/oder der Schlagwerkeinheit vorgesehen ist. Die Antriebseinheit kann insbesondere zum Antrieb des Schlagwerks vorgesehen sein. Die Antriebseinheit kann weiter dazu vorgesehen sein, ein Werkzeug mit einer drehenden Arbeitsbewegung anzutreiben. Die An- triebseinheit kann insbesondere einen Motor und eine Getriebeeinheit zu einer Übersetzung der Antriebsbewegung enthalten. Die Steuereinheit kann bevorzugt als elektrische, insbesondere als elektronische Steuereinheit ausgebildet sein. Unter einem„Bohr- und/oder Schlaghammer" soll in diesem Zusammenhang ins- besondere eine Werkzeugmaschine verstanden werden, die zu einer Bearbeitung eines Werkstücks mit einem drehenden oder nicht drehenden Werkzeug vorgesehen ist, wobei das Werkzeug durch die Werkzeugmaschine mit Schlagimpulsen beaufschlagt werden kann. Bevorzugt ist die Werkzeugmaschine als von einem Benutzer von Hand geführte Handwerkzeugmaschine ausgebildet. Unter einem„Schlagwerk" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die zumindest ein Bauteil aufweist, das zu einer Erzeugung und/oder Übertragung eines Schlagimpulses, insbesondere eines axialen Schlagimpulses, auf das in einem Werkzeughalter angeordnete Werkzeug vorgesehen ist. Ein solches Bauteil kann insbesondere ein Schläger, ein Schlag- bolzen, ein Führungselement, wie insbesondere ein Hammerrohr und/oder einDevice of percussion unit to be understood, which is provided for a control and / or regulation, in particular of the drive unit and / or percussion unit. The drive unit may be provided in particular for driving the striking mechanism. The drive unit can be further provided to drive a tool with a rotating working movement. The Drive unit may in particular contain a motor and a gear unit to a translation of the drive movement. The control unit may preferably be designed as an electrical, in particular as an electronic control unit. In this context, a "hammer drill and / or percussion hammer" should be understood as meaning, in particular, a machine tool which is provided for machining a workpiece with a rotating or non-rotating tool, the tool being able to be acted upon by the machine tool with impact pulses. A "percussion mechanism" is to be understood in this context, in particular, as a device which has at least one component which results in the generation and / or transmission of a percussion pulse, in particular an axial percussion impulse , is provided on the arranged in a tool holder tool. Such a component may in particular be a racket, a striking bolt, a guide element, such as in particular a hammer tube and / or a
Kolben, wie insbesondere ein Topfkolben, und/oder ein weiteres, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Bauteil sein. Der Schläger kann den Schlagimpuls direkt auf das Werkzeug übertragen oder bevorzugt indirekt. Bevorzugt kann der Schläger den Schlagimpuls auf einen Schlagbolzen übertragen, der den Schlag- impuls auf das Werkzeug überträgt. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Unter einem „Lastschätzer" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung und/oder ein Algorithmus verstanden werden, die oder der dazu vorgesehen ist, unter Berücksichtigung zumindest eines Eingangswerts einen Wert und/oder Ver- lauf zumindest eines unbekannten Parameters zu schätzen. Bevorzugt berücksichtigt der Lastschätzer zumindest einen bekannten Parameter. Unter„Parametern" sollen in diesem Zusammenhang insbesondere Einflussgrößen verstanden werden. Parameter können festgelegte Werte aufweisen, insbesondere können Parameter Funktionen der Zeit und/oder einer Drehstellung und/oder weiterer Variablen sein. Lastschätzer sind dem Fachmann aus der Regelungstechnik bekannt. Der Lastschätzer kann bevorzugt zumindest teilweise als Algorithmus auf einer Recheneinheit implementiert sein. Unter„schätzen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass ein absoluter Wert und/oder Werteverlauf des geschätzten Parameters ausreichend gut einem tatsächlichen Parameter entspricht, dass er bei einer gegebenen Aufgabe als Repräsentation des tatsächlichen Parameters genügt. Ein Fachmann wird abhängig von der Aufgabe eine erforderliche Genauigkeit einer Schätzung festlegen. Bevorzugt kann die Schätzung eines Parameters einem tatsächlichen Wert ausreichend gut entsprechen, wenn sie um weniger als 50%, bevorzugt um weniger als 25% vom tatsächlichen Wert abweicht. Die Steuereinheit kann den geschätzten Parameter auswerten. Eine Messung des tatsächlichen Parameters kann entfallen. Die Steuereinheit kann Parameter berücksichtigen, die nur mit großem Aufwand zu messen sind. Die Steuereinheit kann Parameter berücksichtigen, die nur unzuverlässig zu messen sind. Pistons, such as in particular a pot piston, and / or another, the skilled person appear reasonable sense component. The racket can transmit the impact pulse directly to the tool or indirectly. Preferably, the racket can transmit the impact pulse to a firing pin, which transmits the impact pulse to the tool. A "load estimator" is to be understood in this context to mean, in particular, a device and / or an algorithm which is or are intended to have a value taking into account at least one input value and / or estimate the course of at least one unknown parameter. The load estimator preferably takes into account at least one known parameter. In this context, "parameters" are to be understood as influencing variables in particular Parameters may have defined values, in particular parameters may be functions of the time and / or rotational position and / or other variables Load estimators are known to the person skilled in the art from control engineering In this context, the term "estimate" is to be understood in particular to mean that an absolute value and / or value profile of the estimated parameter corresponds sufficiently well to an actual parameter that it is used as a representation for a given task the actual parameter is sufficient. A person skilled in the art will determine a required accuracy of an estimate depending on the task. Preferably, the estimation of a parameter may sufficiently well correspond to an actual value if it deviates by less than 50%, preferably by less than 25%, from the actual value. The control unit can evaluate the estimated parameter. A measurement of the actual parameter can be omitted. The control unit can take into account parameters that can only be measured with great effort. The control unit can take into account parameters that are only unreliable to measure.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Lastschätzer als Lastbeobachter ausgebildet ist. Unter einem„Lastbeobachter" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Lastschätzer verstanden werden, der zumindest einen Parameter eines physikalischen Systems mittels eines Systemmodells aus zumindest einem Ein- gangswert schätzt. Unter einem„SystemmodeH" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine vereinfachte mathematische Nachbildung eines physikalischen Systems verstanden werden. Das Systemmodell enthält insbesondere ein dynamisches Modell des physikalischen Systems. Ein dynamisches Modell berücksichtigt zumindest teilweise die Auswirkungen dynamischer Massenkräfte des physikalischen Systems. Das Systemmodell stellt insbesondere dann eine für die Anwendung zulässige, vereinfachte Nachbildung des physikalischen Systems dar, wenn ein absoluter Wert und/oder Werteverlauf des geschätzten Parameters ausreichend gut einem tatsächlichen Parameter des physikalischen Systems entspricht, dass er bei einer gegebenen Aufgabe als Repräsentation des tatsächlichen Parameters genügt. Unter einem„physikalischen System" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine oder mehrere Komponenten der Schlagwerkeinheit verstanden werden, insbesondere eine Antriebseinheit. Die Steuereinheit kann den geschätzten Parameter auswerten. Der Parameter kann mit einem Lastbeobachter besonders genau geschätzt werden. Der Lastbe- obachter kann den Einfluss dynamischer Kräfte zumindest teilweise berücksichtigen. It is further proposed that the load estimator is designed as a load observer. In this context, a "load observer" should be understood to mean, in particular, a load estimator which estimates at least one parameter of a physical system from at least one input value by means of a system model A "system mode" is to be understood in this context in particular as a simplified mathematical simulation of a physical system be understood. The system model contains in particular a dynamic model of the physical system. A dynamic model at least partially accounts for the effects of dynamic mass forces of the physical system. The system model represents, in particular, a simplified simulation of the physical system permissible for the application, if an absolute value and / or value profile of the estimated parameter corresponds sufficiently well to an actual parameter of the physical system that it represents the actual parameter for a given task enough. In this context, a "physical system" is to be understood as meaning, in particular, one or more components of the percussion unit, in particular a drive unit The control unit can evaluate the estimated parameter The parameter can be estimated particularly accurately with a load observer at least partially take into account dynamic forces.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, einen Betriebszustand des Schlagwerks zu erkennen. Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, einen Schlagbetrieb und/oder einen Leerlaufbetrieb des Schlagwerks zu erkennen und/oder zu unterscheiden. Die Steuereinheit kann aber auch dazu vorgesehen sein, andere Betriebszustände des Schlagwerks zu erkennen, insbesondere eine Schlagfrequenz, eine Schlagstärke oder weitere Betriebszustände, die dem Fachmann als sinnvoll erscheinen. Unter einem „Schlagbetrieb" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Betriebszustand des Schlagwerks verstanden werden, in dem vom Schlagwerk bevorzugt regelmäßige Schlagimpulse ausgeübt werden. Unter einem„Leerlaufbetrieb" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Betriebszustand des Schlagwerks verstanden werden, der durch Ausbleiben von regelmäßigen Schlagimpulsen ge- kennzeichnet ist. Insbesondere kann die Steuereinheit den Betriebszustand desIt is further proposed that the control unit is provided to detect an operating state of the impact mechanism. Preferably, the control unit is provided for a percussion operation and / or an idling operation of Recognize and / or distinguish percussion. However, the control unit can also be provided to detect other operating states of the percussion mechanism, in particular a beat frequency, an impact strength or other operating states which appear to be appropriate to the person skilled in the art. In this context, a "hammering operation" is to be understood as meaning, in particular, an operating state of the percussion mechanism in which the percussion mechanism preferably applies regular impact impulses. In this context, an "idling operation" is to be understood as meaning, in particular, an operating condition of the percussion mechanism due to the absence of regular percussion impulses is marked. In particular, the control unit can monitor the operating state of the
Schlagwerks unter Berücksichtigung des vom Lastschätzer geschätzten Parameters ermitteln. Der Betriebszustand des Schlagwerks kann vorteilhaft erkannt werden. Die Steuereinheit kann Betriebsparameter des Schlagwerks so einstellen, dass ein gewünschter Betriebszustand sichergestellt wird. Determine the impact mechanism taking into account the parameter estimated by the load estimator. The operating condition of the striking mechanism can be advantageously recognized. The control unit can set operating parameters of the impact mechanism so that a desired operating state is ensured.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest einen Betriebsparameter zu verarbeiten. Der Betriebsparameter kann insbesondere einen Eingangswert des Lastschätzers bilden. Bevorzugt wird der Betriebsparameter von einem Betriebsparameter einer Antriebsregelung gebildet. Unter einer„Antriebsregelung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Regeleinheit verstanden werden, die zu einer Drehzahlregelung der Antriebseinheit der Schlagwerkeinheit vorgesehen ist. Unter einem„Betriebsparameter einer Antriebsregelung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Betriebsparameter verstanden werden, der von der Antriebsregelung zur Regelung der An- triebseinheit genutzt wird. Bevorzugt kann der Betriebsparameter eine Stromaufnahme der Antriebseinheit und/oder besonders bevorzugt eine Drehzahl des Motors der Antriebseinheit sein. Wird eine Drehzahl an einem Getriebe erfasst, kann die Drehzahl des Motors bei einer bekannten Übersetzung aus dieser Drehzahl berechnet werden. Die Steuereinheit kann vorhandene Betriebsparameter nut- zen. Eine Messung und/oder Ermittlung weiterer Betriebsparameter kann entfallen. It is proposed that the control unit is provided to process at least one operating parameter. The operating parameter can in particular form an input value of the load estimator. The operating parameter is preferably formed by an operating parameter of a drive control. In this context, a "drive control" is to be understood as meaning, in particular, a control unit which is provided for speed control of the drive unit of the percussion mechanism unit Drive unit is used. The operating parameter may preferably be a current consumption of the drive unit and / or particularly preferably a rotational speed of the motor of the drive unit. If a speed is detected on a transmission, the speed of the motor can be calculated from this speed at a known ratio. The control unit can use existing operating parameters. A measurement and / or determination of further operating parameters can be omitted.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den Betriebsparameter als Funktion zumindest einer bekannten Last und zumindest ei- ner zu schätzenden Last zu verarbeiten. Die zu schätzende Last kann insbeson- dere eine kleine und/oder schnelle, hochdynamische Laständerung der Antriebseinheit sein. Unter einer„Last" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Lastmoment verstanden werden, welches auf eine Antriebswelle der Antriebseinheit wirkt. Insbesondere kann die zu schätzende Last zumindest teilweise durch den Schlagbetrieb verursacht werden, insbesondere durch eine zyklischeIt is further proposed that the control unit be provided to process the operating parameter as a function of at least one known load and at least one load to be estimated. The estimated load can be dere be a small and / or fast, highly dynamic load change of the drive unit. In this context, a "load" should in particular be understood to mean a load moment which acts on a drive shaft of the drive unit, In particular, the load to be estimated may be caused at least in part by the impact operation, in particular by a cyclic one
Bewegung eines Kolbens des Schlagwerks. Unter einer„kleinen Laständerung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Laständerung verstanden werden, die bei einem ungeregelten Betrieb der Antriebseinheit eine Drehzahlschwankung von weniger als 10%, bevorzugt von weniger als 5% verursacht. Unter einer„schnellen und/oder hochdynamischen Laständerung" soll in diesemMovement of a piston of the striking mechanism. In this context, a "small load change" is to be understood as meaning, in particular, a load change which causes a speed fluctuation of less than 10%, preferably less than 5%, during uncontrolled operation of the drive unit in this
