ES2685075T3 - Herramienta manual - Google Patents

Abstract

Una herramienta manual que comprende un motor de accionamiento (16) acoplado a un accionamiento (18), un dispositivo de suministro de energia (62) para suministrar energia electrica, un dispositivo de control (58) con un controlador de motor (60) para controlar el motor de accionamiento (16) y un modulo de deteccion de estado operativo (61) disenado para detectar al menos una variable de estado operativo y dependiendo de ello, emitir una senal de frenado, caracterizada porque el dispositivo de control (58) esta disenado para iniciar un procedimiento de frenado segun la senal de frenado, en el que se proporcionan ciclos de frenado que comprenden un primer lapso de tiempo (Δt1), en el que el motor de accionamiento (16) es cortocircuitado, y un segundo lapso de tiempo (Δt2), en el que el motor de accionamiento (16) es energizado en contra de su direccion de rotacion original, donde la duracion (Δt) de los ciclos de frenado estan formados por la suma del primer lapso de tiempo (Δt1) y el segundo lapso de tiempo (Δt2) y porque el dispositivo de control (58) esta disenado para derivar la duracion del primer lapso de tiempo (Δt1) y, por lo tanto, la duracion del segundo lapso de tiempo (Δt2) de modo que no se excedan los valores maximos de corriente o tension.

Description

DESCRIPCIÓN

Herramienta manual

5 La invención se refiere a una herramienta manual que comprende un motor de accionamiento acoplado a una toma de fuerza, un dispositivo de suministro de energía para el suministro de energía eléctrica, un dispositivo de control que comprende un controlador de motor para controlar el motor de accionamiento y un módulo de detección de estado operativo diseñado para detectar al menos una variable de estado operativo y que depende de la misma para la emisión de una señal de frenado.

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La invención tiene como objeto además un procedimiento de desaceleración de un movimiento de accionamiento de una herramienta manual.

Dicha herramienta manual se conoce del documento DE 10 2008 033 866 A1.

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La herramienta manual conocida es una máquina herramienta que comprende un dispositivo de control con un dispositivo limitador para limitar un par de entrega proporcionado en el lado de salida. El dispositivo de control está diseñado para controlar un dispositivo de alimentación de corriente en una operación de frenado, dependiendo de al menos una condición de frenado, en la que un motor de accionamiento de la máquina herramienta es frenado por un 20 campo giratorio en sentido contrario.

Las herramientas manuales con motores eléctricos se utilizan en muchas aplicaciones. Así, entre otras cosas, se conocen múltiples equipos y máquinas para taladrar, atornillar, taladrar con percusión, serrar, cortar, esmerilar o pulir.

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Habitualmente, las herramientas manuales tienen una cadena cinemática con un motor eléctrico, un portaherramientas accionado por el motor para recibir una herramienta y, en caso necesario, un dispositivo de transmisión intermedio. Como motores de accionamiento para herramientas manuales de alta calidad, se utilizan motores de alto rendimiento con baja relación potencia-peso o alta densidad de potencia. Dichos motores tienen una 30 velocidad nominal de 10 000 min-1 a 30 000 min-1.

En relación con el dispositivo de transmisión y una herramienta, que de manera opcional puede tener un alto momento de inercia, durante el funcionamiento a altas revoluciones, pueden surgir estados en los que la cadena cinemática de la herramienta manual tenga una alta energía cinética. En ciertos estados operativos, es deseable 35 reducir esta energía lo más rápido posible para efectuar preferentemente una parada rápida de la herramienta o al menos una desaceleración de la misma. Estos pueden ser, por ejemplo, estados que dependen del progreso del trabajo, por ejemplo, el logro de una profundidad deseada en un procedimiento de atornillado o perforación, o el logro de un par de apriete deseado durante un procedimiento de atornillado. Sin embargo, también puede ser necesaria una desaceleración rápida si se detecta un estado operativo no permisible, como una rotación excesiva de 40 la herramienta manual debido a un alto par de reacción en una herramienta bloqueada. Un procedimiento de desaceleración también puede ser utilizado para desacelerar rápidamente una herramienta de arrastre relativamente larga, como una amoladora angular, para permitir, por ejemplo, un depósito seguro inmediatamente después de su uso.

45 En el documento DE 2008 033 866 A1se propone, para limitar el par de entrega de una máquina herramienta, someter su motor de accionamiento a un campo giratorio en la dirección opuesta a la dirección de rotación actual. Mediante una operación de frenado iniciada de dicha manera, se debe regular el par de entrega de la máquina herramienta.

50 Se ha comprobado que dicha contracorriente del motor de accionamiento puede contribuir a desacelerar rápidamente la herramienta manual. Sin embargo, la contracorriente puede asociarse con altas cargas de componentes, especialmente en aplicaciones donde se desea una gran desaceleración o una alta dinámica del control del procedimiento de frenado.

55 Del documento DE 10 2008 033 466 A1se conoce una herramienta manual que comprende un motor de accionamiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

En este caso, el motor de accionamiento puede cambiarse a un modo de cortocircuito para el frenado o puede aplicarse corriente en sentido contrario a su dirección de rotación original a través de un módulo de alimentación de 60 corriente para lograr un frenado activo (frenado inverso).

En este caso, también existe el peligro de altas cargas de componentes, en particular si el motor de accionamiento funciona en el modo de frenado activo.

5 Del documento DE 602 14 960 T2se conoce un dispositivo de accionamiento de motor para un motor de accionamiento en el que se proporciona un procedimiento de frenado que reduce el número de revoluciones del motor eléctrico alternando el frenado de cortocircuito o el frenado activo o el frenado inverso. Al cambiar entre los diferentes modos de frenado en función del número de revoluciones del motor, se reduce el ruido de frenado y se acorta el tiempo de parada.

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Incluso con un motor de este tipo existe el riesgo de altas cargas de componentes.

A la vista de lo expuesto, la invención tiene por objeto proporcionar una herramienta manual y un procedimiento para controlar una herramienta manual, para que con el menor esfuerzo posible del componente y una durabilidad 15 mejorada se pueda garantizar un buen efecto de frenado.

Este objeto se consigue en una herramienta manual según la técnica mencionada anteriormente de acuerdo con la reivindicación 1 de la invención.

20 El objeto de la invención se logra además mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12.

De acuerdo con la invención, tiene lugar una combinación ventajosa de un tiempo de frenado preferentemente más corto y una descarga de componente deseada, en la que se logra en una fase la desaceleración durante un ciclo de frenado, por medio de un frenado de cortocircuito y, en una segunda fase, por medio de un frenado de 25 contracorriente. De este modo, se garantiza, mediante el dispositivo de control, a través de una derivación del primer lapso de tiempo y, por lo tanto, del segundo lapso de tiempo, que no se excedan los valores máximos de corriente o tensión.

Por lo tanto, existe un control específico de la duración de los lapsos de tiempo para garantizar que no se excedan 30 ciertas cargas de componentes.

De esta forma, por un lado, se puede lograr un efecto de frenado específico y, por otro lado, se puede evitar con seguridad una sobrecarga del componente.

35 La primera fase y la segunda fase, es decir, sustancialmente, el primer lapso de tiempo y el segundo lapso de tiempo, pueden determinarse o derivarse de los mismos de manera consciente, bajo la consideración de la variable de estado operativo o de otras variables que pueden ser detectadas durante el funcionamiento de la herramienta manual. Por lo tanto, se puede lograr una condición óptima evitando cargas excesivas en los componentes de la herramienta manual y a partir de una desaceleración preferentemente alta.

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Al frenar mediante un cortocircuito, por ejemplo, de devanados de excitación del motor de accionamiento, solo puede efectuarse una desaceleración relativamente moderada y no arbitrariamente alta, pese a que esto tiene lugar, básicamente, sin repercusión significativa en el dispositivo de suministro de energía, en el dispositivo de control o en otros componentes de la herramienta manual. El exceso de energía cinética se degrada principalmente en forma de 45 pérdidas de calor.

