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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs eines elektrischen Antriebsmotors. Die Erfindung betrifft ferner ein Werkzeug.
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Stand der Technik
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Akkubetriebene Elektrowerkzeuge wie beispielsweise Akkuschrauber als solche sind bekannt. Sie können im Arbeitsfall durch stark schwankende Lasten und Laständerungen wie beispielsweise bei einer Lochsäge einem Verhaken der Lochsäge stark belastet werden, so dass mechanische Komponenten des Elektrowerkzeugs in der Regel nur eine reduzierte Lebensdauer aufweisen. Ein spontaner Lastmomentanstieg kann weiterhin zum Versagen von Bauteilen bzw. zu spontanen Haltekraftänderungen für einen Bediener bzw. Nutzer führen.
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Um dies zu vermeiden, werden typischerweise bei akkubetriebenen Elektrowerkzeugen für mechanische Komponenten entweder hochfeste oder größer dimensionierte Komponenten verwendet, welche aber in der Regel mehr kosten, größer und/oder schwerer sind.
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Aus der Offenlegungsschrift
US 2009/0065225 A1 ist ein akkubetriebenes Elektrowerkzeug bekannt, wobei das Elektrowerkzeug einen Elektromotor aufweist. Es wird ein elektrischer Motorstrom überwacht und eine zeitliche Änderung des Motorstroms gemessen. Wenn dieser Messwert einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird der Antriebsmotor gestoppt.
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Nachteilig an den bekannten Elektrowerkzeugen ist insbesondere, dass eine entsprechende Stoppvorrichtung, welche den Antriebsmotor stoppt, aktiv bleibt, so dass ein weiterer Betrieb des Elektrowerkzeugs nur nach aktiver Quittierung der Abschaltung durch einen Nutzer möglich ist. Das heißt also insbesondere, dass ein Nutzer die Stoppvorrichtung manuell wieder deaktivieren bzw. zurücksetzen muss.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, eine Vorrichtung zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs eines elektrischen Antriebsmotors anzugeben, welche auch nach einem Regeleingriff aufgrund einer Grenzwertüberschreitung einer Ableitung einer überwachten Betriebsgröße wieder ein maximal mögliches Antriebsdrehmoment zur Verfügung stellen kann.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann ferner darin gesehen werden, ein entsprechendes Verfahren zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs eines elektrischen Antriebsmotors anzugeben.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch darin gesehen werden, ein entsprechendes Werkzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor anzugeben.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann ferner darin gesehen werden, ein entsprechendes Computerprogramm anzugeben.
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Diese Aufgaben werden mittels des Gegenstands der jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt wird eine Vorrichtung zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs eines elektrischen Antriebsmotors bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Überwachungseinrichtung, welche eine Betriebsgröße, insbesondere eine zu überwachende Betriebsgröße, überwacht. Des Weiteren ist eine Regeleinrichtung zum Regeln der Betriebsgröße, insbesondere der zu regelnden Betriebsgröße, für eine Regelung des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs vorgesehen. Das heißt also insbesondere, dass mittels der Regeleinrichtung die Betriebsgröße, und somit der zeitliche Abtriebsdrehmomentanstieg, wobei das Abtriebsdrehmoment mittels des elektrischen Antriebsmotors bereitgestellt wird, geregelt wird.
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Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung, welche die Regeleinrichtung in Abhängigkeit einer zeitlichen Ableitung der überwachten Betriebsgröße aktivieren kann. Die Regeleinrichtung ist darüber hinaus zur Deaktivierung nach einer vorbestimmten Zeit ausgebildet. Das heißt also insbesondere, dass sich die Regeleinrichtung nach einer vorbestimmten Zeit deaktivieren kann bzw. dass die Regeleinrichtung nach einer vorbestimmten Zeit deaktiviert werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs eines elektrischen Antriebsmotors bereitgestellt. Es wird hierbei eine Betriebsgröße des Antriebsmotors überwacht. Ferner wird die Betriebsgröße geregelt. Dieses Regeln wird in Abhängigkeit einer zeitlichen Ableitung der überwachten Betriebsgröße durchgeführt. Die Betriebsgröße wird geregelt, um den zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstieg zu regeln. Ferner ist vorgesehen, dass das Regeln der Betriebsgröße nach einer vorbestimmten Zeit beendet wird.
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Nach einem anderen Aspekt wird ein Werkzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor bereitgestellt, wobei das Werkzeug eine Vorrichtung zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs des elektrischen Antriebsmotors umfasst.