Zusammenhang insbesondere eine Laständerung verstanden werden, die innerhalb eines Bewegungszyklus des Kolbens auftritt, insbesondere während einer Umdrehung eines den Kolben antreibenden Exzentergetriebes. Werden bekannte Lasten berücksichtigt, kann die zu schätzende Last mit besserer Genauigkeit ermittelt werden. Insbesondere kann mit Hilfe des Betriebsparameters eine kleine und/oder hochdynamische Last geschätzt werden, die bei einer direkten Betrachtung des Betriebsparameters von bekannten Lasten überdeckt wird. Unter„überdeckt" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der unbekannte Parameter am Verlauf des Betriebsparameters einen geringen Anteil hat, insbesondere weniger als 50%, bevorzugt weniger als 30%, besonders bevorzugt weniger als 10% einer Amplitude des Betriebsparameters. Beispielsweise kann ein auf die Antriebseinheit wirkendes Lastmoment durch einen Bearbeitungsvorgang mit einer drehenden Arbeitsbewegung mit einem Bohrwerkzeug eine größere Veränderung einer Drehzahl oder einer Stromaufnahme bewirken als der Schlagbetrieb des Schlagwerks. Aus einer Betrachtung einer Änderung der Drehzahl und/oder der Stromaufnahme ohne Berücksichtigung bekannter Betriebsparameter kann ein Erkennen des Schlagbetriebs unmöglich sein. Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, eine Drehzahl der Antriebseinheit als Betriebsparameter zu verarbeiten. Die Drehzahl kann besonders dynamisch er- fasst werden. Weitere Sensoren können entfallen. Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, bekannte Lasten mit bekannter Periodendauer zu berücksichtigen. Die Steuereinheit kann dazu vorgesehen sein, zeitperiodische Lasten zu berücksichtigen. Zeitperiodische Lasten können insbesondere von einer Frequenz einer Stromversorgung der Antriebseinheit abhängig sein. Zum Beispiel kann eine Schwankung der Stromversorgung der Antriebseinheit der doppelten Netzfrequenz des Stromnetzes entsprechen, an dem die Schlagwerkeinheit angeschlossen ist. Die Steuereinheit kann dazu vorgesehen sein, winkelperiodische Lasten zu berücksichtigen. Winkelperiodische Lasten können insbesondere von einer Drehstellung der Antriebseinheit abhängig sein. Eine winkelperiodische Last kann insbesondere von einer mit der Drehstellung der Antriebseinheit variablen Übersetzung eines Exzentergetriebes abhängig sein. Bevorzugt ermittelt der Lastschätzer eine Schätzung des Verlaufs der unbekannten Last über der Zeit durch eine Subtraktion der bekannten Größen von einem Verlauf des Betriebsparameters über der Zeit, insbesondere einem gemessenen Drehzahlver- lauf des Motors der Antriebseinheit. Dabei können die bekannten Lasten Funktionen in Abhängigkeit von der Zeit und/oder von der Drehstellung der Antriebseinheit sein. Eine bekannte Last kann eine Basis- und/oder Solldrehzahl der Antriebseinheit sein. Diese Drehzahl ändert sich nur langsam und kann durch eine Mittelung über die Zeit und/oder durch einen Tiefpassfilter ermittelt werden. Wei- tere bekannte Lasten können zum Beispiel Drehzahlschwankungen durch Motor- ungleichförmigkeit, durch ungleichförmige Spannungsversorgung des Motors und variable Getriebeübersetzungen sein. Diese Lasten können entsprechend ihrer Abhängigkeit zeit- und/oder winkelabhängig sein. Funktionen dieser Lasten können vom Fachmann bestimmt werden. Die unbekannte Last kann besonders ge- nau geschätzt werden. Die geschätzte Last kann besonders geeignet sein, einenAssociated in particular a load change are understood, which occurs within a movement cycle of the piston, in particular during a revolution of the piston driving eccentric gear. If known loads are taken into account, the load to be estimated can be determined with better accuracy. In particular, with the aid of the operating parameter, a small and / or highly dynamic load can be estimated, which is covered by known loads when the operating parameter is viewed directly. In this context, "covered" is to be understood in particular as meaning that the unknown parameter has a small share in the course of the operating parameter, in particular less than 50%, preferably less than 30%, particularly preferably less than 10% of an amplitude of the operating parameter A load torque acting on the drive unit by a machining operation with a rotating working movement with a drilling tool causes a greater change in a rotational speed or current consumption than the impact mode of the percussion mechanism The control unit is preferably designed to process a rotational speed of the drive unit as an operating parameter, the rotational speed can be detected particularly dynamically, other sensors can be dispensed with unit intended to take account of known loads with known period duration. The control unit may be designed to take account of time-periodic loads. Time-periodic loads may in particular be dependent on a frequency of a power supply of the drive unit. For example, a fluctuation in the power supply of the drive unit of the double Mains frequency correspond to the power grid to which the percussion unit is connected. The control unit may be designed to take into account angular periodic loads. Angular periodic loads may be dependent in particular on a rotational position of the drive unit. An angular periodic load may be dependent, in particular, on a variable transmission of an eccentric drive that is variable with the rotational position of the drive unit. The load estimator preferably determines an estimate of the course of the unknown load over time by subtracting the known variables from a profile of the operating parameter over time, in particular a measured speed curve of the motor of the drive unit. The known loads may be functions as a function of time and / or of the rotational position of the drive unit. A known load may be a base and / or desired speed of the drive unit. This speed changes only slowly and can be determined by averaging over time and / or by a low-pass filter. Other known loads may include, for example, speed variations due to motor nonuniformity, non-uniform voltage supply to the motor, and variable gear ratios. These loads can be time and / or angle dependent according to their dependency. Functions of these loads can be determined by a person skilled in the art. The unknown load can be estimated very accurately. The estimated load may be particularly suitable
Betriebszustand zu erkennen. Die unbekannte Last kann bevorzugt eine durch den Schlagbetrieb verursachte Drehzahlschwankung sein. Alternativ können die Funktionen der Lasten nach der Zeit abgeleitet werden. Eine Berücksichtigung der Basisdrehzahl und/oder Solldrehzahl kann entfallen. Die Summe der bekann- ten Lasten kann direkt proportional zu einem Lastmoment sein, insbesondere zu einem durch den Schlagbetrieb verursachten Lastmoment. Der schlagbetrieb kann besonders sicher erkannt werden. Recognize operating status. The unknown load may preferably be a speed fluctuation caused by the impact operation. Alternatively, the functions of the loads may be derived over time. A consideration of the base speed and / or target speed can be omitted. The sum of the known loads can be directly proportional to a load torque, in particular to a load torque caused by the impact mode. The impact mode can be detected particularly reliably.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit eine Filtereinheit enthält, die dazu vorgesehen ist, eine unbekannte Last aus dem Betriebsparameter durchIt is further proposed that the control unit contains a filter unit which is intended to carry out an unknown load from the operating parameter
Filterung mit einem bekannten Frequenzband zu schätzen. Die Filtereinheit kann insbesondere die Funktion eines Lastschätzers aufweisen. Insbesondere kann der Betriebsparameter von einem Bandpassfilter verarbeitet werden. Die unbekannte Last kann in einem bekannten Frequenzband auftreten. Der Bandpassfil- ter kann bevorzugt Frequenzen außerhalb dieses Frequenzbands unterdrücken. Auswirkungen bekannter Lasten mit von der unbekannten Last abweichendem Frequenzspektrum können unterdrückt werden. Die unbekannte Last kann durch den Bandpassfilter aus dem Betriebsparameter durch Filterung geschätzt werden. Die Steuereinheit kann den Betriebszustand des Schlagwerks erkennen. Ei- ne aufwendige Berechnung der unbekannten Last kann entfallen. Estimate filtering with a known frequency band. The filter unit may in particular have the function of a load estimator. In particular, the operating parameter can be processed by a bandpass filter. The unknown load can occur in a known frequency band. The bandpass filter can preferably suppress frequencies outside this frequency band. Effects of known loads with frequency spectrum deviating from the unknown load can be suppressed. The unknown load can be estimated by the bandpass filter from the operating parameter by filtering. The control unit can recognize the operating state of the impact mechanism. A complex calculation of the unknown load can be omitted.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den Betriebszustand durch einen Vergleich der geschätzten Last mit zumindest einem Grenzwert zu ermitteln. Insbesondere kann ein Schlagbetrieb und/oder der Leer- laufbetrieb erkannt werden, wenn der geschätzte Parameter und/oder eine Ableitung der geschätzten Last den Grenzwert über- oder unterschreitet. It is further proposed that the control unit is provided to determine the operating state by comparing the estimated load with at least one limit value. In particular, an impact operation and / or the idling operation can be detected if the estimated parameter and / or a derivative of the estimated load exceeds or falls below the limit value.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit einen Lernmodus zur Ermittlung zumindest einer bekannten Last aufweist. Insbesondere kann die Steuer- einheit im Lernmodus konstante Lasten, zeitabhängige Lasten und/oder winkelabhängige Lasten lernen. Die Steuereinheit kann für die Lasten vordefinierte Funktionen aufweisen, die Skalierungsparameter aufweisen. In dem Lernmodus kann die Schlagwerkeinheit ein Drehzahlsignal in einem Zeitbereich und in einem Winkelbereich über bekannte zeitabhängige und winkelabhängige Periodendau- ern von für die Lasten hinterlegten Funktionen mittein und die Skalierungsparameter so einstellen, dass die Summe der bekannten Lasten eine möglichst geringe Abweichung vom Drehzahlsignal ergibt. Bevorzugt kann eine Einlernphase in dem Leerlaufbetrieb erfolgen, in dem der von der Steuereinheit zu erkennende Betriebszustand ausbleibt. Die bekannten Lasten können von der Steuereinheit vorteilhaft ermittelt werden. Sich über die Lebensdauer der Schlagwerkeinheit ändernde Lasten können erneut gelernt werden. Eine Ermittlung der Lasten durch den Benutzer und/oder durch einen Fachmann kann vermieden werden. It is further proposed that the control unit has a learning mode for determining at least one known load. In particular, in the learning mode, the control unit can learn constant loads, time-dependent loads and / or angle-dependent loads. The control unit may have predefined functions for the loads that have scaling parameters. In the learning mode, the percussion unit can set a speed signal in a time range and in an angular range over known time-dependent and angle-dependent period durations of functions stored for the loads and set the scaling parameters such that the sum of the known loads results in the smallest possible deviation from the speed signal. Preferably, a learning phase can be carried out in the idling mode, in which the operating state to be detected by the control unit does not occur. The known loads can be advantageously determined by the control unit. Loads that change over the lifetime of the percussion unit can be learned again. A determination of the loads by the user and / or by a person skilled in the art can be avoided.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit ein Dynamikmodell aufweist, das dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment der Antriebseinheit zu schätzen. Insbesondere kann die Steuereinheit ein Dynamikmodell aufweisen, das dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment des Motors unter Berücksichtigung der Stromaufnahme des Motors zu schätzen. Bevorzugt berücksichtigt das Dynamikmodell ein Massenträgheitsmoment des Motors und/oder die Drehzahl des Motors und/oder eine flussabhängige Motorkonstante und/oder eine Reibungskonstante und/oder einen verketteten Fluss und/oder ein Lastmoment und/oder einen viskosen Reibanteil und/oder einen turbulenten Reibanteil. Das Dynamikmodell kann weitere Einflüsse berücksichtigen, insbesondere auch zeit- und winkelperiodische Einflüsse. Unter einem„Fluss" soll in diesem Zusammenhang ein elekt- romagnetischer Fluss im Motor verstanden werden. Der elektromagnetischeIt is proposed that the control unit has a dynamics model which is intended to estimate a drive torque of the drive unit. In particular, the control unit may have a dynamic model, which is intended to estimate a drive torque of the motor taking into account the current consumption of the motor. The dynamic model preferably takes into account a moment of inertia of the motor and / or the speed of the motor and / or a flux-dependent motor constant and / or a friction constant and / or a chained flow and / or a load torque and / or a viscous friction component and / or a turbulent friction component. The dynamics model can take into account further influences, in particular also time-periodic and angle-periodic influences. In this context, a "flow" is understood to mean an electromagnetic current in the motor
Fluss ist insbesondere abhängig von der Stromaufnahme des Motors sowie von der flussabhängigen Motorkonstante. Die flussabhängige Motorkonstante kann durch eine Kennlinie festgelegt werden. Die Kennlinie kann zum Beispiel mittels eines Finite-Elemente-Modells berechnet werden. Dem Fachmann sind Verfah- ren bekannt, ein Dynamikmodell zur Berechnung eines Antriebsmoments einesFlow depends in particular on the current consumption of the motor and on the flux-dependent motor constant. The flux-dependent motor constant can be defined by a characteristic curve. The characteristic curve can be calculated, for example, by means of a finite element model. The person skilled in the known methods, a dynamic model for calculating a drive torque of a
Motors unter Berücksichtigung der Stromaufnahme und der Drehzahl zu ermitteln. Bevorzugt ist das Dynamikmodell dazu vorgesehen, das Lastmoment des Motors und/oder der Antriebseinheit zu schätzen. Bevorzugt ist der Lastbeobachter der Steuereinheit als Luenberger-Beobachter ausgebildet. Unter einem „Luenberger-Beobachter" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein, demMotor, taking into account the current consumption and the speed to determine. Preferably, the dynamic model is provided to estimate the load torque of the motor and / or the drive unit. Preferably, the load observer of the control unit is designed as a Luenberger observer. Under a "Luenberger observer" is in this context, in particular a, the
Fachmann bekannter Lastbeobachter verstanden werden, der einen mit einem Modell des Beobachters geschätzten Wert mit einem tatsächlich gemessenen Wert vergleicht. Die Differenz kann ein Korrekturglied des simulierten Modells bilden. Aus der Differenz des geschätzten Werts mit dem gemessenen Wert kann eine unbekannte Größe geschätzt werden. Unter einer„Größe" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine physikalische Größe verstanden werden. Insbesondere kann das Modell dazu vorgesehen sein, die Drehzahl des Motors unter Berücksichtigung der Stromaufnahme zu schätzen. Der Luenberger- Beobachter kann die geschätzte Drehzahl mit der gemessenen Drehzahl verglei- chen. Ein Korrekturglied für das Lastmoment kann so angepasst werden, dass die Differenz zwischen der geschätzten Drehzahl und der gemessenen Drehzahl minimiert wird. Der Lastbeobachter kann anhand des Korrekturglieds für das Lastmoment das Lastmoment des Motors schätzen. Es können weitere Parameter vorgesehen sein, die bestimmen, wie schnell das Korrekturglied verändert wird. Diese Parameter können vom Fachmann insbesondere abhängig von einem Frequenzspektrum eines zu schätzenden Parameters gewählt werden. Das Lastmoment kann dazu geeignet sein, den Betriebszustand des Schlagwerks zu erkennen. Insbesondere kann das Lastmoment dazu geeignet sein, den Schlagbetrieb zu erkennen. Die Steuereinheit kann das Lastmoment verarbeiten, um den Betriebszustand zu erkennen. Auf Sensoren zum Messen des Lastmoments kann verzichtet werden. Die Schlagwerkeinheit kann besonders robust und/oder kostengünstig sein. Mit dem Dynamikmodell kann das Lastmoment besonders genau geschätzt werden. Dynamische Effekte und/oder Reibeffekte und/oder eine Abhängigkeit der Motorkonstante vom elektromagnetischen Fluss können be- rücksichtigt werden. Bevorzugt kann das Dynamikmodell auf der Recheneinheit der Steuereinheit implementiert sein. Alternativ zum Luenberger-Beobachter kann der Fachmann auch ein anderes, geeignetes Verfahren nutzen, um aus einer Abweichung des mit dem Dynamikmodell geschätzten Parameters von einem gemessenen Parameter eine zu schätzende Größe zu bestimmen, zum Beispiel einen dem Fachmann bekannten Kaiman-Filter. Skilled in the art, which compares a value estimated with a model of the observer with an actually measured value. The difference may form a correction term of the simulated model. From the difference of the estimated value with the measured value, an unknown quantity can be estimated. In this context, a "size" is to be understood as meaning, in particular, a physical variable. <br/><br/> In particular, the model may be provided for estimating the rotational speed of the motor, taking into account the current consumption The Luenberger observer can compare the estimated rotational speed with the measured rotational speed A load torque correction term may be adjusted to minimize the difference between the estimated speed and the measured speed The load observer may estimate the load torque of the motor based on the load torque correcting element Additional parameters may be provided to determine the load torque These parameters can be selected by a person skilled in the art, in particular depending on a frequency spectrum of a parameter to be estimated The load torque can be suitable for detecting the operating state of the percussion mechanism. to recognize the impact mode. The control unit can process the load torque to detect the operating state. On sensors for measuring the load torque can be dispensed with. The percussion unit can be particularly robust and / or inexpensive. With the dynamics model, the load moment can be estimated very accurately. Dynamic effects and / or friction effects and / or a dependence of the motor constant on the electromagnetic flux can be taken into account. Preferably, the dynamics model can be implemented on the computing unit of the control unit. As an alternative to the Luenberger observer, one skilled in the art can also use another suitable method for determining a variable to be estimated from a deviation of the parameter estimated from the dynamic model from a measured parameter, for example a Kalman filter known to the person skilled in the art.
