EP4188649A1 - Power tool - Google Patents

Power tool

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Publication number
EP4188649A1
EP4188649A1 EP21739699.3A EP21739699A EP4188649A1 EP 4188649 A1 EP4188649 A1 EP 4188649A1 EP 21739699 A EP21739699 A EP 21739699A EP 4188649 A1 EP4188649 A1 EP 4188649A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
braking
power tool
electric motor
tool
current
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
EP21739699.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Leupert
Stefan Horstmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4188649A1 publication Critical patent/EP4188649A1/en
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
    • B25F5/001—Gearings, speed selectors, clutches or the like specially adapted for rotary tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
    • H02P3/10—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by reversal of supply connections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose

Definitions

  • shut-off screwdrivers in industry are used for the assembly of components, housings, devices, etc. and usually require a high level of repeatability. It is elementary for the accuracy of the screwdrivers that they have a constant speed. An accelerator function, as known from cordless screwdrivers, is not permitted for shut-off screwdrivers. In order to achieve a constant speed over the entire battery charge status, an idling speed of the motor is reduced by electronics (brushless DC motors).
  • Patent specification EP 1 684 949 B1 discloses a hand-held power tool.
  • a power tool in particular an electric screwdriver, comprising: a housing, an electric motor arranged in the housing and via which an insert tool arranged in a tool holder can be driven in rotation, a control device which is set up to initiate a braking process in response to a braking request of the electric motor to stop the rotating application tool, the braking process comprising counter-current braking.
  • a computer program which comprises instructions which, when the computer program is executed by a computer, for example by the electric tool according to the first aspect or according to the control device of the electric tool according to the first aspect, cause this to carry out a method according to the second aspect to execute.
  • a machine-readable storage medium on which the computer program according to the third aspect is stored.
  • the invention is based on and includes the knowledge that the braking process of the electric motor is controlled in such a way that it includes counter-current braking. This brings about the technical advantage, for example, that the electric motor can be braked or stopped efficiently.
  • the power tool comprises a detent clutch which couples an output of the electric motor to the insert holder.
  • the power tool is an electric screwdriver.
  • the electric screwdriver is a shut-off screwdriver.
  • the power tool is an industrial power tool.
  • the shut-off wrench is an industrial shut-off wrench.
  • the application tool is an element selected from the following group of application tools: screwdriver, thread cutter, self-tapping screw driver.
  • the power tool has an electrical energy store, in particular a lithium-ion battery, which can be electrically connected to the electric motor in order to supply the electric motor with electrical energy, with a parasitic electrical current generated due to countercurrent braking being fed into the electrical energy store can be dissipated in order to charge the electrical energy store with the parasitic electrical current.
  • a compact, light, cool and low-noise power tool is provided. Furthermore, this will advantageously lead to an increase in the service life of the power tool. Furthermore, due to the correspondingly lower use of materials, the power tool becomes more robust (higher quality) and cheaper for a customer and cheaper for a manufacturer to produce.
  • the electrical energy store is a lithium-ion battery.
  • the power tool includes a measuring device that is set up to measure the parasitic electrical current that is generated, the control device being set up to control the charging of the electrical energy store with the parasitic electrical current as a function of the measured parasitic electrical current.
  • the charging of the electric energy store with the parasitic electric current is stopped or interrupted.
  • the control device is set up to interrupt or stop charging the electrical energy store with the parasitic electrical current when the measured parasitic electrical current is greater than or greater than or equal to the predetermined current threshold value.
  • a regulation is provided according to one embodiment. The regulation includes regulating a motor pulse duty factor based on an electrical voltage of the electrical energy store, in particular the battery voltage in the event that the electrical energy store includes a battery or is a battery.
  • control device is set up to carry out the regulation, that is to say in particular to regulate a motor pulse duty factor based on an electrical voltage of the electrical energy store.
  • an intermediate circuit is connected between the electrical energy store and the electric motor, the intermediate circuit not being designed for the parasitic electrical current that is generated.
  • the intermediate circuit can be easily set up.
  • a specification of the intermediate circuit specifies that it is not designed for the parasitic electric current that is generated. According to the concept described here, however, this is not harmful insofar as the parasitic electric current generated is discharged into the electric energy store, so that damage to the intermediate circuit due to the parasitic electric current can be efficiently avoided.
  • the power tool is free of a brake chopper.
  • the power tool can be constructed in a compact and lightweight manner. Furthermore, this brings about the technical advantage, for example, that cooling for a brake chopper can be dispensed with.
  • the braking process includes short-circuit braking and/or regenerative braking. This brings about the technical advantage, for example, that the electric motor can be braked efficiently.
  • the braking process includes short-circuit braking as the last braking before the electric motor comes to a standstill.
  • the power tool includes a speed detection device which is set up to detect a speed of the electric motor, the control device being set up to control the braking process as a function of the detected speed.
  • the detected rotational speed is compared with a predetermined rotational speed threshold value.
  • the control device is set up to control the braking process as a function of this comparison.
  • the control device is set up to control the braking process in such a way that short-circuit braking is carried out if the detected speed is less than or less than the predetermined speed threshold value.
  • speed threshold values are provided.
  • the above statements in connection with a speed threshold value apply analogously to a number of speed threshold values. This means ie in particular that depending on the predetermined speed threshold and depending on the detected speed is provided to control the braking process accordingly. This means in particular that short-circuit braking and/or regenerative braking and/or counter-current braking is carried out, for example, depending on the current speed of the electric motor.
  • the power tool in the method of the second aspect is the power tool of the first aspect.
  • the power tool is set up or designed according to the first aspect to execute or carry out the method according to the second aspect.
  • the method according to the second aspect is carried out using the power tool according to the first aspect.
  • One embodiment provides that the generated parasitic electric current is measured, the charging of the electric energy store with the parasitic electric current being controlled as a function of the measured parasitic electric current. In one embodiment it is provided that a speed of the electric motor is detected, with the braking process being controlled as a function of the detected speed.
  • the method according to the second aspect is a computer-implemented method.
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method for braking an electric motor of a power tool
  • FIG. 6 shows a flow chart of a braking method
  • the power tool 101 includes a housing 103 in which an electric motor 105 is arranged.
  • the power tool 101 further includes a tool holder 107 in which an insert tool 109 is arranged.
  • the power tool 101 also includes a control device 111 which is arranged within the housing 103 .
  • the control device 111 is set up to control a braking process of the electric motor 105 in response to a braking request in order to stop the rotating application tool 109, the braking process comprising counter-current braking.
  • a braking request is generated in response to a predetermined screw torque being reached.
  • Power tool 101 further comprises an electrical energy store 113, which can be electrically connected to electric motor 105 in order to supply the electric motor with electrical energy, it being possible for a parasitic electrical current generated as a result of countercurrent braking to be discharged into electrical energy store 113 in order to charge electrical energy store 113 to charge with the parasitic electric current.
  • an electrical energy store 113 which can be electrically connected to electric motor 105 in order to supply the electric motor with electrical energy, it being possible for a parasitic electrical current generated as a result of countercurrent braking to be discharged into electrical energy store 113 in order to charge electrical energy store 113 to charge with the parasitic electric current.
  • the power tool 101 also includes a switch 115 which is arranged on the housing 103 .
  • a user of the power tool 101 can use the switch 115 to request that the electric motor 105 be started, for example.
  • the power tool 101 also includes a measuring device 117 which is arranged within the housing 103 .
  • the measuring device 117 is set up to measure the generated parasitic electric current, the control device 111 being set up depending on the measured one parasitic electric current to control the charging of the electrical energy store 113 with the parasitic electric current.
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method for braking an electric motor of a power tool, via which an insert tool arranged in a tool holder of the power tool can be driven in rotation.
  • the method includes controlling 201 a braking operation of the electric motor in response to a braking request to stop the rotary application tool, the braking operation including counter-current braking.
  • FIG. 3 shows a machine-readable storage medium 301 on which a computer program 303 is stored.
  • the computer program 303 includes instructions which, when the computer program 303 is executed by a computer, cause the latter to carry out a method for braking an electric motor of a power tool.
  • the power tool includes an electrical energy store 401, in particular a lithium-ion battery.
