EP4061582A1 - Verfahren zum betreiben einer handgeführten werkzeugmaschine und handgeführte werkzeugmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer handgeführten werkzeugmaschine und handgeführte werkzeugmaschine

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Publication number
EP4061582A1
EP4061582A1 EP20800689.0A EP20800689A EP4061582A1 EP 4061582 A1 EP4061582 A1 EP 4061582A1 EP 20800689 A EP20800689 A EP 20800689A EP 4061582 A1 EP4061582 A1 EP 4061582A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control device
machine tool
value
output
determined
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
EP20800689.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Friedmann
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.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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 Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4061582A1 publication Critical patent/EP4061582A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hand-held machine tool with a tool that can be brought into operative connection in particular rotatably with an output shaft, and a hand-held machine tool for carrying out such a method.
  • machine tools for example circular saws or the like
  • the machine tool is operated in unfavorable operating conditions and the tool, which is designed as a saw blade, for example, jams in the workpiece to be machined. This can damage the tool and / or the workpiece.
  • the machine tool is operated in the unfavorable operating state at an undesired operating point.
  • a method for operating a hand-held machine tool with a tool that can be rotatably brought into operative connection with an output shaft, the machine tool having a drive device for actuating the output shaft, a control device for actuating the drive device and at least one sensor device operatively connected to the control device.
  • the method has the following method steps: Determination of a value of a feed rate of the machine tool in the feed direction by means of the at least one sensor device,
  • operation of the hand-held machine tool at least close to an optimal operating point can be achieved and damage to a tool operatively connected to the machine tool can be reliably prevented in all operating states.
  • a current operating state of the machine tool is determined as a function of the speed value and the value of the feed rate and the control device detects undesired or unfavorable operating states by a predefined control of an output device and the associated information transfer to the user or via a predefined control of the drive device is responded.
  • the machine tool can be quickly converted from the unfavorable operating state to a favorable operating state by informing the user with a corresponding reaction by the user or by appropriately activating the drive device.
  • damage to the tool and / or the workpiece to be machined can be reliably prevented as a result.
  • the hand-held machine tool can be both machine tools with a tool driven in a rotating movement, such as a sawing machine, in particular a circular saw, a drill, a grinding machine or the like, or a machine tool with a tool driven in a different manner, such as a jigsaw, or act like that.
  • a sawing machine in particular a circular saw, a drill, a grinding machine or the like
  • a machine tool with a tool driven in a different manner such as a jigsaw, or act like that.
  • the determination of the speed value of the output shaft can for example be determined by means of a sensor device interacting with the output shaft, in particular an angle sensor, for example by means of a Hall sensor interacting with a magnetic disk, or by evaluating a motor current. It can also be provided that a current feed direction of the hand-held machine tool is determined, this being used by the control device to determine the output value if necessary.
  • power consumed by the drive device is determined, the control device determining the output value taking into account the power consumed by the drive device.
  • the control device In order to generate an output value from the determined values, provision can be made for the control device to determine the output value on the basis of a look-up table stored in the control device. As an alternative or in addition to this, it can be provided that the output value is determined by the control device by applying an algorithm stored in the control device to the determined speed value and the value of the feed rate.
  • a distinction between a favorable operating condition and an unfavorable operating condition is particularly accurate and accurate if an average speed value is determined over a defined period of time from the feed rate values and this is used by the control device to determine the output value.
  • the mean speed value can in particular be determined by using a sliding mean value filter for the speed values.
  • optical, acoustic and / or haptic signals can be output by means of the output device, the output signals being dependent on the determined output value of the control device.
  • a color code to be displayed to a user via the output device, for example a green display corresponding to a favorable operating state and a red display corresponding to an unfavorable operating state. It can also be provided that the user is informed via the output device whether a feed speed is too low, has a favorable value or is too high.
  • control device controls the drive device as a function of controls and / or regulates the determined output value.
  • a power output of the drive device is regulated or controlled in accordance with the determined output value, so that, for example, a rotational speed of the output shaft is increased or reduced in accordance with the application.
  • At least one threshold value for the feed rate, at least one threshold value for the speed of the output shaft and at least one threshold value for the power consumed by the drive device is stored in the control device in order to differentiate as precisely as possible between a favorable operating state and a to be able to differentiate between unfavorable operating conditions of the machine tool.
  • An operating state in which the value of the feed rate is greater than the corresponding threshold value, the speed value of the output shaft is greater than the corresponding threshold value and the power consumed by the drive device is greater than the corresponding threshold value can be defined, for example, as a favorable operating state, so that none Change is required.
  • An operating state in which the value of the feed rate is less than the corresponding threshold value, the speed value of the output shaft is greater than the corresponding threshold value and the power consumed by the drive device is less than the corresponding threshold value can be defined, for example, as an unfavorable operating state, for example by an increase in the feed rate or by reducing the speed of the output shaft can be converted into a favorable operating state.
  • An operating state in which the value of the feed rate is less than the corresponding threshold value, the speed value of the output shaft is less than the corresponding threshold value and the power consumed by the drive device is greater than the corresponding threshold value can be defined, for example, as an unfavorable operating state, for example by a reduction in the feed rate of the machine tool or by increasing the speed of the output shaft can be converted into a favorable operating state.