Por otro lado, en el caso de una desaceleración por contracorriente, la alimentación de los devanados de excitación del motor de accionamiento se efectúa con un campo giratorio cuya dirección de rotación se orienta en contra del campo giratorio de salida original. Se produce, de algún modo, una desaceleración “activa” que, por un lado, puede 50 tener altos valores de desaceleración y, por otro lado, sin embargo, está asociada regularmente con repercusiones en el dispositivo de suministro de energía o en el dispositivo de control de la herramienta manual. Esto se debe básicamente a una reactancia inductiva en los devanados de excitación individuales, así como al efecto generador del motor eléctrico durante el frenado. Esto puede conducir, en particular, a picos de tensión y sobretensiones que podrían dañar los componentes de la herramienta manual, de modo que deben dimensionarse de forma adecuada. 55

Aunque en principio, en caso de contracorriente, se puede utilizar la retroalimentación energética en la fuente con el fin de reducir al mínimo el consumo de energía total de la herramienta manual, existe el temor de que en particular, al inicio de un ciclo de frenado basado únicamente en contracorriente, se produzcan picos de tensión, lo que afecta negativamente la vida útil de los componentes de la herramienta manual.

Esto se aplica en particular a elementos de almacenamiento o a elementos de compensación que se proporcionan entre el dispositivo de suministro de energía y el motor de accionamiento o el dispositivo de control como amortiguadores. Estos pueden ser, particularmente, condensadores. Su dimensionamiento depende en gran medida del tamaño de las sobretensiones que tienen lugar.

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De acuerdo con la invención, esta primera fase crítica del ciclo de frenado se relaja, debido a que la desaceleración se efectúa por medio de un frenado de cortocircuito durante el primer lapso de tiempo. Tras el primer lapso de tiempo tiene lugar, en el segundo lapso de tiempo, la contracorriente. La energía degradada hasta ahora en el sistema, en particular en los devanados de excitación, puede contribuir a reducir los valores máximos resultantes en 10 este momento para la corriente y la tensión a un nivel que evite cargas excesivas de los componentes.

Se entiende que el primer lapso de tiempo y el segundo lapso de tiempo pueden consultarse o determinarse directa o indirectamente. En particular, el primer lapso de tiempo y el segundo lapso de tiempo pueden representarse, por ejemplo, a través de ángulos de rotación del motor de accionamiento o de una herramienta accionada por el mismo. 15 También puede tratarse, en este caso, del ángulo de rotación del campo de excitación giratorio. El campo de excitación puede rotar, por ejemplo, en una pluralidad de pares de terminales con un múltiplo del número de revoluciones mecánicas.

La combinación deliberada de la desaceleración mediante cortocircuito y la desaceleración mediante contracorriente 20 permite la realización de funcionalidades adicionales, sin tener que proporcionar componentes adicionales. Puede tratarse de una función de parada de emergencia, un interruptor de límite, así como un freno de salida. A pesar del amplio rango de funciones, la carga de componentes puede ser baja y, por lo tanto, se puede garantizar la vida útil deseada de la herramienta manual.

25 Como resultado, los frenos o embragues mecánicos o electromecánicos, por ejemplo, pueden ser reemplazados o complementados con una funcionalidad de freno extendida.

De acuerdo con una realización de la invención, la duración de un ciclo de frenado se forma a partir de la suma del primer lapso de tiempo y el segundo lapso de tiempo, donde el segundo lapso de tiempo comprende como máximo 30 el 95 % de la duración, preferentemente como máximo el 75 % de la duración.

Además, se entiende que en lugar de los lapsos de tiempo, también se pueden utilizar las secciones de ángulo de rotación.

35 En principio, puede ser deseable hacer que el primer lapso de tiempo en el que el motor de accionamiento se cortocircuita, sea lo más corto posible para poder moverse rápidamente al segundo lapso de tiempo en el que tiene lugar la contracorriente. De esta forma, el efecto de frenado se puede optimizar.

Por lo tanto, se puede preferir además que el primer lapso de tiempo comprenda como máximo el 15 % de la 40 duración, preferentemente como máximo el 10 % de la duración y, más preferentemente, como máximo el 5 % de la duración del ciclo de frenado.

Si, por el contrario, se desea preferentemente una tensión del componente más baja, se puede considerar un primer lapso de tiempo significativamente más largo. Asimismo, el primer lapso de tiempo se puede seleccionar 45 ventajosamente dentro de un intervalo predeterminado dependiendo de las condiciones operativas predominantes.

De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, el primer lapso de tiempo comprende al menos el 5 % de la duración, preferentemente al menos el 25 % de la duración.

50 Se entiende con esto que el primer lapso de tiempo y el segundo lapso de tiempo pueden complementarse con estos valores de ángulo de rotación equivalentes o, por tanto, con el 100 % de la duración total de un ciclo de frenado. También resulta concebible que el primer lapso de tiempo y el segundo lapso de tiempo no se complementen exactamente al 100 % de la duración del ciclo de frenado, como cuando se agregan, por ejemplo, tiempos de inactividad o tiempos de conmutación necesarios.

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Preferentemente, los altos porcentajes del segundo lapso de tiempo con respecto a la duración del ciclo de frenado causan, por un lado, una alta desaceleración y conducen, por otro lado, sin embargo, a un aumento en la carga de los componentes. En determinadas funciones, como por ejemplo, la función de parada de emergencia, que no se utilizan o se activan regularmente, el segundo lapso de tiempo puede configurarse deliberadamente con un valor alto 60 para lograr un frenado preferentemente eficaz.

Al respecto, se puede preferir además que el segundo lapso de tiempo comprenda al menos el 85 % de la duración, preferentemente al menos el 90 % de la duración, y más preferentemente al menos el 95 % de la duración.

5 En este caso se pueden evitar también los valores pico de corriente y tensión, aunque la alta proporción de contracorriente en el procedimiento de frenado total puede causar una desaceleración muy alta, que difiere solo de manera insignificante de una posible desaceleración en el caso de una contracorriente pura.

De acuerdo con una realización adicional de la invención, el motor de accionamiento es un motor eléctrico 10 conmutado electrónicamente, en el que la duración de un ciclo de frenado corresponde a la duración de un intervalo de conmutación.

Especialmente con motores eléctricos conmutados electrónicamente, como los denominados motores EC o motores BLDC, el frenado puede iniciarse y controlarse mediante componentes ya existentes. En este caso, la detección de 15 posición directa o indirecta a tener en cuenta en un motor eléctrico conmutado electrónicamente permite, por ejemplo, la determinación de ángulos de rotación o la dirección de rotación. Esto puede ser particularmente ventajoso si el motor de accionamiento debe frenarse hasta detenerse. Si la parada se produce aproximadamente cuando el motor de accionamiento está energizado en contracorriente, el motor de accionamiento básicamente captará un movimiento de retorno cuando se siga aplicando contracorriente.

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Al respecto, puede preferirse además pasar de la contracorriente a un frenado de cortocircuito, poco antes de la parada o poco antes de un número de revoluciones deseado o de una velocidad angular deseada, con el fin de evitar un “sobreimpulso”.

25 Los motores eléctricos conmutados electrónicamente pueden actuar por ejemplo, sobre una forma de onda sinusoidal, una forma de onda en forma de bloque o una señal modulada por duración de impulso para producir el campo de rotación de excitación. En el caso de una señal en forma de bloque se prevé, por ejemplo, que se aplique una señal alta constante en un devanado de excitación durante un intervalo de conmutación y una señal baja constante durante un intervalo de conmutación posterior o una señal cero. En una conmutación con una señal 30 modulada por duración de impulso, por ejemplo, se puede aproximar una forma de onda sinusoidal.

En particular, en un dispositivo de control que comprende un controlador de motor destinado a controlar el motor de accionamiento con una señal modulada por duración de impulso, puede realizarse el control del procedimiento de frenado y la detección necesaria del estado del motor de accionamiento sin ningún esfuerzo adicional a través de 35 componentes ya existentes.

De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, el dispositivo de suministro de energía tiene un batería, en particular una batería de níquel-cadmio, una batería de iones de litio, una batería de polímero de litio o una batería de níquel-hidruro metálico.

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Especialmente en herramientas manuales en las que el dispositivo de suministro de energía comprende también un dispositivo de almacenamiento de energía, un procedimiento de frenado en el que se combinan un frenado de cortocircuito y un frenado de contracorriente, puede contribuir a reducir el desgaste del dispositivo de almacenamiento de energía y optimizar su vida útil.