  • the power tool also includes a control device 403, which has a motor controller comprising power electronics. Electrical energy store 401 is electrically connected to control device 403 .
  • the power tool also includes an electric motor 405 which can be controlled by the control device 403 .
  • the electric motor 405 is connected via a gear 407 to an over-locking clutch with a counter-pressure spring and a light barrier 409 .
  • the ratcheting clutch 409 is connected to an output with hex socket and bit 411.
  • the hex socket is an example of a tool holder.
  • Bit 411 is an example of an insert tool.
  • a workpiece 413 can be screwed with a screw (not shown), the screw being screwed using the power tool.
  • the light barrier When a predetermined screwing torque is reached, the light barrier sends a signal 415 to the control device, which, in response to the signal, controls a braking operation of the electric motor 405 in order to stop the bit 411.
  • FIG. 5 shows a second block diagram 500 which schematically shows individual steps of using the power tool according to an embodiment.
  • a step 501 the screw is set on the workpiece to be screwed and a bit is set in the hex socket and a switch of the power tool is actuated to request starting of the electric motor.
  • the electric motor is driven in response to the switch operation.
  • a step 505 provides for a light barrier to be activated, which leads to the motor being stopped or halted by the motor being braked, the braking comprising counter-current braking 507 .
  • a step 509 there is a wait until the switch is released and operated again.
  • FIG. 6 shows a flow chart of a braking process according to an embodiment, as can be used for example in a method according to the second aspect.
  • the braking process starts at block 601.
  • a first braking phase 603 for example, 100% GS and 0% PRK are provided.
  • a subsequent braking phase 605 for example 50% GS and for example 50% PRK is provided.
  • 0% GS is provided, for example, and 100% PRK is provided, for example.
  • a subsequent braking phase 609 for example, 100% KS is provided until the electric motor according to block 611 comes to a standstill.
  • complete short-circuit braking that is to say 100% KS, is provided, as shown in accordance with braking phase 609 .
  • countercurrent braking GS
  • RK regenerative braking
  • the stator field pulls the rotor field and thus the rotor in the drive direction (normal operation).
  • the counter-torque increases until the over-locking clutch (see also Fig. 4) and the previously set preload of the spring over-locks (ball locks over the hump of the ring gear).
  • the over-locking clutch see also Fig. 4
  • the spring over-locks Ball locks over the hump of the ring gear.
  • On the plate where the balls are guided and where the spring is on the opposite side it snaps over the humps on the ring gear and activates the light barrier.
  • Counter-current braking is initiated in the motor control.
  • the energized motor phases are open for a short time. Due to the inductance of the motor winding, parasitic electrical reverse currents flow back from the motor to the electronics. These are now buffered in the battery pack or briefly loaded into the battery.
  • the braking current can be adjusted via the pulse duty factor of the PWM on the motor phase
  • sine commutation can be used.
  • an AC motor can also be operated. Battery packs with lithium cells are currently used. Any other rechargeable battery cells can be used.
  • Maximum braking effect (e.g. engine braking from max. speed range): o 100% reverse current braking o 0% (parasitic) recuperation
  • 50% reverse current braking effect e.g. engine braking from the medium speed range
  • 0% reverse current braking effect e.g. engine braking from a low speed range
  • the braking process according to FIG. 6 is preferably used.
  • short-circuit braking is used. This is particularly advantageous if the PC used (microcontroller as an example of a control device) cannot provide enough computing power (cost reasons) to implement robust standstill detection with counter-current braking. Therefore, at very low speeds, it switches to 100% KS to avoid a restart in the opposite direction. Therefore, for this embodiment, the flow is as follows.

Abstract

The invention relates to a power tool (101), in particular an electric screwdriver, comprising: a housing (103); an electric motor (105) which is located in the housing (103) and by means of which an insert tool (109) located in a tool holder (107) can be rotationally driven; and a control device (111) which is designed to control a braking process of the electric motor (105) in response to a braking request in order to stop the rotating insert tool (109), said braking process comprising countercurrent braking. The invention also relates to: a method for braking an electric motor of a power tool; a computer programme; and a machine-readable storage medium.

Description

Beschreibung description
Titel title
Elektrowerkzeug power tool
Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug, ein Verfahren zum Bremsen eines Elektromotors eines Elektrowerkzeugs, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium. The invention relates to a power tool, a method for braking an electric motor of a power tool, a computer program and a machine-readable storage medium.
Stand der Technik State of the art
Es sind Industrie-Abschaltschrauber bekannt. Abschaltschrauber in der Industrie werden für die Montage von Bauteilen, Gehäusen, Geräten etc. eingesetzt und benötigen in der Regel eine hohe Wiederholgenauigkeit. Für die Genauigkeit der Schrauber ist es elementar, dass diese eine konstante Drehzahl aufweisen. Eine Gasgebefunktion, wie sie bei Akkuschraubern bekannt ist, ist bei Abschaltschraubern nicht zulässig. Um über einen gesamten Akku-Ladezustand eine konstante Drehzahl zu erzielen, wird eine Leerlaufdrehzahl des Motors über eine Elektronik reduziert (bürstenlose Gleichstrommotoren). Industrial shut-off wrenches are known. Shut-off screwdrivers in industry are used for the assembly of components, housings, devices, etc. and usually require a high level of repeatability. It is elementary for the accuracy of the screwdrivers that they have a constant speed. An accelerator function, as known from cordless screwdrivers, is not permitted for shut-off screwdrivers. In order to achieve a constant speed over the entire battery charge status, an idling speed of the motor is reduced by electronics (brushless DC motors).
Weiter besteht ein Bedarf, eine Bremszeit bzw. eine Motorumdrehung beim Bremsen zu minimieren, damit ein zweites Überratschen einer Überrast- Kupplung des Elektrowerkzeugs verhindert werden kann. Alle weiteren Überrasten, mehr als 1-mal, verschlechtern die Wederholgenauigkeit. There is also a need to minimize a braking time or a motor revolution when braking, so that a second over-ratcheting of an over-locking clutch of the power tool can be prevented. Any further snapping, more than 1 time, degrades the scavenging accuracy.
Die Patentschrift EP 1 684 949 B1 offenbart eine Handwerkzeugmaschine. Patent specification EP 1 684 949 B1 discloses a hand-held power tool.
Offenbarung der Erfindung Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, ein Konzept zum effizienten Bremsen eines Elektromotors eines Elektrowerkzeugs bereitzustellen. Disclosure of Invention The object on which the invention is based is to be seen as providing a concept for efficiently braking an electric motor of a power tool.
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen. This object is solved by means of the respective subject matter of the independent claims. Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent subclaims.
Nach einem ersten Aspekt wird ein Elektrowerkzeug, insbesondere Elektroschrauber, bereitgestellt, umfassend: ein Gehäuse, ein in dem Gehäuse angeordneter Elektromotor, über den ein in einer Werkzeughalterung angeordnetes Einsatzwerkzeug rotierend antreibbar ist, eine Steuerungseinrichtung, welche eingerichtet ist, ansprechend auf eine Bremsanforderung einen Bremsvorgang des Elektromotors zu steuern, um das rotierende Einsatzwerkzeug anzuhalten, wobei der Bremsvorgang ein Gegenstrombremsen umfasst. According to a first aspect, a power tool, in particular an electric screwdriver, is provided, comprising: a housing, an electric motor arranged in the housing and via which an insert tool arranged in a tool holder can be driven in rotation, a control device which is set up to initiate a braking process in response to a braking request of the electric motor to stop the rotating application tool, the braking process comprising counter-current braking.
Nach einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Bremsen eines Elektromotors eines Elektrowerkzeugs, insbesondere eines Elektroschraubers, bereitgestellt, über den ein in einer Werkzeughalterung des Elektrowerkzeugs angeordnetes Einsatzwerkzeug rotierend antreibbar ist, wobei ansprechend auf eine Bremsanforderung ein Bremsvorgang des Elektromotors gesteuert wird, um das rotierende Einsatzwerkzeug anzuhalten, wobei der Bremsvorgang ein Gegenstrombremsen umfasst. According to a second aspect, a method is provided for braking an electric motor of a power tool, in particular an electric screwdriver, via which an application tool arranged in a tool holder of the power tool can be driven in rotation, with a braking process of the electric motor being controlled in response to a braking request in order to rotate the application tool to stop, wherein the braking process comprises counter-current braking.
