EP3363598A1 - Verfahren zum abbremsen einer werkzeugspindel - Google Patents

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EP3363598A1
EP3363598A1 EP18154747.2A EP18154747A EP3363598A1 EP 3363598 A1 EP3363598 A1 EP 3363598A1 EP 18154747 A EP18154747 A EP 18154747A EP 3363598 A1 EP3363598 A1 EP 3363598A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
tool spindle
spindle
braking torque
locking
Prior art date
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Granted
Application number
EP18154747.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3363598B1 (de
Inventor
Frank Matheis
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.)
Metabowerke GmbH and Co
Original Assignee
Metabowerke GmbH and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Metabowerke GmbH and Co filed Critical Metabowerke GmbH and Co
Publication of EP3363598A1 publication Critical patent/EP3363598A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3363598B1 publication Critical patent/EP3363598B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION 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
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/001—Gearings, speed selectors, clutches or the like specially adapted for rotary tools

Definitions

  • the invention relates to a method for braking a tool spindle of a power tool and a power tool comprising a tool spindle. Furthermore, the invention relates to a computer program with program code means to perform a method for braking a tool spindle.
  • Electric machine tools whose tool spindle requires a tool to be replaced from time to time, in particular due to wear, have been known for a long time. For safe operation, it is necessary to attach the tool sufficiently fixed to the tool spindle.
  • clamping devices In order to improve the comfort and reliability of such power tool machines, tool-free clamping devices have become known.
  • Such clamping devices are designed such that the clamping device on the tool spindle during operation of the power tool on its own tightening. It is usually sufficient if the user only tightens the tool on the tool spindle.
  • the clamping devices are designed so that they can not solve themselves in the normal operation of the power tool.
  • Such power tool machines are popular with the user because of their ease of use and the associated improved reliability.
  • EP 2 947 765 A2 discloses an electronic brake assembly for a universal motor of a power tool.
  • the brake assembly is capable of braking the engine of the power tool when the power tool is to be turned off.
  • a particularly safe and convenient power tool can be provided by simultaneously equipping a power tool with a tool-less tensioner and with a brake assembly.
  • the EP 2 632 635 B1 a flow control device for avoiding the running of a clamping element and / or a tool from a tool spindle in a braking operation with at least one transmission unit, wherein the transmission unit comprises a first transmission element, a second transmission element movable relative to the first transmission element and a movement changing unit which is provided, in the braking operation, a first relative movement between the first transmission element and the second transmission element to convert into a second relative movement.
  • the flow control device has at least one imbalance compensation unit which is provided to at least reduce the imbalance of the transmission unit in an operating state, wherein the imbalance compensation unit has at least one imbalance compensation element which is movably mounted in the first transmission element of the transmission unit.
  • the present invention has for its object to provide an improved method for braking a tool spindle of a power tool in which in particular a reliable braking while maintaining simple design means is always guaranteed.
  • the present invention is also based on the object to provide a comparison with the prior art improved power tool.
  • the Arretier gleichs should be determined whether and how firm or how safe the tool is attached to the tool spindle.
  • the tightening torque of the tool is determined on the tool spindle or a clamping device which fixes the tool to the tool spindle. It can be distinguished at least between a state in which the Tool is reliably locked to the tool spindle and thus there is no risk of unwanted inertial release of the tool when braking the tool spindle, and a state in which the tool is not locked in this way on the tool spindle.
  • a deceleration ramp is a decaying time operating torque function, thus representing the reduction in operating speed over time during a braking event.
  • a steep deceleration ramp results in rapid deceleration (i.e., a rapid reduction in operating speed) of the tool spindle; a slow brake ramp to slow deceleration (i.e., a slow decrease in operating speed).
  • a large braking torque results in a steep braking ramp and a low braking torque results in a flat braking ramp. It can thus be provided to selectively select a braking ramp by selecting a time-braking torque function and / or a maximum braking torque.
  • the braking process can be controlled such that a previously selected time-braking torque function and / or a maximum braking torque and / or a desired braking ramp are traversed or maintained.
  • the tool spindle is thus always braked as fast as the locking state just allows. As a result, maximum operational safety and maximum comfort can be guaranteed. On technically complex designed clamping devices that prevent the release of the tool during braking in a mechanical manner, can be dispensed with.
  • a tool-free locking of the tool on the tool spindle in particular a self-locking when driving or accelerating the tool, can be provided.
  • a clamping device can be provided for tool-free axial clamping of a disc-shaped tool.
  • the disclosure of the DE 20 2009 000 482 U1 incorporating such a tensioner, is hereby fully incorporated by reference into the present specification by reference.
  • Such a clamping device is also referred to as a Quickmutter or clamping nut.
  • the invention is in principle equally suitable for a power tool in which a manual locking of the tool is provided on the tool spindle, and for a power tool with self-locking.
  • the invention for a power tool with self-locking particularly useful because the user in this case has no direct control of a sufficient locking of the tool on the tool spindle and thus must rely on the self-locking and ensuring safety in a deceleration.
  • the sensor arrangement the locking state by monitoring a locking force of the tool on the tool spindle, an imbalance of the driven and braked tool, an achieved before braking operating speed of the tool spindle, achieved before braking angular acceleration of the tool spindle and / or a power consumption and / or power consumption of the power tool machine achieved before braking.
  • the locking force of the tool on the tool spindle or the locking of the clamping device and thus the locking state can be determined directly without major detours.
  • the z. B. can make noticeable by excessive vibration of the tool.
  • It can be provided to continuously determine the locking state of the tool of a tool spindle. Alternatively, it can also be provided to determine the locking state of the tool of a tool spindle in discrete steps.
  • one of at least two possible locking states is determined, preferably an unlocked state of the tool on the tool spindle, and a locked state of the tool on the tool spindle.
  • the binary determination of a locking state can be technically simple and thus economically feasible. Due to the great contrast between the two locking states, the detection is also extremely reliable and robust. It has been found that, in particular when using a self-tightening clamping device or a self-tightening clamping device, a tool is in practice either only weakly locked fixed to the tool spindle, for example when the power tool is not or only very briefly, for example accidentally, was put into operation, or sufficiently strong locked as soon as the power tool has been operated significantly. The detection of more than two locking states is thus usually not required in practice, but may still be advantageous in some cases.
  • locked state of the tool is not necessarily to refer to the binary state not locked / locked below.
  • a “locked state” of the tool may hereinafter also be meant one or more of many locking states in which the tool already has a certain lock, for example (based on a maximum lock) 20% locking, 40% locking, 60% locking, 80% locking or 100% locking.
  • the sensor arrangement monitors a starting process of the power tool and determines a locked state of the tool on the tool spindle, if during the startup process at least a predetermined uninterrupted acceleration process of the tool spindle has taken place.
  • the course of the operating speed over the time from the actuation of the operating switch (or from the switch-on, respectively) of the electric power tool is meant by a starting operation of the power tool.
  • a self-locking of the tool on the tool spindle can take place due to the inertia of the tool.
  • the Diarret ist usually takes place particularly well when an uninterrupted acceleration process for a certain time, d. H. a substantially steady increase in the operating speed of the tool spindle for a certain time occurs.
  • the tool may not be sufficiently locked when the user "plays" only with the power tool power switch, i. H. at short intervals, the power tool on and off.
  • the inventors have recognized that a power tool can be brought to high operating speed by such a pulsating operation of the operating switch, but the tool is then regularly not sufficiently locked.
  • an interruption-free acceleration process for a certain predetermined period of time which can be determined by the person skilled in the art for the particular electric machine tool, a criterion for detecting the locking state can thus be found.
  • a threshold value for a speed change of the tool spindle and / or a threshold for a power consumption and / or power consumption of the power tool is used or, in the case of which or exceeding a locked state of the tool the tool spindle is determined.
  • the differentiation of the locking states can take place by appropriately selecting a threshold value (or several threshold values) with respect to the parameter (s) determined or detected with the sensor (s).
  • a threshold value which, of course, can be used for any monitored parameters of the power tool that are indicative of a locking of the tool on the tool spindle.
  • a plurality of threshold values may be provided for the same parameter, for example for the speed change.
  • a first threshold value can be provided for a parameter which, when exceeded, results in a locked state of the tool, whereby when the value falls below a second threshold value, an unlocked state of the tool is detected.
  • the sensor arrangement monitors an operating process of the power tool and determines a locked state of the tool on the tool spindle when the power tool has been operated.
  • the tool in particular when using a self-locking device, for example in the form of a self-tightening clamping nut, can also be tightened against the tool spindle during an operating process of the power tool machine.
  • a self-locking device for example in the form of a self-tightening clamping nut
  • the tool can also be tightened against the tool spindle during an operating process of the power tool machine.
  • the pure startup process of the electric machine tool but rather a process by which a user of the power tool has already carried out particular manual work with the tool of the power tool. If, for example, the tool is held against a workpiece to be machined, it is thereby braked by the workpiece, while the tool spindle continues to rotate.
  • the tool is tightened on the tool spindle.
  • the locking state of the tool on the tool spindle can be determined.
  • the braking torque which is introduced via the (electric) brake assembly on the tool spindle, is selected such that a previous drive torque, with which the tool spindle has been applied, is not exceeded.