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Nach noch einem anderen Aspekt wird ein Computerprogramm mit Programmcode zur Ausführung des Verfahrens zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs eines elektrischen Antriebsmotors bereitgestellt, wenn das Computerprogramm auf einer Steuerungseinrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung umfasst also insbesondere den Gedanken, eine Betriebsgröße des elektrischen Antriebsmotors zu überwachen und daraus eine zeitliche Ableitung der überwachten Betriebsgröße zu bilden. Bei der zeitlichen Ableitung kann es sich insbesondere um die erste zeitliche Ableitung der überwachten Betriebsgröße handeln. Eine solche erste zeitliche Ableitung der überwachten Betriebsgröße kann insbesondere auch als eine Änderungsrate über die Zeit bzw. als eine zeitliche Änderungsrate bezeichnet werden. Abhängig von dieser zeitlichen Änderungsrate wird dann die Betriebsgröße so geregelt, dass aufgrund der Regelung der zeitliche Abtriebsdrehmomentanstieg geregelt wird. Hier wird angemerkt, dass ein mittels des Antriebsmotors bereitgestelltes Abtriebsdrehmoment insbesondere mit der Betriebsgröße korreliert. Durch das Regeln der Betriebsgröße kann dann insofern insbesondere auch das Abtriebsdrehmoment geregelt werden, so dass hierüber insbesondere eine Regelung des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs ermöglicht ist.
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Für die Regelung des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs aktiviert die Steuerungseinrichtung die Regeleinrichtung in Abhängigkeit der zeitlichen Ableitung. Da die zeitliche Ableitung in der Regel stark mit dem Auftreten eines spontanen Lastmomentanstieges des Antriebsmotors korreliert, kann aufgrund des Überwachens der Betriebsgröße sowie des Bilden der zeitlichen Ableitung ein solcher spontaner Lastmomentanstieg erkannt werden. Da nun beim Auftreten eines solchen Lastmomentanstiegs der zeitliche Abtriebsdrehmomentanstieg aufgrund der Regelung der Betriebsgröße geregelt wird, werden in vorteilhafter Weise Beschädigungen an mechanischen und/oder elektrischen Bauteilen vermieden.
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Beispielsweise kann ein solcher spontaner Lastmomentanstieg aufgrund eines Verhakens einer Lochsäge bzw. eines Verkantens eines Akkuschraubers resultieren, wobei, wenn die Lochsäge nicht mehr verhakt bzw. der Akkuschrauber nicht mehr verkantet ist, der spontane Lastmomentanstieg wieder verschwindet. Hier wird nun in vorteilhafter Weise das Regeln der Betriebsgröße nach einer vorbestimmten Zeit beendet. Das heißt also insbesondere, dass die Regeleinrichtung nach der vorbestimmten Zeit automatisch deaktiviert wird, ohne dass der Nutzer hier manuell eingreifen muss. Dadurch ist es ermöglicht, dass dem Nutzer wieder ein voller Funktionsumfang des Werkzeugs zur Verfügung steht. Das heißt also insbesondere, dass nach der automatischen Deaktivierung der Regeleinrichtung keine Einschränkungen mehr vorhanden sind, welche aufgrund der aktivierten Regeleinrichtung entstanden sind.
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Nach einer Ausführungsform kann es sich bei der Betriebsgröße beispielsweise um eine dem elektrischen Antrieb zugeführte elektrische Größe handeln. Die überwachte Betriebsgröße kann vorzugsweise auch eine Motordrehzahl des Antriebsmotors sein. Insbesondere können mehrere Betriebsgrößen überwacht werden, also insbesondere die Motordrehzahl und die elektrische Größe. Hier wird angemerkt, dass, wenn im Folgenden eine Überwachung der elektrischen Größe näher beschrieben wird, vorzugsweise auch eine Überwachung der Motordrehzahl alternativ oder ergänzend möglich ist.
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Nach einer Ausführungsform umfasst ein Regeln des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs ein Begrenzen des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs. Das heißt also insbesondere, dass das Abtriebsdrehmoment, welches mittels des Antriebsmotors bereitgestellt wird, zeitlich langsamer ansteigt als vor der Regelung. Insbesondere umfasst das Regeln des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs ein Stoppen des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs. Das heißt also insbesondere, dass das Abtriebsdrehmoment auf einen konstanten Wert geregelt wird. Insbesondere umfasst das Regeln des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs ein Umkehren des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs. Das heißt also insbesondere, dass das Abtriebsdrehmoment reduziert wird. Zum Regeln des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Betriebsgröße reduziert wird. Ein Reduzieren der Betriebsgröße bewirkt insbesondere, dass auch das Abtriebsdrehmoment reduziert wird.
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Nach einer Ausführungsform ist die elektrische Größe ein elektrischer Strom und/oder eine elektrische Spannung. Die elektrische Spannung kann insbesondere auch als eine Betriebsspannung bezeichnet werden. Der elektrische Strom kann insbesondere auch als ein Betriebsstrom bezeichnet werden. Vorzugsweise werden der Betriebsstrom und/oder die Betriebsspannung und/oder die Motordrehzahl überwacht. Insbesondere das Überwachen von mehreren Betriebsgrößen weist den Vorteil auf, dass eine verbesserte situationsangepasste Regelung möglich ist.
