WO2014056820A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer handwerkzeugmaschine mit einem tangentialschlagwerk - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine mit einem mittels einer Antriebswelle und einem Elektromotor antreibbaren Tangentialschlagwerk vorgeschlagen, bei dem ein von der Antriebswelle bereitgestelltes Ist-Drehmoments in Abhängigkeit von einem gemessenen Motorstrom auf ein Soll-Drehmoment eingestellt wird, wobei das Soll-Drehmoment kleiner als ein Auslöse-Drehmoment des Tangentialschlagwerks ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine mit einem
Tangentialschlagwerk GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine mit einem mittels einer Antriebswelle und einem Elektromotor antreibbaren Tangentialschlagwerk. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuervorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine mit einer solchen Vorrichtung sowie eine solche Handwerkzeugmaschine, insbesondere eine elektrische Handwerkzeugmaschine, wie zum Beispiel einen Elektroschrauber oder eine handgehaltene Bohrmaschine.
Bei einer herkömmlichen Handwerkzeugmaschine mit einem Tangentialschlagwerk, wie beispielsweise einem Tangentialschlagschrauber, reduziert sich die Umdrehungsgeschwindigkeit des Elektromotors ab dem Zeitpunkt, ab dem das Tangentialschlagwerk den Betrieb aufnimmt. Dies ist jedoch in der Regel unerwünscht, wenn der Tangentialschlagschrauber zum Bohren verwendet wird, da beim Bohren eine hohe Umdrehungsgeschwindigkeit von Vorteil ist. Wird die Umdrehungsgeschwindigkeit reduziert, verlängert sich die für das Bohren notwendige Zeit. Ein herkömmlicher Tangentialschlagschrauber kann zudem beispielsweise nicht für das Schneiden von Gewinden eingesetzt werden, da das entsprechende Schneidewerkzeug durch Einsetzen des Tangentialschlagwerks beschädigt werden kann. Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine mit einem mittels einer Antriebswelle und einem Elektromotor antreibbaren Tangentialschlagwerk zu schaffen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine mit einem mittels einer Antriebswelle und einem Elektromotor antreibbaren Tangentialschlagwerk vorgeschlagen. Das Verfahren beinhaltet ein Einstellen eines von der Antriebswelle bereitgestellten Ist-Drehmoments in Abhängigkeit von einem gemessenen Motorstrom des Elektromotors auf ein Soll-Drehmoment, wobei das Soll-Drehmoment kleiner als ein Auslöse- Drehmoment des Tangentialschlagwerks ist.
Der Begriff des Einstellens umfasst dabei das Steuern und Regeln des Ist-Drehmoments auf das Soll-Drehmoment.
Durch das vorliegende Einstellen des Ist-Drehmoments auf das Soll-Drehmoment kann die Handwerkzeugmaschine trotz vorhandenem Tangentialschlagwerk für die Applikation Bohren verwendet werden, ohne dass die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors nachteilig gesenkt wird. Es ist somit auch möglich, die Handwerkzeugmaschine für die Applikation Gewinde schneiden einzusetzen.
Bei einer Ausführungsform wird das Ist-Drehmoment auf das Soll-Drehmoment geregelt. Dies entspricht dem vom Einstellen umfassten Regeln des Ist-Drehmoments auf das Soll- Drehmoment.
Bei einer Ausführungsform wird das Soll-Drehmoment in Abhängigkeit von dem gemessenen Motorstrom bestimmt, wobei das Ist-Drehmoment auf das bestimmte Soll-Drehmoment geregelt wird.
Bei einer Ausführungsform wird das Tangentialschlagwerk eingeschaltet, wenn ein Wert des gemessenen Motorstroms einen festgelegten Motorstrom-Schwellwert übersteigt.
Somit kann das Tangentialschlagwerk in Abhängigkeit von dem festgelegten Motorstrom- Schwellwert trotz des Einstellens des Ist-Drehmoments auf das Soll-Drehmoment eingeschaltet werden. Die Handwerkzeugmaschine kann somit vorteilhaft auch für die Applikation Schlagbohren eingesetzt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform beträgt der festgelegte Motorstrom-Schwellwert mindestens 15 Ampere.