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Como se ha mencionado anteriormente, puede ser básicamente ventajoso utilizar la retroalimentación que se produce durante la desaceleración por contracorriente para cargar el acumulador de energía. Sin embargo, los picos de tensión que se producen de este modo pueden sobrecargar, dañar o envejecer prematuramente el acumulador de energía o un control de carga y descarga.

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Teniendo en cuenta que, de acuerdo con la invención, dichas sobretensiones son en cierto sentido “cortadas” mediante el frenado de cortocircuito desplazado en contracorriente, el dispositivo de suministro de energía puede ser operado con particular cuidado.

55 De acuerdo con una realización adicional de la invención, al menos una variable de estado operativo se deriva directa o indirectamente de una variable que se selecciona del grupo consistente en la tensión aplicada o el consumo de corriente del motor de accionamiento, el estado de carga o el estado de descarga de la batería, la velocidad de accionamiento, la aceleración de accionamiento, el par de accionamiento, el par de salida, el ángulo de rotación, la profundidad de penetración o mecanizado, la exposición a la oscilación o la vibración, el par de parada o 60 de reacción de la herramienta manual, el estado de conexión o modo de funcionamiento de la herramienta manual y

la temperatura de funcionamiento de la herramienta manual.

Por lo tanto, el procedimiento de frenado puede activarse dependiendo del estado, para permitir una funcionalidad extendida de la herramienta manual.

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Es concebible, por ejemplo, dependiendo del estado de la batería, la variación de la duración del primer lapso de tiempo o la duración del segundo lapso de tiempo, para limitar, por ejemplo, las corrientes asociadas a la retroalimentación de una batería casi completamente cargada. De este modo, se puede evitar una pérdida de la capacidad o la vida útil de la batería.

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Si se realiza la variación del procedimiento de frenado sobre la base del estado instantáneo del motor de accionamiento, puede identificarse si se produce el frenado de una operación sin carga o una operación de carga completa del motor de accionamiento, y en consecuencia, puede ajustarse la duración del primer lapso de tiempo y del segundo lapso de tiempo.

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Sin embargo, si se realiza la introducción del procedimiento de frenado, en función de las variables cinemáticas en la unidad de entrada o salida, puede iniciarse un procedimiento de frenado, a partir del progreso del trabajo. De este modo, se puede establecer, mediante por ejemplo, un atornillador, un retroceso de la velocidad de salida o del número de revoluciones de salida como un indicador del ajuste de una cabeza de tornillo en la pieza de trabajo y, 20 por lo tanto, de la finalización de un procedimiento de atornillado.

Se entenderá que justamente también a través de un atornillador se puede lograr el progreso del trabajo de manera alternativa o adicional mediante la medición del par de accionamiento, del par de salida o de la corriente proporcional al mismo. Un aumento de par puede indicar de este modo la finalización del procedimiento de 25 atornillado.

También resulta concebible proporcionar un atornillador con un tope que supervise el procedimiento de atornillado a través de sensores separados y que pueda ser utilizado por el dispositivo de control para la detección de la finalización del procedimiento de atornillado.

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Dicho tope de profundidad también se puede utilizar como una ventaja en una herramienta de perforación para indicar si se ha llegado a determinadas profundidades de mecanizado.

La detección de valores de oscilación o valores de vibración como posibles señales para el inicio del procedimiento 35 de frenado puede utilizarse, por ejemplo, para detectar una falla de un componente en el que, por regla general, puede cambiar la rigidez total de la herramienta manual y, por consiguiente, el nivel de vibración perceptible.

Mediante la supervisión del par de parada o de reacción de la herramienta manual también se puede detectar un retroceso o un retroceso inminente de la herramienta manual con la herramienta bloqueada y reducirlo o 40 interrumpirlo a través del procedimiento de frenado de la entrada de par del motor de accionamiento.

La detección del número de revoluciones de salida o la velocidad de salida o una variable característica de los mismos puede utilizarse, en combinación con la detección del estado de conexión de la herramienta manual, para determinar una llamada marcha por inercia y acortarla mediante un procedimiento de frenado. Las herramientas 45 manuales de rotación rápida con alta energía cinética o con una alta inercia en la salida a menudo continúan funcionando mucho después de un apagado hasta que la herramienta se detiene. Esto puede ser el caso de las amoladoras angulares. Por lo tanto, un operador debe continuar sujetando o guiando de forma controlada la herramienta manual durante cierto tiempo incluso después de haberla apagado, debe esperar a que la herramienta se detenga para depositarla, para poder evitar así estados operativos incontrolables o movimientos inadecuados de 50 dicha herramienta. Mediante un procedimiento de frenado adecuado, se puede lograr un frenado de marcha por inercia y se puede acortar significativamente el tiempo de parada de la herramienta.

Finalmente, la temperatura de funcionamiento de la herramienta manual, por ejemplo, de un engranaje o del motor de accionamiento, puede ser supervisada para poder detectar altas cargas o sobrecargas e iniciar una 55 desaceleración con el fin de proteger la herramienta manual. Esto puede ser particularmente ventajoso en el caso de un funcionamiento a largo plazo de la herramienta manual.

Se entiende que el procedimiento de frenado puede diseñarse de manera diferente, dependiendo de la variable utilizada actualmente como desencadenante del procedimiento de frenado. Por ejemplo, en procedimientos 60 relevantes para la seguridad, puede preferirse una desaceleración particularmente alta, incluso en circunstancias en

las que puede estar asociada con un aumento de carga del motor de accionamiento, con el dispositivo de control o con el dispositivo de suministro de energía. Si por otro lado, se producen desaceleraciones “normales”, los elementos del frenado de cortocircuito o de contracorriente mencionados pueden ser distribuidos de forma tal que se obtenga preferentemente una menor carga de los componentes.

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Según una realización adicional de la invención, el dispositivo de control está diseñado para separar la duración del primer lapso de tiempo y por lo tanto, la duración del segundo lapso de tiempo en función de la duración de un intervalo de conmutación anterior de modo que no se excedan los valores máximos de corriente o tensión.

10 Teniendo en cuenta que una desaceleración está asociada únicamente con aceleraciones finitas, es posible deducir fácilmente la duración del intervalo de conmutación actual a partir de la duración del intervalo de conmutación inmediatamente anterior o un intervalo de conmutación aún más anterior a velocidades de rotación nominales normales del motor de accionamiento. Esto se debe principalmente a la inercia del motor de accionamiento o a una herramienta acoplada al mismo.

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Una combinación adecuada del primer lapso de tiempo y del segundo lapso de tiempo durante el procedimiento de frenado puede permitir además realizar una desaceleración casi lineal. En este caso, se puede realizar la desaceleración hasta una parada de herramienta o hasta una nueva velocidad de accionamiento con aceleración casi constante (negativa). Evitar los picos de aceleración puede ayudar a minimizar las cargas de los componentes.

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Mediante las variables de estado operativo detectadas se puede determinar o deducir qué valores máximos de corriente o tensión resultarían, por ejemplo, en el caso de un procedimiento de frenado exclusivamente por contracorriente. Estos valores se pueden comparar con los valores de referencia que, por un lado, son preestablecidos y que, por otro lado, pueden ser deducidos a partir de las variables de estado operativo detectadas. 25 Según esto, la duración del primer lapso de tiempo, es decir el frenado de cortocircuito, así como la duración del segundo lapso de tiempo, es decir, la contracorriente puede establecerse para poder cumplir con los valores máximos deseados.

De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, el motor de accionamiento está diseñado como un motor de 30 imán permanente con conmutación electrónica.

Esto puede ser, por ejemplo, una conmutación en bloque. Esto quiere decir que, en la práctica, la curva de tensión del excitador, por ejemplo, no tiene que tener flancos abruptos ideales, es decir, un cambio infinitamente rápido del nivel de tensión. Usualmente, la tensión de excitación es un poco trapezoidal con flancos levemente inclinados. La 35 conmutación sinusoidal también resulta concebible.

Con dicha configuración se puede fabricar un motor ajustable eficiente, altamente dinámico y con gastos por componentes y control previsibles.