  • the braking torque can be chosen such that it does not exceed a previous drive torque, it can be ensured that the tool is not spent in a less strong locking state, as before the commissioning of the power tool.
  • a minimum braking torque is always provided for each deceleration process, regardless of the determined locking state of the tool.
  • a first maximum braking torque is used to decelerate the tool spindle when a locked state of the tool was determined on the tool spindle, and a second maximum braking torque is used to brake the tool spindle, if an unlocked Condition of the tool was determined on the tool spindle, wherein the first maximum braking torque is greater than the second maximum braking torque.
  • the invention also relates to a power tool, comprising a tool spindle, on which a tool can be locked, further comprising an electric drive arrangement for driving the tool spindle and an (electric) brake assembly for braking the tool spindle, and a sensor arrangement for determining a locking state of the tool on a tool spindle wherein the sensor assembly and the brake assembly are configured to perform the above method.
  • the brake assembly may be a brake assembly that is electrically controllable and / or controllable.
  • the brake assembly is able to initiate at least two different deceleration processes or braking ramps into the tool spindle on the basis of at least one control signal.
  • the braking force of the brake assembly can be continuously adjusted electrically.
  • the brake assembly may also be composed of a plurality of brake devices. For example, two brake devices may be provided, which are able to initiate different degrees of braking. Depending on the detected locking state then one of the brake devices, the other of the brake devices or both brake devices can be activated.
  • a tool-free locking of the tool on the tool spindle in particular a self-locking when driving or accelerating the tool, may be provided.
  • the invention is suitable for a power tool, in which a manual locking of the tool is provided on the tool spindle and for a power tool with Disarretmaschine alike. Particularly preferred for use is the invention for a power tool with Disarretmaschine.
  • an electric drive assembly in particular a DC motor or single-phase series motor (also referred to as a universal motor), can be used as part of the brake assembly to introduce a braking torque.
  • a DC motor or single-phase series motor also referred to as a universal motor
  • the drive assembly and the brake assembly may thus belong to the same assembly and even be identical.
  • a DC motor or single-phase series motor can be done by the drive assembly without great technical effort, an electric braking.
  • the drive arrangement and the brake arrangement are formed independently of one another.
  • a controllable disc brake or the like could be provided.
  • a combination of several braking techniques and thus a distributed brake arrangement are within the meaning of the invention.
  • the invention for a drive assembly in the training as a DC motor or single-phase series motor can be used advantageously due to the then technically easy to implement combination of the drive assembly with the brake assembly, of course, any drive arrangement be provided.
  • three-phase motors can be provided, which are equipped with an additional braking function.
  • means for countercurrent braking, regenerative braking, resistance braking, DC braking or other electrical methods may be provided.
  • a selection circuit may be provided between the sensor arrangement and the brake arrangement which selects a time-braking torque function and / or a maximum braking torque on the basis of at least one control signal of the sensor arrangement and forwards them to the brake arrangement.
  • a multiplexer and / or a lookup table can be provided within the selection circuit.
  • the sensor arrangement may alternatively pass control signal (e) directly to the brake assembly.
  • the power tool is designed as an angle grinder and / or the tool as a grinding wheel or are.
  • the power tool can be any power tool, for example an electric hand tool or a stand tool.
  • the invention is suitable for machines with rotationally driven tools, such as angle grinders, circular saws and drills.
  • the invention also relates to a computer program with program code means to carry out the method described above, when the program is executed on a microprocessor of a computer, in particular on an electronic control and / or control device of the power tool described above.
  • the method can also be used on a programmable logic circuit, for.
  • a programmable logic circuit for.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • PLA programmable logic array
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FIG. 1 shows by way of example a power tool 1, to which the invention is applicable.
  • the power tool 1 is designed as an angle grinder 1 by way of example.
  • the angle grinder 1 comprises a tool spindle 2 (compare schematically in FIG FIG. 2 ), on which a tool 3, in this case a grinding wheel 3, can be locked.
  • the power tool 1 may be any power tool 1, for example, a stand tool, and the tool 3 may be any tool 3.
  • the electric machine tool 1 comprises an electric drive arrangement M (cf. FIG. 2
  • an electric motor M is used as the drive arrangement M, for example, a DC motor or a single-phase series motor, which is simultaneously used as a brake assembly 4, in order to drive the tool spindle 2 and a brake assembly 4 to decelerate the tool spindle to introduce a braking torque M B1 , M B2 .
  • a brake assembly 4 there are no additional means for forming the brake assembly 4 are provided in the embodiment thus.
  • the electric machine tool 1 further provides a sensor arrangement 5 (cf. FIG. 2 ) for determining a locking state of the tool 3 or the grinding wheel 3 on the tool spindle 2, wherein the sensor arrangement 5 and the brake assembly 4 perform a method described below for braking the tool spindle 2.
  • a tool-free locking of the tool 3 on the tool spindle 2, in particular a self-locking when driving or accelerating the tool spindle 2 is provided.
  • a (not shown) clamping device may be provided.
  • FIG. 2 is, in contrast to the mains powered embodiment of the FIG. 1 , a battery-powered power tool 1 shown.
  • the electric machine tool 1 is powered by a battery pack 6, consisting of four individual battery cells 6.1, with electrical energy.
  • the type of electrical power supply and the number of rechargeable batteries 6.1 when supplied by a battery pack 6, however, are irrelevant to the operating principle of the invention.
  • a manually operable operation switch 7 is shown, via which a user can close or open the circuit between the battery pack 6 (or the power source) and the drive assembly M either. If the operating switch 7 or the circuit is closed, the drive assembly M is supplied with electrical energy and the power tool 1 starts a start-up process.
  • the connection of the drive assembly M with the tool spindle 2 and the lockable on the tool spindle 2 tool 3 is in FIG. 2 only shown very schematically.
  • the operating switch 7 is opened again by the user, it is provided to use the drive arrangement M for braking the tool spindle 2, for example by short-circuiting the motor windings thereof or driving the drive arrangement M in the reverse direction of rotation. It can also, at least one mechanical brake be provided within the drive assembly M, which is electrically controlled and / or regulated or are.
  • the inventive method for braking the tool spindle 2 can be used.
  • the locking state of the tool 3 on the tool spindle 2 is determined by the sensor arrangement 5.
  • the locking state can be determined in various ways.
  • a current measuring device (ammeter) A is provided within the circuit, whereby the current consumption i and / or power consumption of the electric machine tool 1 can be determined prior to deceleration.
  • an operating rpm rpm of the tool spindle 2 reached before braking or an angular acceleration of the tool spindle 2 achieved before braking is determined. This is in FIG. 2 indicated in the form of the icon 8.
  • the locking state can also be detected directly by monitoring a locking force of the tool 3 on the tool spindle 2 or an imbalance of the driven or braked tool 3.
  • a time braking torque function and / or a maximum braking torque and thus a braking ramp are subsequently selected.
  • a selection circuit 9 is provided in the embodiment. According to the selected time braking torque function and / or such that the selected maximum braking torque is not exceeded, the braking action of the tool spindle 2 is finally initiated by the brake assembly 4.
  • a locking state of the tool 3 on the tool spindle 2 can be determined by monitoring a startup process of the power tool 1. In particular, it can be concluded that a locked state of the tool 3 on the tool spindle 2, if during the startup process at least a predetermined uninterrupted acceleration process of the tool spindle 2 has taken place.
  • the facts should be based on FIG. 3 be clarified.
  • FIG. 3 shows by way of example a detected by the sensor assembly 5 time operating speed function rpm (t) of the tool spindle 2. It starts at time t 0 a startup of the power tool 1 by the user closes the power switch 7 of the power tool 1 first. In the further course, until the time t 1 , the user "plays" with the operating switch 7, whereby no continuous increase of the operating speed rpm takes place. It has been found that, in particular when using a power tool 1 with tool-free locking or self-locking as a result of such a start-up operation, the tool 3 is often not sufficiently locked to the tool spindle 2.
  • the user actuates the operating switch 7 of the electric machine tool 1, however, for a sufficiently long time (longer than the time t 2 ), whereby a sufficient uninterrupted acceleration process, for example detectable by the continuous increase of the operating speed rpm from the time t 1 to the time t 2 (ie a corresponding operating speed change ⁇ rpm within a given period .DELTA.t) is ensured.
  • a threshold value S ⁇ rpm for a rotational speed change ⁇ rpm and / or a threshold value S rpm for an operating rotational speed rpm of the tool spindle 2 and / or a threshold value S i for a current consumption i and / or power consumption of the electric machine tool 1 can be used, if this is exceeded, a locked one Condition of the tool 3 is determined on the tool spindle 2.
  • an operation of the power tool 1 can be monitored by the sensor assembly 5.
  • An operating procedure can be concluded, for example, when the current consumption i of the electric machine tool 1 exceeds a defined threshold value S i and likewise the operating rpm rpm of the tool spindle 2 exceeds a defined threshold value S rpm .
  • any number of possible locking states up to a stepless detection of a locking state, can be determined.
  • only two possible locking states are determined, in particular an unlocked state of the tool 3 and a locked state of the tool 3;
  • a person skilled in the art is able, on the basis of the exemplary embodiment and the general description, to expand the invention, if necessary, to a larger number of locking states or a stepless determination of locking states.
  • two brake ramps 10, 11 are shown, which can result by selecting two maximum braking torques M B1 , M B2 .