Nach einem dritten Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Befehle umfasst, die bei Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer, beispielsweise durch das Elektrowerkzeug nach dem ersten Aspekt respektive nach der Steuerungseinrichtung des Elektrowerkzeugs nach dem ersten Aspekt, diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt auszuführen. Nach einem vierten Aspekt wird ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf dem das Computerprogramm nach dem dritten Aspekt gespeichert ist. According to a third aspect, a computer program is provided which comprises instructions which, when the computer program is executed by a computer, for example by the electric tool according to the first aspect or according to the control device of the electric tool according to the first aspect, cause this to carry out a method according to the second aspect to execute. According to a fourth aspect, there is provided a machine-readable storage medium on which the computer program according to the third aspect is stored.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis und schließt diese mit ein, dass der Bremsvorgang des Elektromotors derart gesteuert wird, dass dieser ein Gegenstrombremsen umfasst. Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass der Elektromotor effizient gebremst respektive angehalten werden kann. The invention is based on and includes the knowledge that the braking process of the electric motor is controlled in such a way that it includes counter-current braking. This brings about the technical advantage, for example, that the electric motor can be braked or stopped efficiently.
Ein Gegenstrombremsen umfasst ein Erzeugen eines Gegenfelds auf den Rotor mittels des Stators des Elektromotors. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einem effizienten und effektiven Bremsen des Elektromotors führt. Eine Analogie ist hier zum Beispiel, dass während einer Vorwärtsfahrt eines Kraftfahrzeugs in einen Rückwärtsgang geschaltet wird, nur dass hierbei eine Bremswirkung maximiert wird. Counter-current braking includes generating an opposing field on the rotor by means of the stator of the electric motor. This advantageously leads to efficient and effective braking of the electric motor. An analogy here is, for example, that a reverse gear is switched to while a motor vehicle is traveling forwards, except that in this case a braking effect is maximized.
Dadurch wird weiter zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass ein zweites Überratschen einer Überrast-Kupplung des Elektrowerkzeugs effizient verhindert werden kann. Dadurch kann zum Beispiel in vorteilhafter weise eine hohe Wiederholgenauigkeit des Elektrowerkzeugs bewirkt werden. This further brings about the technical advantage, for example, that a second ratcheting of a ratcheting clutch of the power tool can be efficiently prevented. As a result, for example, a high degree of repeatability of the power tool can be brought about in an advantageous manner.
Das Elektrowerkzeug umfasst nach einer Ausführungsform eine Überrast- Kupplung, welche einen Abtrieb des Elektromotors mit der Einsatzhalterung kuppelt. According to one embodiment, the power tool comprises a detent clutch which couples an output of the electric motor to the insert holder.
Das Elektrowerkzeug ist nach einer Ausführungsform ein Elektroschrauber. Der Elektroschrauber ist nach einer Ausführungsform ein Abschaltschrauber. Das Elektrowerkzeug ist nach einer Ausführungsform ein Industrie-Elektrowerkzeug. Der Abschaltschrauber ist nach einer Ausführungsform ein Industrie- Abschaltschrauber. According to one embodiment, the power tool is an electric screwdriver. According to one embodiment, the electric screwdriver is a shut-off screwdriver. According to one embodiment, the power tool is an industrial power tool. According to one embodiment, the shut-off wrench is an industrial shut-off wrench.
Nach einer Ausführungsform ist das Einsatzwerkzeug ein Eiement ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Einsatzwerkzeugen: Schrauber, Gewindeschneider, selbstschneidender Verschrauber. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Elektrowerkzeug einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulator, welcher elektrisch mit dem Elektromotor verbindbar ist, um den Elektromotor mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei ein aufgrund des Gegenstrombremsens erzeugter parasitärer elektrischer Strom in den elektrischen Energiespeicher abführbar ist, um den elektrischen Energiespeicher mit dem parasitären elektrischen Strom zu laden. According to one embodiment, the application tool is an element selected from the following group of application tools: screwdriver, thread cutter, self-tapping screw driver. According to one embodiment, it is provided that the power tool has an electrical energy store, in particular a lithium-ion battery, which can be electrically connected to the electric motor in order to supply the electric motor with electrical energy, with a parasitic electrical current generated due to countercurrent braking being fed into the electrical energy store can be dissipated in order to charge the electrical energy store with the parasitic electrical current.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass der aufgrund des Gegenstrombremsen erzeugte parasitäre elektrische Strom effizient abgeführt werden kann. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der elektrische Energiespeicher effizient geladen werden kann. This brings about the technical advantage, for example, that the parasitic electric current generated as a result of counter-current braking can be efficiently dissipated. This brings about the technical advantage in particular that the electrical energy store can be charged efficiently.
Bei einem Gegenstrombremsen können zum Beispiel bei einer Kommutierung parasitäre Rückströme entstehen, die abgeführt werden müssen, da zum Beispiel ansonsten ein Zwischenkreis Schaden nehmen kann. Im bekannten Stand der Technik ist es üblich, einen solchen parasitären elektrischen Strom mit einem Widerstand getaktet in Wärme abzuführen ("Brems-Chopper") (großer Widerstand und Kühlung erforderlich) oder einen Zwischenkreis stark zu erhöhen (große Kondensatoren). Diese beiden Nachteile/Problematiken der Wärmeabführung und entsprechender Bauraumvergrößerung werden in vorteilhafter Weise dadurch beseitigt, dass der parasitäre elektrische Strom in dem elektrischen Energiespeicher abgeführt wird. With counter-current braking, for example, commutation can result in parasitic reverse currents that have to be dissipated, since otherwise an intermediate circuit could be damaged, for example. In the known state of the art, it is customary to dissipate such a parasitic electric current with a resistor in a cycled manner into heat ("brake chopper") (large resistor and cooling required) or to greatly increase an intermediate circuit (large capacitors). These two disadvantages/problems of heat dissipation and the corresponding increase in installation space are advantageously eliminated in that the parasitic electrical current in the electrical energy store is dissipated.
Dadurch wird insbesondere ein kompaktes, leichtes, kühles und geräuscharmes Elektrowerkzeug bereitgestellt. Weiter wird es dadurch in vorteilhafter Weise zu einer Erhöhung einer Betriebsdauer des Elektrowerkzeugs kommen. Weiter wird durch den entsprechend geringeren Materialeinsatz das Elektrowerkzeug robuster (höhere Qualität) und günstiger für einen Kunden sowie in einer Herstellung günstiger für einen Hersteller. In this way, in particular, a compact, light, cool and low-noise power tool is provided. Furthermore, this will advantageously lead to an increase in the service life of the power tool. Furthermore, due to the correspondingly lower use of materials, the power tool becomes more robust (higher quality) and cheaper for a customer and cheaper for a manufacturer to produce.