40 Resulta factible también permitir un avance sinusoidal de la tensión de excitación por medio de la modulación por duración de impulso. En este caso, por ejemplo, se puede optimizar la sincronización del motor de accionamiento.

Por lo tanto, durante el frenado, las curvas de tensión pueden tener forma de bloque o trapezoidal o pueden tener también un forma de onda de señal modulada por duración de impulso.

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De acuerdo con una realización adicional de la invención, el motor de accionamiento tiene un rotor de imán permanente que está asociado con al menos un sensor de posición, preferentemente un sensor Hall, para detectar la posición del rotor.

50 Esto permite, por ejemplo, una detección de posición, una detección de dirección de rotación y una detección de velocidad. Estas variables de estado operativo también pueden ser utilizadas para iniciar el procedimiento de frenado o para determinar la duración del primer lapso de tiempo y del segundo lapso de tiempo.

En este caso, el sensor de posición puede comprender una pluralidad de sensores Hall, en particular tres sensores 55 Hall. Los sensores Hall pueden detectar la posición mediante un campo magnético del rotor de imán permanente o un disco sensor proporcionado por separado.

Se pueden concebir otros tipos de detección de posición, tales como barreras de luz o similares. El número de revoluciones del motor de accionamiento puede determinarse de manera alternativa o adicional, por ejemplo, a 60 través de un generador tacométrico.

De acuerdo con una realización alternativa de la invención, el dispositivo de control está destinado a la detección indirecta de la posición del rotor a través de la reactancia inductiva de un devanado de excitación del motor de accionamiento.

De esta forma, la detección de posición puede realizarse sin un generador independiente. Asimismo, se mide por ejemplo, la reactancia inductiva de un devanado de excitación actualmente no excitado por el dispositivo de control. Este tipo de determinación de posición es particularmente útil cuando no se requiere una detección de posición de alta precisión. Debe tenerse en cuenta que, en particular, al arrancar el motor de accionamiento, deben tomarse 10 precauciones para garantizar la dirección de rotación prevista.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el motor de accionamiento tiene una pluralidad de devanados para generar un campo de rotación que acciona el motor, en el que los devanados se controlan en conexión en estrella o en conexión delta.

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De esta forma, por ejemplo, se puede potenciar la puesta en marcha o el arranque del motor eléctrico. Con la conexión en estrella, generalmente se pueden lograr pares más altos, mientras que con la conexión delta se consigue un mayor número de revoluciones.

20 En la conexión delta puede tener lugar una conmutación sin sensor, es decir, una conmutación en la que no se tienen en cuenta sensores separados para la detección de posición, en función de un denominado punto neutro virtual. Un punto neutro virtual también puede utilizarse en una conexión en estrella en la que el punto neutro no está acoplado a la detección de posición.

25 De acuerdo con una realización adicional de la invención, el dispositivo de control está adaptado para efectuar un cambio repetitivo entre el primer lapso de tiempo y el segundo lapso de tiempo, preferentemente entre el primer lapso de tiempo, el segundo lapso de tiempo y una fase de marcha libre durante un ciclo de frenado.

De esta forma, el procedimiento de frenado se puede regular aún mejor. De manera ventajosa, el control de los 30 devanados de excitación, tanto para el accionamiento como para la desaceleración, tiene lugar sobre la base de una señal modulada por duración de impulso.

Durante las fases de marcha libre, el motor de accionamiento no está energizado ni cortocircuitado, por lo que esencialmente se puede producir una rotación libre debido a la energía cinética presente.

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Asimismo, durante el ciclo de frenado, por ejemplo, el frenado de cortocircuito puede alternar varias veces con la contracorriente y de manera opcional, con fases de marcha libre, de modo que, en general, el primer lapso de tiempo y el segundo lapso de tiempo se subdividen en una pluralidad de fases alternas durante el ciclo de frenado.

40 Por consiguiente, es posible, por ejemplo, registrar los valores instantáneos de corriente o tensión y, en consecuencia, adaptar el procedimiento de frenado.

Por lo tanto, se puede iniciar el ciclo de frenado de una fase corta de un frenado de cortocircuito, que se reemplaza por una fase de contracorriente. De esta forma, se puede efectuar preferentemente una alta desaceleración. Sin 45 embargo, si se determina que existe el riesgo de exceder los valores máximos de corriente o tensión, la contracorriente puede ser interrumpida nuevamente o de forma repetida por fases del frenado de cortocircuito.

Esto permite, en general, realizar un frenado adaptable ajustado al estado instantáneo de la herramienta manual, que tiene en cuenta el rendimiento y la longevidad de la herramienta eléctrica, además de la seguridad del operador. 50

De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, el dispositivo de control está adaptado para inducir una contracorriente modulada por duración de impulso o un cortocircuito modulado por duración de impulso del motor de accionamiento, durante el primer lapso de tiempo o el segundo lapso de tiempo.

55 Por lo tanto, se puede llevar a cabo incluso un mejor control del procedimiento de frenado en el que la contracorriente o el cortocircuito de devanado se conmutan de forma activa únicamente durante ciertas porciones de un lapso de tiempo. Si la altura de la frecuencia de modulación se selecciona de manera adecuada, los intervalos de modulación para los componentes involucrados no son “visibles” o disolubles. El uso de dichos “efectos inerciales” puede contribuir además a reducir a un nivel deseado las cargas de los componentes, en particular, las tensiones 60 debido a sobretensiones.

El procedimiento de acuerdo con la invención está adaptado porque la al menos una variable de estado operativo se deriva directa o indirectamente de una variable que se selecciona del grupo consistente en la tensión aplicada o el consumo de corriente del motor de accionamiento, el estado de carga o el estado de descarga de la batería, la 5 velocidad de accionamiento, la aceleración de accionamiento, el par de accionamiento, el par de salida, el ángulo de rotación, la profundidad de penetración o mecanizado, la exposición a la oscilación o la vibración, el par de parada o de reacción de la herramienta manual, el estado de conexión o modo de funcionamiento de la herramienta manual y la temperatura de funcionamiento de la herramienta manual.

10 De acuerdo con un aspecto adicional del procedimiento, se proporciona la etapa de la determinación de la duración del primer lapso de tiempo y, por lo tanto, la duración del segundo lapso de tiempo, de modo que no se excedan los valores máximos de corriente o tensión, preferentemente se proporciona la etapa de detección de la duración de un intervalo de conmutación anterior como duración de referencia.

15 Se entiende que las características de la invención mencionadas anteriormente y las que se describen a continuación no sólo pueden emplearse en la combinación indicada respectivamente, sino también en otras combinaciones o individualmente, sin abandonar el marco de la presente invención.

Otras características y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción de una 20 realización preferida con referencia a los dibujos, en los que:

La Figura 1 muestra una vista esquemática de una herramienta manual de acuerdo con la invención;

La Figura 2 muestra una vista esquemática simplificada de un dispositivo de control acoplado a un motor de 25 accionamiento;

La Figura 3 muestra la curva de tensión y de corriente en el tiempo o el ángulo de rotación en la línea de alimentación del motor de accionamiento en un procedimiento de frenado exclusivamente de contracorriente;

30 La Figura 4 muestra la curva de tensión y de corriente en el tiempo o el ángulo de rotación en la línea de alimentación del motor de accionamiento en un procedimiento de frenado que comprende un primer lapso de tiempo de aproximadamente el 25 % y un segundo lapso de tiempo de aproximadamente el 75 % de la duración de un ciclo de frenado;

35 La Figura 5 muestra la curva de tensión y de corriente en el tiempo o el ángulo de rotación en la línea de alimentación del motor de accionamiento en un procedimiento de frenado que comprende un primer lapso de tiempo de aproximadamente el 50 % y un segundo lapso de tiempo de aproximadamente el 50 % de la duración de un ciclo de frenado;

40 La Figura 6 muestra la curva de tensión y de corriente en el tiempo o el ángulo de rotación en la línea de alimentación del motor de accionamiento en un procedimiento de frenado exclusivamente mediante frenado de cortocircuito; y

La Figura 7 muestra la curva de las revoluciones del motor de accionamiento en el tiempo o el ángulo de rotación en 45 procedimientos de frenado diferentes con ciclos de frenado con diferentes proporciones de frenado de cortocircuito y contracorriente.