  • a steep braking ramp 10, ie a braking ramp 10 which leads to a rapid deceleration of the tool 3 and the tool spindle 2 and a flat braking ramp 11, which leads to a slow deceleration represented.
  • a time-braking torque functions and / or a maximum braking torque can be chosen in particular such that a previous drive torque, with which the tool spindle 2 has been applied, is not exceeded.
  • each determined locking state is assigned exactly one maximum braking torque M B1 , M B2 or a time braking torque function or a braking ramp 10, 11, for example a steep braking ramp 10 or a flat braking ramp 11.
  • the brake assembly 4 based on the monitored operating speed rpm, ie, for example, based on the time operating speed function rpm (t) of FIG. 3 a locked state of the tool 3 detected at the tool spindle 2 at time t 2 , it can be provided that the brake assembly 4, the tool spindle 2 then decelerates comparatively quickly with the steep braking ramp 10. Before reaching the time t 2 , the brake assembly 4 would act on the tool spindle 2 only with the flat brake ramp 11. Thus, it is ensured at all times that the tool spindle 2 is braked as quickly as possible without, however, that the tool 3 can loose or loose
  • linear brake ramps 10, 11 can also arbitrarily complex braking ramps, z. B. based on asymptotically extending curves or other curves, be provided.
  • the FIG. 5 shows the logical links in an exemplary sensor assembly 5 of the power tool 1. It is provided for simplicity that the sensor assembly 5 determines a binary locking state of the tool 3 on the tool spindle 2 (not locked / locked) and the subsequent selection device 9, for example, a multiplexer, a corresponding control signal y for selecting one of two possible time-braking torque functions or maximum braking torques M B1 , M B2 and braking ramps 10, 11 transmitted.
  • the subsequent selection device 9 for example, a multiplexer, a corresponding control signal y for selecting one of two possible time-braking torque functions or maximum braking torques M B1 , M B2 and braking ramps 10, 11 transmitted.
  • an unratched tool 3 is assumed (logical '0'), except one of two conditions a, b or both conditions a, b are fulfilled (logical disjunction " ⁇ 1").
  • the first condition a is an uninterrupted acceleration process of the tool spindle 2 during a startup process of the electric machine tool 1, which, for example, according to FIG FIG. 3 described manner is determined.
  • the second condition b concerns the question of whether the power tool 1 has been operated. In this case, operation of the power tool 1 is concluded when the two conditions b 1 and b 2 are true (logical conjunction "&").
  • the condition b 1 is met exactly when the current consumption i of the electric machine tool 1 exceeds a defined threshold value S i .
  • the condition b 2 is met when the operating speed rpm of the tool spindle 2 exceeds the defined threshold value S rpm .
  • a computer program with program code means is provided to carry out the described method.
  • the program can then be executed on a microprocessor of a computer, in particular on an electronic control and / or control unit 12 of the power tool 1.
  • the sensor arrangement 5 and / or the selection circuit 9 can be arranged in such a control and / or control unit 12, as shown in FIG FIG. 2 is shown in dashed lines.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Portable Power Tools In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel (2) einer Elektrowerkzeugmaschine (1), umfassend die folgenden Schritte:
- Ermitteln eines Arretierzustands eines Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) durch eine Sensoranordnung (5);
- Auswählen einer Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder eines maximalen Bremsmoments (MB1, MB2) auf Basis des ermittelten Arretierzustands; und
- Abbremsen der Werkzeugspindel (2) durch eine Bremsanordnung (4) gemäß der ausgewählten Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder derart, dass das ausgewählte maximale Bremsmoment (MB1, MB2) nicht überschritten wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel einer Elektrowerkzeugmaschine sowie eine Elektrowerkzeugmaschine umfassend eine Werkzeugspindel. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel durchzuführen.
  • Elektrowerkzeugmaschinen, an deren Werkzeugspindel ein Werkzeug von Zeit zu Zeit insbesondere verschleißbedingt ausgewechselt werden muss, sind seit langer Zeit bekannt. Für einen sicheren Betrieb ist es erforderlich, das Werkzeug ausreichend fixiert an der Werkzeugspindel anzubringen.
  • Um den Komfort und die Betriebssicherheit derartiger Elektrowerkzeugmaschinen zu verbessern, sind werkzeuglose Spanneinrichtungen bekannt geworden. Solche Spanneinrichtungen, beispielhaft sei auf die DE 20 2009 000 482 U1 verwiesen, sind derart ausgebildet, dass sich die Spanneinrichtung an der Werkzeugspindel beim Betrieb der Elektrowerkzeugmaschine von selbst immer weiter festzieht. Dabei ist es meist ausreichend, wenn der Benutzer das Werkzeug an der Werkzeugspindel lediglich handfest anzieht. Die Spanneinrichtungen sind dabei so ausgelegt, dass sie sich im normalen Betrieb der Elektrowerkzeugmaschine nicht von selbst lösen können. Derartige Elektrowerkzeugmaschinen sind beim Anwender aufgrund ihrer einfachen Handhabung und der damit verbundenen verbesserten Betriebssicherheit beliebt.
  • Ebenfalls zur Verbesserung der Betriebssicherheit sind Elektrowerkzeugmaschinen heutzutage immer häufiger mit Bremsanordnungen zum Abbremsen der Werkzeugspindel ausgestattet. Ohne eine derartige Bremsanordnung würde sich das Werkzeug nach dem Ausschalten der Elektrowerkzeugmaschine trägheitsbedingt noch vergleichsweise lange weiterdrehen. Das sich noch nach dem Beenden der Arbeit mit der Elektrowerkzeugmaschine weiterdrehende Werkzeug kann in Folge ein hohes Verletzungsrisiko für den Benutzer darstellen, wenn der Benutzer nicht besondere Sorgfalt im Umgange mit der Elektrowerkzeugmaschine walten lässt. Ferner besteht die Gefahr mit der Elektrowerkzeugmaschine durch das noch rotierende Werkzeug andere Gegenstände zu beschädigen, beispielsweise zu verkratzen, wenn die Elektrowerkzeugmaschine achtlos abgelegt wird.
  • Um das Gefährdungspotential der Elektrowerkzeugmaschine zu minimieren, wird beispielsweise in der EP 2 947 765 A2 eine elektronische Bremsanordnung für einen Universalmotor einer Elektrowerkzeugmaschine offenbart. Die Bremsanordnung vermag dabei den Motor der Elektrowerkzeugmaschine abzubremsen, wenn die Elektrowerkzeugmaschine abgeschaltet werden soll.
  • Eine besonders sichere und komfortable Elektrowerkzeugmaschine kann schließlich bereitgestellt werden, indem eine Elektrowerkzeugmaschine gleichzeitig mit einer werkzeuglosen Spanneinrichtung und mit einer Bremsanordnung ausgestattet wird.
  • Bei der plötzlichen Abbremsung der Werkzeugspindel besteht jedoch das Problem, dass infolge der Trägheit des Werkzeugs dieses sich mit dem verbliebenen Schwungmoment weiterbewegen möchte und dieses Schwungmoment auf die Spanneinrichtung überträgt, welche das Werkzeug an der Werkzeugspindel fixieren soll. Dabei ist problematisch, dass das Schwungmoment des Werkzeugs in seiner Richtung der Anzugsdrehrichtung der Spanneinrichtung genau entgegengesetzt gerichtet ist. Somit bewirkt das Schwungmoment des Werkzeugs eine Lösebewegung der Spanneinrichtung, woraus sich ein erhebliches Gefährdungsrisiko für den Benutzer ergibt. Im schlimmsten Fall kann das Werkzeug somit von der Werkzeugspindel ablaufen und eine ganz erhebliche Gefahr darstellen.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits erste Lösungsansätze dieses Problems bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 2 632 635 B1 eine Ablaufsicherungsvorrichtung zur Vermeidung des Ablaufens eines Spannelements und/oder eines Werkzeugs von einer Werkzeugspindel in einem Bremsbetrieb mit zumindest einer Übertragungseinheit, wobei die Übertragungseinheit ein erstes Übertragungselement, ein relativ zum ersten Übertragungselement bewegbares zweites Übertragungselement und eine Bewegungsänderungseinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, in dem Bremsbetrieb eine erste Relativbewegung zwischen dem ersten Übertragungselement und dem zweiten Übertragungselement in eine zweite Relativbewegung zu überführen. Es wird vorgeschlagen, dass die Ablaufsicherungsvorrichtung zumindest eine Unwuchtausgleichseinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Unwucht der Übertragungseinheit in einem Betriebszustand zumindest zu reduzieren, wobei die Unwuchtausgleichseinheit zumindest ein Unwuchtausgleichselement aufweist, das beweglich in dem ersten Übertragungselement der Übertragungseinheit gelagert ist.
  • Insbesondere wenn eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel vorgesehen ist, muss bei einem Abbremsen der Werkzeugspindel besonders sorgsam vorgegangen werden. Dies gilt vornehmlich deshalb, da nicht gewährleistet sein kann, dass sich die selbst festziehende Spanneinrichtung und das daran befestigte Werkzeug bereits ausreichend an der Werkzeugspindel fixiert haben.