  • a change in the current operating state is possible either in an automated manner by a corresponding activation of the drive device by the control device or by the user, the user being assisted by the control device. fe the output device information about the current operating state and / or about the measures to be taken is conveyed.
  • the at least one sensor device determines linear acceleration values in each case in three spatial directions, the feed rate of the machine tool being determined by integrating the linear acceleration values after eliminating the acceleration due to gravity.
  • a feed rate and preferably also a feed direction can be determined simply and precisely.
  • a hand-held machine tool for performing a method described in more detail above with a tool that can be brought into operative connection with an output shaft, the machine tool having a drive device for actuating the output shaft, a control device for actuating the drive device and at least one with the Has control device operatively connected Sen sor arthritis.
  • the hand-held machine tool is in particular a machine tool operated with an essentially linear feed movement, such as, for example, a sawing machine, a circular saw, a jigsaw, a drill or the like. In principle, however, it can also be a machine tool with a non-linear feed movement, such as a jigsaw, a grinding machine or the like.
  • FIGURE of the drawing shows a greatly simplified side view of a handheld power tool embodied here as an angle grinder, a tool being arranged on an output shaft of the angle grinder.
  • the figure shows a hand-held machine tool or hand-held machine tool 1 according to the invention, which is designed as an angle grinder in the illustration shown.
  • a hand-held machine tool 1 is understood to mean a machine tool that can be moved essentially freely in space by a user.
  • the hand-held machine tool 1 can also be designed as a machine tool that is operated in a particularly exclusively linear feed movement, this being for example a sawing machine, in particular a circular saw, a drill or the like.
  • the handheld power tool 1 embodied here as an angle grinder has a housing 2 and a tool 3 embodied, for example, as a cutting disc.
  • the housing 2 preferably has at least one holding area where a user can hold and guide the machine tool 1 with one or both hands.
  • the tool 3 can be actuated by a drive, in particular designed as an electric motor, or a drive device 4, which can be supplied with power in particular via a rechargeable battery 5 that can be connected to the handheld power tool 1.
  • the handheld power tool 1 can also be supplied with electrical power from a network via a power cable.
  • the drive 4 for actuating the tool 3 in a rotating movement, like a gear 6 and an output shaft 7, is arranged in the interior of the housing 2.
  • the drive 4, which is designed as an electric motor, for example, the transmission 6 and the output shaft 7 are arranged in the housing 2 and connected to one another in such a way that a torque generated by the electric motor 4 can be transmitted to the transmission 6 and finally to the output shaft 7 .
  • a free spinning and down on that Housing 2 protruding end of the output shaft 7 is connected to the tool, which is designed here as a cutting disk 3, for example via a clamping device which is not shown in detail.
  • the torque of the output shaft 7 can thus be transferred to the cutting disk 3 via.
  • the tool is not driven by the drive device in a rotating, but for example a linear, oscillating or combined movement or the like, in particular a rotation of an output shaft in the corresponding movement of the tool is convicted.
  • the handheld power tool 1 also has a control device 8 and two sensor devices 9 and 10 in the present case.
  • the sensor devices 9 and 10 are electrically and electronically connected to the control device 8. Signals can be sent between the sensor devices 9 and 10 and the control device 8.
  • the control device 8 is in turn electrically and electronically connected to the electric motor 4 and the accumulator 5. Signals can be sent between the sensor devices 9 and 10 and the electric motor 4 and the accumulator 5.
  • the control device 8 is used, among other things, to control and regulate the drive 4 and to supply power to the handheld power tool 1.
  • the first sensor device 9 is designed to determine a speed of the output shaft 7 and is designed, for example, as an angle sensor.
  • the rotational speed values of the output shaft 7 determined by the first sensor device 9 are transmitted from the first sensor device 9 to the control device 8.
  • speed values of the output shaft 7 are determined by evaluating a motor current of the electric motor 4.
  • the second sensor device 10 is embodied here as a gyro sensor, by means of which linear acceleration values can be determined in three spatial axes.
  • the linear acceleration values determined by the second sensor device 10 are transmitted from the second sensor device 10 to the control device 8.
  • the control device 8 is designed to subtract the gravitational acceleration g acting on the machine tool 1 from the determined linear acceleration values, so that linear acceleration values adjusted for the gravitational acceleration are determined. From these adjusted linear acceleration values, through an integration, speed Density values can be determined in the spatial axes. A direction of movement of the machine tool 1 with a corresponding movement speed can in turn be determined from these speed values.
  • a power consumed by the drive device 4 is determined.
  • a look-up table is stored in the control device 8, by means of which a current operating state of the machine tool 1 is assessed on the basis of the currently determined values. For this purpose, the speed of movement of the machine tool 1, i. H. the feed speed of the machine tool 1, the rotational speed values of the output shaft 7 determined by the first sensor device 9 and the power consumed by the drive device 4 are used.
  • the control device 8 determines accordingly whether a desired operating state or an undesired operating state is present. When determining a ge desired operating state, no measures need to be taken and the operation of the machine tool 1 can be continued unchanged. In the present case, the control device 8 gives the user feedback via an output device designed here as a display device 11, the display device 11 outputting a green color for this purpose, for example.