La Figura 1 es una vista esquemática simplificada de la herramienta manual de acuerdo con la invención y en general se designa como 10.

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La herramienta manual 10 comprende una carcasa 12, en la que se soporta un accionamiento 14 con un motor de accionamiento 16. El accionamiento 14 está acoplado a través de una toma de fuerza 18 con una herramienta 20 (no se muestra completamente). El accionamiento 14 y la toma de fuerza 18 son además un dispositivo de transmisión 22 que comprende un engranaje 24, un eje motor 26, un árbol de transmisión 28, así como un 55 dispositivo de acoplamiento 30 que comprende un embrague 32 interconectado al mismo.

La herramienta manual 10 se muestra en la Figura 1 a modo de ejemplo como herramienta de atornillado o como herramienta de perforación. Se entiende, sin embargo, que se podría tratar también de una herramienta para lijar, pulir, serrar, cortar, martillar o similares, que puede estar provista de los mismos componentes o similares.

También debe observarse que la vista de acuerdo con la Figura 1 muestra una posible configuración máxima de la herramienta manual 10, por medio de la cual se explicará la invención. En el uso práctico, la herramienta manual 10 puede tener regularmente, dependiendo de la aplicación y las condiciones de funcionamiento, un menor número de componentes disponibles que interactúan de acuerdo con la invención para la desaceleración de la herramienta 5 manual 10.

Un operador puede agarrar la herramienta manual 10 en una zona de agarre y activarla o desactivarla a través de un interruptor de accionamiento 36.

10 En particular, cuando se usa la herramienta manual 10 como herramienta de atornillado o como herramienta de perforación, puede proporcionarse un límite de profundidad 34, que está diseñado para limitar una profundidad de penetración o una profundidad de atornillado. Para ello, el límite de profundidad 34 puede acoplarse a un generador de señal 38, que puede suministrar una señal a un dispositivo de control 58. El límite de profundidad 34 puede disiparse alrededor de una parada predeterminada o comprender elementos para la detección de par y emitir una 15 señal dependiendo del par de torsión del tornillo o del par de perforación. Se lleva a cabo un control del progreso del trabajo por medio del control de par, en particular, cuando se usa la herramienta manual 10 como herramienta de atornillado. En este caso, se efectúa una detección del par de atornillado para frenar el accionamiento 14 basándose en un aumento de par de torsión esperado al final del procedimiento de atornillado o para desacoplarse de la toma de fuerza 18.

20

Cuanto más rápido y con más precisión se pueda frenar el accionamiento 14 o desacoplarse de la toma de fuerza 18, más rápido puede tener lugar el procedimiento de atornillado a la vez que se asegura, en general, la calidad del atornillado requerida. Es concebible que se efectúe el desacoplamiento del accionamiento 14 de la toma de fuerza 18 por medio del dispositivo de acoplamiento 30, en particular, por ejemplo, por medio de un embrague de cambio 25 32. Sin embargo, si se puede evitar dicho esfuerzo estructural, es deseable frenar el accionamiento 14 en el menor tiempo posible después de alcanzar un par de liberación durante el procedimiento de atornillado para poder evitar el apriete excesivo y, por lo tanto, un posible daño previo de la unión roscada.

Como ya se ha indicado anteriormente, la Figura 1 muestra una posible configuración máxima de la herramienta 30 manual 10. En este caso, el dispositivo de control 58 está acoplado a una pluralidad de generadores de señal 38, 40, 42, 44, 46, 48. Mientras que el generador de señal 38 está diseñado para suministrar una variable de estado operativo que se determina en el límite de profundidad 34 al dispositivo de control 58 a través de una línea de señal 50a, el generador de señal 40 está acoplado al dispositivo de acoplamiento 30. El generador de señal 40 está diseñado para detectar un estado operativo del dispositivo de acoplamiento 30 o del embrague 32 y para transmitirlo 35 al dispositivo de control 58 a través de una línea de señal 50b. Puede tratarse, por ejemplo, de una señal que indica un estado abierto, un estado cerrado o un estado de fricción del embrague 32.

En particular, si el dispositivo de acoplamiento 30 tiene un embrague de fricción, el generador de señal 40 puede utilizarse para detectar el estado de fricción y controlar, posteriormente, el dispositivo de control 58, para frenar el 40 accionamiento 14 de forma rápida con el fin de evitar daños en los componentes del dispositivo de acoplamiento 30.

Otro generador de señal 42 se indica como sensor de temperatura y se recibe en o dentro de la carcasa 12 de la herramienta manual 10. En el presente caso, el generador de señal 42 está dispuesto en las proximidades del dispositivo de transmisión 22. El dispositivo de transmisión 22, principalmente el engranaje 24, puede experimentar 45 un calentamiento considerable, por ejemplo, en el caso de una carga continua, que posiblemente conducirá a un mayor desgaste de los componentes. Lo mismo puede ocurrir con el dispositivo de acoplamiento 30, con el motor de accionamiento 16, con el dispositivo de control 58 o con un dispositivo de suministro de energía 62 (véase a continuación). Por lo tanto, el generador de señal 42 está diseñado para identificar el exceso de temperatura máxima y transmitirlo al dispositivo de control 58 a través de las líneas de señal 50c, 50d, de modo que pueda iniciarse una 50 desaceleración del motor de accionamiento 16. También en este caso, se puede evitar un desgaste o daño excesivo de la herramienta manual 10.

El generador de señal 44 se indica en el presente caso como sensor de aceleración y se acopla al dispositivo de control 58 a través de una línea de señal 50e. El generador de señal 44 puede detectar valores de vibración o 55 valores de oscilación que caracterizan el estado operativo de la herramienta manual 10. Esto puede usarse para determinar el nivel de vibración perceptible por el operador.

El dispositivo de control 58 y el accionamiento 14 o el motor de accionamiento 16 son líneas de control 54a, 54b, 54c interconectadas que se utilizan para excitar el motor de accionamiento 16. A modo de ejemplo, la línea de control 60 54c tiene un generador de señal 48 que se indica ejemplarmente como amperímetro. Asimismo, a modo de ejemplo,

un generador de señal 46 en forma de voltímetro está interconectado con las líneas de control 54b y 54c. El generador de señal 48 está conectado a través de una línea de señal 50g y el generador de señal 46 está conectado a través de una línea de señal 50f al dispositivo de control 58. Los generadores de señal 46, 48 están diseñados para detectar valores instantáneos y valores máximos de corriente y tensión, que pueden ser utilizados para 5 controlar la desaceleración del motor de accionamiento 16.

La herramienta manual 10 tiene además un dispositivo de suministro de energía 62, que está acoplado al dispositivo de control 58 a través de las líneas de suministro 56a, 56b. Además, se acopla un generador de señal 55 en forma de amperímetro y un generador de señal 57 en forma de voltímetro a las líneas de suministro 56a, 56b para detectar 10 la corriente y la tensión.

Además, el interruptor de accionamiento 36 también está conectado al dispositivo de control 58 a través de las líneas de conmutación 52a, 52b.

15 El dispositivo de control 58 tiene un controlador de motor 60 y un módulo de detección de estado operativo 61. El controlador de motor 60 se utiliza para accionar el motor de accionamiento 16 para generar un movimiento de accionamiento y, si es necesario, para la desaceleración controlada del motor de accionamiento 16, como se explica en relación con la Figura 2. El módulo de detección de estado operativo 61 está diseñado para registrar y evaluar especialmente las señales detectadas por los generadores de señal 38, 40, 42, 44, 46, 48, para inducir, 20 independientemente de esto, en caso necesario, un procedimiento de frenado, cuya desaceleración es controlada por el controlador de motor 60 en el motor de accionamiento 16.

Con este fin, el módulo de detección de estado operativo 61 también puede acceder, si procede, a las señales detectadas por los generadores de señal 55, 57, que identifican el estado del dispositivo de suministro de energía 25 62.