  • Um in jedem Fall eine ausreichende Betriebssicherheit zu gewährleisten, müssen entweder komplizierte und somit kostenintensive mechanische Konstruktionen bzw. Mittel innerhalb der Spanneinrichtung vorgesehen sein, ähnlich wie in der EP 2 632 635 B1 offenbart, oder auf die sicherheitsrelevante Funktion der automatischen Abbremsung verzichtet werden.
  • Eine zufrieden stellende Lösung des Problems, insbesondere für eine Elektrowerkzeugmaschine mit werkzeugloser Fixierung des Werkzeugs in Kombination mit einer Spindelbremse, existiert derzeit nicht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel einer Elektrowerkzeugmaschine bereitzustellen, bei dem insbesondere ein betriebssicheres Abbremsen unter Beibehaltung einfacher konstruktiver Mittel stets gewährleistet ist. Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Elektrowerkzeugmaschine bereitzustellen.
  • Als Lösung wird in der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen, eine Elektrowerkzeugmaschine mit den in Anspruch 11 aufgeführten Merkmalen sowie ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln gemäß den in Anspruch 15 aufgeführten Merkmale vorgeschlagen. Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel einer Elektrowerkzeugmaschine umfasst die folgenden Schritte:
    • Ermitteln eines Arretierzustands eines Werkzeugs an der Werkzeugspindel durch eine Sensoranordnung;
    • Auswählen einer Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder eines maximalen Bremsmoments auf Basis des ermittelten Arretierzustands; und
    • Abbremsen der Werkzeugspindel durch eine (elektrische) Bremsanordnung gemäß der ausgewählten Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder derart, dass das ausgewählte maximale Bremsmoment nicht überschritten wird.
  • Durch das Ermitteln des Arretierzustands soll festgestellt werden, ob und wie fest bzw. wie sicher das Werkzeug an der Werkzeugspindel angebracht ist. Somit wird beispielsweise das Anzugsmoment des Werkzeugs an der Werkzeugspindel bzw. einer Spanneinrichtung, die das Werkzeug an der Werkzeugspindel fixiert, ermittelt. Es kann zumindest zwischen einem Zustand unterschieden werden, in dem das Werkzeug zuverlässig an der Werkzeugspindel arretiert ist und somit bei einem Abbremsen der Werkzeugspindel kein Risiko eines unerwünschten trägheitsbedingten Lösens des Werkzeugs besteht, und einem Zustand, in dem das Werkzeug nicht in dieser Weise an der Werkzeugspindel arretiert ist.
  • Dadurch, dass das Abbremsen gemäß einer ausgewählten Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder unter Berücksichtigung eines maximalen Bremsmoments erfolgt, ergeben sich für die Werkzeugspindel unterschiedlich geformte sog. Bremsrampen. Bei einer Bremsrampe handelt es sich um eine abfallende Zeit-Betriebsdrehmoment-Funktion, die somit die Verringerung der Betriebsdrehzahl über die Zeit im Verlauf eines Bremsvorgangs darstellt. Eine steile Bremsrampe führt dabei zu einem schnellen Abbremsen (d. h. einem schnellen Verringern der Betriebsdrehzahl) der Werkzeugspindel; eine flache Bremsrampe zu einem langsamen Abbremsen (d. h. einem langsamen Verringern der Betriebsdrehzahl). Grundsätzlich ergibt sich aus einem großen Bremsmoment eine steile Bremsrampe und aus einem kleinen Bremsmoment eine flache Bremsrampe. Es kann somit vorgesehen sein, gezielt eine Bremsrampe durch Wahl einer Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder eines maximalen Bremsmoments auszuwählen.
  • Der Bremsvorgang kann derart geregelt sein, dass eine zuvor gewählte Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder ein maximales Bremsmoment und/oder eine gewünschte Bremsrampe abgefahren bzw. eingehalten werden.
  • Durch das Abbremsen der Werkzeugspindel auf Grundlage des zuvor ermittelten Arretierzustands kann gewährleistet werden, dass die Werkzeugspindel stets in Abhängigkeit des Arretierzustands des Werkzeugs maximal bzw. optimal abgebremst wird, d. h. so schnell wie möglich, allerdings nur in dem Maße, dass ein Lösen des Werkzeugs von der Werkzeugspindel bzw. ein Lösen der Spanneinrichtung gerade noch vermieden wird. Wenn das Werkzeug demnach ausreichend stark an der Werkzeugspindel fixiert ist, kann beispielsweise das höchstmögliche Bremsmoment beim Abbremsvorgang eingebracht werden. Bei einem lockeren bzw. nicht ausreichend arretierten Werkzeug kann hingegen auf ein Abbremsen gänzlich verzichtet werden oder die Werkzeugspindel nur mit einem verringerten Bremsmoment beaufschlagt werden. Selbstverständlich sind beliebige viele Abstufungen zwischen diesen Extremen möglich. Die Werkzeugspindel wird somit stets so schnell abgebremst, wie es der Arretierzustand gerade noch zulässt. Es können dadurch höchste Betriebssicherheit und höchster Komfort gewährleistet sein. Auf technisch aufwendig konstruierte Spanneinrichtungen, die das Lösen des Werkzeugs beim Bremsen auf mechanische Weise verhindern, kann verzichtet werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel, insbesondere eine Selbstarretierung bei einem Antreiben bzw. Beschleunigen des Werkzeugs, vorgesehen sein.
  • Insbesondere kann eine Spanneinrichtung zum werkzeuglosen axialen Festspannen eines scheibenförmigen Werkzeugs vorgesehen sein. Der Offenbarungsgehalt der DE 20 2009 000 482 U1 , der eine solche Spanneinrichtung umfasst, sei hiermit durch Verweis vollständig darauf in die vorliegende Beschreibung integriert. Eine derartige Spanneinrichtung wird auch als Quickmutter oder Spannmutter bezeichnet.
  • Die Erfindung eignet sich grundsätzlich gleichermaßen für eine Elektrowerkzeugmaschine, bei der eine manuelle Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel vorgesehen ist, und für eine Elektrowerkzeugmaschine mit Selbstarretierung. Dabei ist die Erfindung für eine Elektrowerkzeugmaschine mit Selbstarretierung besonders sinnvoll einsetzbar, da der Benutzer in diesem Fall keinerlei direkte Kontrolle über eine ausreichende Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel hat und sich somit auf die Selbstarretierung und die Gewährleistung der Sicherheit bei einem Abbremsvorgang verlassen muss.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung den Arretierzustand durch Überwachen einer Arretierkraft des Werkzeugs an der Werkzeugspindel, einer Unwucht des angetriebenen und angebremsten Werkzeugs, einer vor dem Abbremsen erreichten Betriebsdrehzahl der Werkzeugspindel, einer vor dem Abbremsen erreichten Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel und/oder einer vor dem Abbremsen erreichten Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine ermittelt.
  • Alle genannten Parameter allein oder in Kombination miteinander ermöglichen einen Rückschluss auf den Arretierzustand. Die vorstehende Auflistung ist nicht abschließend und eine Auswahl einer oder mehrerer Möglichkeit(en) zum Ermitteln des Arretierzustands kann unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Mittel, insbesondere der vorhandenen Sensorik, einer Elektrowerkzeugmaschine von einem Fachmann getroffen werden.
  • Beispielsweise kann bei Verwendung eines Kraftsensors und/oder Drucksensors die Arretierkraft des Werkzeugs an der Werkzeugspindel bzw. die Arretierung der Spanneinrichtung und somit der Arretierzustand ohne größere Umwege direkt ermittelt werden.
  • Weiterhin kann auch vorgesehen sein, beispielsweise unter Verwendung wenigstens eines Beschleunigungssensors oder eines Vibrationssensors, eine Unwucht bzw. einen unruhigen Lauf des Werkzeugs zu detektieren, was beispielsweise auf einen lockeren Arretierzustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel schließen lässt, der sich z. B. durch übermäßige Vibrationen des Werkzeugs bemerkbar machen kann.
  • Es ist weiterhin denkbar, dass eine Ermittlung des Arretierzustands durch Überwachen einer erreichten Betriebsdrehzahl und/oder Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel und/oder einer erreichten Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine zu dem Zeitpunkt vor dem Abbremsen der Werkzeugspindel erfolgt. Das Verfahren kann hierdurch ohne Erweiterung der Sensorik der Elektrowerkzeugmaschine leicht zu verwirklichen sein, da die Elektrowerkzeugmaschine üblicherweise bereits Mittel bzw. Sensorik vorsieht, um die Betriebsdrehzahl, Winkelbeschleunigung, Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme zu überwachen.
  • Da insbesondere durch das Trägheitsmoment des Werkzeugs beim Beschleunigungsvorgang der Werkzeugspindel ein Selbstanzug des Werkzeugs an der Werkzeugspindel erreicht wird, kann durch Überwachen der Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel indirekt auf einen Arretierzustand des Werkzeugs geschlossen werden. Auch durch Überwachen der Betriebsdrehzahl kann ein Rückschluss auf den Arretierzustand des Werkzeugs getroffen werden, da die üblichen Beschleunigungsdaten der Elektrowerkzeugmaschine zum Erreichen der Betriebsdrehzahl oder zumindest statistische Daten / Abschätzungen zu den Zusammenhängen zwischen erreichter maximaler Betriebsdrehzahl seit dem letzten Anlaufen der Werkzeugspindel und dem Arretierzustand des Werkzeugs bekannt sind. Ferner kann bei Überwachung der Betriebsdrehzahl über gewisse Zeit durch mathematische Differenzierung auf die Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel geschlossen werden, beispielsweise gemäß dem Zusammenhang: a t = dω / dt = d 2 π ⋅ rpm t / dt .