  • control device 8 uses the look-up table to determine that there is an undesirable operating state and, for example, the feed speed is too small or too large compared to the currently available speed values of the output shaft 7 and the current power consumption of the drive device 7, control
  • the control device 8 displays the display device 11 in such a way that the user can see the feed rate that is currently too low or too high compared to the other values. This can for example be communicated via a color scale. It can also be provided that the user is shown a position of the current feed rate compared to the other values on a scale, with a range of too low a feed rate, a range of a favorable feed rate and a range of too high a feed rate in each case in relation corresponds to the other currently available values.
  • the output device is designed for acoustic, haptic or combined output. It can also be provided that an algorithm is stored in the control device 8 which determines a current operating state based on the recorded or calculated input values of the feed rate, the rotational speed values of the output shaft 7 and the power consumption of the drive device 7.
  • control device 8 appropriately controls or regulates the drive device 8 based on the determined operating state of the machine tool 1 in order to achieve a desired operating state again when an undesired operating state is present.
  • At least one threshold value can be provided in the control device 8, for example for the values of the feed speed, the values of the output shaft 7 and the power consumption of the drive device 4, for example one in the control device 8, it is determined when a desired or an undesired operating state is present with certain combinations of current values relative to the respective threshold values.
  • a desired operating state can be determined, for example, if the current value of the feed rate is greater than the corresponding threshold value, the current speed value of the output shaft 7 is greater than the corresponding threshold value and the currently consumed power of the drive device 4 is greater than the corresponding threshold value. In this operating state, there is a favorable operating point.
  • An operating state in which the current value of the feed rate is less than the corresponding threshold value, the current speed value of the output shaft 7 is greater than the corresponding threshold value and the currently consumed power of the drive device 4 is less than the corresponding threshold value can be defined as an unfavorable operating state, for example .
  • This unfavorable operating state can be exited, for example, by increasing the feed speed of the machine tool 1, it being possible for this information to be transmitted to the user via the output device 11.
  • the control device 8 controls or regulates the drive device 4 in such a way that a speed of the output shaft 7 is reduced.
  • An operating state in which the current value of the feed rate is less than the corresponding threshold value, the current speed value of the output shaft is less than the corresponding threshold value and the currently consumed power of the drive device 4 is greater than the corresponding threshold value can be defined as an unfavorable operating condition, for example .
  • This unfavorable operating state can be exited, for example, by reducing the feed speed of the machine tool 1, it being possible for this information to be transmitted to the user via the output device 11.
  • the control device 8 controls or regulates the drive device 4 in such a way that a speed of the output shaft 7 is increased.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer handgeführten Werkzeugmaschine (1) mit einem mit einer Abtriebswelle (7) in Wirkverbindung bringbaren Werkzeug (3), wobei die Werkzeugmaschine (1) eine Antriebseinrichtung (4) zur Betätigung der Abtriebswelle (7), eine Steuerungseinrichtung (8) zur Betätigung der Antriebseinrichtung (4) und wenigstens eine mit der Steuerungseinrichtung (8) wirkverbundene Sensoreinrichtung (9, 10) aufweist. Das Verfahren ist durch die folgenden Schritte gekennzeichnet: - Ermittlung eines Wertes einer Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine (1) mittels der wenigstens einen Sensoreinrichtung (10); - Ermittlung eines Drehzahlwertes der Abtriebswelle (7); - Ermittlung eines Ausgabewertes durch die Steuerungseinrichtung (8) anhand des Drehzahlwertes der Abtriebswelle (7) und des Wertes der Vorschubgeschwindigkeit; und - Vordefinierte Ansteuerung einer Ausgabeeinrichtung (11) und/oder vordefinierte Ansteuerung der Antriebseinrichtung (4) durch die Steuerungseinrichtung (8) anhand des ermittelten Ausgabewertes. Es wird weiterhin eine Werkzeugmaschine (1) zur Durchführung eines derartigen Verfahrens beschrieben.

Description

Verfahren zum Betreiben einer handgeführten Werkzeugmaschine und handgeführte
Werkzeugmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer handgeführten Werkzeugmaschine mit einem mit einer Abtriebswelle insbesondere drehbar in Wirkverbindung bringbaren Werk zeug und eine handgeführte Werkzeugmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfah rens.
Bei Werkzeugmaschinen, beispielsweise Kreissägen oder dergleichen besteht die Gefahr, dass die Werkzeugmaschine in ungünstigen Betriebszuständen betrieben wird und das bei spielsweise als Sägeblatt ausgeführte Werkzeug in dem zu bearbeitenden Werkstück ver klemmt. Dies kann zu einer Beschädigung des Werkzeugs und/oder des Werkstücks führen. Zudem kann es vorgesehen sein, dass die Werkzeugmaschine in dem ungünstigen Be triebszustand in einem nicht gewünschten Arbeitspunkt betrieben wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer hand geführten Werkzeugmaschine zu schaffen, mit dem auf einfache Weise ein Betrieb der handgeführten Werkzeugmaschine nahe eines optimalen Arbeitspunktes erreichbar ist und insbesondere eine Beschädigung eines mit der Werkzeugmaschine wirkverbundenen Werk zeugs in sämtlichen Betriebszuständen sicher verhinderbar ist. Darüber hinaus ist es Aufga be der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens zu schaffen.