Weiter wird vorgeschlagen, Modellparameter des Dynamikmodells aus einem Vergleich gemessener und geschätzter Parameter zu ermitteln. Insbesondere können Modellparameter des Dynamikmodells in dem Lernmodus ermittelt wer- den. Der Lernmodus wird bevorzugt in dem Leerlaufbetrieb der Schlagwerkeinheit ausgeführt. Der zu schätzende Parameter, insbesondere das durch den Schlagbetrieb verursachte Lastmoment, kann im Leerlaufbetrieb zumindest weitgehend entfallen. Unter„zumindest weitgehend" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die zu schätzenden Parameter weniger als 30%, bevorzugt weniger als 10% ihres Werts im zu erkennenden Betriebszustand annehmen. Eine Differenz des mit dem Dynamikmodell geschätzten Werts zu dem gemessenen Wert, insbesondere von der mit dem Dynamikmodell geschätzten Drehzahl zur gemessenen Drehzahl, kann insbesondere auf fehlerhafte Modellparameter zurückzuführen sein. Dem Fachmann sind verschiedene Ver- fahren bekannt, in einem Lernmodus die Modellparameter so zu verändern, dass die Differenz minimiert wird. Das Dynamikmodell kann Korrekturparameter enthalten, die bewirken, dass die geschätzte Drehzahl gegen die gemessene Drehzahl konvergiert. Es kann vorteilhaft erreicht werden, dass Modellparameter automatisiert ermittelt werden. Veränderungen im Laufe der Lebensdauer der Schlagwerkeinheit können berücksichtigt werden. It is further proposed to determine model parameters of the dynamics model from a comparison of measured and estimated parameters. In particular, model parameters of the dynamics model can be determined in the learning mode. The learning mode is preferably performed in the idle mode of the percussion unit. The parameter to be estimated, in particular the load torque caused by the impact mode, can at least largely be dispensed with during idle operation. In this context, "at least largely" is to be understood in particular as meaning that the parameters to be estimated assume less than 30%, preferably less than 10%, of their value in the operating state to be detected, a difference of the value estimated with the dynamics model from the measured value, in particular In particular, faulty model parameters can be attributed to the skilled person Various methods are known for changing the model parameters in a learning mode such that the difference is minimized cause the estimated speed to converge to the measured speed, and it can be advantageously achieved that model parameters are automatically determined, and changes in the life of the impact unit may be taken into account.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, den Betriebszustand durch einen Vergleich zumindest eines geschätzten Parameters mit zumindest einem Grenzwert zu ermitteln. Der Betriebszustand kann als digi- tales Signal ausgegeben werden. Insbesondere kann ein Schlagbetrieb erkannt werden, wenn ein geschätzter Parameter einen Grenzwert übersteigt. Der geschätzte Parameter kann insbesondere ein geschätztes Lastmoment sein. Bevorzugt ist der geschätzte Parameter ein durch den Schlagbetrieb verursachtes geschätztes Lastmoment. Bevorzugt können mehrere Betriebszustände mehre- ren Grenzwerten das geschätzten Lastmoments zugeordnet werden. Bevorzugt kann eine Steigung und/oder eine Frequenz einer Amplitude des Lastmoments einem Betriebszustand zugeordnet werden. Insbesondere kann die Steuereinheit beim Auftreten der Frequenz der Amplitude des Lastmoments in einem drehzahlabhängigen Frequenzband im Bereich einer erwarteten Schlagfrequenz des Schlagwerks den Schlagbetrieb erkennen. Unter einer„erwarteten Schlagfrequenz" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Schlagfrequenz verstanden werden, die sich bei dem Schlagbetrieb des Schlagwerks aufgrund der Antriebsdrehzahl durch die gegebenen Übersetzungsverhältnisse der Antriebseinheit des Schlagwerks einstellt. Die Steuereinheit kann den Betriebszustand besonders zuverlässig ermitteln. Störende Einflussgrößen können besonders gut eliminiert werden. It is further proposed that the control unit is provided to determine the operating state by comparing at least one estimated parameter with at least one limit value. The operating status can be output as a digital signal. In particular, an impact mode can be detected when an estimated parameter exceeds a threshold. The estimated parameter may in particular be an estimated load torque. Preferably, the estimated parameter is an estimated load torque caused by the impact operation. Preferably, a plurality of operating states can be assigned to the plurality of limit values, the estimated load torque. Preferably, a slope and / or a frequency of an amplitude of the load torque can be assigned to an operating state. In particular, when the frequency of the amplitude of the load torque occurs in a speed-dependent frequency band in the region of an expected impact frequency of the impact mechanism, the control unit can detect the impact mode. In this context, an "expected beat frequency" is to be understood as meaning, in particular, a beat frequency which occurs in the impact mode of the percussion mechanism due to the input speed through the given transmission ratios of the drive unit of the percussion mechanism be eliminated.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zu einem Wechsel von dem Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb zumindest einen Betriebsparameter vorübergehend auf einenIt is further proposed that the control unit is provided, in at least one operating state for a change from the idling operation to the impact operation, at least one operating parameter temporarily to one
Startwert einzustellen. Unter einem„Wechsel" von dem Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb soll in diesem Zusammenhang ein Starten des Schlagwerks aus dem Leerlaufbetrieb verstanden werden. Der Wechsel in den Schlagbetrieb kann insbesondere erfolgen, wenn das Schlagwerk vom Leerlaufmodus in den Schlagmodus umgeschaltet wird. Unter einem„Betriebsparameter" soll in diesemSet start value. In this context, a "change" from the idling mode to the striking mode should be understood to mean starting the percussion unit from the idling mode The changeover into the striking mode can take place, in particular, when the striking mechanism is switched over from the idling mode to the striking mode. should in this
Zusammenhang insbesondere ein durch die Schlagwerkeinheit zum Betrieb des Schlagwerks erzeugter und/oder beeinflusster Parameter verstanden werden, wie eine Antriebsdrehzahl, ein Betriebsdruck oder eine Drosselstellung. Unter einem„Startwert" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein stabiler Be- triebsparameter verstanden werden, der zu einem zuverlässigen Starten desConnection in particular be understood by the percussion unit for the operation of the percussion generated and / or influenced parameters, such as a drive speed, an operating pressure or a throttle position. In this context, a "starting value" is to be understood as meaning, in particular, a stable operating parameter which leads to a reliable starting of the
Schlagwerks geeignet ist. Unter„zuverlässig" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass bei einem Umschalten des Schlagwerks vom Leerlaufmodus in den Schlagmodus in mehr als 90%, bevorzugt mehr als 95%, besonders bevorzugt mehr als 99% der Fälle der Schlagbetrieb einsetzt. Unter„vorübergehend" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein be- grenzter Zeitraum verstanden werden. Insbesondere kann der Zeitraum kürzer als 30 Sekunden, bevorzugt kürzer als 10 Sekunden, besonders bevorzugt kürzer als 5 Sekunden sein. Es kann ein zuverlässiger Start des Schlagbetriebs erreicht werden. Ein Schlagbetrieb mit für einen Schlagwerkstart ungeeigneten Be- triebsparametern kann möglich sein. Für einen Schlagwerkstart ungeeignete Betriebsparameter können als Arbeitswerte zulässig sein. Ein Leerlaufbetrieb mit für einen Schlagwerkstart ungeeigneten Betriebsparametern kann möglich sein. Für einen Schlagwerkstart ungeeignete Betriebsparameter können als Leerlaufwerte zulässig sein. Eine Zuverlässigkeit des Schlagwerks kann erhöht sein. Eine Leis- tungsfähigkeit des Schlagwerks kann erhöht sein. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand in einem Schlagbetrieb den Betriebsparameter auf einen überkritischen Arbeitswert einzustellen. Die Steuereinheit kann insbesondere dazu vorgesehen sein, einen überkritischen Arbeitswert einzustellen, wenn ein Benutzer einen Arbeitswert an- fordert, der unter gegebenen Bedingungen überkritisch ist. Unter einem„überkritischen" Arbeitswert soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Betriebsparameter verstanden werden, bei dem ein erfolgreicher Übergang von dem Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb nicht gewährleistet ist. Insbesondere kann bei einem Schlagwerk im Schlagmodus bei einem überkritischen Betriebsparameter der Schlagbetrieb in weniger als 50%, bevorzugt in weniger als 80%, besonders bevorzugt in weniger als 95% der Fälle starten. Ein Zusammenhang zwischen dem Betriebsparameter und einer Schlagamplitude des Schlägers oder eines anderen zur Schlagerzeugung dienenden Bauteils des Schlagwerks kann insbesondere eine Hysterese aufweisen. Ein überkritischer Betriebsparameter kann insbesondere dadurch gekennzeichnet sein, dass er einen Grenzwert über- beziehungsweise unterschreitet, oberhalb oder unterhalb dessen eine Funktion der Schlagamplitude in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter mehrdeutig ist. Ein überkritischer Arbeitswert während eines bereits erfolgreichen Schlagbetriebs kann sich bevorzugt durch einen stabile Fortsetzung des Schlagbetriebs aus- zeichnen. Ein zuverlässiger Schlagwerkstart kann bevorzugt mit einem Startwert erfolgen. Bevorzugt liegt der Startwert in einem Bereich des Betriebsparameters, in dem die Funktion der Amplitude in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter eine eindeutige Lösung aufweist. Eine Leistung des Schlagwerks kann bei dem überkritischen Betriebsparameter erhöht sein. Eine Leistungsfähigkeit einer mit dem Schlagwerk ausgestatteten Werkzeugmaschine kann erhöht sein. Ein Be- trieb des Schlagwerks mit dem überkritischen Betriebsparameter kann zulässig sein. Bevorzugt kann das Schlagwerk im Leerlaufmodus in dem Leerlaufbetrieb mit einem Leerlaufwert betrieben werden, der dem überkritischen Startwert entspricht. Bevorzugt wird der Betriebsparameter zum Start des Schlagwerks vorü- bergehend auf den Startwert gestellt. Das Schlagwerk kann im Schlagbetrieb und im Leerlaufbetrieb mit dem überkritischen Betriebsparameter betrieben werden. Das Schlagwerk kann im Leerlaufbetrieb und im Schlagbetrieb mit dem vom Benutzer gewählten Betriebsparameter betrieben werden. Der Benutzer kann den gewählten Betriebsparameter auch im Leerlaufbetrieb besonders gut erkennen. Es wird vorgeschlagen, dass der Betriebsparameter eine Drosselkenngröße einer Entlüftungseinheit ist. Unter einer„Drosselkenngröße" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einstellung der Entlüftungseinheit verstanden werden, die einen Strömungswiderstand der Entlüftungseinheit verändert, insbesondere ein Strömungsquerschnitt. Unter einer„Entlüftungseinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Be- und/oder Entlüftungseinheit des Schlagwerks verstanden werden. Die Entlüftungseinheit kann insbesondere zu einem Druck- und/oder Volumenausgleich zumindest eines Raums im Schlagwerk vorgesehen sein. Insbesondere kann die Entlüftungseinheit zu einer Be- und/oder Entlüftung eines Raums in einem den Schläger führenden Führungsrohr in Schlagrichtung vor und/oder hinter dem Schläger vorgesehen sein. Bevorzugt kann der Betriebsparameter eine Drosselstellung der Entlüftungseinheit des in Schlagrichtung vor dem Schläger angeordneten Raums sein. Wird ein Strömungsquerschnitt bei dieser Entlüftungseinheit vergrößert kann eine Entlüftung des Raums vor dem Schläger verbessert werden. Ein Gegendruck entgegen der Schlagrichtung des Schlägers kann vermindert sein. Eine Schlagstärke kann erhöht werden. Wird ein Strömungsquerschnitt bei dieser Entlüftungseinheit reduziert kann eine Entlüftung des Raums vor dem Schläger vermindert werden. Ein Gegendruck entgegen der Schlagrichtung des Schlägers kann erhöht sein. Eine Schlagstärke kann reduziert werden. Insbesondere kann eine Rückhohlbewe- gung des Schlägers entgegen der Schlagrichtung durch den Gegendruck unterstützt werden. Ein Anlaufen des Schlagwerks kann unterstützt werden. Der Betriebsparameter kann ein zuverlässiges Anlaufen des Schlagwerks sicherstellen. Der Betriebsparameter mit reduziertem Strömungsquerschnitt kann ein stabiler Betriebsparameter sein. Er kann als Startwert geeignet sein. Der Betriebspara- meter mit vergrößertem Strömungsquerschnitt kann ein kritischer Betriebsparameter bei erhöhter Leistungsfähigkeit des Schlagwerks sein. Er kann als Arbeitswert geeignet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass derPercussion is suitable. In this context, the term "reliable" is to be understood in particular as meaning that when the percussion mechanism is switched over from the idle mode to the beat mode, more than 90%, preferably more than 95%, more preferably more than 99% of the cases are used "should in this context in particular be understood as a limited period. In particular, the period may be shorter than 30 seconds, preferably shorter than 10 seconds, more preferably shorter than 5 seconds. It can be achieved a reliable start of the impact operation. Impact operation with operating parameters unsuitable for a percussion start can be possible. Operating parameters that are unsuitable for a percussion start can be permitted as labor values. An idle mode with unsuitable for a Schlagwerkstart operating parameters may be possible. Operating parameters that are unsuitable for a percussion start can be allowed as idle values. A reliability of the impact mechanism can be increased. An efficiency of the impact mechanism can be increased. It is proposed that the control unit is provided for setting the operating parameter to a supercritical work value in at least one operating state in a percussion mode. In particular, the control unit may be provided for setting a supercritical work value when a user requests a work value that is supercritical under given conditions. In this context, a "supercritical" work value should be understood to mean, in particular, an operating parameter in which a successful transition from idle operation to impact operation is not ensured In particular, in a percussive impact mode with a supercritical operating parameter, impact operation may be less than 50%, A relationship between the operating parameter and an impact amplitude of the racket or of another impact-generating component of the percussion mechanism may in particular comprise a hysteresis, a supercritical operating parameter being characterized in particular be that it exceeds or falls below a threshold value above or below which a function of the beat amplitude is ambiguous in dependence on the operating parameter A supercritical work value during an already successful impact operation may preferably be characterized by a stable continuation of the impact mode. A reliable Schlagwerkstart can preferably be done with a starting value. The starting value is preferably in a range of the operating parameter in which the function of the amplitude has a clear solution as a function of the operating parameter. A percussion performance may be increased at the supercritical operating parameter. A performance