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  • Schließlich kann durch Überwachung der Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme ebenfalls auf eine Betriebsdrehzahl und/oder Beschleunigung der Werkzeugspindel geschlossen werden.
  • Es kann vorgesehen sein, den Arretierzustand des Werkzeugs einer Werkzeugspindel stufenlos zu ermitteln. Alternativ kann auch vorgesehen sein, den Arretierzustand des Werkzeugs einer Werkzeugspindel in diskreten Abstufungen zu ermitteln.
  • Wie vorstehend erwähnt kann beispielsweise vorgesehen sein, dass einer von wenigstens zwei möglichen Arretierzuständen ermittelt wird, vorzugsweise ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel, und ein arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel.
  • Die binäre Ermittlung eines Arretierzustands (nicht arretiert/arretiert) kann technisch einfach und somit wirtschaftlich realisierbar sein. Durch den großen Kontrast zwischen den beiden Arretierzuständen ist die Erkennung außerdem äußerst zuverlässig und robust. Es hat sich gezeigt, dass, insbesondere bei der Verwendung eines sich selbstanziehenden Spannmittels bzw. einer sich selbstanziehenden Spanneinrichtung, ein Werkzeug in der Praxis zumeist entweder nur schwach arretiert an der Werkzeugspindel befestigt ist, beispielsweise wenn die Elektrowerkzeugmaschine noch nicht oder nur sehr kurz, beispielsweise versehentlich, in Betrieb genommen wurde, oder ausreichend stark arretiert ist, sobald die Elektrowerkzeugmaschine bereits nennenswert betrieben wurde. Die Erfassung von mehr als zwei Arretierzuständen ist somit in der Praxis meistens nicht erforderlich, kann aber in einigen Fällen dennoch von Vorteil sein.
  • Der Ausdruck "arretierter Zustand" des Werkzeugs ist nachfolgend nicht zwingend auf die binären Zustande nicht arretiert/arretiert zu beziehen. Mit einem "arretierten Zustand" des Werkzeugs kann nachfolgend auch einer oder mehrere von vielen Arretierzuständen gemeint sein, bei denen das Werkzeug bereits eine gewisse Arretierung aufweist, beispielsweise (bezogen auf eine maximale Arretierung) 20 % Arretierung, 40 % Arretierung, 60 % Arretierung, 80 % Arretierung oder 100 % Arretierung.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung einen Anlaufvorgang der Elektrowerkzeugmaschine überwacht und einen arretierten Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt, wenn während des Anlaufvorgangs wenigstens ein vorgegebener unterbrechungsfreier Beschleunigungsvorgang der Werkzeugspindel stattgefunden hat.
  • Mit einem Anlaufvorgang der Elektrowerkzeugmaschine ist insbesondere der Verlauf der Betriebsdrehzahl über die Zeit ab der Betätigung des Betriebsschalters (bzw. ab dem Einschalten) der Elektrowerkzeugmaschine gemeint. Insbesondere beim Anlaufen der Elektrowerkzeugmaschine kann eine Selbstarretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel bedingt durch die Trägheit des Werkzeugs stattfinden. Die Selbstarretierung erfolgt üblicherweise dann besonders gut, wenn ein unterbrechungsfreier Beschleunigungsvorgang für eine gewisse Zeit, d. h. eine im Wesentlichen stetige Erhöhung der Betriebsdrehzahl der Werkzeugspindel für eine gewisse Zeit, erfolgt. Somit kann das Werkzeug beispielsweise nicht ausreichend arretiert sein, wenn der Benutzer nur mit dem Betriebsschalter der Elektrowerkzeugmaschine "spielt", d. h. in kurzen Intervallen die Elektrowerkzeugmaschine ein- und ausschaltet. Die Erfinder haben erkannt, dass eine Elektrowerkzeugmaschine durch eine solche pulsierende Betätigung des Betriebsschalters auf hohe Betriebsdrehzahl gebracht werden kann, das Werkzeug dann aber regelmäßig nicht ausreichend arretiert ist. Durch Vorgabe eines für eine gewisse vorgegebene Zeitdauer unterbrechungsfreien Beschleunigungsvorgangs, der vom Fachmann für die jeweilige Elektrowerkzeugmaschine anwendungsspezifisch bestimmbar ist, kann somit ein Kriterium zur Erkennung des Arretierzustands gefunden werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass ein Schwellenwert für eine Drehzahländerung der Werkzeugspindel und/oder ein Schwellenwert für eine Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine herangezogen wird bzw. werden, bei dessen bzw. deren Überschreitung ein arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt wird.
  • Die Unterscheidung der Arretierzustände kann demnach durch entsprechende Wahl eines Schwellenwerts (oder mehrerer Schwellenwerte) bezüglich der ermittelten bzw. mit dem/den Sensor(en) erfassten Parameter(n) stattfinden.
  • Über Verwendung eines Schwellenwerts, der grundsätzlich selbstverständlich für beliebige überwachte Parameter der Elektrowerkzeugmaschine, die auf eine Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel schließen lassen, heranziehbar ist, lässt sich technisch einfach ein Arretierzustand erkennen. Selbstverständlich können auch mehrere Schwellenwerte für denselben Parameter, beispielsweise für die Drehzahländerung, vorgesehen sein. Es kann natürlich auch ein einziger Schwellenwert für jeweils einen zugeordneten Parameter vorgesehen sein, bei dessen Überschreitung beispielsweise ein arretierter Zustand des Werkzeugs und bei dessen Unterschreitung ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt wird.
  • Beispielsweise kann ein erster Schwellenwert für einen Parameter vorgesehen sein, bei dessen Überschreitung auf einen arretierten Zustand des Werkzeugs geschlossen wird, wobei bei Unterschreiten eines zweiten Schwellenwertes ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs erkannt wird. Somit wäre auch die Erkennung eines Zwischenzustands und damit eines dritten Arretierzustands möglich.
  • Auch die Fusion mehrerer Überwachungen / Sensoren betreffend unterschiedliche Parameter mit jeweils einem oder mehreren Schwellenwerten pro Parameter ist möglich.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung einen Betriebsvorgang der Elektrowerkzeugmaschine überwacht und einen arretierten Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt, wenn die Elektrowerkzeugmaschine betrieben wurde.
  • Es hat sich gezeigt, dass sich das Werkzeug, insbesondere bei Verwendung einer Selbstarretierung, beispielsweise in Form einer selbstanziehenden Spannmutter, auch während eines Betriebsvorgangs der Elektrowerkzeugmaschine an der Werkzeugspindel festzuziehen vermag. Unter einem Betriebsvorgang wird nachfolgend nicht nur der reine Anlaufvorgang der Elektrowerkzeugmaschine verstanden, sondern vielmehr ein Vorgang, nach dem ein Benutzer der Elektrowerkzeugmaschine insbesondere bereits handwerkliche Arbeiten mit dem Werkzeug der Elektrowerkzeugmaschine durchgeführt hat. Wird beispielsweise das Werkzeug an ein zu bearbeitendes Werkstück gehalten, wird es hierdurch vom Werkstück abgebremst, während sich die Werkzeugspindel allerdings weiter dreht. Auf diese Weise und aufgrund des nachfolgend wieder stattfindenden Beschleunigungsvorgangs des Werkzeugs (sobald dieses außer Eingriff mit dem Werkstück gelang) wird das Werkzeug an der Werkzeugspindel fest angezogen. Somit kann auch durch Überwachung eines Betriebsvorgangs bzw. durch Überwachung, ob ein solcher Betriebsvorgang stattgefunden hat, der Arretierzustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt werden.
  • Insbesondere kann auf einen stattgefundenen Betriebsvorgang geschlossen werden, wenn überwacht wird, ob die Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine einen vordefinierten Sollwert bzw. Schwellenwert überschritten hat, und die Betriebsdrehzahl der Werkzeugspindel einen weiteren Schwellenwert überschritten hat. In diesem Fall kann sicher davon ausgegangen werden, dass ein Benutzer mit der Elektrowerkzeugmaschine bzw. dem Werkzeug gearbeitet hat.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bremsmoment, das über die (elektrische) Bremsanordnung auf die Werkzeugspindel eingebracht wird, derart ausgewählt wird, dass ein vorhergegangenes Antriebsdrehmoment, mit dem die Werkzeugspindel beaufschlagt wurde, nicht überschritten wird.
  • Dadurch, dass das Bremsmoment derart gewählt werden kann, dass dieses ein vorhergegangenes Antriebsdrehmoment nicht überschreitet, kann gewährleistet sein, dass das Werkzeug nicht in einen weniger starken Arretierzustand verbracht wird, als vor Inbetriebnahme der Elektrowerkzeugmaschine.
  • Es kann von Vorteil sein, dass unabhängig von dem ermittelten Arretierzustand des Werkzeugs stets ein minimales Bremsmoment für jeden Abbremsvorgang vorgesehen ist.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jedem ermittelbaren Arretierzustand genau ein maximales Bremsmoment und/oder genau eine Zeit-Bremsmoment-Funktion zugeordnet ist bzw. sind.