Es wird somit ein Verfahren zum Betreiben einer handgeführten Werkzeugmaschine mit ei nem mit einer Abtriebswelle drehbar in Wirkverbindung bringbaren Werkzeug vorgeschlagen, wobei die Werkzeugmaschine eine Antriebseinrichtung zur Betätigung der Abtriebswelle, eine Steuerungseinrichtung zur Betätigung der Antriebseinrichtung und wenigstens eine mit der Steuerungseinrichtung wirkverbundene Sensoreinrichtung aufweist.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte auf: Ermittlung eines Wertes einer Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine in der Vorschubrichtung mittels der wenigstens einen Sensoreinrichtung,
Ermittlung eines Drehzahlwertes der Abtriebswelle,
- Ermittlung eines Ausgabewertes durch die Steuerungseinrichtung anhand des Dreh zahlwertes der Abtriebswelle und des Wertes der Vorschubgeschwindigkeit; und
- Vordefinierte Ansteuerung einer Ausgabeeinrichtung und/oder vordefinierte Ansteue rung der Antriebseinrichtung durch die Steuerungseinrichtung anhand des ermittelten Ausgabewertes.
Mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Werk zeugmaschine ist auf einfache Weise ein Betrieb der handgeführten Werkzeugmaschine zumindest nahe eines optimalen Arbeitspunktes erzielbar und eine Beschädigung eines mit der Werkzeugmaschine wirkverbundenen Werkzeugs in sämtlichen Betriebszuständen si cher verhinderbar. Dies wird dadurch erreicht, dass in Abhängigkeit des Drehzahlwertes und des Wertes der Vorschubgeschwindigkeit ein aktueller Betriebszustand der Werkzeugma schine ermittelt wird ist und von der Steuerungseinrichtung auf unerwünschte oder ungünsti ge Betriebszustände durch eine vordefinierte Ansteuerung einer Ausgabeeinrichtung und eine hierdurch verbundene Informationsweitergabe an den Anwender oder über eine vorde finierte Ansteuerung der Antriebseinrichtung reagiert wird. Bei Vorliegen eines ungünstigen Betriebszustands kann die Werkzeugmaschine durch eine Information des Anwenders mit entsprechender Reaktion des Anwenders oder über entsprechende Ansteuerung der An triebseinrichtung schnell von dem ungünstigen Betriebszustand in einen günstigen Betriebs zustand überführt werden. Insbesondere eine Beschädigung des Werkzeugs und/oder des zu bearbeitenden Werkstücks kann hierdurch sicher verhindert werden.
Bei der handgeführten Werkzeugmaschine kann es sich sowohl um Werkzeugmaschinen mit einem in einer drehenden Bewegung angetriebenen Werkzeug, wie beispielsweise einer Sägemaschine, insbesondere einer Kreissäge, einer Bohrmaschine, einer Schleifmaschine oder dergleichen oder um eine Werkzeugmaschine mit einem andersartig angetriebenen Werkzeug, wie beispielsweise einer Stichsäge, oder dergleichen handeln.
Die Ermittlung des Drehzahlwertes der Abtriebswelle kann beispielsweise mittels einer mit der Abtriebswelle zusammenwirkenden Sensoreinrichtung, insbesondere eines Win kelsensors, beispielsweise über einen mit einer Magnetscheibe zusammenwirkenden Hallsensor, oder durch eine Auswertung eines Motorstroms ermittelt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine aktuelle Vorschubrichtung der handgeführten Werkzeugmaschine ermittelt wird, wobei diese gegebenenfalls von der Steuerungseinrich tung zur Ermittlung des Ausgabewertes verwendet wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines Verfahrens nach der Erfindung wird eine von der Antriebseinrichtung aufgenommene Leistung ermittelt, wobei die Steuerungseinrichtung den Ausgabewert unter Berücksichtigung der von der Antriebseinrichtung aufgenommenen Leistung ermittelt. Mit einem derartigen Verfahren kann ein aktueller Betriebszustand beson ders genau ermittelt werden, wodurch eine Beschädigung des Werkzeugs bzw. des Werk stücks besonders sicher verhinderbar ist.
Um aus den ermittelten Werten einen Ausgabewert zu generieren, kann es vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung den Ausgabewert anhand einer in der Steuerungseinrich tung hinterlegten Look-up-Tabelle ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann es vorgesehen sein, dass der Ausgabewert von der Steuerungseinrichtung durch Anwendung eines in der Steuerungseinrichtung hinterlegten Algorithmus auf den ermittelten Drehzahl wert und den Wert der Vorschubgeschwindigkeit ermittelt wird.
Eine Unterscheidung zwischen einem günstigen Betriebszustand und einem ungünstigen Betriebszustand ist besonders genau und zutreffend möglich, wenn aus den Vorschubge schwindigkeitswerten ein mittlerer Geschwindigkeitswert über einen definierten Zeitraum ermittelt wird und dieser für die Ermittlung des Ausgabewerts von der Steuerungseinrichtung verwendet wird. Der mittlere Geschwindigkeitswert kann insbesondere durch Anwendung eines gleitenden Mittelwertfilters für die Geschwindigkeitswerte ermittelt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass mittels der Ausgabeeinrichtung optische, akustische und/oder haptische Signale ausgebbar sind, wobei die ausgegebenen Signale abhängig von dem ermittelten Ausgabewert der Steuerungseinrichtung sind. Beispielsweise kann vorgese hen sein, dass einem Anwender über die Ausgabeeinrichtung ein Farbcode angezeigt wird, wobei beispielsweise eine grüne Anzeige einem günstigen Betriebszustand und eine rote Anzeige einem ungünstigen Betriebszustand entspricht. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Anwender über die Ausgabeeinrichtung darüber informiert wird, ob eine Vorschub geschwindigkeit zu gering ist, einen günstigen Wert aufweist oder zu groß ist.