In einer Ausführungsform ist der elektrische Energiespeicher ein Lithium-Ionen- Akkumulator. In einer Ausführungsform umfasst das Elektrowerkzeug eine Messeinrichtung, welche eingerichtet ist, den erzeugten parasitären elektrischen Strom zu messen, wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, abhängig von dem gemessenen parasitären elektrischen Strom das Laden des elektrischen Energiespeichers mit dem parasitären elektrischen Strom zu steuern. In one embodiment, the electrical energy store is a lithium-ion battery. In one specific embodiment, the power tool includes a measuring device that is set up to measure the parasitic electrical current that is generated, the control device being set up to control the charging of the electrical energy store with the parasitic electrical current as a function of the measured parasitic electrical current.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass das Laden des elektrischen Energiespeichers effizient gesteuert werden kann. This brings about the technical advantage, for example, that the charging of the electrical energy store can be controlled efficiently.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der gemessene parasitäre elektrische Strom mit einem vorbestimmten Stromschwellwert verglichen wird, wobei abhängig von dem Vergleich das Laden des elektrischen Energiespeichers gesteuert wird. Die Steuerungseinrichtung ist also insbesondere eingerichtet, das Laden des elektrischen Energiespeichers mit dem parasitären elektrischen Strom abhängig von diesem Vergleich zu steuern. One specific embodiment provides that the measured parasitic electrical current is compared to a predetermined current threshold value, with the charging of the electrical energy store being controlled as a function of the comparison. The control device is therefore set up in particular to control the charging of the electrical energy store with the parasitic electrical current as a function of this comparison.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass, wenn der gemessene parasitäre elektrische Strom größer oder größer gleich dem vorbestimmten Stromschwellwert ist, das Laden des elektrischen Energiespeichers mit dem parasitären elektrischen Strom gestoppt bzw. unterbrochen wird. Das heißt also insbesondere, dass die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, wenn der gemessene parasitäre elektrische Strom größer oder größer gleich dem vorbestimmten Stromschwellwert ist, das Laden des elektrischen Energiespeichers mit dem parasitären elektrischen Strom zu unterbrechen bzw. zu stoppen. Eine Regelung ist nach einer Ausführungsform vorgesehen. Die Regelung umfasst ein Regeln eines Motortastverhältnisses basierend auf einer elektrischen Spannung des elektrischen Energiespeichers, insbesondere der Batteriespannung im Fall, dass der elektrische Energiespeicher eine Batterie umfasst bzw. eine Batterie ist. Die Steuereinrichtung ist nach einer Ausführungsform eingerichtet die Regelung durchzuführen, also insbesondere ein Motortastverhältnisses basierend auf einer elektrischen Spannung des elektrischen Energiespeichers zu regeln. Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass aufgrund eines zu hohen parasitären elektrischen Stroms der elektrische Energiespeicher durch das entsprechende Laden Schaden nehmen kann. According to one specific embodiment, it is provided that when the measured parasitic electric current is greater than or greater than the predetermined current threshold value, the charging of the electric energy store with the parasitic electric current is stopped or interrupted. This means in particular that the control device is set up to interrupt or stop charging the electrical energy store with the parasitic electrical current when the measured parasitic electrical current is greater than or greater than or equal to the predetermined current threshold value. A regulation is provided according to one embodiment. The regulation includes regulating a motor pulse duty factor based on an electrical voltage of the electrical energy store, in particular the battery voltage in the event that the electrical energy store includes a battery or is a battery. According to one embodiment, the control device is set up to carry out the regulation, that is to say in particular to regulate a motor pulse duty factor based on an electrical voltage of the electrical energy store. This brings about the technical advantage, for example, that due to an excessively high parasitic electric current, the electric energy store can be damaged by the corresponding charging.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen dem elektrischen Energiespeicher und dem Elektromotor ein Zwischenkreis geschaltet ist, wobei der Zwischenkreis für den erzeugten parasitären elektrischen Strom nicht ausgelegt ist. In one embodiment, it is provided that an intermediate circuit is connected between the electrical energy store and the electric motor, the intermediate circuit not being designed for the parasitic electrical current that is generated.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass der Zwischenkreis einfach aufgebaut werden kann. Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass dieser einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Weiter wird dadurch zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass ein Bauraum für den Zwischenkreis kompakt gehalten werden kann. Weiter wird dadurch zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass auf eine Kühlung für den Zwischenkreis verzichtet werden kann. Das heißt also insbesondere, dass eine Spezifikation des Zwischenkreises vorgibt, dass dieser für den erzeugten parasitären elektrischen Strom nicht ausgelegt ist. Dies ist gemäß dem hier beschriebenen Konzept aber insofern nicht schädlich, als dass der erzeugte parasitäre elektrische Strom in den elektrischen Energiespeicher abgeführt wird, sodass eine Beschädigung des Zwischenkreises aufgrund des parasitären elektrischen Stroms effizient vermieden werden kann. This brings about the technical advantage, for example, that the intermediate circuit can be easily set up. This brings about the technical advantage, for example, that it can be produced easily and inexpensively. Furthermore, this brings about the technical advantage, for example, that installation space for the intermediate circuit can be kept compact. In addition, this brings about the technical advantage, for example, that cooling for the intermediate circuit can be dispensed with. This means in particular that a specification of the intermediate circuit specifies that it is not designed for the parasitic electric current that is generated. According to the concept described here, however, this is not harmful insofar as the parasitic electric current generated is discharged into the electric energy store, so that damage to the intermediate circuit due to the parasitic electric current can be efficiently avoided.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Elektrowerkzeug frei von einem Brems-Chopper ist. In one embodiment it is provided that the power tool is free of a brake chopper.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass das Elektrowerkzeug kompakt und leicht aufgebaut werden kann. Weiter wird dadurch zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass auf eine Kühlung für einen Brems-Chopper verzichtet werden kann. This brings about the technical advantage, for example, that the power tool can be constructed in a compact and lightweight manner. Furthermore, this brings about the technical advantage, for example, that cooling for a brake chopper can be dispensed with.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Bremsvorgang ein Kurzschlussbremsen und/oder ein Rekuperationsbremsen umfasst. Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass der Elektromotor effizient gebremst werden kann. In one embodiment, it is provided that the braking process includes short-circuit braking and/or regenerative braking. This brings about the technical advantage, for example, that the electric motor can be braked efficiently.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Bremsvorgang das Kurzschlussbremsen als letztes Bremsen vor Erreichen eines Elektromotorstillstands umfasst. In one embodiment, it is provided that the braking process includes short-circuit braking as the last braking before the electric motor comes to a standstill.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass der Elektromotorstillstand effizient und sicher erreicht werden kann. Insbesondere kann dadurch in vorteilhafter Weise auf eine aufwändige Motorstillstandserkennung verzichtet werden. Weiter wird dadurch zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass effizient vermieden werden kann, dass aufgrund des Gegenstrombremsens der Elektromotor nach Erreichen des Elektromotorstillstandes in eine Gegenrichtung dreht, also wieder anläuft. This brings about the technical advantage, for example, that the electric motor can be stopped efficiently and safely. In this way, in particular, a complex motor standstill detection can be dispensed with in an advantageous manner. In addition, this results in the technical advantage, for example, that it is possible to efficiently prevent the electric motor rotating in the opposite direction, ie starting up again, after the electric motor has come to a standstill, due to countercurrent braking.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Elektrowerkzeug eine Drehzahlerfassungseinrichtung umfasst, welche eingerichtet ist, eine Drehzahl des Elektromotors zu erfassen, wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, den Bremsvorgang abhängig von der erfassten Drehzahl zu steuern. In one embodiment, it is provided that the power tool includes a speed detection device which is set up to detect a speed of the electric motor, the control device being set up to control the braking process as a function of the detected speed.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass der Bremsvorgang effizient gesteuert werden kann. This brings about the technical advantage, for example, that the braking process can be controlled efficiently.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erfasste Drehzahl mit einem vorbestimmten Drehzahlschwellwert verglichen wird. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, den Bremsvorgang abhängig von diesem Vergleich zu steuern. Zum Beispiel ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, wenn die erfasste Drehzahl kleiner oder kleiner gleich dem vorbestimmten Drehzahlschwellwert ist, den Bremsvorgang derart zu steuern, dass ein Kurzschlussbremsen durchgeführt wird. In one embodiment it is provided that the detected rotational speed is compared with a predetermined rotational speed threshold value. In one specific embodiment, it is provided that the control device is set up to control the braking process as a function of this comparison. For example, according to one embodiment, it is provided that the control device is set up to control the braking process in such a way that short-circuit braking is carried out if the detected speed is less than or less than the predetermined speed threshold value.
In einer Ausführungsform sind mehrere unterschiedliche Drehzahlschwellwerte vorgesehen. Die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit einem Drehzahlschwellwert gelten analog für mehrere Drehzahlschwellwerte. Das heißt also insbesondere, dass je nach vorgegebenem Drehzahlschwellwert und abhängig von der erfassten Drehzahl vorgesehen ist, den Bremsvorgang entsprechend zu steuern. Das heißt also insbesondere, dass abhängig von der aktuellen Drehzahl des Elektromotors zum Beispiel ein Kurzschlussbremsen und/oder ein Rekuperationsbremsen und/oder ein Gegenstrombremsen durchgeführt wird. In one embodiment, several different speed threshold values are provided. The above statements in connection with a speed threshold value apply analogously to a number of speed threshold values. This means ie in particular that depending on the predetermined speed threshold and depending on the detected speed is provided to control the braking process accordingly. This means in particular that short-circuit braking and/or regenerative braking and/or counter-current braking is carried out, for example, depending on the current speed of the electric motor.