Die vorgeschlagenen 15 Ampere stellen einen ausreichend hohen Motorstrom-Schwellwert dar, der ein zu frühes Einschalten des Tangentialschlagwerks verhindert und gleichzeitig ein rechtzeitiges Einschalten des Tangentialschlagwerks ermöglicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Einstellen des Ist-Drehmoments auf das Soll- Drehmoment durch ein manuelles Betätigen eines Schalters abgeschaltet. Der Schalter kann auch als Taster bezeichnet werden. Ein Anwender kann das Einstellen des Ist-Drehmoments auf das Soll-Drehmoment somit deaktivieren, so dass das Tangentialschlagwerk bei einer entsprechenden Applikation wie Schlagbohren frühzeitig und rechtzeitig einsetzt, so dass die notwendige Zeit für die Applikation Schlagbohren minimiert werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Motorstrom auf einen Wert kleiner dem festgelegten Motorstrom-Schwellwert eingestellt.
Auf diese Weise wird das Ist-Drehmoment vorteilhaft reduziert, so dass die Handwerkzeugmaschine für Applikationen einsetzbar ist, für die das Einsetzen des Tangentialschlagwerks nicht erwünscht ist. Bei einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Einstellen des Ist-Drehmoments auf das Soll- Drehmoment durch Ansteuern des Elektromotors mit einem Stellsignal.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Stellsignal als pulsweitenmoduliertes Signal ausgebildet.
Die Verwendung eines pulsweitenmodulierten (PWM-) Signals als Stellsignal für das Ansteuern des Elektromotors wird auch als PWM-Betrieb der Handwerkzeugmaschine bezeichnet. Dadurch wird der Strom für den Elektromotor reduziert, da die Ansteuerung des Elektromotors im PWM-Betrieb pulsförmig erfolgt. Dies führt zu der gewünschten Einstellung des Ist-Drehmoments auf ein Soll-Drehmoment, so dass das unerwünschte Einsetzen des Tangentialschlagwerks verhindert wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Elektromotor ein Bürstenmotor. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Elektromotor ein bürstenloser Motor.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine mit einem mittels einer Antriebswelle und einem Elektromotor antreibbaren Tangentialschlagwerk vorgeschlagen. Die Vorrichtung hat ein Einstellmittel. Das Einstellmittel ist zum Einstellen eines Ist-Drehmoments auf ein Soll-Drehmoment in Abhängigkeit von einem gemessenen Motorstrom des Elektromotors eingerichtet, wobei das Soll-Drehmoment kleiner als ein Auslöse-Drehmoment des Tangentialschlagwerks ist. Das Einstellmittel kann hardwaretechnisch und/oder auch software-technisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann das Einstellmittel als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer software-technischen Implementierung kann das Einstellmittel als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
Außerdem wird eine Steuervorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine vorgeschlagen, wobei die Steuervorrichtung die oben beschriebene Vorrichtung zum Betreiben der Handwerkzeugmaschine integriert. Die Vorrichtung ist damit Teil der auch als Schalter bezeichneten Steuereinrichtung der Handwerkzeugmaschine.
Weiterhin wird eine Handwerkzeugmaschine mit einer solchen Vorrichtung vorgeschlagen. Die Handwerkzeugmaschine ist insbesondere eine elektrische Handwerkzeugmaschine, wie zum Beispiel ein Elektroschrauber, eine handgehaltene Bohrmaschine, ein Meißelhammer, ein Kombihammer, ein Akkuschrauber, eine Kreissäge oder eine Säbelsäge.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine mit einem mittels einer Antriebswelle und einem Elektromotor antreibbaren Tangentialschlagwerk;
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine mit einem mittels einer Antriebswelle und einem Elektromotor antreibbaren Tangentialschlagwerk; und
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Handwerkzeugmaschine.
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG In Fig. 1 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer in Fig. 3 dargestellten Handwerkzeugmaschine 30 mit einem mittels einer Antriebswelle 5 und einem Elektromotor 20 antreibbaren Tangentialschlagwerk 9 dargestellt.
In Schritt 101 wird ein Soll-Drehmoment bestimmt, welches kleiner als ein Auslöse- Drehmoment des Tangentialschlagwerks ist.
In Schritt 102 wird ein von der Antriebswelle bereitgestelltes Ist-Drehmoments in Abhängigkeit von einem gemessenen Motorstrom des Elektromotors 20 auf das bestimmte Soll-Drehmoment eingestellt.
Das vorgeschlagene Verfahren ist beispielsweise auf Handwerkzeugmaschinen 30 mit Kohlebürsten-Motoren anwendbar. Das Verfahren ist weiterhin auf Handwerkzeugmaschinen 30 mit bürstenlosen Motoren anwendbar.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 10 zum Betreiben Handwerkzeugmaschine 30 mit einem mittels einer Antriebswelle 5 und einem Elektromotor 20 antreibbaren Tangentialschlagwerk 9.