El dispositivo de suministro de energía 62 tiene una batería 64, que se utiliza para proporcionar energía eléctrica. Dicha batería puede ser, por ejemplo, una batería de níquel-cadmio, una batería de iones de litio o una batería de polímero de litio. Además, se puede proporcionar un control de carga y descarga (no mostrado) que puede 30 supervisar y controlar los procesos de carga, descarga, así como el estado operativo de la batería 64. Dichas tareas también pueden estar cubiertas por el dispositivo de control 58.

Se entiende que el dispositivo de suministro de energía 62 también se puede acoplar a líneas externas, en lugar de a la batería 64, para proporcionar energía eléctrica desde una red de corriente alterna, preferentemente mediante un 35 rectificador.

La Figura 2 muestra una sección del dispositivo de control 58 en un diagrama de circuito considerablemente simplificado. En este caso, el controlador de motor 60 está diseñado para generar un campo giratorio con el fin de impulsar un rotor 66 del motor de accionamiento 16. El rotor 66 puede ser configurado como un rotor de imán 40 permanente que comprende una pluralidad de pares de terminales 68, 70. En el presente caso, se indican dos pares de terminales 68, 70. Se puede concebir fácilmente una pluralidad, en particular, se prefieren cuatro pares de terminales en el rotor 66. El rotor 66 se acopla además al eje motor 26. El movimiento de rotación resultante del accionamiento del rotor 66 conduce a una rotación a, como se indica mediante una flecha curva.

45 Con el fin de generar el campo giratorio, se proporciona además una pluralidad de devanados 74a, 74b, 74c, que en el presente caso están conectados por un punto neutro 72. Estos devanados 74a, 74b, 74c también se pueden interconectar fácilmente en una disposición triangular para producir el campo giratorio que acciona el rotor 66.

Los devanados 74a, 74b, 74c pueden ser controlados a través de las líneas de control 54a, 54b, 54c, véase también 50 la Figura 1. En un motor eléctrico conmutable electrónicamente 16 es necesario accionar el campo giratorio a través del controlador de motor 60. Dicho control de devanado 74a, 74b, 74c permite, entre otras cosas, la ausencia de escobillas de contacto, de modo que el motor de accionamiento 16 pueda diseñarse, en general, con poco mantenimiento o casi sin mantenimiento.

55 Para detectar la posición del rotor 66, se proporciona un sensor de posición 76, que está acoplado al controlador de motor 60. El sensor de posición 76 puede diseñarse, por ejemplo, como sensor Hall, comprendiendo en particular una pluralidad de sensores Hall, por ejemplo, tres sensores Hall. El sensor de posición 76 está adaptado para detectar la determinación de posición del campo magnético de los pares de terminales 68, 70 del rotor 66 o un disco sensor (no mostrado) provisto por separado en el eje motor 26. Para poner en contacto el sensor de posición 76 con 60 el controlador de motor 60, se proporciona una línea de posición 78.

Con el fin de generar el campo giratorio, el controlador de motor 60 comprende una pluralidad de elementos de conmutación 82a, 82b, 82c, 82d, 82e, 82f, que pueden ser accionados a través de las líneas de conmutación 80a, 80b, 80c, 80d, 80e, 80f. Dependiendo de sus conexiones, los elementos de conmutación 82 pueden aplicar de 5 manera selectiva uno de los devanados de excitación 74a, 74b, 74c, por ejemplo, con una señal alta, una señal baja o una señal cero para formar el campo alterno. En principio, la señal puede tener una forma de onda en forma de bloque, sinusoidal o modulada por duración de impulso. Los elementos de conmutación 82 pueden ser, en particular, transistores de potencia integrados o discretos. Las salidas de los elementos de conmutación 82 están conectadas respectivamente a las líneas de control 54a, 54b, 54c acopladas a los devanados 74a, 74b, 74c.

10

Las líneas de suministro son indicadas por 83a y 83b, que suministran energía eléctrica a los elementos de conmutación 82 y por tanto también al motor de accionamiento 16. Las líneas de alimentación 83a, 83b están acopladas directa o indirectamente a las líneas de suministro 56a, 56b a través del dispositivo de control 58.

15 La Figura 2 muestra además una vista simplificada del interruptor de cortocircuito 84a, 84b, adaptado para cortocircuitar entre sí los devanados de excitación 74a, 74b, 74c. El interruptor de cortocircuito 84a se puede acoplar a través de la línea de cortocircuito 86a al devanado de excitación 74a y al devanado de excitación 74c para cortocircuitarlos. El interruptor de cortocircuito 84b está adaptado para cortocircuitar el devanado de excitación 74c con el devanado de excitación 74b a través de la línea de cortocircuito 86b. De forma similar, se pueden 20 proporcionar otros interruptores de cortocircuito para cortocircuitar, por ejemplo, el devanado de excitación 74a con el devanado de excitación 74b. Los interruptores de cortocircuito 84a, 84b son accionados a través de líneas de control de cortocircuito 88a, 88b, que están acopladas al controlador de motor 60.

Se entiende con esto que los interruptores de cortocircuito 84a, 84b y las líneas de cortocircuito 86a, 86b se

25 muestran únicamente a modo ilustrativo como elementos separados. La funcionalidad de los interruptores de

cortocircuito 84a, 84b puede conseguirse igualmente por el controlador de motor 60, por ejemplo mediante la utilización de las líneas de conmutación 80a, 80b, 80c, 80d, 80e, 80f, así como los elementos de conmutación 82a, 82b, 82c, 82d, 82e, 82f.

30 También es comprensible que cuando los devanados de excitación 74a, 74b, 74c están conectados en triángulo, los interruptores de cortocircuito 84a, 84b pueden configurarse y disponerse en contacto para cortocircuitar de manera selectiva uno o más devanados de excitación 74 conectados en triángulo, para reducir la energía almacenada en los devanados de excitación 74.

35 En el lado de entrada, el controlador de motor 60 está asociado a una pluralidad de líneas de señal 50, las líneas de

conmutación 52a, 52b están acopladas al interruptor de accionamiento 36, y las líneas de suministro 56a, 56b están

unidas al dispositivo de suministro de energía 62.

Para realizar el control y la desaceleración del motor de accionamiento 16, el controlador de motor 60 comprende 40 además un procesador o una unidad lógica 94, un control de modulación por duración de impulso 98, así como un temporizador 96. Se entiende con esto que los componentes mencionados pueden integrarse fácilmente o configurarse discretamente en el controlador de motor 60.

De acuerdo con la invención, la herramienta manual 10 está adaptada para iniciar una desaceleración del motor de 45 accionamiento 16, dependiendo de los estados operativos detectados, lo que le permite conseguir tanto una desaceleración efectiva, preferentemente corta, como una carga de componente reducida para lograr un prolongamiento de su vida útil.

El procedimiento de frenado de acuerdo con la invención se describirá con más detalle con referencia a las Figuras 3 50 a 5.

En las Figuras 3 a 5 se muestran respectivamente seis intervalos de conmutación, durante los cuales se produce una desaceleración. Los seis intervalos de conmutación pueden corresponder a aproximadamente una revolución eléctrica, que corresponde a una fracción correspondiente de una revolución mecánica del rotor 66 en el caso de 55 una pluralidad de pares de terminales. A modo de ejemplo, las seis conmutaciones pueden describir una cuarta parte de una revolución mecánica del rotor 66 con un total de cuatro pares de terminales en el rotor 66.

Las escalas en las Figuras 3 a 5 son básicamente las mismas, de modo que los valores absolutos de las curvas individuales en las diversas figuras son comparables entre sí. En este caso, el tiempo t , así como el ángulo de 60 rotación a respectivamente se trazan en la abscisa. La ordenada tiene los valores instantáneos asociados a la

tensión U y a la corriente I. Para la orientación, la línea cero también se resalta en negrita durante el curso de la corriente, mientras que la tensión de fuente o la tensión de alimentación Uq se resalta con líneas discontinuas en la curva de tensión como referencia. Los valores de tensión y los valores de corriente se pueden detectar, por ejemplo, en las líneas de alimentación 83a, 83b. La duración de un intervalo de conmutación, o sea, por ejemplo, de un ciclo 5 de frenado, se indica en cada caso con At, la duración del primer lapso de tiempo, o sea del frenado de cortocircuito, con Ati, y la duración del segundo lapso de tiempo, o sea, la contracorriente, con At2.