Nach einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Elektrowerkzeug bei dem Verfahren nach dem zweiten Aspekt um das Elektrowerkzeug nach dem ersten Aspekt. In one embodiment, the power tool in the method of the second aspect is the power tool of the first aspect.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Elektrowerkzeug nach dem ersten Aspekt eingerichtet oder ausgebildet ist, das Verfahren nach dem zweiten Aspekt aus- oder durchzuführen. In one embodiment, it is provided that the power tool is set up or designed according to the first aspect to execute or carry out the method according to the second aspect.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren nach dem zweiten Aspekt mittels des Elektrowerkzeugs nach dem ersten Aspekt aus- oder durchgeführt wird. According to one embodiment, it is provided that the method according to the second aspect is carried out using the power tool according to the first aspect.
Technische Funktionalitäten des Verfahrens ergeben sich analog aus entsprechenden technischen Funktionalitäten des Elektrowerkzeugs und umgekehrt. Das heißt also insbesondere, dass sich Vorrichtungsmerkmale aus entsprechenden Verfahrensmerkmalen und umgekehrt ergeben. Technical functionalities of the method result analogously from corresponding technical functionalities of the power tool and vice versa. This means in particular that device features result from corresponding method features and vice versa.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein aufgrund des Gegenstrombremsens erzeugter parasitärer elektrischer Strom in den elektrischen Energiespeicher abgeführt wird, um den elektrischen Energiespeicher mit dem parasitären elektrischen Strom zu laden. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der elektrische Energiespeicher mit dem parasitären elektrischen Strom geladen wird. In one embodiment, it is provided that a parasitic electric current generated as a result of the counter-current braking is discharged into the electric energy storage device in order to charge the electric energy storage device with the parasitic electric current. In one embodiment it is provided that the electrical energy store is charged with the parasitic electrical current.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erzeugte parasitäre elektrische Strom gemessen wird, wobei abhängig von dem gemessenen parasitären elektrischen Strom das Laden des elektrischen Energiespeichers mit dem parasitären elektrischen Strom gesteuert wird. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Drehzahl des Elektromotors erfasst wird, wobei der Bremsvorgang abhängig von der erfassten Drehzahl gesteuert wird. One embodiment provides that the generated parasitic electric current is measured, the charging of the electric energy store with the parasitic electric current being controlled as a function of the measured parasitic electric current. In one embodiment it is provided that a speed of the electric motor is detected, with the braking process being controlled as a function of the detected speed.
Die Abkürzung "bzw." steht für "beziehungsweise". Die Formulierung "beziehungsweise" steht insbesondere für "respektive". Die Formulierung "respektive" steht insbesondere für "und/oder". The abbreviation "or." stands for "or". The wording "or" stands in particular for "respectively". The wording "respective" stands in particular for "and/or".
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren nach dem zweiten Aspekt ein computerimplementiertes Verfahren ist. In one embodiment it is provided that the method according to the second aspect is a computer-implemented method.
Falls in der Beschreibung der Begriff "Motor" verwendet wird, soll "Elektromotor mitgelesen werden. Falls in der Beschreibung der Begriff "Batterie" bzw. "Akku" verwendet werden, soll der allgemeinere Begriff "elektrischer Energiespeicher" mitgelesen werden. If the term "motor" is used in the description, "electric motor" should also be read. If the term "battery" or "rechargeable battery" is used in the description, the more general term "electrical energy store" should also be read.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 ein Elektrowerkzeug, 1 a power tool,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bremsen eines Elektromotors eines Elektrowerkzeugs, 2 shows a flow chart of a method for braking an electric motor of a power tool,
Fig. 3 ein maschinenlesbares Speichermedium, 3 a machine-readable storage medium,
Fig. 4 ein erstes Blockdiagramm, 4 shows a first block diagram,
Fig. 5 ein zweites Blockdiagramm, 5 shows a second block diagram,
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines Bremsverfahrens und 6 shows a flow chart of a braking method and
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Bremsverfahrens. Fig. 1 zeigt ein Elektrowerkzeug 101. 7 shows a flow chart of a further braking method. 1 shows a power tool 101.
Das Elektrowerkzeug 101 umfasst ein Gehäuse 103, in welchem ein Elektromotor 105 angeordnet ist. Das Elektrowerkzeug 101 umfasst weiter eine Werkzeughalterung 107, in welchem ein Einsatzwerkzeug 109 angeordnet ist.The power tool 101 includes a housing 103 in which an electric motor 105 is arranged. The power tool 101 further includes a tool holder 107 in which an insert tool 109 is arranged.
Die Werkzeughalterung 107 ist durch den Elektromotor 105 rotierend antreibbar. Das heißt also, dass der Elektromotor 105 die Werkzeughalterung 107 rotierend antreiben kann. The tool holder 107 can be driven in rotation by the electric motor 105 . This means that the electric motor 105 can drive the tool holder 107 in rotation.
Das Elektrowerkzeug 101 umfasst weiter eine Steuerungseinrichtung 111, welche innerhalb des Gehäuses 103 angeordnet ist. Die Steuerungseinrichtung 111 ist eingerichtet, ansprechend auf eine Bremsanforderung einen Bremsvorgang des Elektromotors 105 zu steuern, um das rotierende Einsatzwerkzeug 109 anzuhalten, wobei der Bremsvorgang ein Gegenstrombremsen umfasst. The power tool 101 also includes a control device 111 which is arranged within the housing 103 . The control device 111 is set up to control a braking process of the electric motor 105 in response to a braking request in order to stop the rotating application tool 109, the braking process comprising counter-current braking.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Bremsanforderung ansprechend auf ein Erreichen eines vorbestimmten Schraubmoments erzeugt wird. According to one specific embodiment, it is provided that a braking request is generated in response to a predetermined screw torque being reached.
Das Elektrowerkzeug 101 umfasst weiter einen elektrischen Energiespeicher 113, welcher elektrisch mit dem Elektromotor 105 verbindbar ist, um den Elektromotor mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei ein aufgrund des Gegenstrombremsens erzeugter parasitärer elektrischer Strom in den elektrischen Energiespeicher 113 abführbar ist, um den elektrischen Energiespeicher 113 mit dem parasitären elektrischen Strom zu laden. Power tool 101 further comprises an electrical energy store 113, which can be electrically connected to electric motor 105 in order to supply the electric motor with electrical energy, it being possible for a parasitic electrical current generated as a result of countercurrent braking to be discharged into electrical energy store 113 in order to charge electrical energy store 113 to charge with the parasitic electric current.
Das Elektrowerkzeug 101 umfasst weiter einen Schalter 115, welcher am Gehäuse 103 angeordnet ist. Über den Schalter 115 kann ein Benutzer des Elektrowerkzeugs 101 zum Beispiel ein Starten des Elektromotors 105 anfordern. The power tool 101 also includes a switch 115 which is arranged on the housing 103 . A user of the power tool 101 can use the switch 115 to request that the electric motor 105 be started, for example.
Das Elektrowerkzeug 101 umfasst weiter eine Messeinrichtung 117, welche innerhalb des Gehäuses 103 angeordnet ist. Die Messeinrichtung 117 ist eingerichtet, den erzeugten parasitären elektrischen Strom zu messen, wobei die Steuerungseinrichtung 111 eingerichtet ist, abhängig von dem gemessenen parasitären elektrischen Strom das Laden des elektrischen Energiespeichers 113 mit dem parasitären elektrischen Strom zu steuern. The power tool 101 also includes a measuring device 117 which is arranged within the housing 103 . The measuring device 117 is set up to measure the generated parasitic electric current, the control device 111 being set up depending on the measured one parasitic electric current to control the charging of the electrical energy store 113 with the parasitic electric current.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bremsen eines Elektromotors eines Elektrowerkzeugs, über den in einer Werkzeughalterung des Elektrowerkzeugs angeordnetes Einsatzwerkzeug rotierend antreibbar ist. Das Verfahren umfasst ein Steuern 201 eines Bremsvorgangs des Elektromotors ansprechend auf eine Bremsanforderung, um das rotierende Einsatzwerkzeug anzuhalten, wobei der Bremsvorgang ein Gegenstrombremsen umfasst. FIG. 2 shows a flowchart of a method for braking an electric motor of a power tool, via which an insert tool arranged in a tool holder of the power tool can be driven in rotation. The method includes controlling 201 a braking operation of the electric motor in response to a braking request to stop the rotary application tool, the braking operation including counter-current braking.