Die Vorrichtung 10 hat ein Einstellmittel 11 , das dazu eingerichtet ist, das Ist-Drehmoment auf ein Soll-Drehmoment in Abhängigkeit von einem gemessenen Motorstrom des Elektromotors 20 einzustellen. In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Handwerkzeugmaschine 30 dargestellt, welche die Vorrichtung 10 der Fig. 2, den Elektromotor 20 und das Tangentialschlagwerk 9 umfasst, insbesondere integriert. Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Handwerkzeugmaschine 30, z.B. einen Elektroschrauber. Die Handwerkzeugmaschine 30 hat eine Werkzeugaufnahme 2, in welche ein Werkzeug 3 einsetzbar oder befestigbar ist. Die Werkzeuge sind beispielsweise ein Schrauberbit, einen Bohrer, eine Schleifscheibe und ein Sägeblatt. Der Elektromotor 20 treibt die Werkzeugaufnahme 2 an, hier beispielhaft um eine Arbeitsachse 4 drehend. Ein Antriebsstrang zwischen der Werkzeugaufnahme 2 und dem Elektromotor 20 kann eine Spindel oder Antriebswelle 5, ein Getriebe 6 und weitere Komponenten, z.B. eine Drehmomentkupplung oder ein Exzenterrad enthalten.
Ein Anwender nimmt die Handwerkzeugmaschine 30 durch Betätigen eines Tasters 7 in Betrieb. Der Taster 7 ist vorzugsweise an einem Handgriff 8 angeordnet, mit welchem der Anwender die Handwerkzeugmaschine 30 halten und führen kann. Eine Steuerung 10 versorgt ansprechend auf das Betätigen den Elektromotor 20 mit Strom. Eine beispielhafte Stromquelle der Handwerkzeugmaschine 30 ist ein Batteriepaket 40 mit mehreren sekundären Batteriezellen 41.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine (30) mit einem mittels einer Antriebswelle (5) und einem Elektromotor (20) antreibbaren Tangentialschlagwerk (9), mit:
Einstellen (102) eines von der Antriebswelle (5) bereitgestellten Ist-Drehmoments in Abhängigkeit von einem gemessenen Motorstrom des Elektromotors (20) auf ein Soll- Drehmoment, wobei das Soll-Drehmoment kleiner als ein Auslöse-Drehmoment des Tangentialschlagwerks (9) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ist-Drehmoment auf das Soll-Drehmoment geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Drehmoment in Abhängigkeit von dem gemessenen Motorstrom bestimmt wird, wobei das Ist- Drehmoment auf das bestimmte Soll-Drehmoment geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Tangentialschlagwerk (9) eingeschaltet wird, wenn ein Wert des gemessenen Motorstroms einen festgelegten Motorstrom-Schwellwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der festgelegte Motorstrom- Schwellwert mindestens 15 Ampere beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen (102) des Ist-Drehmoments auf das Soll-Drehmoment durch ein manuelles Betätigen eines Schalters abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorstrom auf einen Wert kleiner dem festgelegten Motorstrom-Schwellwert geändert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen (102) des Ist-Drehmoments auf das Soll-Drehmoment durch Ansteuern des Elektromotors (20) mit einem Stellsignal erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellsignal als ein pulsweitenmoduliertes Signal ausgebildet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) ein Bürstenmotor ist.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) ein bürstenloser Motor ist. 12. Vorrichtung (10) zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine (30) mit einem mittels einer Antriebswelle (5) und einem Elektromotor (20) antreibbaren Tangentialschlagwerk (9), mit:
einem Einstellmittel (1 1) zum Einstellen (101) eines Ist-Drehmoments auf ein Soll- Drehmoment in Abhängigkeit von einem gemessenen Motorstrom des Elektromotors (20), wobei das Soll-Drehmoment kleiner als ein Auslöse-Drehmoment des
Tangentialschlagwerks (9) ist.
13. Steuervorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine (30), wobei die Steuervorrichtung eine Vorrichtung (10) nach Anspruch 12 integriert.
14. Handwerkzeugmaschine (30) mit einer Vorrichtung (10) zum Ansteuern eines Elektromotors (20) der Handwerkzeugmaschine (30) nach Anspruch 12.
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