Um eine Beschädigung des Werkzeugs und/oder eines Werkstücks besonders sicher ver hindern zu können, ist es bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines Verfahrens nach der Erfindung vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung die Antriebseinrichtung in Abhängig- keit des ermittelten Ausgabewerts ansteuert und/oder regelt. Beispielsweise kann vorgese hen sein, dass eine Leistungsabgabe der Antriebseinrichtung entsprechend des ermittelten Ausgabewertes geregelt oder angesteuert wird, so dass beispielsweise eine Drehzahl der Abtriebswelle entsprechenden Anwendungsfalls erhöht oder reduziert wird.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in der Steuerungseinrichtung wenigstens ein Schwellwert für die Vorschubgeschwindigkeit, wenigstens ein Schwellwert für die Drehzahl der Abtriebswelle und wenigstens ein Schwellwert für die aufgenommene Leistung der An triebseinrichtung hinterlegt ist, um eine möglichst genaue Unterscheidung zwischen einem günstigen Betriebszustand und einem ungünstigen Betriebszustand der Werkzeugmaschine unterscheiden zu können.
Ein Betriebszustand, in dem der Wert der Vorschubgeschwindigkeit größer als der entspre chende Schwellwert, der Drehzahlwert der Abtriebswelle größer als der entsprechende Schwellwert und die aufgenommene Leistung der Antriebseinrichtung größer als der ent sprechende Schwellwert ist, kann beispielsweise als günstiger Betriebszustand definiert sein, so dass keine Änderung erforderlich ist.
Ein Betriebszustand, in dem der Wert der Vorschubgeschwindigkeit kleiner als der entspre chende Schwellwert, der Drehzahlwert der Abtriebswelle größer als der entsprechende Schwellwert und die aufgenommene Leistung der Antriebseinrichtung kleiner als der ent sprechende Schwellwert ist, kann beispielsweise als ungünstiger Betriebszustand definiert sein, der beispielsweise durch eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit oder durch eine Reduktion der Drehzahl der Abtriebswelle in einen günstigen Betriebszustand überführbar ist.
Ein Betriebszustand, in dem der Wert der Vorschubgeschwindigkeit kleiner als der entspre chende Schwellwert, der Drehzahlwert der Abtriebswelle kleiner als der entsprechende Schwellwert und die aufgenommene Leistung der Antriebseinrichtung größer als der ent sprechende Schwellwert ist, kann beispielsweise als ungünstiger Betriebszustand definiert sein, der beispielsweise durch eine Reduktion der Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeug maschine oder durch eine Erhöhung der Drehzahl der Abtriebswelle in einen günstigen Be triebszustand überführbar ist.
Eine Änderung des aktuellen Betriebszustands ist dabei entweder automatisiert durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebseinrichtung durch die Steuerungseinrichtung oder durch den Anwender möglich, wobei dem Anwender durch die Steuerungseinrichtung mithil- fe der Ausgabeeinrichtung eine Information über den aktuellen Betriebszustand und/oder über die zu treffenden Maßnahmen vermittelt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines Verfahrens nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung Linearbeschleunigungswerte jeweils in drei Raumrichtungen ermittelt, wobei die Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine nach einer Elimination der Erdbeschleunigung durch eine Integration der Linearbeschleunigungs werte ermittelt wird. Auf diese Weise kann eine Vorschubgeschwindigkeit und vorzugsweise auch eine Vorschubrichtung einfach und genau ermittelt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels der Sensoreinrichtung oder einer weiteren Sensoreinrichtung neben den Linearbeschleunigungswerten auch Drehratenwerte ermittelt werden. Hierdurch kann eine gegebenenfalls stattfindende Rotation der Werkzeugmaschine und deren Einfluss auf eine Vorschubbewegung auch in einem von der Sensoreinrichtung entfernten Punkt, beispiels weise einer Drehachse des Werkzeugs, ermittelt werden.
Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch eine handgeführte Werkzeugmaschine zur Durchführung eines oben näher beschriebenen Verfahrens mit einem mit einer Abtriebswelle in Wirkverbindung bringbaren Werkzeug, wobei die Werkzeugmaschine eine Antriebseinrich tung zur Betätigung der Abtriebswelle, eine Steuerungseinrichtung zur Betätigung der An triebseinrichtung und wenigstens eine mit der Steuerungseinrichtung wirkverbundene Sen soreinrichtung aufweist.
Die zum erfindungsgemäßen Verfahren angeführten Vorteile gelten entsprechend auch für eine erfindungsgemäß ausgeführte Werkzeugmaschine. Mit einer erfindungsgemäß ausge führten handgeführten Werkzeugmaschine ist somit auf einfache und sichere Weise eine Unterscheidung zwischen einem günstigen Betriebszustand und einem ungünstigen Be triebszustand möglich, wobei hierdurch insbesondere eine Beschädigung eines mit der Werkzeugmaschine wirkverbundenen Werkzeugs in sämtlichen Betriebszuständen sicher verhinderbar ist.