Fig. 3 zeigt ein maschinenlesbares Speichermedium 301 , auf dem ein Computerprogramm 303 gespeichert ist. Das Computerprogramm 303 umfasst Befehle, die bei Ausführung des Computerprogramms 303 durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren zum Bremsen eines Elektromotors eines Elektrowerkzeugs auszuführen. 3 shows a machine-readable storage medium 301 on which a computer program 303 is stored. The computer program 303 includes instructions which, when the computer program 303 is executed by a computer, cause the latter to carry out a method for braking an electric motor of a power tool.
Fig. 4 zeigt ein erstes Blockdiagramm 400, welches Elemente eines Elektrowerkzeugs nach einer Ausführungsform symbolisch zeigt. FIG. 4 shows a first block diagram 400 symbolically showing elements of a power tool according to an embodiment.
Das Elektrowerkzeug umfasst einen elektrischen Energiespeicher 401 , insbesondere einen Lithium-Ionen-Akkumulator. Das Elektrowerkzeug umfasst weiter eine Steuerungseinrichtung 403, welche eine Motorsteuerung umfassend eine Leistungselektronik aufweist. Der elektrische Energiespeicher 401 ist mit der Steuerungseinrichtung 403 elektrisch verbunden. Das Elektrowerkzeug umfasst weiter einen Elektromotor 405, welcher von der Steuerungseinrichtung 403 gesteuert werden kann. The power tool includes an electrical energy store 401, in particular a lithium-ion battery. The power tool also includes a control device 403, which has a motor controller comprising power electronics. Electrical energy store 401 is electrically connected to control device 403 . The power tool also includes an electric motor 405 which can be controlled by the control device 403 .
Der Elektromotor 405 ist über ein Getriebe 407 mit einer Überrastkupplung mit Gegendruckfeder und Lichtschranke 409 verbunden. Die Überrastkupplung 409 ist mit einem Abtrieb mit Hex-Aufnahme und Bit 411 verbunden. Die Hex- Aufnahme stellt ein Beispiel für eine Werkzeughalterung dar. Das Bit 411 ist ein Beispiel für ein Einsatzwerkzeug. Ein Werkstück 413 kann mittels einer Schraube (nicht gezeigt) verschraubt werden kann, wobei die Schraube unter Verwendung des Elektrowerkzeugs geschraubt wird. The electric motor 405 is connected via a gear 407 to an over-locking clutch with a counter-pressure spring and a light barrier 409 . The ratcheting clutch 409 is connected to an output with hex socket and bit 411. The hex socket is an example of a tool holder. Bit 411 is an example of an insert tool. A workpiece 413 can be screwed with a screw (not shown), the screw being screwed using the power tool.
Bei Erreichen eines vorbestimmten Schraubmoments sendet die Lichtschranke ein Signal 415 an die Steuerungseinrichtung, welche ansprechend auf das Signal ein Bremsvorgang des Elektromotors 405 steuert, um das Bit 411 anzuhalten. When a predetermined screwing torque is reached, the light barrier sends a signal 415 to the control device, which, in response to the signal, controls a braking operation of the electric motor 405 in order to stop the bit 411.
Fig. 5 zeigt ein zweites Blockdiagramm 500, welches einzelne Schritte einer Verwendung des Elektrowerkzeugs nach einer Ausführungsform schematisch zeigt. FIG. 5 shows a second block diagram 500 which schematically shows individual steps of using the power tool according to an embodiment.
Gemäß einem Schritt 501 wird die Schraube an das zu verschraubende Werkstück gesetzt und es wird ein Bit in die Hex-Aufnahme gesetzt und es wird ein Schalter des Elektrowerkzeugs betätigt, um ein Starten des Elektromotors anzufordern. Gemäß einem Schritt 503 wird ansprechend auf die Schalterbetätigung der Elektromotor angetrieben. Wenn ein Anzugsmoment (Schraubmoment) der Schraube erreicht wird, ist gemäß einem Schritt 505 vorgesehen, dass eine Lichtschranke aktiviert wird, was zu einem Stoppen bzw. Anhalten des Motors führt, indem der Motor gebremst wird, wobei das Bremsen ein Gegenstrombremsen 507 umfasst. Gemäß einem Schritt 509 wird gewartet, bis der Schalter losgelassen und erneut betätigt wird. According to a step 501, the screw is set on the workpiece to be screwed and a bit is set in the hex socket and a switch of the power tool is actuated to request starting of the electric motor. According to a step 503, the electric motor is driven in response to the switch operation. When a tightening torque (screwing torque) of the screw is reached, a step 505 provides for a light barrier to be activated, which leads to the motor being stopped or halted by the motor being braked, the braking comprising counter-current braking 507 . According to a step 509, there is a wait until the switch is released and operated again.
Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Bremsvorgangs nach einer Ausführungsform, wie es zum Beispiel bei einem Verfahren nach dem zweiten Aspekt verwendet werden kann. FIG. 6 shows a flow chart of a braking process according to an embodiment, as can be used for example in a method according to the second aspect.
Ein Bremsvorgang kann einen oder mehrere der folgenden Bremsvorgänge umfassen: Gegenstrombremsen (GS), Rekuperationsbremsen (RK), parasitäres Rekuperationsbremsen (PRK) und Kurzschlussbremsen (KS). Die vorstehenden Abkürzungen bezüglich der einzelnen Bremsarten werden nachfolgend verwendet. A braking process can include one or more of the following braking processes: counter-current braking (GS), regenerative braking (RK), parasitic regenerative braking (PRK) and short-circuit braking (KS). The above abbreviations relating to the individual types of braking are used below.
Durch gezielte Phasenverschiebung der Kommutierungszeitpunkte kann gemäß einer Ausführungsform kontinuierlich zwischen (parasitären) Rekuperationsanteilen und Gegenstrombremsungsanteilen eingestellt werden. Die Umleitung bzw. Steuerung des Stromflusses erfolgt somit nach einer Ausführungsform über eine gezielte Phasenverschiebung der Kommutierungszeitpunkte. By targeted phase shifting of the commutation instants, according to one embodiment, it is possible continuously between (parasitic) Recuperation shares and countercurrent braking shares are set. According to one embodiment, the diversion or control of the current flow thus takes place via a targeted phase shift of the commutation instants.
Der Bremsvorgang startet beim Block 601. In einer ersten Bremsphase 603 ist zum Beispiel 100% GS und 0% PRK vorgesehen. In einer darauf folgenden Bremsphase 605 ist zum Beispiel 50% GS und ist zum Beispiel 50% PRK vorgesehen. In einer darauf folgenden Bremsphase 607 ist zum Beispiel 0% GS und ist zum Beispiel 100% PRK vorgesehen. In einer darauf folgenden Bremsphase 609 ist zum Beispiel 100% KS vorgesehen, bis der Elektromotor gemäß dem Block 611 zum Stillstand kommt. The braking process starts at block 601. In a first braking phase 603, for example, 100% GS and 0% PRK are provided. In a subsequent braking phase 605, for example 50% GS and for example 50% PRK is provided. In a subsequent braking phase 607, 0% GS is provided, for example, and 100% PRK is provided, for example. In a subsequent braking phase 609, for example, 100% KS is provided until the electric motor according to block 611 comes to a standstill.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in den vorstehenden Bremsphasen 603, 605, 607 die Abkürzung PRK durch RK ersetzt wird. Das heißt also, dass dort anstelle der parasitären Rekuperation eine Rekuperation ohne parasitären elektrischen Strom zwecks Bremsen vorgesehen ist. In an embodiment that is not shown, it is provided that in the above braking phases 603, 605, 607 the abbreviation PRK is replaced by RK. This therefore means that there, instead of the parasitic recuperation, recuperation without parasitic electric current is provided for the purpose of braking.