  • Durch eine solche direkte Zuordnung kann stets ein optimales Abbremsen der Werkzeugspindel in Abhängigkeit des Arretierzustands gewährleistet sein. Die Werkzeugspindel wird damit genau so schnell abgebremst, wie es die Betriebssicherheit erlaubt.
  • Alternativ ist es auch möglich, mehreren Arretierzuständen ein gemeinsames maximales Bremsmoment und/oder eine gemeinsame Zeit-Bremsmoment-Funktion zuzuordnen. Ferner ist es auch im Sinne der Erfindung, einen mathematischen Zusammenhang zwischen dem Arretierzustand und dem maximalen Bremsmoment und/oder der Zeit-Bremsmoment-Funktion bzw. deren Parametern heranzuziehen. Hierdurch kann insbesondere eine stufenlose Zuteilung möglich sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass ein erstes maximales Bremsmoment zum Abbremsen der Werkzeugspindel verwendet wird, wenn ein arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt wurde, und ein zweites maximales Bremsmoment zum Abbremsen der Werkzeugspindel verwendet wird, wenn ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt wurde, wobei das erste maximale Bremsmoment größer ist als das zweite maximale Bremsmoment.
  • Besonders einfach ist dabei die Ermittlung von zwei möglichen (binären) Arretierzuständen (nicht arretiert/arretiert), denen entsprechende Bremsmomente (minimales Bremsmoment/maximales Bremsmoment) zugeordnet werden.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Elektrowerkzeugmaschine, umfassend eine Werkzeugspindel, an der ein Werkzeug arretierbar ist, ferner umfassend eine elektrische Antriebsanordnung zum Antreiben der Werkzeugspindel und eine (elektrische) Bremsanordnung zum Abbremsen der Werkzeugspindel, sowie eine Sensoranordnung zum Ermitteln eines Arretierzustands des Werkzeugs an einer Werkzeugspindel, wobei die Sensoranordnung und die Bremsanordnung derart ausgebildet sind, das vorstehende Verfahren durchzuführen.
  • Merkmale und Vorteile, die bereits für das Verfahren beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch im Rahmen der Elektrowerkzeugmaschine umsetzbar und umgekehrt.
  • Bei der Bremsanordnung kann es sich insbesondere um eine Bremsanordnung handeln, die elektrisch steuerbar und/oder regelbar ausgebildet ist. Die Bremsanordnung vermag dabei auf Basis wenigstens eines Steuersignals wenigstens zwei unterschiedliche Abbremsvorgänge bzw. Bremsrampen in die Werkzeugspindel einzuleiten. Je nach Ausgestaltung kann die Bremskraft der Bremsanordnung stufenlos elektrisch einstellbar sein.
  • Die Bremsanordnung kann auch aus mehreren Bremseinrichtungen zusammengesetzt sein. Beispielsweise können zwei Bremseinrichtungen vorgesehen sein, die unterschiedlich starke Bremsvorgänge einzuleiten vermögen. Abhängig von dem erfassten Arretierzustand kann dann die eine der Bremseinrichtungen, die andere der Bremseinrichtungen oder können beide Bremseinrichtungen aktiviert werden.
  • In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel, insbesondere eine Selbstarretierung bei einem Antreiben bzw. Beschleunigen des Werkzeugs, vorgesehen sein.
  • Wie bereits vorstehend erwähnt eignet sich die Erfindung für eine Elektrowerkzeugmaschine, bei der eine manuelle Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel vorgesehen ist und für eine Elektrowerkzeugmaschine mit Selbstarretierung gleichermaßen. Besonders bevorzugt einsetzbar ist die Erfindung für eine Elektrowerkzeugmaschine mit Selbstarretierung.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass eine elektrische Antriebsanordnung, insbesondere ein Gleichstrommotor oder Einphasen-Reihenschlussmotor (auch als Universalmotor bezeichnet), als Teil der Bremsanordnung verwendbar ist, um ein Bremsmoment einzubringen.
  • Die Antriebsanordnung und die Bremsanordnung können somit zur gleichen Baugruppe gehören und sogar identisch sein. Insbesondere bei Verwendung eines Gleichstrommotors oder Einphasen-Reihenschlussmotors kann ohne großen technischen Aufwand ein elektrisches Bremsen durch die Antriebsanordnung erfolgen.
  • Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Antriebsanordnung und die Bremsanordnung unabhängig voneinander ausgebildet sind. Beispielsweise könnte eine steuerbare Scheibenbremse oder ähnliches vorgesehen sein. Auch eine Kombination mehrerer Bremstechniken und somit eine verteilte Bremsanordnung sind im Sinne der Erfindung.
  • Obwohl sich die Erfindung für eine Antriebsanordnung in der Ausbildung als Gleichstrommotor oder Einphasen-Reihenschlussmotor aufgrund der dann technisch einfach umzusetzenden Kombination der Antriebsanordnung mit der Bremsanordnung vorteilhaft verwenden lässt, kann selbstverständlich eine beliebige Antriebsanordnung vorgesehen sein. Beispielsweise können auch Drehstrommotoren vorgesehen sein, die mit einer zusätzlichen Bremsfunktion ausgestattet werden.
  • Generell können Mittel zur Gegenstrombremsung, Nutzbremsung, Widerstandsbremsung, Gleichstrombremsung oder sonstige elektrische Verfahren vorgesehen sein.
  • Zwischen der Sensoranordnung und der Bremsanordnung kann eine Selektionsschaltung vorgesehen sein, die auf Basis wenigstens eines Steuersignals der Sensoranordnung eine Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder ein maximales Bremsmoment auswählt und an die Bremsanordnung weitergibt. Innerhalb der Selektionsschaltung kann beispielsweise ein Multiplexer und/oder eine Lookup-Tabelle vorgesehen sein. Die Sensoranordnung kann alternativ Steuersignal(e) direkt an die Bremsanordnung weitergeben.
  • In einer Ausbildungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Elektrowerkzeugmaschine als Winkelschleifer und/oder das Werkzeug als Schleifscheibe ausgebildet ist bzw. sind.
  • Grundsätzlich kann es sich bei der Elektrowerkzeugmaschine aber um eine beliebige Elektrowerkzeugmaschine, beispielsweise eine Elektrohandwerkzeugmaschine oder Standwerkzeugmaschine, handeln. Insbesondere eignet sich die Erfindung für Maschinen mit rotatorisch angetriebenem Werkzeug, wie Winkelschleifer, Kreissägen und Bohrmaschinen.
  • Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 15 auch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät der vorstehend beschriebenen Elektrowerkzeugmaschine ausgeführt wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren auch auf einer programmierbaren logischen Schaltung, z. B. auf einem Field Programmable Gate Array (FPGA) oder einer programmierbaren logischen Anordnung (PLA) umgesetzt werden. Auch die Implementierung in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) und/oder durch diskrete analoge und/oder digitale Bauteile, die auf einer Leiterplatte angeordnet und verbunden sind, ist möglich.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschreiben.
  • Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit demselben Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen schematisch:
    • Figur 1
    eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugmaschine;
    Figur 2
    ein Schaltungsdiagramm für eine erfindungsgemäße Elektrowerkzeugmaschine;
    Figur 3
    eine aufgenommene Zeit-Betriebsdrehzahl-Funktion der Werkzeugspindel zur Ermittlung des Arretierzustands;
    Figur 4
    zwei beispielhafte Bremsrampen zum Abbremsen der Werkzeugspindel; und
    Figur 5
    eine Schaltungsanordnung zum Auswählen einer Zeit-Bremsmoment-Funktion.
  • Figur 1 zeigt beispielhaft eine Elektrowerkzeugmaschine 1, für die die Erfindung verwendbar ist. Vorliegend ist die Elektrowerkzeugmaschine 1 beispielhaft als Winkelschleifer 1 ausgebildet. Der Winkelschleifer 1 umfasst eine Werkzeugspindel 2 (vgl. schematisch in Figur 2), an der ein Werkzeug 3, vorliegend eine Schleifscheibe 3, arretierbar ist. Selbstverständlich kann es sich bei der Elektrowerkzeugmaschine 1 um eine beliebige Elektrowerkzeugmaschine 1, beispielsweise auch um eine Standwerkzeugmaschine, und bei dem Werkzeug 3 um ein beliebiges Werkzeug 3, handeln.
  • Die Elektrowerkzeugmaschine 1 umfasst eine elektrische Antriebsanordnung M (vgl. Figur 2) zum Antreiben der Werkzeugspindel 2 und eine Bremsanordnung 4 zum Abbremsen der Werkzeugspindel 2. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass als Antriebsanordnung M ein elektrischer Motor M verwendet wird, beispielsweise ein Gleichstrommotor oder ein Einphasen-Reihenschlussmotor, der gleichzeitig als Bremsanordnung 4 verwendbar ist, um ein Bremsmoment MB1, MB2 einzubringen. Es sind im Ausführungsbeispiel somit keine zusätzlichen Mittel zur Ausbildung der Bremsanordnung 4 vorgesehen.
  • Die Elektrowerkzeugmaschine 1 sieht ferner eine Sensoranordnung 5 (vgl. Figur 2) zum Ermitteln eines Arretierzustands des Werkzeugs 3 bzw. der Schleifscheibe 3 an der Werkzeugspindel 2 vor, wobei die Sensoranordnung 5 und die Bremsanordnung 4 ein nachfolgend beschriebenes Verfahren zum Abbremsen der Werkzeugspindel 2 durchführen.