of a machine equipped with the percussion machine can be increased. A operation of the impact mechanism with the supercritical operating parameter may be permissible. Preferably, the hammer mechanism can be operated in the idling mode in the idling mode with an idling value corresponding to the supercritical starting value. Preferably, the operating parameter for starting the impact mechanism is temporarily set to the starting value. The impact mechanism can be operated in impact mode and in idle mode with the supercritical operating parameters. The impact mechanism can be operated in idle mode and in impact mode with the user-selected operating parameters. The user can recognize the selected operating parameters particularly well in idle mode. It is proposed that the operating parameter is a throttle characteristic of a venting unit. In this context, a "throttle characteristic" is to be understood as meaning, in particular, a setting of the venting unit which alters a flow resistance of the venting unit, in particular a flow cross section. The venting unit may in particular be provided for pressure and / or volume compensation of at least one room in the impact mechanism. In particular, the venting unit may be provided for venting and / or venting a space in a guide tube guiding the racket in the direction of impact in front of and / or behind the racket. Preferably, the operating parameter may be a throttling position of the venting unit of the space arranged in the direction of impact in front of the racket. If a flow cross section is increased in this venting unit, a vent of the space in front of the racket can be improved. A counterpressure against the direction of impact of the racket can be reduced. An impact strength can be increased. If a flow cross-section is reduced in this venting unit, a vent of the space in front of the racket can be reduced. A back pressure opposite to the direction of impact of the racket can be increased. An impact strength can be reduced. In particular, a return hollow movement of the racket against the direction of impact can be assisted by the back pressure. A start of the percussion can be supported. The operating parameter can ensure a reliable starting of the impact mechanism. The operating parameter with reduced flow area may be a stable operating parameter. It can be suitable as start value. The operating para- Meter with increased flow cross section may be a critical operating parameter with increased hammer performance. It can be suitable as a labor value. In an advantageous embodiment of the invention it is proposed that the
Betriebsparameter eine Schlagfrequenz ist. Unter einer„Schlagfrequenz" soll in diesem Zusammenhang eine gemittelte Frequenz verstanden werden, mit der das Schlagwerk in dem Schlagbetrieb Schlagimpulse erzeugt. Die Schlagfrequenz kann insbesondere abhängig von einer Schlagwerkdrehzahl sein. Unter einer„Schlagwerkdrehzahl" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eineOperating parameter is a beat frequency. In this context, a "beat frequency" is to be understood as meaning an average frequency with which the percussion mechanism generates beat pulses in the percussion mode, the beat frequency in particular being dependent on a percussion clock speed
Drehzahl eines Exzentergetriebes verstanden werden, der einen Kolben des Schlagwerks bewegt. Der Kolben kann insbesondere dazu vorgesehen sein, ein Druckpolster zu einer Druckbeaufschlagung des Schlägers zu erzeugen. Der Schläger kann insbesondere durch das durch den Kolben erzeugte Druckpolster mit der Schlagfrequenz bewegt werden. Die Schlagfrequenz und die Schlagwerkdrehzahl stehen bevorzugt in einem direkten Zusammenhang. Insbesondere kann der Betrag der Schlagfrequenz 1/s der Betrag der Schlagwerkdrehzahl U/s sein. Dies ist der Fall, wenn der Schläger einen Schlag je Umdrehung des Exzentergetriebes durchführt. In der Folge werden die Begriffe„Frequenz" und „Drehzahl" daher äquivalent verwendet. Der Fachmann wird bei von diesem Zusammenhang abweichenden Ausbildungen eines Schlagwerks die folgenden Ausführungen entsprechend anpassen. Die Schlagwerkdrehzahl kann von der Steuereinheit besonders einfach eingestellt werden. Eine Schlagwerkdrehzahl kann für einen Bearbeitungsfall besonders geeignet sein. Das Schlagwerk kann bei einer hohen Schlagwerkdrehzahl besonders leistungsfähig sein. Die Antriebseinheit des Schlagwerks kann bei einer höheren Schlagwerkdrehzahl mit einer höheren Drehzahl betrieben werden. Eine von der Antriebseinheit angetriebene Lüftungseinheit kann ebenfalls mit einer höheren Drehzahl betrieben werden. Eine Kühlung des Schlagwerks und/oder der Antriebseinheit durch die Lüf- tungseinheit kann verbessert sein. Eine Funktion der Schlagamplitude desSpeed of an eccentric gear to be understood, which moves a piston of the percussion. The piston may in particular be provided to generate a pressure pad to pressurize the racket. The racket can be moved in particular by the pressure pad generated by the piston with the beat frequency. The beat frequency and percussion speed are preferably directly related. In particular, the amount of beat frequency 1 / s may be the amount of hammer speed U / s. This is the case when the bat performs one stroke per revolution of the eccentric gear. As a result, the terms "frequency" and "speed" are therefore equivalently used. The person skilled in the art will adapt the following explanations correspondingly to deviations of a percussion mechanism from this context. The striking mechanism speed can be set particularly easily by the control unit. A percussion speed can be particularly suitable for a machining case. The striking mechanism can be particularly powerful at a high percussion speed. The drive unit of the impact mechanism can be operated at a higher percussion speed with a higher speed. A driven by the drive unit ventilation unit can also be operated at a higher speed. Cooling of the hammer mechanism and / or the drive unit by the ventilation unit can be improved. A function of the beat amplitude of the
Schlagwerks kann abhängig von der Schlagwerkdrehzahl sein. Bei einer Drehzahl oberhalb einer Grenzdrehzahl kann die Funktion eine Hysterese aufweisen und mehrdeutig sein. Ein Start des Schlagbetriebs beim Umschalten von dem Leerlaufmodus in den Schlagmodus und/oder ein Neustart des Schlagbetriebs nach einem Unterbruch des Schlagbetriebs kann unzuverlässig und/oder unmög- lieh sein. Eine Schlagwerkdrehzahl unterhalb der Grenzdrehzahl kann als Startwert und/oder Arbeitswert für einen stabilen Schlagbetrieb genutzt werden. Eine Schlagwerkdrehzahl oberhalb der Grenzdrehzahl kann als Arbeitswert für einen kritischen Schlagbetrieb genutzt werden. Oberhalb einer Maximaldrehzahl kann ein Schlagbetrieb unmöglich und/der unzuverlässig sein. Unter„unzuverlässig" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der Schlagbetrieb wiederholt und/oder willkürlich ausfällt, insbesondere mindestens alle 5 Minuten, bevorzugt mindestens jede Minute. Impact can be dependent on the percussion speed. At a speed above a threshold speed, the function may have hysteresis and be ambiguous. A start of the beat mode when switching from the idle mode to the beat mode and / or a restart of the beat mode after an interruption of the beat mode can be unreliable and / or impossible. be borrowed. A percussion speed below the limit speed can be used as a starting value and / or labor value for a stable impact operation. A percussion speed above the limit speed can be used as a work value for a critical impact operation. Above a maximum speed, impact operation may be impossible and / or unreliable. By "unreliable" is meant in this context in particular that the impact operation repeatedly and / or arbitrarily fails, in particular at least every 5 minutes, preferably at least every minute.
Weiter wird ein Betriebswechselsensor vorgeschlagen, der dazu vorgesehen ist, einen Wechsel eines Betriebsmodus zu signalisieren. Insbesondere kann der Betriebswechselsensor der Steuereinheit einen Wechsel vom Leerlaufmodus in den Schlagmodus signalisieren. Der Betriebswechselsensor kann dazu vorgesehen sein, einen Anpressdruck eines Werkzeugs auf ein Werkstück detektieren. Es kann vorteilhaft erkannt werden, wenn der Benutzer einen Bearbeitungsvorgang beginnt. Besonders vorteilhaft kann der Betriebswechselsensor ein Umschalten des Schlagwerks detektieren, insbesondere ein Öffnen und/oder Verschließen von Leerlauföffnungen und von weiteren Öffnungen des Schlagwerks, die für einen Betriebsmoduswechsel vorgesehen sind. Der Betriebswechselsensor kann eine Verlagerung einer Leerlauf- und/oder Steuerhülse detektieren, die zu dem Betriebsmoduswechsel des Schlagwerks vorgesehen ist. Die Steuereinheit kann vorteilhaft erkennen, wenn ein Betriebsmoduswechsel des Schlagwerks stattfindet. Die Steuereinheit kann den Betriebsparameter vorteilhaft verändern, um den Betriebsmoduswechsel zu unterstützen und/oder zu ermöglichen. Der Schlagbetrieb kann zuverlässig gestartet werden. Further, an operation change sensor is proposed, which is intended to signal a change of an operating mode. In particular, the operating change sensor of the control unit can signal a change from the idle mode to the beat mode. The operating change sensor can be provided to detect a contact pressure of a tool on a workpiece. It can be advantageously recognized when the user begins a machining operation. Particularly advantageously, the change-of-operation sensor can detect a switching over of the percussion mechanism, in particular an opening and / or closing of idling openings and of further openings of the percussion mechanism, which are provided for a change of operating mode. The operation change sensor can detect a displacement of a Leerlauf- and / or control sleeve, which is provided for the operating mode change of the impact mechanism. The control unit can advantageously detect when a mode change of the impact mechanism takes place. The control unit may advantageously alter the operating parameter to assist and / or facilitate the operating mode change. The impact mode can be reliably started.
Weiter wird eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere ein Bohr- und/oder Schlaghammer, mit einer erfindungsgemäßen Schlagwerkeinheit vorgeschlagen. Die Handwerkzeugmaschine kann die beschriebenen Vorteile aufweisen. Next, a hand tool, in particular a drill and / or percussion hammer, proposed with a percussion unit according to the invention. The hand tool may have the advantages described.
Weiter wird eine Steuereinheit einer Schlagwerkeinheit mit den beschriebenen Eigenschaften vorgeschlagen. Eine Schlagwerkeinheit mit der Steuereinheit kann die beschriebenen Vorteile aufweisen. Die Steuereinheit kann bei einer bestehenden Steuereinheit nachrüstbar sein. Weiter wird ein Verfahren mit einer Schlagwerkeinheit mit den beschriebenen Eigenschaften vorgeschlagen. Das Verfahren kann sich besonders dazu eignen, Betriebsparameter zu ermitteln. Furthermore, a control unit of a percussion unit with the described properties is proposed. A percussion unit with the control unit can have the described advantages. The control unit can be retrofitted to an existing control unit. Furthermore, a method with a percussion unit with the described properties is proposed. The method may be particularly suitable for determining operating parameters.
Eine bevorzugte Steuereinheit umfasst eine Speichereinheit, in der ein das vorgenannte Verfahren zu dessen Ausführung beschreibendes Programm und/oder Parameter und/oder Werte zur Ausführung des vorgenannten Verfahrens wie- derabrufbar abgelegt werden können, sowie eine Rechnereinheit zur Ausführung der vorgenannten Verfahrens bzw. des vorgenannten Programms. A preferred control unit comprises a memory unit in which a program and / or parameters and / or values describing the aforementioned method for executing the aforementioned method can be retrievably stored, and a computer unit for carrying out the aforementioned method or the aforementioned program.
Zeichnung Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In derDrawing Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the
Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Drawing four embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bohr- und Schlaghammers mit einer erfindungsgemäßen Steuereinheit in einem ersten Ausführungsbei- spiel in einem Leerlaufmodus, 1 is a schematic representation of a hammer and percussion hammer with a control unit according to the invention in a first embodiment in an idle mode,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Bohr- und Schlaghammers in einem Schlagmodus,  2 shows a schematic representation of the hammer and percussion hammer in a striking mode,
Fig. 3 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms der Steuereinheit bei einem Betrieb eines Schlagwerks,  3 is an illustration of a flowchart of the control unit in an operation of a striking mechanism,
Fig. 4 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms der Steuereinheit in einem Fig. 4 is an illustration of a flowchart of the control unit in a
Lernmodus,  Learning mode,
Fig. 5 eine Darstellung von Parametern, die ein Drehzahlsignal beeinflussen, Fig. 6 eine Darstellung von im Lernmodus gelernten Parametern,  5 shows an illustration of parameters which influence a speed signal, FIG. 6 shows a representation of parameters learned in the learning mode,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer möglichen Festlegung eines Start- werts, eines Grenzwerts, eines Arbeitswerts und eines Maximalwerts, Fig. 8 eine Darstellung eines Ablaufdiagramms der Steuereinheit der Schlagwerkeinheit bei einem Wechsel zwischen einem Leerlaufmodus und einem Schlagmodus, 7 shows a schematic representation of a possible definition of a start value, a limit value, a work value and a maximum value, 8 is an illustration of a flowchart of the control unit of the percussion mechanism unit when changing between an idle mode and a beat mode;
Fig. 9 eine Darstellung von Signalspektren eines Bohr- und Schlaghammers in einem zweiten Ausführungsbeispiel in verschiedenen Betriebszustän- den,  9 shows a representation of signal spectra of a hammer and percussion hammer in a second exemplary embodiment in various operating states,
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Bohr- und Schlaghammers in einem dritten Ausführungsbeispiel in einem Leerlaufmodus,  10 is a schematic representation of a hammer and percussion hammer in a third embodiment in an idle mode,
Fig. 1 1 eine Darstellung eines Blockschaltbilds eines Lastbeobachters,  1 is a representation of a block diagram of a load observer,
Fig. 12 eine Darstellung eines Systems mit dem Lastbeobachter und einer Antriebseinheit,  12 shows a representation of a system with the load observer and a drive unit,
Fig. 13 eine Darstellung einer Motorkennlinie,  13 is an illustration of a motor characteristic,
Fig. 14 eine beispielhafte Darstellung eines geschätzten und eines gemessenen Lastmoments,  14 is an exemplary illustration of an estimated and a measured load torque,
Fig. 15 eine beispielhafte Darstellung des Verlaufs des gemessenen und des geschätzten Lastmoments und eines Betriebszustands eines Schlagwerks,  15 is an exemplary illustration of the course of the measured and the estimated load torque and an operating state of a striking mechanism,