Weiter wird an dieser Stelle angemerkt, dass die vorstehenden Prozentangaben hinsichtlich der einzelnen Bremsanteile beispielhafte Angaben sind. Andere Werte sind insbesondere möglich. It is also noted at this point that the percentages given above with regard to the individual braking components are exemplary figures. Other values are particularly possible.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der Bremsphase 603 anstelle von 100% GS insbesondere 95% GS und insbesondere 5% PRK bzw. RK vorgesehen ist. One embodiment provides that in the braking phase 603 instead of 100% GS, in particular 95% GS and in particular 5% PRK or RK is provided.
Als letzte Bremsphase, bevor der Elektromotor zum Stillstand kommt, ist gemäß einer Ausführungsform eine vollständige Kurzschlussbremsung, also 100% KS, vorgesehen, wie gemäß der Bremsphase 609 gezeigt. As the last braking phase before the electric motor comes to a standstill, according to one specific embodiment, complete short-circuit braking, that is to say 100% KS, is provided, as shown in accordance with braking phase 609 .
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Bremsvorgangs nach einer Ausführungsform, wie es zum Beispiel bei einem Verfahren nach dem zweiten Aspekt verwendet werden kann. Der Bremsvorgang startet beim Block 701. In einer ersten Bremsphase 703 ist 100% RK und ist 0% KS vorgesehen. In einer darauf folgenden Bremsphase 705 ist 50% RK und ist 50% KS vorgesehen. In einer darauf folgenden Bremsphase 707 ist 0% RK und ist 100% KS vorgesehen. Die Kurzschlussbremsung wird gemäß Phase 707 so lange durchgeführt, bis der Motor zum Stillstand gekommen ist gemäß dem Block 709. FIG. 7 shows a flow chart of a further braking process according to an embodiment, as can be used for example in a method according to the second aspect. The braking process starts at block 701. In a first braking phase 703, 100% RK and 0% KS are provided. In a subsequent braking phase 705, 50% RK and 50% KS are provided. In a subsequent braking phase 707, 0% RK and 100% KS are provided. The short-circuit braking is carried out according to phase 707 until the motor has come to a standstill according to block 709.
In den vorstehenden Bremsphasen 703, 705, 707 kann in einer nicht gezeigten Ausführungsform vorgesehen sein, dass anstelle der Rekuperationsbremsung (RK) ein Gegenstrombremsen (GS) vorgesehen ist. In the above braking phases 703, 705, 707, in an embodiment that is not shown, countercurrent braking (GS) can be provided instead of regenerative braking (RK).
Weiter wird angemerkt, dass die vorstehenden Prozentangaben auch hier nur beispielhafte Prozentangaben sind und auch andere davon abweichende Werte möglich sind. It is also noted that the above percentages are also only exemplary percentages and other values deviating from them are also possible.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einem Antriebsmodus des Elektrowerkzeugs das Statorfeld das Rotorfeld und damit den Rotor in Antriebsrichtung (Normalbetrieb) zieht. Wenn eine Schraube angezogen wird, steigt das Gegenmoment (Entgegen des Antriebsmoment) bis die Überrastkupplung (siehe auch Fig. 4), und die zuvor eingestellte Vorspannung der Feder, überrastet (Kugel rastet über Höcker des Hohlrades). An der Platte, wo die Kugel geführt werden und wo die Feder auf der Gegenseite sich befindet, rastet über die Höcker am Hohlrad über und aktiviert die Lichtschranke. In der Motorsteuerung wird die Gegenstrombremsung eingeleitet. Bei der Kommutierung (Umschaltung der bestromenden Motorphasen) ist kurzzeitig die bestromte Motorphasen offen. Durch die Induktivität der Motorwicklung fließen nun parasitäre elektrische Rückströme vom Motor in die Elektronik zurück. Diese werden nun in den Akkupack gepuffert bzw. kurzeitig in die Batterie geladen. In one embodiment it is provided that in a drive mode of the power tool the stator field pulls the rotor field and thus the rotor in the drive direction (normal operation). When a screw is tightened, the counter-torque (against the drive torque) increases until the over-locking clutch (see also Fig. 4) and the previously set preload of the spring over-locks (ball locks over the hump of the ring gear). On the plate where the balls are guided and where the spring is on the opposite side, it snaps over the humps on the ring gear and activates the light barrier. Counter-current braking is initiated in the motor control. During commutation (switching over of the energized motor phases), the energized motor phases are open for a short time. Due to the inductance of the motor winding, parasitic electrical reverse currents flow back from the motor to the electronics. These are now buffered in the battery pack or briefly loaded into the battery.
Im Stand der Technik wird dies durch einen Bremschopper „verheizt“ werden. Dies erfordert zusätzlichen Bauraum und Entwärmung. In the prior art, this is “burned out” by a brake chopper. This requires additional installation space and cooling.
Im Stand der Technik wird hierzu der Zwischenkreis (Kondensator) stark erhöht. Dies führt zu einer Bauraumvergrößerung. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass es nur für positive °C (> 0°C, also für eine Temperatur des elektrischen Energiespeichers für größer oder größer gleich 0°C) erlaubt ist, den Akkupack (allgemein den elektrischen Energiespeicher) zu laden. Darunter ist in einer Ausführungsform lediglich das Entladen des Batteriepacks erlaubt. Für < 0°C Batterietemperatur (also einer Temperatur des elektrischen Energiespeichers von kleiner oder kleiner-gleich 0°C) wird nach einer Ausführungsform eine Kurzschlussbremsung angewandt, bis die geforderte Batterietemperatur erreicht wird (Batterieentladung erwärmt Batteriezelle). Da hier vorgesehen sein kann, dass die geforderte Wiederholgenauigkeit nicht eingehalten werden kann, signalisiert die Steuerungseinrichtung einen Fehler, zum Beispiel dass die Verschraubung nicht OK ist. In the prior art, the intermediate circuit (capacitor) is greatly increased for this purpose. This leads to an increase in installation space. In one embodiment, it is provided that charging the battery pack (generally the electrical energy store) is only permitted for positive °C (>0°C, ie for a temperature of the electrical energy store greater than or equal to 0°C). In one embodiment, only the discharging of the battery pack is permitted below this. For a battery temperature of <0° C. (ie a temperature of the electrical energy store of less than or less than 0° C.), short-circuit braking is used according to one embodiment until the required battery temperature is reached (battery discharge heats up the battery cell). Since it can be provided here that the required repeat accuracy cannot be maintained, the control device signals an error, for example that the screw connection is not OK.
Weiter kann neben der Motordrehzahl und dem Motorstrom (bei der Gegenstrombremsung) auch der Batteriestrom und die Batteriespannung geregelt werden, um diese innerhalt der Batteriespezifikationen zu betreiben. Zusammenhänge: In addition to the motor speed and the motor current (in the case of counter-current braking), the battery current and the battery voltage can also be regulated in order to operate them within the battery specifications. connections:
Um so höher der Bremsstrom, desto höher der (parasitäre) Rückstrom in die Batterie The higher the braking current, the higher the (parasitic) return current into the battery
Um so höher die abzubremsende Motordrehzahl, desto höher der Bremsstrom The higher the motor speed to be braked, the higher the braking current
Der Bremsstrom kann über das Tastverhältnis der PWM an der Motorphase eingestellt werden The braking current can be adjusted via the pulse duty factor of the PWM on the motor phase
Neben der Blockkommutierung kann eine Sinuskommutierung angewandt werden. Es kann neben einem DC, EC auch ein AC Motor betrieben werden. Aktuell werden Batteriepacks mit Lithium-Zellen verwendet. Es können beliebig andere wieder aufladbare Batteriezellen verwendet werden. In addition to block commutation, sine commutation can be used. In addition to a DC, EC, an AC motor can also be operated. Battery packs with lithium cells are currently used. Any other rechargeable battery cells can be used.