En la Figura 3 se indica una curva de tensión 100 y una curva de corriente 102 mediante seis ciclos de frenado, o sea, seis intervalos de conmutación, que pueden producirse durante un procedimiento de frenado, sobre la base de 10 contracorriente pura. Dado que la desaceleración generalmente no puede ser infinitamente grande, debido a la inercia del rotor 66 o a la herramienta 20 acoplada al motor de accionamiento 16, no puede detectarse ninguna desaceleración en la vista de la Figura 3 a 5 entre cada uno de los intervalos mostrados. Esto se debe principalmente a la alta resolución temporal que solo muestra una sección de seis intervalos de conmutación. En este caso, el tiempo t puede equipararse aproximadamente con el ángulo de rotación a en la resolución 15 seleccionada.

Con otras palabras, la duración At de los intervalos de conmutación individuales en la Figura 3, en la Figura 4 y en la Figura 5 son en gran medida idénticos, ya que la desaceleración es perceptible solo en otras resoluciones temporales de la representación.

20

Por lo tanto, además del tiempo t o los intervalos de tiempo At, At1, At2, en las Figuras 3 a 5 también se indican el ángulo de rotación a junto con los intervalos del ángulo de rotación Aa, Aa1, Aa2. Dentro del alcance de la resolución considerada, los datos del tiempo o los datos del ángulo de rotación pueden considerarse sustancialmente equivalentes entre sí.

25

Como ya se ha indicado anteriormente, durante la desaceleración por contracorriente al inicio de una conmutación, tiene lugar un aumento significativo de la tensión en la línea de alimentación de la tensión de alimentación o en la tensión de fuente Uq. Esto se enfatiza mediante un pico de voltaje 104 en la curva de voltaje ilustrada 100.

30 Si la curva de tensión 100 está por encima de la tensión de fuente Uq, entonces el motor de accionamiento 16 actúa como generador. Esto es ilustrado por la curva de corriente 102. Debido a la autoinducción en los devanados de excitación 74, la curva de corriente 102 se desplaza básicamente con respecto a la curva de tensión 100, siguiendo la corriente a la tensión. El pico de voltaje 104 se refleja en una curva de corriente negativa a corto plazo 102, durante la cual tiene lugar una retroalimentación de energía a la fuente. La zona de retroalimentación de corriente se 35 señala con 106. Por ende, tanto el pico de voltaje 104 como la retroalimentación de corriente 106 deben considerarse para el dimensionamiento de los elementos y componentes implicados. En la zona en la que la curva de tensión 100 está por debajo de la tensión de fuente Uq y fluye una corriente positiva, el motor de accionamiento 16 ya no es regenerativo y se desacelera activamente por el campo opuesto adyacente.

40 En relación con la Figura 3 y la Figura 4, resulta evidente que en un ciclo de frenado en el que se proporciona un primer lapso de tiempo At1 en el que los devanados de excitación 74 son inicialmente cortocircuitados, puede producirse una descarga significativa de los componentes, lo que puede contribuir al prolongamiento de la vida útil de los componentes implicados.

45 En la Figura 4, el ciclo de frenado se divide en el primer lapso de tiempo At1 que comprende aproximadamente el 25 % de la duración total At del ciclo de frenado y en un segundo lapso de tiempo At2 que comprende aproximadamente el 75 % de la duración total At del ciclo de frenado. Al comparar el pico de voltaje 104 de acuerdo con la Figura 3 y un pico de voltaje 104', se puede ver que se ha efectuado una reducción significativa. El cortocircuito de los devanados de excitación 74 durante el primer lapso de tiempo At1 provoca al inicio un “desacoplamiento” de la 50 energía almacenada en los devanados de excitación 74 del controlador de motor 60. Esto se puede disipar como pérdida de potencia, principalmente como energía térmica. Como resultado, queda poca energía en los devanados de excitación al iniciarse el segundo lapso de tiempo At2, en el que los devanados de excitación están energizados hacia su dirección de rotación original, de modo que la sobretensión, es decir, el pico de tensión 104' parece ser menos acentuado. En consecuencia, la zona de la curva de corriente 102', en la que la corriente I puede aceptar 55 valores < 0, es por tanto, un caso de retroalimentación de corriente 106', menor que en un procedimiento de frenado, basado exclusivamente en contracorriente.

En la Figura 4 se indica además un intervalo de conmutación anterior con At* o Aa*, mediante el cual se puede llevar a cabo la división del intervalo de conmutación actual At, Aa en el primer lapso At1, Aa1, así como en el segundo 60 lapso At2, Aa2. Resulta evidente que en el lapso anterior, At*, Aa* no tienen que situarse directamente anterior al

lapso considerado At, Aa, sino que también pueden posicionarse mucho después del mismo. Dado que los intervalos de conmutación individuales ilustrados no se diferencian entre sí de manera significativa durante la desaceleración, la consideración del intervalo de conmutación anterior At*, Aa* permite una precisión suficiente en la determinación del primer lapso Ati, Aai, así como del segundo lapso At2, Aa2. Pueden requerirse intervalos de 5 conmutación intermedios para proporcionar, por ejemplo, suficiente tiempo para las operaciones de cálculo o lógica pendientes.

Para lograr la mayor desaceleración posible, es deseable que el primer lapso de tiempo sea preferentemente corto y el segundo lapso de tiempo sea preferentemente largo. Por lo tanto, generalmente se prefiere limitar el primer lapso 10 de tiempo a un máximo del 15 %, preferentemente al 10 %, más preferentemente al 5 % con respecto a la duración del intervalo de conmutación At. Los mayores valores máximos resultantes correspondientes tanto para la tensión U como para la corriente I pueden imponer límites a este empeño. Sin embargo, resulta concebible, por ejemplo, en el caso de un estado operativo crítico, en el que se priorice la seguridad del operador o una parada del motor de accionamiento 16 lo más rápida posible, proporcionar una división del intervalo de conmutación correspondiente. 15 Durante estados operativos normales, tales como la consecución de un par deseado en un procedimiento de atornillado, el primer lapso de tiempo At1 podría ser correspondientemente más largo para minimizar la carga del componente.

La Figura 5 muestra básicamente una curva de tensión U y de corriente I similar a la de la Figura 4, pese a que tanto 20 el primer lapso de tiempo At1 como el segundo lapso de tiempo At2 tienen cada uno aproximadamente el 50 % de la duración del intervalo de conmutación At. Se puede apreciar inmediatamente que el pico de voltaje 104" es significativamente más pequeño que en las Figuras 3 y 4. Correspondientemente, la curva de corriente 102" también tiene un lapso negativo más pequeño, de modo que puede producirse una retroalimentación eléctrica 106" mucho más reducida. En general, un procedimiento de frenado con ciclos de frenado de acuerdo con la Figura 5 puede 25 conducir a una carga reducida de componentes en el dispositivo de control 58, así como en el dispositivo de suministro de energía 62. No obstante, se entiende que esto da como resultado una desaceleración menos intensa del motor de accionamiento 16 de la herramienta manual 10.

La Figura 6 ilustra un procedimiento de frenado basado únicamente en un frenado de cortocircuito. Las curvas de 30 tensión U 100" y de corriente I 102'" muestran la transición temporal de una operación normal 108 a una operación de frenado en la que se produce un cortocircuito de los devanados de excitación 74 durante el ciclo de frenado, y finalmente hacia una operación regulada 110, en la que se produce al inicio un pico de tensión. El lapso de tiempo del frenado de cortocircuito se designa con At1. Resulta evidente que durante el frenado de cortocircuito, dichos devanados de excitación 74 se desacoplan del dispositivo de control 58 con el controlador de motor 60, de forma tal 35 que no pueda ejercerse ninguna repercusión significativa.

A modo de resumen, la Figura 7 ilustra la influencia de diversas proporciones de cortocircuito, así como proporciones de contracorriente en el ciclo de frenado a través del procedimiento de frenado en la duración total del mismo o la desaceleración deseada en este caso.

40

Aquí se traza un número de revoluciones n en el tiempo t o en el ángulo de rotación a. Tal como se esperaba, una curva indicada con 112, en la que la desaceleración se basa en contracorriente pura, proporciona los valores de desaceleración más claros o requiere el menor tiempo para su parada.