Fig. 16 eine schematische Darstellung einer Entlüftungseinheit eines Schlagwerks eines Bohr- und Schlaghammers mit einer Schlagwerkeinheit in einem vierten Ausführungsbeispiel und  Fig. 16 is a schematic representation of a venting unit of a striking mechanism of a hammer and percussion hammer with a percussion unit in a fourth embodiment and
Fig. 17 eine weitere schematische Darstellung der Entlüftungseinheit.  Fig. 17 is a further schematic representation of the ventilation unit.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the embodiments
Figur 1 und Figur 2 zeigen einen Bohr- und Schlaghammer 12a mit einer Schlagwerkeinheit 10a und mit einer Steuereinheit 14a, die dazu vorgesehen ist, ein pneumatisches Schlagwerk 16a zu steuern und zu regeln. Die Schlagwerkeinheit 10a enthält einen Motor 36a mit einer Getriebeeinheit 38a, die über ein erstes Zahnrad 40a ein Hammerrohr 42a drehend antreibt und über ein zweites Zahnrad 44a ein Exzentergetriebe 46a antreibt. Das Hammerrohr 42a ist mit einem Werkzeughalter 48a drehfest verbunden, in dem ein Werkzeug 50a eingespannt werden kann. Der Werkzeughalter 48a und das Werkzeug 50a können für einen Bohrbetrieb über das Hammerrohr 42a mit einer drehenden Arbeitsbewegung 52a angetrieben werden. Wird ein Schläger 54a in einem Schlagbetrieb in einer Schlagrichtung 56a in Richtung des Werkzeughalters 48a beschleunigt, übt er bei einem Aufprall auf einen zwischen dem Schläger 54a und dem Werkzeug 50a angeordneten Schlagbolzen 58a einen Schlagimpuls aus, der vom Schlagbolzen 58a an das Werkzeug 50a weitergegeben wird. Das Werkzeug 50a übt durch den Schlagimpuls eine schlagende Arbeitsbewegung 60a aus. Ein Kolben 62a ist ebenfalls beweglich im Hammerrohr 42a auf der der Schlagrichtung 56a abgewandten Seite des Schlägers 54a gelagert. Der Kolben 62a wird über einen Pleuel 64a vom mit einer Schlagwerkdrehzahl 124a (Figur 8) angetriebenen Exzentergetriebe 46a periodisch im Hammerrohr 42a in Schlagrichtung 56a und wieder zurück bewegt. Der Kolben 62a verdichtet ein zwischen demFigure 1 and Figure 2 show a drill and percussion hammer 12a with a percussion unit 10a and with a control unit 14a, which is intended to control a pneumatic percussion 16a and regulate. The percussion unit 10a includes a motor 36a with a gear unit 38a, which rotatably drives a hammer tube 42a via a first toothed wheel 40a and drives an eccentric gear 46a via a second toothed wheel 44a. The hammer tube 42a is rotatably connected to a tool holder 48a, in which a tool 50a can be clamped. The tool holder 48a and the tool 50a may be driven for a drilling operation via the hammer tube 42a with a rotating working motion 52a. When a racket 54a is in an impact mode accelerates an impact direction 56a in the direction of the tool holder 48a, it exerts a shock pulse in an impact on a between the racket 54a and the tool 50a arranged firing pin 58a, which is passed from the firing pin 58a to the tool 50a. The tool 50a exerts a beating working movement 60a by the impact pulse. A piston 62a is also movably mounted in the hammer tube 42a on the side of the racket 54a facing away from the direction of impact 56a. The piston 62a is moved periodically in the hammer tube 42a in the direction of impact 56a and back again by means of a connecting rod 64a from the eccentric gear 46a driven by a hammer mechanism speed 124a (FIG. 8). The piston 62 a compresses between the
Kolben 62a und dem Schläger 54a im Hammerrohr 42a eingeschlossenes Luftpolster 66a. Bei einer Bewegung des Kolbens 62a in Schlagrichtung 56a wird der Schläger 54a in Schlagrichtung 56a beschleunigt. Der Schlagbetrieb kann einsetzen. Durch einen Rückprall am Schlagbolzen 58a und/oder durch einen durch die Rückbewegung des Kolbens 62a entgegen der Schlagrichtung 56a zwischen dem Kolben 62a und dem Schläger 54a entstehenden Unterdruck und/oder durch einen Gegendruck in einem Schlagraum 134a zwischen dem Schläger 54a und dem Schlagbolzen 58a kann der Schläger 54a entgegen der Schlagrichtung 56a zurückbewegt werden und anschließend für einen nächsten Schlagimpuls erneut in Schlagrichtung 56a beschleunigt werden. In einem Bereich zwischen dem Schläger 54a und dem Schlagbolzen 58a sind im Hammerrohr 42a Entlüftungsöffnungen 68a angeordnet, so dass die zwischen Schläger 54a und Schlagbolzen 58a im Schlagraum 134a eingeschlossene Luft entweichen kann. In einem Bereich zwischen dem Schläger 54a und dem Kolben 62a sind im Hammerrohr 42a Leerlauföffnungen 70a angeordnet. Der Werkzeughalter 48a ist in Schlagrichtung 56a verschiebbar gelagert und stützt sich an einer Steuerhülse 72a ab. Ein Federelement 74a übt auf die Steuerhülse 72a eine Kraft in Schlagrichtung 56a aus. In einem Schlagmodus (Figur 2), in dem das Werkzeug 50a von einem Benutzer gegen ein Werkstück gedrückt wird, verschiebt der Werk- zeughalter 48a gegen die Kraft des Federelements 74a die Steuerhülse 72a so, dass sie die Leerlauföffnungen 70a verdeckt. Wird das Werkzeug 50a vom Werkstück abgesetzt, werden der Werkzeughalter 48a und die Steuerhülse 72a durch das Federelement 74a so in Schlagrichtung 56a verschoben, dass Öffnungen 76a der Steuerhülse 72a über den Leerlauföffnungen 70a zu liegen kommen und Durchgänge freigeben. Ein Druck im Luftpolster 66a zwischen Kolben 62a und Schläger 54a kann durch die Leerlauföffnungen 70a entweichen. Der Schläger 54a wird in einem Leerlaufmodus (Figur 1 ) nicht oder nur wenig durch das Luftpolster 66a beschleunigt. In einem Leerlaufbetrieb übt der Schläger 54a keine oder nur geringe Schlagimpulse auf den Schlagbolzen 58a aus. Der Bohr- und Schlaghammer 12a verfügt über ein Handwerkzeugmaschinengehäuse 78a mit einem Handgriff 80a und einem Zusatzhandgriff 82a, an denen er von dem Benutzer geführt wird. Piston 62 a and the racket 54 a in the hammer tube 42 a trapped air cushion 66 a. Upon movement of the piston 62a in the direction of impact 56a, the racket 54a is accelerated in the direction of impact 56a. The impact mode can start. By a rebound on the firing pin 58a and / or by a by the return movement of the piston 62a against the direction of impact 56a between the piston 62a and the racket 54a resulting negative pressure and / or by a back pressure in a striking space 134a between the racket 54a and the firing pin 58a the racket 54a are moved back against the direction of impact 56a and then accelerated again in the direction of impact 56a for a next impact pulse. In a region between the racket 54a and the firing pin 58a, vent holes 68a are arranged in the hammer pipe 42a, so that the air trapped between the racket 54a and the firing pin 58a in the hammer room 134a can escape. In an area between the racket 54a and the piston 62a, idling openings 70a are arranged in the hammer pipe 42a. The tool holder 48a is slidably mounted in the direction of impact 56a and is supported on a control sleeve 72a. A spring element 74a exerts a force on the control sleeve 72a in the direction of impact 56a. In a striking mode (FIG. 2) in which the tool 50a is pressed against a workpiece by a user, the tool holder 48a, against the force of the spring element 74a, displaces the control sleeve 72a so as to cover the idling openings 70a. If the tool 50a is set down from the workpiece, the tool holder 48a and the control sleeve 72a are displaced in the direction of impact 56a by the spring element 74a such that openings 76a of the control sleeve 72a come to lie above the idling openings 70a and clear passages. A pressure in the air cushion 66a between piston 62a and racket 54a may escape through the idle openings 70a. The racket 54a is not or only slightly accelerated by the air cushion 66a in an idle mode (Figure 1). In an idling mode, the racket 54a exerts no or only small impact pulses on the firing pin 58a. The hammer 12a has a hand tool housing 78a with a handle 80a and an auxiliary handle 82a on which it is guided by the user.
Die Steuereinheit 14a weist einen Lastschätzer 18a auf. Der Lastschätzer 18a ist in die Steuereinheit 14a integriert. Die Steuereinheit 14a ist dazu vorgesehen, einen Betriebszustand des Schlagwerks 16a zu erkennen. Die Steuereinheit 14a ist dazu vorgesehen, zumindest einen Betriebsparameter zu verarbeiten. Die Steuereinheit 14a ist dazu vorgesehen, den Betriebsparameter als Funktion zumindest einer bekannten Last und zumindest einer zu schätzenden Last zu verarbeiten. Der Lastschätzer 18a der Steuereinheit 14a ist dazu vorgesehen, mit Hilfe einer gemessenen Motordrehzahl ω des Motors 36a eine unbekannte Antriebslast fL zu schätzen. Die unbekannte Antriebslast fL ist ein auf den Motor 36a wirkendes unbekanntes Lastmoment ML The control unit 14a has a load estimator 18a. The load estimator 18a is integrated in the control unit 14a. The control unit 14a is provided to detect an operating state of the striking mechanism 16a. The control unit 14a is provided to process at least one operating parameter. The control unit 14a is provided to process the operating parameter as a function of at least one known load and at least one load to be estimated. The load estimator 18a of the control unit 14a is provided to estimate an unknown drive load f L by means of a measured engine speed ω of the motor 36a. The unknown drive load f L is an unknown load torque M L acting on the motor 36a
Ein Gesamtmoment M bezeichnet die Summe aller am Motor 36a angreifenden Momente. M beinhaltet ein Antriebsmoment des Motors A/M und das unbekannte Lastmoment ML. J ist die Drehträgheit aller mit ω drehenden Teile des Motors 36a, der Getriebeeinheit 38a und des Exzentergetriebes 46a, wobei die Getriebeübersetzungen berücksichtigt . Es gilt dann der Drallsatz: A total moment M denotes the sum of all moments acting on the motor 36a. M includes a drive torque of the motor A / M and the unknown load torque M L. J is the rotational inertia of all of the ω rotating parts of the motor 36a, the gear unit 38a and the eccentric gear 46a taking into account the gear ratios. It then applies the spin set:
Das Gesamtmoment M ist die Summe eines Moments MM des Motors 36a sowie von Momenten MLivon auf n Motor 36a wirkenden Lasten: The total moment M is the sum of a moment M M of the motor 36a and of moments M Li of loads acting on n motor 36a:
Die Motordrehzahl ω lässt sich als Funktion der Zeit ω(ί) darstellen, die sich aus einer sich nicht oder nur langsam ändernden Grunddrehzahl ω0 sowie sich schnell ändernden, hochdynamischen Anteilen f,(t) sowie der gesuchten Antriebslast fL zusammensetzt: Die Funktionen f,(t) beschreiben bekannte Lasten. Diese Gleichung erhält man durch eine Integration des Drallsatzes, die Funktionen f weisen daher nicht die Dimension eines Drehmoments auf und werden daher mit dem Buchstaben f statt M bezeichnet. Dieses Vorgehen ist dem Fachmann bekannt. Die zu schätzende Last kann durch eine Subtraktion der bekannten Größen von der gemessenen Motordrehzahl w(t) ermittelt werden. fM(t) ist dabei die Funktion des Moments MM des Motors 36a: The engine speed ω can be represented as a function of the time ω (ί), which is composed of a non-changing or only slowly changing basic speed ω 0 and rapidly changing, highly dynamic portions f, (t) and the desired drive load f L : The functions f, (t) describe known loads. This equation is obtained by an integration of the spin set, the functions f therefore do not have the dimension of a torque and are therefore denoted by the letter f instead of M. This procedure is known to the person skilled in the art. The load to be estimated can be determined by subtracting the known quantities from the measured engine speed w (t). f M (t) is the function of the moment M M of the motor 36 a:
^ =ω(ί)-ω0 - ^( - ^( - ^( -- Die bekannten Lastanteile f,-(t) beschreiben insbesondere Drehzahlschwankungen durch variable Getriebeübersetzungen, durch Motorungleichformigkeiten und eine ungleichförmige Spannungsversorgung, z.B. durch eine Motoransteuerung. Es kann zwischen zeitperiodischen Lasten f,(t) und winkelperiodischen Lasten f, (Φ) unterschieden werden. Eine zeitperiodische Last f,(t) kann zum Beispiel eine Spannungsschwankung insbesondere mit doppelter Netzfrequenz einer Stromversorgung des Bohr- und Schlaghammers 12a sein, eine winkelperiodische Last fi (Φ) kann zum Beispiel eine mit einer Drehstellung des Exzentergetriebes 46a wechselnde Übersetzung sein. Der Fachmann wird Lasten, deren Verlauf genau bekannt ist, als Rechenregel auf der Steuereinheit 14a abspeichern. ^ = ω (ί) -ω 0 - ^ (- ^ (- ^ (-) The known load components f, - (t) describe in particular speed fluctuations by variable transmission ratios, by motor irregularities and a non-uniform voltage supply, eg by a motor control A time-periodic load f, (t) may be, for example, a voltage fluctuation, in particular at twice the mains frequency of a power supply of the hammer and percussion hammer 12a, an angular periodic load fi (Φ) may for example be a translation which changes with a rotational position of the eccentric gear 46a. The person skilled in the art will store loads whose course is exactly known as a calculation rule on the control unit 14a.
Die Steuereinheit 14a ist dazu vorgesehen, den Betriebszustand des Schlagwerks 16a zu erkennen. Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuereinheit 14a bei einem Betrieb des Schlagwerks 16a. Ein Eingang ist die gemessene Motordrehzahl ω. In einem ersten Schritt 94a kann abhängig von einem verwendeten Sensor eine Sensorkompensation erfolgen. Aus der gemessenen Motordrehzahl ω wird in einem weiteren Schritt 96a eine mittlere Drehzahl bestimmt. In einem weiteren Schritt 98a wird eine Differenz der gemessenen Motordrehzahl ω und der mittleren Drehzahl bestimmt. Zeitperiodische Lasten f,(t) werden in einem nächsten Schritt 100a und winkelperiodische Lasten f, (Φ) in einem nächsten Schritt 102a abgezogen. Wahlweise können in einem Schritt 104a aus weiterenThe control unit 14a is provided to detect the operating state of the striking mechanism 16a. FIG. 3 shows a flowchart of the control unit 14a during operation of the hammer mechanism 16a. An input is the measured engine speed ω. In a first step 94a, depending on a sensor used, a sensor compensation can take place. From the measured engine speed ω, a mean speed is determined in a further step 96a. In a further step 98a, a difference of the measured engine speed ω and the average speed is determined. Time periodic loads f, (t) are subtracted in a next step 100a and angular periodic loads f, (Φ) in a next step 102a. Optionally, in a step 104a further
Eingangsgrößen berechnete Einflussgrößen 84a abgezogen werden. Das Ergebnis ist der Verlauf der zu schätzenden Last fL, der in einem weiteren Schritt 106a weiter analysiert und/oder gefiltert werden kann. Insbesondere können Muster, insbesondere eine Periodizität mit einer erwarteten Schlagfrequenz, ver- arbeitet werden. Die geschätzte Last wird als Lastgröße 86a ausgegeben. Der Betriebszustand wird durch einen Vergleich der Lastgröße 86a mit einem Grenzwert ermittelt. Die Steuereinheit 14a kann durch diesen Vergleich den Betriebszustand des Schlagwerks 16a ermitteln, insbesondere den Schlagbetrieb und den Leerlaufbetrieb. Input variables calculated influencing variables 84a are deducted. The result is the course of the load f L to be estimated, which can be further analyzed and / or filtered in a further step 106 a. In particular, patterns, in particular a periodicity with an expected beat frequency, can be used. to be worked. The estimated load is output as the load size 86a. The operating state is determined by a comparison of the load size 86a with a limit value. The control unit 14a can determine the operating state of the impact mechanism 16a by this comparison, in particular the impact mode and the idling mode.