Es folgt ein weiteres Anwendungsbeispiel: Another application example follows:
Maximale Bremswirkung (z.B. Motorbremsung aus max. Drehzahlbereich): o 100% Gegenstrombremsung o 0% (parasitäre) Rekuperation Maximum braking effect (e.g. engine braking from max. speed range): o 100% reverse current braking o 0% (parasitic) recuperation
50% Gegenstrombremswirkung (z.B. Motorbremsung aus mittleren Drehzahlbereich): o 50% Gegenstrombremsung o 50% (parasitäre) Rekuperation 0% Gegenstrombremswirkung (z.B. Motorbremsung aus niedrigen Drehzahlbereich): o 0% Gegenstrombremsung o 100% (parasitäre) Rekuperation 50% reverse current braking effect (e.g. engine braking from the medium speed range): o 50% reverse current braking o 50% (parasitic) recuperation 0% reverse current braking effect (e.g. engine braking from a low speed range): o 0% reverse current braking o 100% (parasitic) recuperation
Anzumerken ist, dass der Motorstillstand bis zu Orpm in der Regel nur mit einer Kurzschlussbremsung möglich ist. Hierbei wird von einer sehr niedrigen Motordrehzahl auf Orpm gebremst. Z.B. Aktiver Bremsvorgang mit Gegenstrombremsung und (parasitäre) Rekuperation/Ladevorgang. Passiver Bremsvorgang mit Kurzschlussbremsung It should be noted that the motor standstill up to Orpm is usually only possible with short-circuit braking. Here, braking takes place from a very low engine speed to Orpm. For example, active braking with countercurrent braking and (parasitic) recuperation/charging. Passive braking with short-circuit braking
Hinsichtlich einer maximalen Bremswirkung wird vorzugsweise der Bremsvorgang nach Fig. 6 verwendet. Am Ende ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Kurzschlussbremsung angewendet wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, falls die verwendeten pC (Microcontroller als ein Beispiel für eine Steuerungseinrichtung) nicht genug Rechenleistung (Kostengründen) bereitstellen können, um mit einer Gegenstrombremsung eine robuste Stillstandserkennung zu realisieren. Daher wird bei sehr geringen Drehzahl auf 100% KS umgeschaltet, um einen Wiederanlauf in die entgegengesetzte Richtung zu vermeiden. Daher sieht für dieses Ausführungsbeispiel der Ablauf wie folgt aus. With regard to a maximum braking effect, the braking process according to FIG. 6 is preferably used. Finally, according to one embodiment, short-circuit braking is used. This is particularly advantageous if the PC used (microcontroller as an example of a control device) cannot provide enough computing power (cost reasons) to implement robust standstill detection with counter-current braking. Therefore, at very low speeds, it switches to 100% KS to avoid a restart in the opposite direction. Therefore, for this embodiment, the flow is as follows.
1. Signal zur Aktivierung des Bremsvorganges 1. Signal to activate the braking process
2. -95% GS und 5% PRK (falls 100% GS technisch nicht möglich sind) 2. -95% GS and 5% PRK (if 100% GS is not technically possible)
3. 100% KS 3. 100% KS
4. Stillstand der Motors. 4. Motor stopped.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Elektrowerkzeug (101), insbesondere Elektroschrauber, umfassend: ein Gehäuse (103), ein in dem Gehäuse (103) angeordneter Elektromotor (105), über den ein in einer Werkzeughalterung (107) angeordnetes Einsatzwerkzeug (109) rotierend antreibbar ist, eine Steuerungseinrichtung (111), welche eingerichtet ist, ansprechend auf eine Bremsanforderung einen Bremsvorgang des Elektromotors (105) zu steuern, um das rotierende Einsatzwerkzeug (109) anzuhalten, wobei der Bremsvorgang ein Gegenstrombremsen umfasst. 1. Power tool (101), in particular an electric screwdriver, comprising: a housing (103), an electric motor (105) arranged in the housing (103) and via which an insert tool (109) arranged in a tool holder (107) can be driven in rotation, a Control device (111), which is set up to control a braking process of the electric motor (105) in response to a braking request in order to stop the rotating application tool (109), the braking process comprising counter-current braking.
2. Elektrowerkzeug (101) nach Anspruch 1, umfassend einen elektrischen Energiespeicher (113), insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulator, welcher elektrisch mit dem Elektromotor (105) verbindbar ist, um den Elektromotor (105) mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei ein aufgrund des Gegenstrombremsens erzeugter parasitärer elektrischer Strom in den elektrischen Energiespeicher (113) abführbar ist, um den elektrischen Energiespeicher (113) mit dem parasitären elektrischen Strom zu laden. 2. Power tool (101) according to claim 1, comprising an electrical energy store (113), in particular a lithium-ion battery, which is electrically connected to the electric motor (105) to supply the electric motor (105) with electrical energy, wherein a parasitic electric current generated due to counter-current braking can be discharged into the electric energy store (113) in order to charge the electric energy store (113) with the parasitic electric current.
3. Elektrowerkzeug (101) nach Anspruch 2, umfassend eine Messeinrichtung (117), welche eingerichtet ist, den erzeugten parasitären elektrischen Strom zu messen, wobei die Steuerungseinrichtung (111) eingerichtet ist, abhängig von dem gemessenen parasitären elektrischen Strom das Laden des elektrischen Energiespeichers (113) mit dem parasitären elektrischen Strom zu steuern. 3. Power tool (101) according to claim 2, comprising a measuring device (117) which is set up to measure the generated parasitic electric current, wherein the control device (111) is set up to charge the electrical energy store depending on the measured parasitic electric current (113) with the parasitic electric current.
4. Elektrowerkzeug (101) nach Anspruch 2 oder 3, wobei zwischen dem elektrischen Energiespeicher (113) und dem Elektromotor (105) ein Zwischenkreis geschaltet ist, wobei der Zwischenkreis für den erzeugten parasitären elektrischen Strom nicht ausgelegt ist. 4. Power tool (101) according to claim 2 or 3, wherein an intermediate circuit is connected between the electrical energy store (113) and the electric motor (105), wherein the intermediate circuit is not designed for the parasitic electric current generated.
5. Elektrowerkzeug (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Elektrowerkzeug (101) frei von einem Bremschopper ist. 5. Power tool (101) according to any one of the preceding claims, wherein the power tool (101) is free of a brake chopper.
6. Elektrowerkzeug (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Bremsvorgang ein Kurzschlussbremsen und/oder ein Rekuperationsbremsen umfasst. 6. Power tool (101) according to any one of the preceding claims, wherein the braking process comprises short-circuit braking and/or regenerative braking.
7. Elektrowerkzeug (101) nach Anspruch 6, wobei der Bremsvorgang das Kurzschlussbremsen als letztes Bremsen vor Erreichen eines Elektromotorstillstands umfasst. 7. Power tool (101) according to claim 6, wherein the braking process comprises short-circuit braking as the last braking before the electric motor comes to a standstill.
8. Elektrowerkzeug (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Drehzahlerfassungseinrichtung, welche eingerichtet ist, eine Drehzahl des Elektromotors (105) zu erfassen, wobei die Steuerungseinrichtung (111) eingerichtet ist, den Bremsvorgang abhängig von der erfassten Drehzahl zu steuern. 8. Power tool (101) according to any one of the preceding claims, comprising a speed detection device which is set up to detect a speed of the electric motor (105), wherein the control device (111) is set up to control the braking process depending on the detected speed.
9. Verfahren zum Bremsen eines Elektromotors (105) eines Elektrowerkzeugs (101), insbesondere eines Elektroschraubers, über den ein in einer Werkzeughalterung (107) des Elektrowerkzeugs (101) angeordnetes Einsatzwerkzeug (109) rotierend antreibbar ist, wobei ansprechend auf eine Bremsanforderung ein Bremsvorgang des Elektromotors (105) gesteuert (201) wird, um das rotierende Einsatzwerkzeug (109) anzuhalten, wobei der Bremsvorgang ein Gegenstrombremsen umfasst. 9. Method for braking an electric motor (105) of a power tool (101), in particular an electric screwdriver, via which an insert tool (109) arranged in a tool holder (107) of the power tool (101) can be driven in rotation, with a braking process being triggered in response to a braking request of the electric motor (105) is controlled (201) to stop the rotating application tool (109), the braking process comprising counter-current braking.
10. Computerprogramm (303), umfassend Befehle, die bei Ausführung des Computerprogramms (303) durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß Anspruch 9 auszuführen. 10. Computer program (303) comprising instructions which, when the computer program (303) is executed by a computer, cause it to carry out a method according to claim 9.
11. Maschinenlesbares Speichermedium (301), auf dem das Computerprogramm (303) nach Anspruch 10 gespeichert ist. 11. Machine-readable storage medium (301) on which the computer program (303) according to claim 10 is stored.
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