Bei der handgeführten Werkzeugmaschine handelt es sich insbesondere um eine mit einer im Wesentlichen linearen Vorschubbewegung betriebenen Werkzeugmaschine, wie bei spielsweise eine Sägemaschine, eine Kreissäge, eine Stichsäge, eine Bohrmaschine oder dergleichen. Grundsätzlich kann es sich aber auch um Werkzeugmaschinen mit einer nicht linearen Vorschubbewegung, wie einer Stichsäge, einer Schleifmaschine oder dergleichen handeln. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombina tionen zusammenfassen.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine stark vereinfachte Seitenansicht einer hier als Winkelschleifer ausgeführten Handwerkzeugmaschine, wobei an einer Abtriebswelle des Winkelschleifers ein Werkzeug angeordnet ist.
Die Figur zeigt eine handgeführte Werkzeugmaschine bzw. Handwerkzeugmaschine 1 nach der Erfindung, die in der gezeigten Darstellung als Winkelschleifer ausgeführt ist. Unter einer handgeführten Werkzeugmaschine 1 wird dabei eine Werkzeugmaschine verstanden, die von einem Anwender im Wesentlichen frei im Raum bewegbar ist.
Entsprechend einer alternativen Ausgestaltungsform kann die handgeführte Werkzeugma schine 1 auch als Werkzeugmaschine ausgeführt sein, die in einer insbesondere ausschließ lich linearen Vorschubbewegung betrieben wird, wobei es sich hierbei beispielsweise um eine Sägemaschine, insbesondere eine Kreissäge, eine Bohrmaschine oder dergleichen handelt.
Die vorliegend als Winkelschleifer ausgeführte Handwerkzeugmaschine 1 weist ein Gehäuse 2 und ein beispielsweise als Trennscheibe ausgeführtes Werkzeug 3 auf. Das Gehäuse 2 weist vorzugsweise wenigstens einen Haltebereich auf, an dem ein Anwender die Werk zeugmaschine 1 mit einer oder beiden Händen halten und führen kann. Das Werkzeug 3 ist von einem insbesondere als Elektromotor ausgeführten Antrieb bzw. einer Antriebseinrich tung 4 betätigbar, der insbesondere über einen mit der Handwerkzeugmaschine 1 verbindba ren Akkumulator 5 mit Strom versorgbar ist. Gemäß einer alternativen und nicht in der Figur gezeigte Ausgestaltungsform kann die Handwerkzeugmaschine 1 auch über ein Stromkabel mit elektrischem Strom aus einem Netzwerk versorgt werden.
Der Antrieb 4 zur Betätigung des Werkzeugs 3 in einer drehenden Bewegung ist ebenso wie ein Getriebe 6 und eine Abtriebswelle 7 im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet. Der bei spielsweise als Elektromotor ausgeführte Antrieb 4, das Getriebe 6 und die Abtriebswelle 7 sind dabei so in dem Gehäuse 2 zueinander angeordnet und miteinander verbunden, dass ein von dem Elektromotor 4 erzeugtes Drehmoment auf das Getriebe 6 und schließlich auf die Abtriebswelle 7 übertragen werden kann. Ein sich frei drehendes und nach unten an dem Gehäuse 2 herausragendes Ende der Abtriebswelle 7 ist mit dem hier als Trennscheibe 3 ausgeführten Werkzeug beispielsweise über eine nicht näher ersichtliche Spanneinrichtung verbunden. Das Drehmoment der Abtriebswelle 7 kann somit auf die Trennscheibe 3 über tragen werden.
Bei einer alternativen Ausführung der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass das Werkzeug von der Antriebseinrichtung nicht in einer drehenden, sondern beispielsweise ei ner linearen, oszillierenden oder kombinierten Bewegung oder dergleichen angetrieben wird, wobei insbesondere eine Drehung einer Abtriebswelle in die entsprechende Bewegung des Werkzeugs überführt wird.
Die Handwerkzeugmaschine 1 weist weiterhin eine Steuerungseinrichtung 8 sowie vorlie gend zwei Sensoreinrichtungen 9 und 10 auf. Die Sensoreinrichtungen 9 und 10 sind mit der Steuerungseinrichtung 8 elektrischen und elektronisch verbunden. Signale können zwischen den Sensoreinrichtungen 9 und 10 und der Steuerungseinrichtung 8 gesendet werden. Die Steuerungseinrichtung 8 ist wiederum mit dem Elektromotor 4 und dem Akkumulator 5 elektrisch und elektronisch verbunden. Signale können zwischen den Sensoreinrichtungen 9 und 10 und dem Elektromotor 4 sowie dem Akkumulator 5 gesendet werden. Die Steue rungseinrichtung 8 dient unter anderem zum Steuern und Regeln des Antriebs 4 sowie der Stromversorgung der Handwerkzeugmaschine 1.
Die erste Sensoreinrichtung 9 ist vorliegend zur Ermittlung einer Drehzahl der Abtriebswelle 7 ausgeführt und beispielsweise als Winkelsensor ausgeführt. Die von der ersten Sensorein richtung 9 ermittelten Drehzahlwerte der Abtriebswelle 7 werden von der ersten Sensorein richtung 9 an die Steuerungseinrichtung 8 übermittelt. Alternativ hierzu kann es auch sein, dass Drehzahlwerte der Abtriebswelle 7 über eine Auswertung eines Motorstroms des Elekt romotors 4 ermittelt werden.