Figur 4 zeigt eine Darstellung eines Ablaufdiagramms der Steuereinheit in einem Lernmodus zur Ermittlung von bekannten Lasten. Die gemessene Motordrehzahl ω wird als Funktion der Zeit t (Zeitbereich) w(t) in Zeitbasis und als Funktion ei- nes Winkels Φ (Winkelbereich) ω(Φ) in Winkelbasis berechnet. In einem Winkelbereich können insbesondere periodische Einflüsse, die von der Drehstellung des Exzentergetriebes 46a und/oder des Motors 36a abhängig sind, erkannt werden. w(t) wird in einem Schritt 108a über eine Periodendauer von f (t) ge- mittelt. Das Ergebnis ist der gelernte Verlauf der bekannten Last f (t). ω(Φ) wird in einem Schritt 1 10a über die Periodendauern Φ2 νοη ΐ2(Φ) und in einem SchrittFIG. 4 is an illustration of a flowchart of the control unit in a learning mode for detecting known loads. The measured engine speed ω is calculated as a function of time t (time domain) w (t) in time base and as an angle-based function of angle φ (angular range) ω (φ). In an angular range, in particular periodic influences, which are dependent on the rotational position of the eccentric gear 46a and / or the motor 36a, can be detected. w (t) is averaged over a period of f (t) in step 108a. The result is the learned course of the known load f (t). ω (Φ) is in a step 1 10a over the periods Φ 2 νοη ΐ 2 (Φ) and in one step
1 12a über die Periodendauer Φ3 von ΐ3(Φ) gemittelt. Das Ergebnis sind die gelernten Verläufe der bekannten Lasten ΐ2(Φ) und ΐ3(Φ). Die Periodendauern auf Winkelbasis Φ sind abhängig von Übersetzungsverhältnissen der diese Lasten verursachenden Einflüsse zur Motordrehzahl ω. Abhängig von der Anzahl win- kelperiodischer und zeitperiodischer bekannter Lastanteile, die berücksichtigt werden, werden diese auf die beschriebene Art aus der gemessenen Motordrehzahl ω ermittelt. Der Fachmann wird die Anzahl der zu lernenden Lasten f, geeignet festlegen. Eine größere Anzahl /' erhöht die Genauigkeit der Ermittlung der zu schätzenden Last fL , wobei der Aufwand zur Berechnung und zum Festlegen und/oder Lernen der Lasten steigt. Ein Lernen findet vorteilhaft im Leerlaufmodus ohne Einfluss der zu schätzenden Last fL statt. Die Ermittlung der bekannten Lasten f; im Lernmodus wird in den folgenden Figuren 5 und 6 weiter erläutert. 1 12a over the period Φ 3 of ΐ 3 (Φ) averaged. The result is the learned curves of the known loads ΐ 2 (Φ) and ΐ 3 (Φ). The period lengths on an angle basis Φ are dependent on the gear ratios of the influences that cause these loads to the engine speed ω. Depending on the number of angular periodic and time-periodic known load components that are taken into account, these are determined in the manner described from the measured engine speed ω. The person skilled in the art will determine the number of loads f, to be learned appropriately. A larger number / ' increases the accuracy of the determination of the load to be estimated f L , which increases the cost of calculating and determining and / or learning the loads. Learning advantageously takes place in the idle mode without the influence of the load f L to be estimated. The determination of the known loads f; in the learning mode is further explained in the following figures 5 and 6.
Figur 5 zeigt eine Darstellung von Parametern, die die gemessene Motordrehzahl ω beeinflussen. Die Parameter sind die Lasten f (t), ΐ2(Φ) und ΐ3(Φ). Im unterstenFIG. 5 shows a representation of parameters which influence the measured engine speed ω. The parameters are the loads f (t), ΐ 2 (Φ) and ΐ 3 (Φ). In the lowest
Diagramm 174a ist der Verlauf der gemessenen Motordrehzahl w(t) im Zeitbereich abgebildet, der den Einfluss von Lasten f, enthält. In den Diagrammen 176a, 178a, 180a sind von unten nach oben Verläufe von zwei winkelperiodischen Lasten ΐ2(Φ) und ΐ3(Φ) mit unterschiedlicher Periodendauer und einer zeit- periodischen Last f (t) dargestellt. Im obersten Diagramm 182a ist der Verlauf der Grunddrehzahl ω0 dargestellt. Die Grunddrehzahl ω0 bleibt über einen längeren Zeitraum unverändert und kann bei einem Wechsel des Betriebsmodus einen neuen Wert annehmen. Die Grunddrehzahl ω0 entspricht zum Beispiel einem Drehzahlsollwert des Motors 36a für eine gewünschte Schlagfrequenz. Figur 6 zeigt eine Darstellung der Verläufe von im Lernmodus gelernten Parametern. Die gelernten Parameter sind die gelernten Verläufe der Lasten f-i(t), f2(<P) und f3(<P). Im obersten Diagramm 184a ist die gemessene Motordrehzahl w(t) im Zeitbereich abgebildet. Darunter sind in Diagramm 186a durch eine Mittelung über die Periode t-ι von f-i(t), in Diagramm 188a durch eine Mittelung über die Pe- riode Φ2 νοη f2(<P) und in Diagramm 190a durch eine Mittelung über die PeriodeDiagram 174a shows the course of the measured engine speed w (t) in the time domain, which contains the influence of loads f i. The diagrams 176a, 178a, 180a show, from bottom to top, curves of two angle-periodic loads ΐ 2 (Φ) and ΐ 3 (Φ) with different period duration and a time-periodic load f (t). In the top diagram 182a, the course of the Basic speed ω 0 shown. The basic speed ω 0 remains unchanged over a longer period of time and can take on a new value when changing the operating mode. The base speed ω 0 , for example, corresponds to a speed command value of the motor 36 a for a desired beat frequency. FIG. 6 shows a representation of the courses of parameters learned in the learning mode. The learned parameters are the profiles of the learned loads fi (t), f 2 (<P) and f 3 (<P). In the uppermost diagram 184a the measured engine speed w (t) is shown in the time domain. These are shown in diagram 186a by averaging over the period t-1 of fi (t), in diagram 188a by averaging over the period Φ 2 νοη f 2 (<P) and in diagram 190a by averaging over the period
Φ3 von f3(<P) gelernte Verläufe der Lasten f-i(t), f2(<P) und f3(<P) dargestellt. Im vorliegenden Beispiel ist die Periode Φ3νοη f3(<P) eine Umdrehung des Motors 36a, und die Periode Φ2νοη f2(<P) eine Umdrehung des Exzentergetriebes 46a. Die Steuereinheit 14a ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand zu einem Wechsel von dem Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb zumindest einen Betriebsparameter vorübergehend auf einen Startwert 28a einzustellen. Der Startwert 28a kann insbesondere eine Schlagfrequenz sein, bei der ein zuverlässiger Schlagwerkstart möglich ist. Figur 7 zeigt eine Schlagenergie E in Abhängigkeit von der Frequenz f und einer möglichen Festlegung des Startwerts 28a, einer Grenzfrequenz 128a, einer Arbeitsfrequenz 130a und einer Maximalfrequenz 132a der Schlagfrequenz des Schlagwerks 16a. Unterhalb der Grenzfrequenz 128a findet bei einem Φ 3 learned from f 3 (<P) curves of the loads fi (t), f 2 (<P) and f 3 (<P) shown. In the present example, the period Φ 3 νοη f 3 (<P) is one revolution of the motor 36a, and the period Φ 2 νοη f 2 (<P) is one rotation of the eccentric gear 46a. The control unit 14a is provided for temporarily setting at least one operating parameter to a starting value 28a in at least one operating state for a change from the idling operation to the striking operation. The starting value 28a may in particular be a beat frequency at which a reliable percussion start is possible. FIG. 7 shows a striking energy E as a function of the frequency f and a possible definition of the starting value 28a, a cut-off frequency 128a, an operating frequency 130a and a maximum frequency 132a of the striking frequency of the striking mechanism 16a. Below the cutoff frequency 128a takes place at a
Betriebsmoduswechsel in den Schlagmodus ein zuverlässiger Schlagwerkstart statt. Wird die Schlagfrequenz im Schlagbetrieb ausgehend von einem Wert unterhalb der Grenzfrequenz 128a in den Bereich zwischen der Grenzfrequenz 128a und der Maximalfrequenz 132a erhöht, bleibt das Schlagwerk bei steigender Schlagenergie E im Schlagbetrieb. Ein Wechsel vom Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb bleibt oberhalb der Grenzfrequenz 128a aus oder findet nur in we- nigen Fällen statt; der Schläger 54a kann ausgehend vom Leerlaufbetrieb derOperating mode change into the beat mode a reliable percussion start instead. If the percussion frequency in the percussion mode is increased from a value below the cutoff frequency 128a into the range between the cutoff frequency 128a and the maximum frequency 132a, the striking mechanism will remain in percussion mode as the impact energy E increases. A change from idle operation to impact operation remains above the cut-off frequency 128a or occurs only in a few cases; the racket 54a may be starting from the idle mode of
Bewegung des Kolbens 62a nicht oder kaum folgen. Oberhalb der Maximalfrequenz 132a bricht ein Schlagbetrieb in den meisten Fällen ab. Für den Schlagbetrieb kann eine Arbeitsfrequenz 130a nach erfolgtem Schlagwerkstart eingestellt werden und so die Leistungsfähigkeit des Schlagwerks 16a gegenüber einem Betrieb unterhalb der Grenzfrequenz 128a erhöht werden. Eine Schlagfrequenz oder Schlagwerkdrehzahl 124a oberhalb dieser Maximalfrequenz 132a ist nicht nutzbar. Die Schlagwerkdrehzahl 124a entspricht dabei der Drehzahl des Exzen- tergetriebes 46a und somit der Schlagfrequenz. Optional kann ein LeerlaufwertMovement of the piston 62 a not or hardly follow. Above the maximum frequency 132a, percussion stops in most cases. For the impact mode, a working frequency 130a can be set after the striking mechanism has been started and thus the performance of the hammer mechanism 16a against operation below the cutoff frequency 128a can be increased. A beating frequency or percussion speed 124a above this maximum frequency 132a is unusable. The percussion speed 124a corresponds to the speed of the Exzen- tergetriebes 46a and thus the beat frequency. Optionally, an idle value
90a für den Leerlaufbetrieb festgelegt werden, der vorteilhaft höher als der Startwert 28a und niedriger als die Arbeitsfrequenz 130a ist. 90a for the idling operation, which is advantageously higher than the starting value 28a and lower than the operating frequency 130a.
Ein Betriebswechselsensor 34a ist dazu vorgesehen, einen Wechsel des Be- triebsmodus zu signalisieren. Der Betriebswechselsensor 34a übermittelt an dieAn operation change sensor 34a is provided to signal a change of the operation mode. The operation change sensor 34a transmits to the
Steuereinheit 14a ein Signal 92a (Figur 8), wenn die Steuerhülse 72a so verschoben wird, dass die Leerlauföffnungen 70a verschlossen werden und das Schlagwerk 14a vom Leerlaufmodus in den Schlagmodus wechselt. Insbesondere falls eine Schlagfrequenz gewählt ist, die höher ist als ein Startwert 28a, mit dem ein zuverlässiger Schlagwerkstart möglich ist, senkt die Steuereinheit 14a die Schlagfrequenz zunächst auf den Startwert 28a ab. Wird mit Hilfe des Lastschätzers 18a der Wechsel vom Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb und/oder ein Schlagwerkstart erkannt, stellt die Steuereinheit 14a die Schlagfrequenz auf die gewählte Schlagfrequenz ein. Figur 8 zeigt ein Ablaufdiagramm des Betriebs der Schlagwerkeinheit 10a. DasControl unit 14a a signal 92a (Figure 8), when the control sleeve 72a is shifted so that the idling openings 70a are closed and the percussion mechanism 14a changes from the idle mode to the beat mode. In particular, if a beat rate is selected which is higher than a start value 28a, with which a reliable percussion start is possible, the control unit 14a first lowers the beat frequency to the start value 28a. If the change from idle operation to impact operation and / or a percussion start is detected with the aid of the load estimator 18a, the control unit 14a sets the beat frequency to the selected beat frequency. FIG. 8 shows a flow chart of the operation of percussion unit 10a. The
Diagramm 166a zeigt das Signal 92a des Betriebswechselsensors 34a, wobei der Wert„1 " den Schlagmodus signalisiert. Das Schlagwerk 16a ist von dem Leerlaufmodus in den Schlagmodus gewechselt, falls der Betriebswechselsensor 34a den Wechsel des Betriebsmodus signalisiert. Das Diagramm 170a zeigt ei- nen Sollwert der der Schlagfrequenz entsprechenden Schlagwerkdrehzahl 124a.Diagram 166a shows the signal 92a of the operation change sensor 34a, where the value "1" indicates the impact mode The impact mechanism 16a has changed from the idling mode to the impact mode if the operation change sensor 34a signals the change of the operation mode the percussion frequency corresponding percussion speed 124a.
Die Schlagwerkdrehzahl 124a und die Motordrehzahl w(t) werden hier äquivalent verwendet; für konkrete Zahlenwerte muss eine Übersetzung zwischen Motor 36a und Exzentergetriebe 46a berücksichtigt werden. Der Sollwert der Schlagwerkdrehzahl 124a wird bei Erkennen des Schlagmodus auf den Startwert 28a abgesenkt. Das Diagramm 168a zeigt ein Signal 88a des Lastschätzers 18a, wobei der Wert„1 " den Schlagbetrieb signalisiert. Sobald der Schlagbetrieb einsetzt, wird der Sollwert der Schlagwerkdrehzahl 124a auf die der Arbeitsfrequenz 130a entsprechende Schlagwerkdrehzahl 124a angehoben, wobei ein Verzögerungsparameter eine Steigung des Anstiegs bestimmt. Nun wird der Schlagbe- trieb aufrechterhalten, bis der Betriebswechselsensor 34a den Wechsel in den Leerlaufmodus signalisiert. Im untersten Diagramm 172a ist die Motordrehzahl u)(t) dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnungen weiterer Ausführungsbeispiele beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind anstelle des Buchstabens a des ersten Ausführungsbeispiels die Buchstaben b, c und d den Bezugszeichen der weiteren Ausführungsbeispiele nachgestellt. The hammer speed 124a and the engine speed w (t) are used equivalently herein; For concrete numerical values, a translation between motor 36a and eccentric gear 46a must be taken into account. The setpoint value of the percussion speed 124a is lowered to the start value 28a when the beat mode is detected. Diagram 168a shows a signal 88a of the load estimator 18a, with the value "1" signaling the impact mode. As impact action commences, the hammer set point 124a setpoint is raised to the percussion speed 124a corresponding to the operating frequency 130a, with a deceleration parameter determining a slope slope Now the impact operation until the operation change sensor 34a signals the change to the idling mode. The bottom diagram 172a shows the engine speed u) (t). The following description and the drawings of further embodiments are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, reference being made in principle to the drawings and / or the description of the other exemplary embodiments with respect to identically named components, in particular with regard to components having the same reference numbers , To distinguish the embodiments, instead of the letter a of the first embodiment, the letters b, c and d the reference numerals of the other embodiments followed.