  • Vorzugsweise ist eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2, insbesondere eine Selbstarretierung bei einem Antreiben bzw. Beschleunigen der Werkzeugspindel 2, vorgesehen. Hierfür kann eine (nicht dargestellte) Spanneinrichtung vorgesehen sein.
  • Das Verfahren zum Abbremsen der Werkzeugspindel 2 der Elektrowerkzeugmaschine 1 wird nachfolgend zunächst anhand der schematisch dargestellten Schaltungsanordnung der Figur 2 beschrieben.
  • In Figur 2 ist, im Gegensatz zu der netzbetriebenen Ausführungsform der Figur 1, eine akkubetrieben Elektrowerkzeugmaschine 1 dargestellt. Die Elektrowerkzeugmaschine 1 wird dabei von einem Akkupack 6, bestehend aus vier einzelnen Akkuzellen 6.1, mit elektrischer Energie versorgt. Die Art der elektrischen Energieversorgung und auch die Anzahl Akkuzellen 6.1 bei Versorgung durch ein Akkupack 6 sind allerdings unerheblich für das Funktionsprinzip der Erfindung.
  • In den Figuren 1 und 2 ist ein manuell betätigbarer Betriebsschalter 7 dargestellt, über den ein Benutzer den Stromkreis zwischen dem Akkupack 6 (bzw. der Stromquelle) und der Antriebsanordnung M wahlweise schließen oder öffnen kann. Wird der Betriebsschalter 7 bzw. der Stromkreis geschlossen, wird die Antriebsanordnung M mit elektrischer Energie versorgt und die Elektrowerkzeugmaschine 1 beginnt einen Anlaufvorgang. Die Verbindung der Antriebsanordnung M mit der Werkzeugspindel 2 und dem an der Werkzeugspindel 2 arretierbaren Werkzeug 3 ist in Figur 2 lediglich stark schematisch dargestellt.
  • Wird der Betriebsschalter 7 von dem Benutzer wieder geöffnet, ist vorgesehen, die Antriebsanordnung M zum Abbremsen der Werkzeugspindel 2 zu verwenden, beispielsweise indem deren Motorwicklungen kontrolliert kurzgeschlossen werden oder die Antriebsanordnung M in umgekehrter Drehrichtung angesteuert wird. Es kann auch wenigstens eine mechanische Bremse innerhalb der Antriebsanordnung M vorgesehen sein, die elektrisch steuerbar und/oder regelbar ist bzw. sind.
  • Um zu vermeiden, dass sich das Werkzeug 3 im Falle des Abbremsens aufgrund der Trägheit des Werkzeugs 3 von der Werkzeugspindel 2 unkontrolliert löst oder lockert kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Abbremsen der Werkzeugspindel 2 eingesetzt werden.
  • Dabei wird zunächst der Arretierzustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 durch die Sensoranordnung 5 ermittelt. Der Arretierzustand kann dabei auf verschiedene Arten ermittelt werden. In der Ausführungsform der Figur 2 ist ein Strommessgerät (Amperemeter) A innerhalb des Stromkreises vorgesehen, wodurch die Stromaufnahme i und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine 1 vor dem Abbremsen ermittelt werden kann bzw. können.
  • Zusätzlich ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass zum Ermitteln des Arretierzustands eine vor dem Abbremsen erreichte Betriebsdrehzahl rpm der Werkzeugspindel 2 oder eine vor dem Abbremsen erreichte Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel 2 ermittelt wird. Dies ist in Figur 2 in Form des Piktogramms 8 angedeutet.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Arretierzustand durch Überwachung einer Arretierkraft des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 oder einer Unwucht des angetriebenen oder angebremsten Werkzeugs 3 auch direkt erfasst werden.
  • Auf Basis des ermittelten Arretierzustands wird nachfolgend eine Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder ein maximales Bremsmoment und somit eine Bremsrampe ausgewählt. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel eine Selektionsschaltung 9 vorgesehen. Gemäß der ausgewählten Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder derart, dass das ausgewählte maximale Bremsmoment nicht überschritten wird, wird schließlich der Abbremsvorgang der Werkzeugspindel 2 durch die Bremsanordnung 4 eingeleitet.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass ein Arretierzustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 durch Überwachen eines Anlaufvorgangs der Elektrowerkzeugmaschine 1 ermittelt werden kann. Insbesondere kann auf einen arretierten Zustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 geschlossen werden, wenn während des Anlaufvorgangs wenigstens ein vorgegebener unterbrechungsfreier Beschleunigungsvorgang der Werkzeugspindel 2 stattgefunden hat. Der Sachverhalt soll anhand von Figur 3 verdeutlicht werden.
  • Figur 3 zeigt beispielhaft eine durch die Sensoranordnung 5 erfasste Zeit-Betriebsdrehzahl-Funktion rpm(t) der Werkzeugspindel 2. Dabei beginnt zum Zeitpunkt t0 ein Anlaufvorgang der Elektrowerkzeugmaschine 1, indem der Benutzer den Betriebsschalter 7 der Elektrowerkzeugmaschine 1 zunächst schließt. Im weiteren Verlauf, bis zum Zeitpunkt t1, "spielt" der Benutzer mit dem Betriebsschalter 7, wodurch kein kontinuierlicher Anstieg der Betriebsdrehzahl rpm stattfindet. Es hat sich gezeigt, dass, insbesondere bei Verwendung einer Elektrowerkzeugmaschine 1 mit werkzeugloser Arretierung bzw. Selbstarretierung in Folge eines solchen Anlaufvorgangs das Werkzeug 3 anschließend oft nicht ausreichend an der Werkzeugspindel 2 arretiert ist. Ab dem Zeitpunkt t1 betätigt der Benutzer den Betriebsschalter 7 der Elektrowerkzeugmaschine 1 allerdings ausreichend lange (länger als bis zum Zeitpunkt t2), wodurch ein ausreichender unterbrechungsfreier Beschleunigungsvorgang, beispielsweise detektierbar durch die kontinuierliche Erhöhung der Betriebsdrehzahl rpm vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 (d. h. eine entsprechende Betriebsdrehzahländerung Δrpm innerhalb einer gegebenen Zeitspanne Δt) gewährleistet ist.
  • Ab dem Zeitpunkt t2 kann somit von der Sensoranordnung 5 auf einen arretierten Zustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 geschlossen werden. Beispielsweise kann jeweils ein Schwellenwert SΔrpm für eine Drehzahländerung Δrpm und/oder ein Schwellenwert Srpm für eine Betriebsdrehzahl rpm der Werkzeugspindel 2 und/oder ein Schwellenwert Si für eine Stromaufnahme i und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine 1 herangezogen werden, bei deren Überschreitung ein arretierter Zustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 ermittelt wird.
  • Alternativ zu dem in Figur 3 dargestellten und beschriebenen Verfahren zum Ermitteln des Arretierzustands durch Überwachung des Anlaufvorgangs kann auch ein Betriebsvorgang der Elektrowerkzeugmaschine 1 durch die Sensoranordnung 5 überwacht werden. Auf einen Betriebsvorgang kann beispielsweise dann geschlossen werden, wenn die Stromaufnahme i der Elektrowerkzeugmaschine 1 einen definierten Schwellenwert Si überschreitet und ebenfalls die Betriebsdrehzahl rpm der Werkzeugspindel 2 einen definierten Schwellenwert Srpm überschreitet.
  • Es sei erwähnt, das grundsätzlich erfindungsgemäß eine beliebige Anzahl möglicher Arretierzustände, bis hin zu einer stufenlosen Erkennung eines Arretierzustands, ermittelbar ist. In der im Ausführungsbeispiel gezeigten Variante werden nur zwei mögliche Arretierzustände ermittelt, insbesondere ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs 3 und ein arretierter Zustand des Werkzeugs 3; ein Fachmann vermag allerdings die Erfindung auf Basis des Ausführungsbeispiels und der allgemeinen Beschreibung im Bedarfsfall auf eine größere Anzahl von Arretierzuständen bzw. eine stufenlose Ermittlung von Arretierzuständen zu erweitern.
  • In Figur 4 sind beispielhaft zwei Bremsrampen 10, 11 dargestellt, die sich durch Auswahl zweier maximaler Bremsmomente MB1, MB2 ergeben können. Dabei ist eine steile Bremsrampe 10, d. h. eine Bremsrampe 10, die zu einem schnellen Abbremsen des Werkzeugs 3 bzw. der Werkzeugspindel 2 führt und eine flache Bremsrampe 11, die zu einem langsamen Abbremsen führt, dargestellt.
  • Eine Zeit-Bremsmoment-Funktionen und/oder ein maximales Bremsmoment können insbesondere derart gewählt werden, dass ein vorhergegangenes Antriebsdrehmoment, mit dem die Werkzeugspindel 2 beaufschlagt wurde, nicht überschritten wird.