Die zweite Sensoreinrichtung 10 ist vorliegend als Gyrosensor ausgeführt, mittels dem Line arbeschleunigungswerte in drei Raumachsen ermittelbar sind. Die von der zweiten Sen soreinrichtung 10 ermittelten Linearbeschleunigungswerte werden von der zweiten Sen soreinrichtung 10 an die Steuerungseinrichtung 8 übermittelt.
Die Steuerungseinrichtung 8 ist dazu ausgeführt, die auf die Werkzeugmaschine 1 wirkende Erdbeschleunigung g von den ermittelten Linearbeschleunigungswerten zu subtrahieren, so dass von der Erdbeschleunigung bereinigte Linearbeschleunigungswerten ermittelt werden. Aus diesen bereinigten Linearbeschleunigungswerten sind durch eine Integration Geschwin- digkeitswerte in den Raumachsen ermittelbar. Aus diesen Geschwindigkeitswerten ist wiede rum eine Bewegungsrichtung der Werkzeugmaschine 1 mit einer entsprechenden Bewe gungsgeschwindigkeit ermittelbar.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass eine von der Antriebseinrichtung 4 aufgenommene Leistung ermittelt wird.
In der Steuerungseinrichtung 8 ist eine Look-up-Tabelle hinterlegt, mittels der anhand der jeweils ermittelten, aktuell vorliegenden Werte ein aktueller Betriebszustand der Werkzeug maschine 1 beurteilt wird. Hierzu werden vorliegend die Bewegungsgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine 1 , d. h. die Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine 1 , die von der ersten Sensoreinrichtung 9 ermittelten Drehzahlwerte der Abtriebswelle 7 und die von der Antriebseinrichtung 4 aufgenommene Leistung verwendet.
Von der Steuerungseinrichtung 8 wird entsprechend ermittelt, ob ein gewünschter Betriebs zustand oder ein unerwünschter Betriebszustand vorliegt. Bei der Ermittlung eines ge wünschten Betriebszustands sind keine Maßnahmen zu ergreifen und der Betrieb der Werk zeugmaschine 1 kann in unverändertem Umfang fortgesetzt werden. Die Steuerungseinrich tung 8 gibt dem Anwender hierzu vorliegend über eine hier als Anzeigeeinrichtung 11 ausge führte Ausgabeeinrichtung eine Rückmeldung, wobei die Anzeigeeinrichtung 11 hierzu bei spielsweise eine grüne Farbe ausgibt.
Wird dagegen von der Steuerungseinrichtung 8 anhand der Look-up-Tabelle ermittelt, dass ein unerwünschter Betriebszustand vorliegt und beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit im Vergleich zu den aktuell vorliegenden Drehzahlwerten der Abtriebswelle 7 und der aktuell vorliegenden Leistungsaufnahme der Antriebseinrichtung 7 zu klein oder zu groß sind, steu ert die Steuerungseinrichtung 8 die Anzeigeeinrichtung 11 derart an, dass für den Anwender die aktuell im Vergleich zu den anderen Werten zu geringe oder zu hohe Vorschubge schwindigkeit ersichtlich sind. Dies kann beispielsweise über eine Farbskala übermittelt wer den. Es kann auch vorgesehen sein, dass dem Anwender eine Position der aktuellen Vor schubgeschwindigkeit im Vergleich zu den anderen Werten über Skala angezeigt wird, wobei ein Bereich einer zu niedrigen Vorschubgeschwindigkeit, ein Bereich einer günstigen Vor schubgeschwindigkeit und ein Bereich einer zu hohen Vorschubgeschwindigkeit jeweils im Verhältnis zu den weiteren aktuell vorliegenden Werten entspricht.
Neben der optischen Ausgabe kann es auch vorgesehen sein, dass die Ausgabeeinrichtung zur akustischen, haptischen oder einer kombinierten Ausgabe ausgeführt ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass in der Steuerungseinrichtung 8 ein Algorithmus hinter legt ist, der einen aktuellen Betriebszustand anhand der erfassten oder berechneten Ein gangswerte der Vorschubgeschwindigkeit, der Drehzahlwerte der Abtriebswelle 7 und der Leistungsaufnahme der Antriebseinrichtung 7 ermittelt.
Alternativ oder zusätzlich zu der Ansteuerung der Ausgabeeinrichtung 11 kann es auch vor gesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung 8 anhand des ermittelten Betriebszustands der Werkzeugmaschine 1 die Antriebseinrichtung 8 entsprechend ansteuert oder regelt, um bei Vorliegen eines unerwünschten Betriebszustandes wiederum einen gewünschten Be triebszustand zu erreichen.
Zur Definition eines gewünschten Betriebszustandes und eines ungewünschten Betriebszu standes können in der Steuerungseinrichtung 8 beispielsweise für die Werte der Vorschub geschwindigkeit, die Werte der Abtriebswelle 7 und die Leistungsaufnahme der Antriebsein richtung 4 jeweils wenigstens ein Schwellwert vorgesehen sein, wobei beispielsweise an hand einer in der Steuerungseinrichtung 8 hinterlegten Matrix ermittelt wird, wann bei be stimmten Kombinationen von aktuellen Werten relativ zu den jeweiligen Schwellwerten ein gewünschter oder ein ungewünschter Betriebszustand vorliegt.