Figur 9 zeigt eine Darstellung von Signalspektren eines hier nicht näher darge- stellten Bohr- und Schlaghammers. Der Bohr- und Schlaghammer enthält eineFIG. 9 shows a representation of signal spectra of a drilling hammer and percussion hammers which are not shown in more detail here. The drill and hammer contains a
Schlagwerkeinheit in einem zweiten Ausführungsbeispiel, die sich vom vorangegangenen Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass ein Lastschätzer eine Filtereinheit enthält, die als Bandpassfilter ausgebildet ist. Der Bandpassfilter unterdrückt Anteile eines Drehzahlsignals außerhalb eines bekannten, durch eine Schlagfrequenz angeregten Frequenzbands. Die Schlagfrequenz entspricht einerImpact unit in a second embodiment, which differs from the previous embodiment in that a load estimator includes a filter unit, which is designed as a bandpass filter. The bandpass filter suppresses portions of a speed signal outside a known frequency band excited by a beat frequency. The beat frequency corresponds to one
Drehzahl eines Exzentergetriebes, welches einen Kolben eines Schlagwerks antreibt. Die Schlagfrequenz regt Schwingungen mit der Schlagfrequenz selbst und/oder Schwingungen mit einem Vielfachen der Schlagfrequenz an. Ein geeignetes Frequenzband, das den Bandpassfilter passieren kann, liegt daher im Be- reich der Schlagfrequenz oder eines Vielfachen der Schlagfrequenz. Die Schlagfrequenz liegt, abhängig von Benutzereinstellungen, in einem Bereich von 15Hz - 70Hz. In Figur 9 ist eine Schlagfrequenz von 40 Hz eingestellt. Diese Frequenz ist im Signalspektrum 156b während eines Schlagbetriebs nicht sichtbar. Deutlich sichtbar ist beim Bohr- und Schlaghammer des zweiten Ausführungsbeispiels im Signalspektrum 156b ein deutliches Maximum 162b mit der fünffachen Schlagfrequenz bei 200Hz. Im Signalspektrum 158b im Leerlaufbetrieb entfällt dieses nahezu vollständig. In diesem Ausführungsbeispiel ist daher eine Mittenfrequenz 164b eines Frequenzgangs 160b des Bandpassfilters auf die 5fache Schlagfrequenz festgelegt. Die Mittenfrequenz 164b wird bei einer Verstellung der Schlag- frequenz, beziehungsweise der Drehzahl des Exzentergetriebes, entsprechend verändert. Das deutliche Maximum 162b bei der fünffachen Schlagfrequenz im Schlagbetrieb ist geeignet, um einen Betriebszustand des Schlagwerks zu ermitteln, insbesondere einen Leerlaufbetrieb und den Schlagbetrieb. Überschreitet ein an einem Ausgang des Bandpassfilters anliegendes, vom Bandpassfilter gefiltertes Signal einen festgelegten Schwellwert, wird der Schlagbetrieb erkannt. Der Fachmann wird den Schwellwert, die Mittenfrequenz 164b und eine Bandbreite des Bandpassfilters in Versuchen geeignet festlegen. Im Ausführungsbeispiel kann der Schwellwert über ein nicht näher dargestelltes Bedienelement eingestellt werden. Speed of a Exzentergetriebes, which drives a piston of a percussion. The beat frequency excites vibrations with the beat frequency itself and / or vibrations with a multiple of the beat frequency. A suitable frequency band that can pass through the bandpass filter is therefore in the range of the beat frequency or a multiple of the beat frequency. The beat rate is in the range of 15Hz - 70Hz depending on user settings. In FIG. 9, a beat frequency of 40 Hz is set. This frequency is not visible in the signal spectrum 156b during a beat operation. Clearly visible in the drill and percussion hammer of the second embodiment in the signal spectrum 156b a clear maximum 162b with five times the beat frequency at 200Hz. In the signal spectrum 158b in idling mode this is almost completely eliminated. In this embodiment, therefore, a center frequency 164b of a frequency response 160b of the band-pass filter is set to 5 times the beat frequency. The center frequency 164b corresponding to an adjustment of the beat frequency, or the speed of the eccentric changed. The clear maximum 162 b at five times the beat frequency in impact mode is suitable for determining an operating state of the impact mechanism, in particular an idling mode and the impact mode. If a signal applied to an output of the bandpass filter and filtered by the bandpass filter exceeds a specified threshold, the beat operation is detected. The person skilled in the art will suitably set the threshold value, the center frequency 164b and a bandwidth of the bandpass filter in experiments. In the exemplary embodiment, the threshold value can be set via a control element, not shown in detail.
Figur 10 zeigt einen Bohr- und Schlaghammer 12c mit einer Schlagwerkeinheit 10c, mit einer Steuereinheit 14c und einem Schlagwerk 16c in einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Schlagwerkeinheit 10c unterscheidet sich dadurch vom ersten Ausführungsbeispiel, dass ein Lastschätzer 18c als Lastbeobachter 20c ausgebildet ist. Der Lastbeobachter 20c weist ein Dynamikmodell auf, das dazu vorgesehen ist, ein Lastmoment ML eines Motors 36c einer Antriebseinheit 30c zu schätzen (Figur 10). Der Lastbeobachter 20c ermittelt das Lastmoment ML aus einer Motordrehzahl ω und einem Motorstrom /' des Motors 36c der Antriebseinheit 30c (Figur 1 1 ). Figur 12 zeigt ein System mit dem Lastbeobachter 20c und der mit einer Spannung U betriebenen Antriebseinheit 30c. Der Lastbeobachter 20c schätzt mit Hilfe eines Simulationsglieds 122c des Dynamikmodells und desFIG. 10 shows a drilling and percussion hammer 12c with a hammer mechanism unit 10c, with a control unit 14c and a percussion mechanism 16c in a third exemplary embodiment. The percussion unit 10c differs from the first embodiment in that a load estimator 18c is designed as a load observer 20c. The load observer 20c has a dynamic model which is intended to estimate a load torque M L of a motor 36c of a drive unit 30c (FIG. 10). The load observer 20c determines the load torque M L from an engine speed ω and a motor current / 'of the motor 36c of the drive unit 30c (FIG. 11). FIG. 12 shows a system with the load observer 20c and the drive unit 30c operated with a voltage U. The load observer 20c estimates using a simulation member 122c of the dynamics model and the
Korrekturglieds 192c das Lastmoment ML mit Hilfe des Motorstroms / sowie der Motordrehzahl ω. Grundlage des Lastbeobachters 20c ist ein Modell des Motors 36c als Grundlage des Schätzalgorithmus: Correction element 192c the load torque M L using the motor current / and the engine speed ω. The basis of the load observer 20c is a model of the motor 36c as the basis of the estimation algorithm:
JM— = ο(Ψ)/' - ML - e- ao - ba>2 J M - = ο (Ψ) / ' - M L - e - ao - ba> 2
Dabei ist JM das Massenträgheitsmoment des Motors 36c, ω die Motordrehzahl des Motors 36c, c die flussabhängige Motorkonstante, ψ der verkettete Fluss, ML das am Motor 36c angreifende Lastmoment, e ein konstanter Reibanteil, au> ein viskoser Reibanteil und öaj2 ein turbulenter Reibanteil. Here, J M is the mass moment of inertia of the motor 36c, ω the motor speed of the motor 36c, c the flux-dependent motor constant, ψ the concatenated flux, M L the load torque acting on the motor 36c, e a constant frictional portion,> viscous frictional portion and öaj 2 turbulent friction component.
Figur 13 zeigt eine Kennlinie ο(ψ)ί = c(i) einer flussabhängigen Motorkonstante zur Ermittlung des Antriebsmoments MM abhängig vom Motorstrom /'. Das Antriebsmoment MM ist das Moment, welches ein durch den Motorstrom /' verur- sachtes Magnetfeld auf den Motor 36c ausübt. Diese Kennlinie kann mit Hilfe eines Finite-Elemente-Modells des Motors 36c oder auf eine andere, dem Fachmann bekannte Art ermittelt werden. Im Fall eines Gleichstrommotors ist die Motorkonstante konstant und nicht von ψ abhängig, so dass sich dieser Zusam- menhang vereinfacht. FIG. 13 shows a characteristic curve ο (ψ) ί = c (i) of a flux-dependent motor constant for determining the drive torque M M as a function of the motor current / ' . The driving torque M M is the moment that a polluter through the motor / ' gently applies magnetic force to the motor 36c. This characteristic can be determined by means of a finite element model of the motor 36c or in another manner known to the person skilled in the art. In the case of a DC motor, the motor constant is constant and does not depend on ψ, so this connection is simplified.
Es wird angenommen, dass sich ein Lastmoment ML nur langsam mit der Zeit ändert, das heißt, dass annähernd gilt: It is assumed that a load moment M L changes only slowly over time, that is to say that approximately:
dML _ Q dM _ L Q
dt  dt
Der Lastbeobachter 20c ist als ein, dem Fachmann bekannter Luenberger-The load observer 20c is known as a Luenberger
Beobachter ausgebildet, bei dem die vom Simulationsglied 122c des Dynamikmodells geschätzte Motordrehzahl ω des Motors 36c mit der tatsächlichen Drehzahl verglichen wird. In der folgenden Gleichung einer Dynamik des Beobachters, in der der konstante und der turbulente Reibanteil vernachlässigt sind, sind die geschätzten Zustände durch co , M bezeichnet: An observer is trained in which the estimated by the simulation member 122 c of the dynamics model engine speed ω of the motor 36 c is compared with the actual speed. In the following equation of a dynamics of the observer in which the constant and the turbulent frictional component are neglected, the estimated states are denoted by co, M:
ckß  CKSS
JM— = c(x¥)i - ML - θώ +Ι^ω -ώ) J M - = c ( x ¥) i - M L - θώ + Ι ^ ω -ώ)
dt  dt
dML Λ dM L Λ
- = \Ί (co -ω ) - = \ Ί (co -ω)
dt 2 dt 2
Ii und l2 stellen Korrekturglieder 192c des Lastbeobachters 20c dar. Durch eine geeignete Wahl der Koeffizienten und l2 kann die Beobachterdynamik des Be- obachters beeinflusst werden, das heißt, die Geschwindigkeit, mit der bei einerIi and l 2 represent correction elements 192c of the load observer 20c. By a suitable choice of the coefficients and l 2 , the observer dynamics of the observer can be influenced, that is to say, the speed at which a
Abweichung die geschätzte Motordrehzahl co mit der gemessenen Motordrehzahl ω konvergiert. Der Fachmann wird eine geeignete Beobachterdynamik wählen, um einen Einfluss des Teils des Lastmoments ML, der von einem zu erkennenden Betriebszustand verursacht wird, erkennen zu können. Vorteilhaft ist es, eine Beobachterdynamik zu wählen, die zumindest der Zeitdauer eines Bewegungszyklus eines Kolbens 62c und/oder eines Schlagzyklus eines Schlägers 54c des Schlagwerks 16c entspricht. Das vom Lastbeobachter 20c geschätzteDeviation the estimated engine speed co with the measured engine speed ω converges. The person skilled in the art will select a suitable observer dynamics in order to be able to recognize an influence of the part of the load torque M L which is caused by an operating state to be recognized. It is advantageous to choose an observer dynamics which corresponds at least to the duration of a movement cycle of a piston 62c and / or a beating cycle of a racket 54c of the striking mechanism 16c. That estimated by the load observer 20c
Lastmoment ML entspricht in diesem Fall einem Mittelwert eines während eines Schlagzyklus am Motor 36c anliegenden Lastmoments ML. Dieser Mittelwert wird maßgeblich durch eine Kolbenbewegung beeinflusst und unterscheidet sich in einem Schlagbetrieb und in einem Leerlaufbetrieb des Schlagwerks 16c deutlich. Techniken zur Ermittlung der Koeffizienten und l2 zur Auslegung der Beobachterdynamik sind dem Fachmann bekannt. Übersteigt das Lastmoment ML einen Schwellwert, kann ein Schlagbetrieb erkannt werden. Weiter wird von der Steuereinheit 14c ein Verlauf des Lastmoments ML aufgezeichnet. Aus einem langfristigen Trend des Lastmoments ML kann auf einen Servicezustand des Bohr- und Schlaghammers 12c geschlossen werden. Ein Anstieg des mittleren Lastmoments ML , insbesondere im Leerlaufbetrieb, ist ein Hinweis auf sich erhöhende innere Reibung des Bohr- und Schlaghammers 12c. Dies ist ein Hinweis auf Verschmutzung, unzureichende Schmierung oder weitere Verschleißerscheinungen. Eine hier nicht näher dargestellte Serviceleuchte signalisiert einem Benutzer einen empfohlenen Service des Bohr- und Schlaghammers 12c, sobald ein Grenzwert des mittleren Lastmoments ML überschritten wird und/oder das mittlere Lastmoment ML in einem Zeitraum stark ansteigt. Im Ausführungsbeispiel wird ein empfohlener Service signalisiert, falls das mittlere Lastmoment ML im Leerlaufbetrieb um mehr als 50% höher ist als ein Referenzwert. Load torque M L in this case corresponds to an average value of a load torque M L applied to the motor 36c during a beating cycle. This mean value is significantly influenced by a piston movement and differs significantly in an impact mode and in an idle mode of the percussion mechanism 16c. Techniques for determining the coefficients and l 2 for the interpretation of the observer dynamics are known in the art. If the load torque M L exceeds a threshold value, an impact mode can be detected. Next, a course of the load torque M L is recorded by the control unit 14c. From a long-term trend of the load torque M L can be concluded that a service condition of the hammer and percussion hammer 12c. An increase in the average load torque M L , in particular in idle mode, is an indication of increasing internal friction of the hammer and percussion hammer 12 c. This is an indication of contamination, inadequate lubrication or other signs of wear. A service light, not shown here, signals a user a recommended service of the hammer and percussion hammer 12c as soon as a limit value of the average load torque M L is exceeded and / or the average load torque M L rises sharply in a period of time. In the exemplary embodiment, a recommended service is signaled if the mean load torque M L in idle mode is more than 50% higher than a reference value.
Figur 14 zeigt beispielhaft den Verlauf des tatsächlichen Lastmoments ML und eines vom Lastbeobachter 20c geschätzten Lastmoments ML . Der Lastbeobachter 20c ist mit Vorteil auf der Steuereinheit 14c implementiert. Das geschätzte Lastmoment ML kann auf der Steuereinheit 14c als Eingangsgröße eines Regelalgorithmus genutzt werden, zum Beispiel zur Regelung des Motors 36c. Im Schlagbetrieb steigt das Lastmoment ML durch einen sich periodisch ändernden Luftdruck einer Luftfeder zwischen dem Schläger 54c und dem Kolben 62c an, so dass der Luftdruck mit Hilfe des Lastmoments ML abgeschätzt werden kann. Ein Regelalgorithmus des Motors 36c kann so den Luftdruck der Luftfeder berücksichtigen. Die Periode entspricht der Schlagfrequenz und der Drehzahl eines Exzentergetriebes 46c. Eine Messung des Lastmoments ML kann entfallen. Vorteilhaft ist der Lastbeobachter 20c zur Berechnung auf einem digitalen Signalprozessor der Steuereinheit 14c in zeitdiskreter Form implementiert. Die Transformation der Gleichungen erfolgt durch eine, dem Fachmann bekannte Tustin-Approximation (bilineare Approximation). Der Betriebszustand wird durch einen Vergleich der geschätzten Last mit zumindest einem Grenzwert 26c ermittelt. Figur 15 zeigt im oberen Diagramm 1 14c einen Verlauf des Lastmoments ML, im mittleren Diagramm 1 16c einen Verlauf des vom Lastbeobachter 20c geschätzten Lastmoments ML und im unteren Diagramm 1 18c ein den Betriebszustand repräsentierendes Signal 92c, wobei ein Wert von„1 " dem Betriebszustand„Schlagbetrieb" und ein Wert von„0" dem Betriebszustand„Leerlaufbetrieb" entspricht. Die Beobachterdynamik ist so gewählt, dass das geschätzte Lastmoment ML während der Zeitdauer eines Schlagzyklus konvergiert, so dass das geschätzte Lastmoment ML einem geglätteten geschätzten Lastmoment ML entspricht. Der Grenzwert 26c wird so gelegt, dass bei einem Vergleich des geschätzten Lastmoments ML mit dem Grenzwert 26c das geschätzte Lastmoment ML im Schlagbetrieb größer als der Grenzwert 26c, im Leerlaufbetrieb kleiner als der Grenzwert 26c ist. Im Beispiel beträgt der Grenz- wert 26c die Hälfte des mittleren geschätzten Lastmoments ML im Schlagbetrieb. Durch die Glättung des geschätzten Lastmoments ML aufgrund der gewählten Beobachterdynamik bleibt das geschätzte Lastmoment ML während desFIG. 14 shows an example of the course of the actual load torque M L and of a load torque M L estimated by the load observer 20c. The load observer 20c is implemented with advantage on the control unit 14c. The estimated load torque M L can be used on the control unit 14 c as an input variable of a control algorithm, for example for controlling the motor 36 c. In impact mode, the load torque M L increases by a periodically changing air pressure of an air spring between the racket 54c and the piston 62c, so that the air pressure can be estimated using the load torque M L. A control algorithm of the motor 36c can thus take into account the air pressure of the air spring. The period corresponds to the beat frequency and the speed of an eccentric gear 46c. A measurement of the load torque M L can be omitted. Advantageously, the load observer 20c is implemented for calculation on a digital signal processor of the control unit 14c in time-discrete form. The equations are transformed by a Tustin approximation known to the person skilled in the art (bilinear approximation). The operating condition is determined by comparing the estimated load with at least one threshold 26c. 15 shows in the upper diagram 1 14c a curve of the load torque M L , in the middle diagram 1 16c a profile of the load observer 20c estimated load torque M L and in the lower diagram 1 18c an operating state representing signal 92c, wherein a value of "1" the operating state "impact mode" and a value of "0" corresponds to the operating state "idle mode". The observer dynamics are chosen so that the estimated load torque M L is converged during the time period of a beat cycle, so that the estimated load torque M L corresponds to a smoothed estimated load torque M L. The limit value 26c is set such that when the estimated load torque M L is compared with the limit value 26c, the estimated load torque M L in the impact mode is greater than the limit value 26c, and in the idle mode is less than the limit value 26c. In the example, the limit value 26c is half of the mean estimated load torque M L in impact mode. Due to the smoothing of the estimated load torque M L due to the selected observer dynamics, the estimated load torque M L remains during the
Schlagbetriebs dauerhaft oberhalb des Grenzwerts 26c. Die Steuereinheit 14c enthält weiter eine Sicherheitsschaltung, die bei Überschreitung eines Maximal- werts 126c des geschätzten Lastmoments ML die Antriebseinheit 30c desImpact mode permanently above the threshold 26c. The control unit 14 c further contains a safety circuit which, when a maximum value 126 c of the estimated load torque M L is exceeded, the drive unit 30 c of the
Schlagwerks 16c wegen Überlast abschaltet. Schlagwerks 16c switches off due to overload.