45 Por el contrario, un procedimiento de frenado que se basa únicamente en un frenado de cortocircuito, cuya curva se indica con 118 en la Figura 7, requiere el mayor tiempo para la desaceleración.

Las curvas intermedias 114 y 116 corresponden, por ejemplo, a los procedimientos de frenado de acuerdo con la Figura 4 y la Figura 5, en los que está presente un determinado componente de cortocircuito. La curva 114 muestra 50 un procedimiento de frenado en el que está presente un componente de cortocircuito At1 de aproximadamente el 25 % y un componente de contracorriente At2 de aproximadamente el 75 %. Por el contrario, la curva 116 representa una configuración aproximada de acuerdo con la Figura 5, en la que están presentes un componente de cortocircuito At1 de aproximadamente el 50 % y un componente de contracorriente correspondiente At2 de aproximadamente el 50 % también de la duración At de un ciclo de frenado.

55

Cuanto mayor sea el componente de cortocircuito, mayor será la desaceleración alcanzable y el tiempo requerido para detenerse disminuirá igualmente. La carga de componentes, en cambio, puede reducirse cuanto más corta sea la proporción de contracorriente seleccionada.

60 En el marco de la invención ha sido posible proporcionar una herramienta manual con un motor de accionamiento

que comprende un dispositivo de control diseñado para iniciar una desaceleración de la herramienta manual en función de una señal de frenado, en la que se produce una correlación óptima entre la demanda de los componentes y la durabilidad, así como el rendimiento y se puede lograr mayor desaceleración.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

   1. Una herramienta manual que comprende un motor de accionamiento (16) acoplado a un accionamiento (18), un dispositivo de suministro de energía (62) para suministrar energía eléctrica, un dispositivo de

   5 control (58) con un controlador de motor (60) para controlar el motor de accionamiento (16) y un módulo de detección de estado operativo (61) diseñado para detectar al menos una variable de estado operativo y dependiendo de ello, emitir una señal de frenado, caracterizada porque el dispositivo de control (58) está diseñado para iniciar un procedimiento de frenado según la señal de frenado, en el que se proporcionan ciclos de frenado que comprenden un primer lapso de tiempo (Ati), en el que el motor de accionamiento (16) es cortocircuitado, y un 10 segundo lapso de tiempo (Ata), en el que el motor de accionamiento (16) es energizado en contra de su dirección de rotación original, donde la duración (At) de los ciclos de frenado están formados por la suma del primer lapso de tiempo (At1) y el segundo lapso de tiempo (At2) y porque el dispositivo de control (58) está diseñado para derivar la duración del primer lapso de tiempo (At1) y, por lo tanto, la duración del segundo lapso de tiempo (Ata) de modo que no se excedan los valores máximos de corriente o tensión.

   15
2. 2. Una herramienta manual (10) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el segundo lapso de tiempo (Ata) comprende como máximo el 95 % de la duración (At), preferentemente como máximo el 75 % de la duración (At).

   20 3. Una herramienta manual (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada

   porque el primer lapso de tiempo (At1) comprende al menos el 5% de la duración (At), preferentemente al menos el 25% de la duración (At).
3. 4. Una herramienta manual (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

   25 caracterizada porque el motor de accionamiento (16) es un motor eléctrico conmutado electrónicamente, donde la

   duración (At) corresponde preferentemente a la duración de un intervalo de conmutación.
4. 5. Una herramienta manual (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

   caracterizada porque la al menos una variable de estado operativo se deriva directa o indirectamente de una

   30 variable que se selecciona del grupo consistente en la tensión aplicada o el consumo de corriente del motor de accionamiento (16), el estado de carga o el estado de descarga de la batería (64), la velocidad de accionamiento, la aceleración de accionamiento, el par de accionamiento, el par de salida, el ángulo de rotación, la profundidad de penetración o mecanizado, la exposición a la oscilación o la vibración, el par de parada o de reacción de la herramienta manual (10), el estado de conexión o modo de funcionamiento de la herramienta manual (10) y la 35 temperatura de funcionamiento de la herramienta manual (10).
5. 6. Una herramienta manual (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

   caracterizada porque el motor de accionamiento (16) está diseñado como un motor de imán permanente con conmutación electrónica.

   40
6. 7. Una herramienta manual (10) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque el motor de accionamiento (16) comprende un rotor de imán permanente (66) asociado a, al menos, un sensor de posición (76), preferentemente un sensor Hall, para detectar la posición del rotor (66).

   45 8. Una herramienta manual (10) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque el dispositivo

   de control (58) está diseñado para la detección indirecta de la posición del rotor (66) mediante la reactancia inductiva de un devanado (74a, 74b, 74c) para generar uno campo giratorio que acciona el rotor (66) del motor de accionamiento (16).

   50 9. Una herramienta manual (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

   caracterizada porque el motor de accionamiento (16) comprende una pluralidad de devanados (74a, 74b, 74c) para la generación de un campo giratorio que acciona el rotor (66), donde los devanados (74a, 74b, 74c) son controlables en conexión en estrella o en conexión delta.

   55 10. Una herramienta manual (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

   caracterizada porque el dispositivo de control (58) está diseñado para efectuar un cambio repetitivo entre el primer lapso de tiempo (At1) y el segundo lapso de tiempo (At2) durante un ciclo de frenado, preferentemente un cambio repetitivo entre el primer lapso de tiempo (At1), el segundo lapso de tiempo (At2) y una fase de marcha libre.

   60 11. Una herramienta manual (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

   caracterizada porque el dispositivo de control (58) está diseñado para efectuar un suministro de corriente modulado por duración de impulso o un cortocircuito modulado por duración de impulso del motor de accionamiento (16), durante el primer lapso de tiempo (Ati) o el segundo lapso de tiempo (At2).

   5 12. Un procedimiento para la desaceleración de un movimiento de accionamiento de una herramienta

   manual (10) con un motor de accionamiento (16) con las siguientes etapas:

   - detectar al menos una variable de estado operativo de la herramienta manual (10);

   - generar una señal de frenado en función de al menos una variable de estado operativo; caracterizado por:

   10 - iniciar un procedimiento de frenado en función de la señal de frenado, donde el procedimiento de frenado comprende ciclos de frenado, con un primer lapso de tiempo (Ati) y un segundo lapso de tiempo (Ata), donde la duración (At) de un ciclo de frenado corresponde, preferentemente, a la duración de un intervalo de conmutación, en el que:

   - se cortocircuita el motor de accionamiento (16) durante el primer lapso de tiempo (At1); y

   15 - se suministra corriente al motor de accionamiento (16) en el sentido opuesto a su dirección de rotación original durante el segundo lapso de tiempo (Ata); donde

   - la duración (At) de un ciclo de frenado se forma a partir de la suma del primer lapso de tiempo (At1) y el segundo lapso de tiempo (Ata), donde el segundo lapso de tiempo (Ata) comprende preferentemente como máximo el 95 % de la duración (At), más preferentemente como máximo el 75 % de la duración (At); y

   20 - donde se proporciona además la etapa de determinar la duración del primer lapso de tiempo (At1) y, por lo tanto, la duración del segundo lapso de tiempo (Ata), de modo que no se excedan los valores máximos de corriente y tensión.
7. 13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1a, caracterizado porque la al menos una variable de estado operativo se deriva directa o indirectamente de una variable que se selecciona del grupo consistente en la

   a5 tensión aplicada o el consumo de corriente del motor de accionamiento (16), el estado de carga o el estado de descarga de la batería (64), la velocidad de accionamiento, la aceleración de accionamiento, el par de accionamiento, el par de salida, el ángulo de rotación, la profundidad de penetración o mecanizado, la exposición a la oscilación o la vibración, el par de parada o de reacción de la herramienta manual (10), el estado de conexión o modo de funcionamiento de la herramienta manual (10) y la temperatura de funcionamiento de la herramienta 30 manual (10).
8. 14. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1a o 13, que comprende además la etapa de determinar la duración del primer lapso de tiempo (At1) y, por lo tanto, la duración del segundo lapso de tiempo (Ata) y la etapa de detectar la duración (At*) de un intervalo de conmutación anterior como duración de

   35 referencia.