Somit kann ein gewünschter Betriebszustand beispielsweise ermittelt werden, wenn der ak tuelle Wert der Vorschubgeschwindigkeit größer als der entsprechende Schwellwert, der aktuelle Drehzahlwert der Abtriebswelle 7 größer als der entsprechende Schwellwert und die aktuell aufgenommene Leistung der Antriebseinrichtung 4 größer als der entsprechende Schwellwert ist. In diesem Betriebszustand liegt ein günstiger Arbeitspunkt vor.
Ein Betriebszustand, in dem der aktuelle Wert der Vorschubgeschwindigkeit kleiner als der entsprechende Schwellwert, der aktuelle Drehzahlwert der Abtriebswelle 7 größer als der entsprechende Schwellwert und die aktuell aufgenommene Leistung der Antriebseinrichtung 4 kleiner als der entsprechende Schwellwert ist, kann beispielsweise als ungünstiger Be triebszustand definiert sein. Dieser ungünstige Betriebszustand kann beispielsweise durch eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine 1 verlassen werden, wobei diese Information dem Anwender über die Ausgabeeinrichtung 11 übermittelt werden kann. Alternativ hierzu kann es vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung 8 die An triebseinrichtung 4 derart ansteuert oder regelt, dass eine Drehzahl der Abtriebswelle 7 re duziert wird. Ein Betriebszustand, in dem der aktuelle Wert der Vorschubgeschwindigkeit kleiner als der entsprechende Schwellwert, der aktuelle Drehzahlwert der Abtriebswelle kleiner als der ent sprechende Schwellwert und die aktuell aufgenommene Leistung der Antriebseinrichtung 4 größer als der entsprechende Schwellwert ist, kann beispielsweise als ungünstiger Betriebs zustand definiert sein. Dieser ungünstige Betriebszustand kann beispielsweise durch eine Reduktion der Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine 1 verlassen werden, wobei diese Information dem Anwender über die Ausgabeeinrichtung 11 übermittelt werden kann. Alternativ hierzu kann es vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung 8 die Antriebsein richtung 4 derart ansteuert oder regelt, dass eine Drehzahl der Abtriebswelle 7 erhöht wird.

Claims

PATENTANSPRUECHE
1. Verfahren zum Betreiben einer handgeführten Werkzeugmaschine (1) mit einem mit ei ner Abtriebswelle (7) in Wirkverbindung bringbaren Werkzeug (3), wobei die Werkzeug maschine (1) eine Antriebseinrichtung (4) zur Betätigung der Abtriebswelle (7), eine Steuerungseinrichtung (8) zur Betätigung der Antriebseinrichtung (4) und wenigstens ei ne mit der Steuerungseinrichtung (8) wirkverbundene Sensoreinrichtung (9, 10) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:,
- Ermittlung eines Wertes einer Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine (1) mit tels der wenigstens einen Sensoreinrichtung (10);
- Ermittlung eines Drehzahlwertes der Abtriebswelle (7);
- Ermittlung eines Ausgabewertes durch die Steuerungseinrichtung (8) anhand des Dreh zahlwertes der Abtriebswelle (7) und des Wertes der Vorschubgeschwindigkeit; und
- Vordefinierte Ansteuerung einer Ausgabeeinrichtung (11) und/oder vordefinierte An steuerung der Antriebseinrichtung (4) durch die Steuerungseinrichtung (8) anhand des ermittelten Ausgabewertes.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Antriebseinrich tung (7) aufgenommene Leistung ermittelt wird, wobei die Steuerungseinrichtung (8) den Ausgabewert unter Berücksichtigung der von der Antriebseinrichtung (4) aufgenomme nen Leistung ermittelt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aus gabewert von der Steuerungseinrichtung (8) anhand einer in der Steuerungseinrichtung (8) hinterlegten Look-up-Tabelle ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgabewert von der Steuerungseinrichtung (8) durch Anwendung eines in der Steuerungseinrichtung (8) hinterlegten Algorithmus auf den ermittelten Drehzahlwert und den Wert der Vorschubgeschwindigkeit ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Vorschubgeschwindigkeitswerten ein mittlerer Geschwindigkeitswert über einen definierten Zeitraum ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Ausgabeeinrichtung (11) optische, akustische und/oder haptische Signale ausgebbar sind, wobei die ausgegebenen Signale abhängig von dem ermittelten Ausga bewert der Steuerungseinrichtung (8) sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (8) die Antriebseinrichtung (4) in Abhängigkeit des ermittelten Ausgabewerts ansteuert und/oder regelt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung (10) Linearbeschleunigungswerte jeweils in drei Raumrichtungen ermittelt, wobei die Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine (1) nach einer Elimination der Erdbeschleunigung (g) durch eine Integration der Linear beschleunigungswerte ermittelt wird.
9. Handgeführte Werkzeugmaschine (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem mit einer Abtriebswelle (7) in Wirkverbindung bringbaren Werkzeug (3), wobei die Werkzeugmaschine (1) eine Antriebseinrichtung (4) zur Betäti gung der Abtriebswelle (7), eine Steuerungseinrichtung (8) zur Betätigung der Antriebs einrichtung (4) und wenigstens eine mit der Steuerungseinrichtung (8) wirkverbundene Sensoreinrichtung (9, 10) aufweist.
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