Figur 16 und Figur 17 zeigen eine Schlagwerkeinheit 10d für einen Bohr- und Schlaghammer 12d in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Schlagwerkein- heit 10d unterscheidet sich von der vorhergehenden Schlagwerkeinheit dahingehend, dass ein von einer Steuereinheit 14d festgelegter Betriebsparameter eine Drosselkenngröße einer Entlüftungseinheit 32d ist. Ein Schlagraum in einem Hammerrohr 42d wird von einem Schlagbolzen und einem Schläger begrenzt. Die Entlüftungseinheit 32d weist im Hammerrohr 42d Entlüftungsöffnungen zur Entlüftung des Schlagraums auf. Die Entlüftungseinheit 32d dient zu einemFIG. 16 and FIG. 17 show a percussion unit 10d for a drilling and percussion hammer 12d in a further exemplary embodiment. The impact mechanism unit 10d differs from the preceding impact mechanism unit in that an operating parameter defined by a control unit 14d is a throttle characteristic of a ventilation unit 32d. A striking space in a hammer tube 42d is limited by a striker and a club. The venting unit 32d has in the hammer tube 42d ventilation openings for venting the whipping room. The venting unit 32d serves for a
Druckausgleich des Schlagraums mit einer Umgebung eines Schlagwerks 16d. Die Entlüftungseinheit 32d weist eine Einstelleinheit 136d auf. Die Einstelleinheit 136d ist dazu vorgesehen, eine Entlüftung des in einer Schlagrichtung 56d vor dem Schläger angeordneten Schlagraums während eines Schlagvorgangs zu beeinflussen. Das Hammerrohr 42d des Schlagwerks 16d ist in einem Getriebegehäuse 138d des Bohr- und Schlaghammers 12d gelagert. Das Getriebegehäu- se 138d weist sternförmig angeordnete, einer Außenseite des Hammerrohrs 42d zugewandte Rippen 140d auf. Zwischen Hammerrohr 42d und Getriebegehäuse 138d ist in einem einem Exzentergetriebe zugewandten Endbereich 144d eine Lagerbuchse 142d eingepresst, die das Hammerrohr 42d am Getriebegehäuse 138d lagert. Die Lagerbuchse 142d bildet mit den Rippen 140d des Getriebege- häuses 138d Luftkanäle 146d, die mit den Entlüftungsöffnungen im HammerrohrPressure equalization of the striking area with an environment of a striking mechanism 16d. The venting unit 32d has an adjustment unit 136d. The adjustment unit 136d is intended to influence a venting of the striking space 56d in front of the racket during a striking operation. The hammer tube 42d of the striking mechanism 16d is mounted in a gear housing 138d of the hammer and percussion hammer 12d. The gear housing 138d has ribs 140d arranged in a star shape and facing an outer side of the hammer tube 42d. Between hammer tube 42d and gear housing 138d, a bearing bush 142d, which supports the hammer tube 42d on the gear housing 138d, is pressed into an end region 144d facing an eccentric gear. The bushing 142d forms with the ribs 140d of the transmission housing 138d air ducts 146d, with the vent holes in the hammer tube
42d in Verbindung stehen. Die Luftkanäle 146d bilden einen Teil der Entlüftungseinheit 32d. Der Schlagraum ist über die Luftkanäle 146d mit einem gegen die Schlagrichtung 56d hinter dem Hammerrohr 42d angeordneten Getrieberaum 148d verbunden. Die Luftkanäle 146d bilden Drosselstellen 150d, die einen Strömungsquerschnitt der Verbindung des Schlagraums mit dem Getrieberaum42d communicate. The air channels 146d form part of the venting unit 32d. The striking space is connected via the air ducts 146d with a gear chamber 148d arranged behind the hammer pipe 42d against the direction of impact 56d. The air channels 146d form throttle bodies 150d, which have a flow cross-section of the connection of the hammer chamber with the gear compartment
148d beeinflussen. Die Einstelleinheit 136d ist dazu vorgesehen, den Strömungsquerschnitt der Drosselstellen 150d einzustellen. Die Drosselstellen 150d bildenden Luftkanäle 146d bilden einen Übergang zwischen dem Schlagraum und dem Getrieberaum 148d. Ein Einstellring 194d weist sternförmig angeordne- te, nach innen gerichtete Ventilfortsätze 154d auf. Abhängig von einer Drehstellung des Einstellrings 194d können die Ventilfortsätze 154d die Luftkanäle 46d ganz oder teilweise überdecken. Durch Verstellen des Einstellrings 194d kann der Strömungsquerschnitt eingestellt werden. Die Steuereinheit 14d verstellt den Einstellring 194d der Einstelleinheit 136d durch Drehen des Einstellrings 194d mit Hilfe eines Servoantriebs 120d. Wird die Entlüftungseinheit 32d teilweise geschlossen, kann der bei einer Bewegung des Schlägers in Schlagrichtung 56d entstehende Druck im Schlagraum nur langsam entweichen. Es bildet sich ein gegen die Bewegung des Schlägers in Schlagrichtung 56d gerichteter Gegendruck. Dieser Gegendruck unterstützt eine Rückholbewegung des Schlägers entgegen der Schlagrichtung 56d und damit einen Schlagwerkstart. Ist für die148d influence. The adjusting unit 136d is provided to adjust the flow area of the throttles 150d. The throttle passages 150d forming air passages 146d form a transition between the hammer room and the gear room 148d. An adjusting ring 194d has star-shaped, inwardly directed valve extensions 154d. Depending on a rotational position of the adjusting ring 194d, the valve extensions 154d may completely or partially cover the air passages 46d. By adjusting the adjusting ring 194d, the flow cross section can be adjusted. The control unit 14d adjusts the adjusting ring 194d of the adjusting unit 136d by rotating the adjusting ring 194d by means of a servo drive 120d. If the venting unit 32d is partially closed, the pressure in the striking area arising during a movement of the striker in the direction of impact 56d can escape only slowly. It forms against the movement of the racket in the direction of impact 56d directed back pressure. This back pressure supports a return movement of the racket against the direction of impact 56d and thus a Schlagwerkstart. Is for the
Schlagwerkdrehzahl ein überkritischer Arbeitswert gewählt, bei dem bei geöffneter Entlüftungseinheit 32d kein zuverlässiger Schlagwerkstart möglich ist, schließt die Steuereinheit 14d zu einem Wechsel von dem Leerlaufbetrieb in den Schlagbetrieb die Entlüftungseinheit 32d teilweise. Durch den Gegendruck im Schlag- räum wird der Start des Schlagbetriebs unterstützt. Nach erfolgtem Schlagwerk- start öffnet die Steuereinheit 14d die Entlüftungseinheit 32d wieder. Die Steuereinheit 14d kann den Betriebsparameter der Drosselkenngröße der Entlüftungseinheit 32d auch zu einer Leistungsregulierung nutzen. Schlagwerkdrehzahl a supercritical work value chosen in which no reliable Schlagwerkstart is possible with the vent unit open 32d, the control unit 14d closes the idle operation in the impact mode, the vent unit 32d partially. The back pressure in the impact chamber supports the start of impact operation. After completion of the percussion start, the control unit 14d opens the vent unit 32d again. The control unit 14d may also use the operating parameter of the throttle characteristic of the venting unit 32d for power regulation.

Claims

Ansprüche claims
1 . Schlagwerkeinheit, insbesondere für einen Bohr- und/oder Schlaghammer (12a; 12c; 12d), mit einer Steuereinheit (14a; 14c; 14d), die dazu vorgesehen ist, ein pneumatisches Schlagwerk (16a; 16c; 16d) zu steuern und/oder zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14a; 14c; 14d) zumindest einen Lastschätzer (18a; 18c; 18d) aufweist. 1 . Impactor unit, in particular for a drilling and / or percussion hammer (12a, 12c, 12d), with a control unit (14a, 14c, 14d), which is intended to control a pneumatic percussion mechanism (16a, 16c, 16d) and / or to be regulated, characterized in that the control unit (14a, 14c, 14d) has at least one load estimator (18a; 18c; 18d).
2. Schlagwerkeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der2. percussion unit according to claim 1, characterized in that the
Lastschätzer (18c) als Lastbeobachter (20c) ausgebildet ist. Load estimator (18c) as a load observer (20c) is formed.
3. Schlagwerkeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14a; 14c; 14d) dazu vorgesehen ist, einen Betriebszustand des Schlagwerks (16a; 16c; 16d) zu erkennen. 3. percussion unit according to claim 1 or 2, characterized in that the control unit (14a, 14c, 14d) is provided to detect an operating state of the percussion mechanism (16a; 16c; 16d).
4. Schlagwerkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14a; 14c; 14d) dazu vorgesehen ist, zumindest einen Betriebsparameter zu verarbeiten. 4. percussion unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (14a, 14c, 14d) is provided to process at least one operating parameter.
5. Schlagwerkeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die5. percussion unit according to claim 4, characterized in that the
Steuereinheit (14a; 14c; 14d) dazu vorgesehen ist, den Betriebsparameter als Funktion zumindest einer bekannten Last und zumindest einer zu schätzenden Last zu verarbeiten. Control unit (14a, 14c, 14d) is provided to process the operating parameter as a function of at least one known load and at least one load to be estimated.
6. Schlagwerkeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die6. percussion unit according to claim 5, characterized in that the
Steuereinheit (14a; 14c; 14d) eine Filtereinheit enthält, die dazu vorgesehen ist, eine unbekannte Last fL aus dem Betriebsparameter durch Filterung mit einem bekannten Frequenzband zu schätzen. Control unit (14a; 14c; 14d) includes a filter unit which is arranged to estimate an unknown load f L from the operating parameter by filtering with a known frequency band.
7. Schlagwerkeinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14a) dazu vorgesehen ist, den Betriebszustand durch einen Vergleich der geschätzten Last mit zumindest einem Grenzwert (26c) zu ermitteln. 7. percussion unit according to claim 5 or 6, characterized in that the control unit (14a) is provided to determine the operating state by comparing the estimated load with at least one limit value (26c).
8. Schlagwerkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14c) einen Lernmodus zur Ermittlung zumindest einer bekannten Last aufweist. 8. percussion unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (14c) has a learning mode for determining at least one known load.
9. Schlagwerkeinheit zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14c) ein Dynamikmodell aufweist, das dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment einer Antriebseinheit (30c) zu schätzen. 9. percussion unit at least according to claim 2, characterized in that the control unit (14c) has a dynamic model, which is intended to estimate a drive torque of a drive unit (30c).
10. Schlagwerkeinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die10. percussion unit according to claim 9, characterized in that the
Steuereinheit (14c) dazu vorgesehen ist, Modellparameter des Dynamikmodells aus einem Vergleich gemessener und geschätzter Parameter zu ermitteln. Control unit (14c) is provided to determine model parameters of the dynamics model from a comparison of measured and estimated parameters.
1 1 . Schlagwerkeinheit zumindest nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14c) dazu vorgesehen ist, den Betriebszustand durch einen Vergleich zumindest eines Parameters mit zumindest einem Grenzwert (26c) zu ermitteln. 1 1. Impact unit at least according to claim 9, characterized in that the control unit (14c) is provided to determine the operating state by comparing at least one parameter with at least one limit value (26c).
12. Schlagwerkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14a) dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zu einem Wechsel von einem Leerlaufbetrieb in einen Schlagbetrieb zumindest einen Betriebsparameter vorübergehend auf einen Startwert (28a) einzustellen. 12. percussion unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (14a) is provided to temporarily adjust at least one operating parameter to a start value (28a) in at least one operating state to a change from a no-load operation to a percussion operation.
13. Schlagwerkeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der13. percussion unit according to claim 12, characterized in that the
Betriebsparameter eine Drosselkenngröße einer Entlüftungseinheit (32d) ist. Operating parameter is a throttle characteristic of a vent unit (32d).
14. Schlagwerkeinheit zumindest nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter eine Schlagfrequenz ist. 14. percussion unit at least according to claim 12, characterized in that the operating parameter is a beat frequency.
15. Schlagwerkeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Betriebswechselsensor (34a), der dazu vorgesehen ist, einen Wechsel eines Betriebsmodus zu signalisieren. 15. percussion unit according to one of the preceding claims, characterized by an operating change sensor (34 a) which is provided to signal a change of an operating mode.
16. Handwerkzeugmaschine, insbesondere Bohr- und/oder Schlaghammer, mit einer Schlagwerkeinheit (10a; 10c; 10d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 16. Hand tool, in particular drilling and / or percussion hammer, with a percussion unit (10a, 10c, 10d) according to one of the preceding claims.
17. Steuereinheit einer Schlagwerkeinheit (10a; 10c; 10d) nach einem der An- Sprüche 1 -15. 17. Control unit of a percussion mechanism unit (10a, 10c, 10d) according to any one of claims 1-15.
18. Verfahren mit einer Schlagwerkeinheit (10a; 10c; 10d) nach einem der Ansprüche 1 -15. 18. A method with a percussion unit (10a, 10c, 10d) according to one of claims 1-15.
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