  • Vorteilhafterweise wird jedem ermittelten Arretierzustand genau ein maximales Bremsmoment MB1, MB2 bzw. eine Zeit-Bremsmoment-Funktion bzw. eine Bremsrampe 10, 11, beispielsweise eine steile Bremsrampe 10 oder eine flache Bremsrampe 11, zugeordnet. Wird beispielsweise auf Basis der überwachten Betriebsdrehzahl rpm, d. h. zum Beispiel anhand der Zeit-Betriebsdrehzahl-Funktion rpm(t) der Figur 3 ein arretierter Zustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 zum Zeitpunkt t2 erkannt, so kann vorgesehen sein, dass die Bremsanordnung 4 die Werkzeugspindel 2 anschließend mit der steilen Bremsrampe 10 vergleichsweise zügig abbremst. Vor dem Erreichen des Zeitpunkts t2 würde die Bremsanordnung 4 die Werkzeugspindel 2 lediglich mit der flachen Bremsrampe 11 beaufschlagen. Somit ist jederzeit gewährleistet, dass die Werkzeugspindel 2 schnellst möglich abgebremst wird ohne, dass sich das Werkzeug 3 allerdings unkontrolliert von der Werkzeugspindel 2 lösen oder lockern kann.
  • An Stelle der in Figur 4 dargestellten linearen Bremsrampen 10, 11 können auch beliebig komplexe Bremsrampen, z. B. basierend auf asymptotisch verlaufenden Kurven oder sonstigen Kurven, vorgesehen sein.
  • Da eine Vielzahl möglicher Schaltungen und Kombinationen im Sinne der Erfindung realisierbar sind, soll zur Veranschaulichung lediglich eine beispielhafte Schaltung der Sensoranordnung 5 in Figur 5 beschrieben werden.
  • Die Figur 5 zeigt die logischen Verknüpfungen in einer beispielhaften Sensoranordnung 5 der Elektrowerkzeugmaschine 1. Dabei ist zur Vereinfachung vorgesehen, dass die Sensoranordnung 5 einen binären Arretierzustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 ermittelt (nicht arretiert/arretiert) und der nachfolgenden Selektiereinrichtung 9, beispielsweise einem Multiplexer, ein entsprechendes Steuersignal y zur Auswahl einer von zwei möglichen Zeit-Bremsmoment-Funktionen bzw. maximalen Bremsmomente MB1, MB2 bzw. Bremsrampen 10, 11 übermittelt.
  • Dabei wird grundsätzlich von einem nicht arretierten Werkzeug 3 ausgegangen (logisch '0'), außer eine von zwei Bedingungen a, b oder beide Bedingungen a, b sind erfüllt (logische Disjunktion "≥1").
  • Bei der ersten Bedingung a handelt es sich vorliegend um einen unterbrechungsfreien Beschleunigungsvorgang der Werkzeugspindel 2 während eines Anlaufvorgangs der Elektrowerkzeugmaschine 1, der beispielsweise gemäß der bezüglich Figur 3 beschriebenen Weise ermittelt wird. Insbesondere kann dabei überwacht werden, ob ein Schwellenwert SΔrpm einer Betriebsdrehzahländerung Δrpm innerhalb eines vordefinierten Zeitbereichs Δt überschritten wird.
  • Die zweite Bedingung b betrifft die Frage, ob die Elektrowerkzeugmaschine 1 betrieben wurde. Dabei wird auf einen Betrieb der Elektrowerkzeugmaschine 1 geschlossen, wenn sich die beiden Bedingungen b1 und b2 bewahrheiten (logische Konjunktion "&").
  • Die Bedingung b1 ist genau dann erfüllt, wenn die Stromaufnahme i der Elektrowerkzeugmaschine 1 einen definierten Schwellenwert Si überschreitet. Die Bedingung b2 ist erfüllt, wenn die Betriebsdrehzahl rpm der Werkzeugspindel 2 den definierten Schwellenwert Srpm überschreitet.
  • Eine Boolesche Funktion zur Ermittlung des binären Arretierzustands ('0' = nicht arretiert, '1' = arretiert) und Erzeugung des Steuersignals y lässt sich gemäß diesem Beispiel beschreiben als: y = a + b = a + b 1 b 2
    Figure imgb0002
     bzw. in alternativer Schreibweise: y = a ∨ b = a ∨ b 1 ∧ b 2 ,
    Figure imgb0003
     mit a='1' für einen vorgegebenen unterbrechungsfreien Beschleunigungsvorgang (sonst a='0'), b='1' im Falle einer betriebenen Elektrowerkzeugmaschine 1 (sonst b='0'), b1='1' falls i > Si (sonst b1='0') und b2='1' falls rpm > Srpm (sonst b2='0').
  • Vorzugsweise ist ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln vorgesehen, um das beschriebene Verfahren durchzuführen. Das Programm kann dann auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät 12 der Elektrowerkzeugmaschine 1, ausgeführt werden. Beispielsweise können die Sensoranordnung 5 und/oder die Selektionsschaltung 9 in einem derartigen Regel- und/oder Steuergerät 12 angeordnet sein, wie dies in Figur 2 gestrichelt dargestellt ist.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel (2) einer Elektrowerkzeugmaschine (1), umfassend die folgenden Schritte:
    - Ermitteln eines Arretierzustands eines Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) durch eine Sensoranordnung (5);
    - Auswählen einer Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder eines maximalen Bremsmoments (MB1, MB2) auf Basis des ermittelten Arretierzustands; und
    - Abbremsen der Werkzeugspindel (2) durch eine Bremsanordnung (4) gemäß der ausgewählten Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder derart, dass das ausgewählte maximale Bremsmoment (MB1, MB2) nicht überschritten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wonach eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2), insbesondere eine Selbstarretierung bei einem Antreiben bzw. Beschleunigen des Werkzeugs (3), vorgesehen ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wonach die Sensoranordnung (5) den Arretierzustand durch Überwachen einer Arretierkraft des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2), einer Unwucht des angetriebenen oder angebremsten Werkzeugs (3), einer vor dem Abbremsen erreichten Betriebsdrehzahl (rpm) der Werkzeugspindel (2), einer vor dem Abbremsen erreichten Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel (2) und/oder einer vor dem Abbremsen erreichten Stromaufnahme (i) und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine (1) ermittelt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wonach einer von wenigstens zwei möglichen Arretierzuständen ermittelt wird, vorzugsweise ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) und ein arretierter Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wonach die Sensoranordnung (5) einen Anlaufvorgang der Elektrowerkzeugmaschine (1) überwacht und einen arretierten Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) ermittelt, wenn während des Anlaufvorgangs wenigstens ein vorgegebener unterbrechungsfreier Beschleunigungsvorgang der Werkzeugspindel (2) stattgefunden hat.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wonach ein Schwellenwert (SΔrpm) für eine Drehzahländerung (Δrpm) der Werkzeugspindel (2) und/oder ein Schwellenwert (Si) für eine Stromaufnahme (i) und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine (1) herangezogen wird bzw. werden, bei dessen bzw. deren Überschreitung ein arretierter Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wonach die Sensoranordnung (5) einen Betriebsvorgang der Elektrowerkzeugmaschine (1) überwacht und einen arretierten Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) ermittelt, wenn die Elektrowerkzeugmaschine (1) betrieben wurde.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wonach das Bremsmoment (MB1, MB2), das über die Bremsanordnung (4) auf die Werkzeugspindel (2) eingebracht wird, derart ausgewählt wird, dass ein vorhergegangenes Antriebsdrehmoment, mit dem die Werkzeugspindel (2) beaufschlagt wurde, nicht überschritten wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wonach jedem ermittelbaren Arretierzustand genau ein maximales Bremsmoment (MB1, MB2) und/oder genau eine Zeit-Bremsmoment-Funktion zugeordnet ist bzw. sind.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wonach ein erstes maximales Bremsmoment (MB1) zum Abbremsen der Werkzeugspindel (2) verwendet wird, wenn ein arretierter Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) ermittelt wurde und ein zweites maximales Bremsmoment (MB2) zum Abbremsen der Werkzeugspindel (2) verwendet wird, wenn ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) ermittelt wurde, wobei das erste maximale Bremsmoment (MB1) größer ist als das zweite maximale Bremsmoment (MB2).
  11. Elektrowerkzeugmaschine (1), umfassend eine Werkzeugspindel (2), an der ein Werkzeug (3) arretierbar ist, ferner umfassend eine elektrische Antriebsanordnung (M) zum Antreiben der Werkzeugspindel (2) und eine Bremsanordnung (4) zum Abbremsen der Werkzeugspindel (2), sowie eine Sensoranordnung (5) zum Ermitteln eines Arretierzustands des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2), wobei die Sensoranordnung (5) und die Bremsanordnung (4) derart ausgebildet sind, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
  12. Elektrowerkzeugmaschine (1) nach Anspruch 11, wobei eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2), insbesondere eine Selbstarretierung bei einem Antreiben bzw. Beschleunigen des Werkzeugs (3), vorgesehen ist.
  13. Elektrowerkzeugmaschine (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die elektrische Antriebsanordnung (M), insbesondere ein Gleichstrommotor oder ein Einphasen-Reihenschlussmotor, als Teil der Bremsanordnung (4) verwendbar ist, um ein Bremsmoment (MB1, MB2) einzubringen.
  14. Elektrowerkzeugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Elektrowerkzeugmaschine (1) als Winkelschleifer und/oder das Werkzeug (3) als Schleifscheibe ausgebildet ist bzw. sind.
  15. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät (12) einer Elektrowerkzeugmaschine (1), gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, ausgeführt wird.
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