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Nach einer Ausführungsform wird die Betriebsgröße geregelt, wenn ein Betrag der zeitlichen Ableitung größer wird als ein Betrag eines vordefinierten Grenzwertes. Ein solcher vordefinierter Grenzwert kann beispielsweise ein Spannungsgrenzwert und/oder ein Stromgrenzwert und/oder ein Motordrehzahlgrenzwert sein. Das heißt also insbesondere, dass die Regeleinrichtung aktiviert wird, wenn der Betrag der zeitlichen Ableitung größer wird als der Betrag des vordefinierten Grenzwertes. Hierbei wird insbesondere auf den Betrag Bezug genommen, da eine zeitliche Änderungsrate einer Betriebsspannung bei einem Lastmomentanstieg aufgrund des dadurch resultierenden Spannungsabfalls negativ ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Betriebsgröße geregelt wird, wenn der Betrag der zeitlichen Ableitung in dem vordefinierten Zeitraum zeitlich mehrere Male hintereinander größer als der Betrag des vordefinierten Grenzwertes wird. Das heißt also insbesondere, dass die Regeleinrichtung erst dann aktiviert wird, wenn der Betrag der zeitlichen Ableitung in dem vordefinierten Zeitraum zeitlich mehrere Male hintereinander größer als der Betrag des vordefinierten Grenzwertes wird. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass ein Regeleingriff erst erfolgt, wenn der Betrag der zeitlichen Ableitung in dem vordefinierten Zeitraum mehr als ein Wert n mal, n eine natürliche Zahl, zeitlich hintereinander größer als der Betrag des vordefinierten Grenzwertes wird. Dadurch wird insbesondere ein Regeleingriff im normalen Arbeitsfall bei auf unschädlichem absoluten Niveau stark schwankender überwachter Betriebsgröße vermieden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Regeln ein Reduzieren der Betriebsgröße, wobei die reduzierte Betriebsgröße über die vorbestimmte Zeit zurück auf ihren Wert vor dem Reduzieren erhöht wird. Das heißt also insbesondere, dass die Betriebsgröße reduziert wird. Dieses Reduzieren wird allerdings insbesondere über die vorbestimmte Zeit zurückgenommen, insofern die reduzierte Betriebsgröße wieder auf ihren Wert vor dem Reduzieren erhöht wird. Der Regeleingriff wird insofern sukzessive zurückgenommen bzw. zurückgefahren. Dadurch wird eine kontinuierliche Erhöhung der reduzierten Betriebsgröße, insbesondere der reduzierten elektrischen Größe, bis hin zum Ausgangswert beim Regelbeginn durchgeführt. Es findet insofern in vorteilhafter Weise kein Sprung vom reduzierten Niveau und kein unkontrolliertes Überschwingen statt, wodurch der Nutzer das Werkzeug sicherer halten kann. Ferner wird dadurch auch eine Beschädigung der mechanischen und/oder elektrischen Bauteile in vorteilhafter Weise vermieden.
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Kritisch für Bauteile und den Nutzer sind in der Regel spontane Lastmomentänderungen, die in ein hohes absolutes Lastmoment führen bzw. münden. Durch Bilden und Auswerten der zeitlichen Ableitung der überwachten Betriebsgröße mehrere Male zeitlich hintereinander kann insbesondere in vorteilhafter Weise zwischen einem normalen Betriebszustand und einem kritischen Betriebszustand differenziert bzw. unterschieden werden, so dass in einem normalen Betriebszustand die Regeleinrichtung nicht aktiviert wird, sondern insbesondere erst in dem kritischen Betriebszustand.
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Nach einer anderen Ausführungsform umfasst die Regeleinrichtung einen Pulsweitenmodulator für eine Pulsweitenmodulation der Betriebsgröße, insbesondere der elektrischen Größe. Das heißt also insbesondere, dass das Regeln der Betriebsgröße eine Pulsweitenmodulation der Betriebsgröße umfasst. Bei der Pulsweitenmodulation wird die Betriebsgröße insbesondere zwischen zwei Werten hin und her geschaltet. Das heißt also insbesondere, dass die Betriebsgröße zwischen diesen beiden Werten wechselt. Eine Pulsweitenmodulation kann auch als eine Pulsdauermodulation bezeichnet werden. Der Begriff Pulsweitenmodulation kann im Folgenden auch mittels PWM abgekürzt werden. Durch das Vorsehen der Pulsweitenmodulation für die Betriebsgröße wird in vorteilhafter Weise insbesondere ein diskontinuierlicher Betriebsmodus erreicht, was beispielsweise in vorteilhafter Weise zu einer Regelung des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs führen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zur Regelung des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs ein mittels des elektrischen Antriebsmotors gebildetes elektrisches Feld umgekehrt. Das heißt also insbesondere, dass die Regeleinrichtung eine Umkehreinrichtung zum Umkehren eines mittels des Antriebsmotors gebildeten elektrischen Feldes umfasst. Diese Ausführungsform eignet sich in vorteilhafter Weise insbesondere besonders für EC-Elektromotoren. Hierbei steht die Abkürzung EC für "Electronically Commutated". Ein solcher EC-Motor kann auch als ein bürstenloser Gleichstrommotor bezeichnet werden. Durch das Umkehren des elektrischen Feldes wird beispielsweise in vorteilhafter Weise der zeitliche Abtriebsdrehmomentanstieg geregelt. Ferner kann in vorteilhafter Weise aufgrund der Umkehrung des elektrischen Feldes eine Regelung des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs aufgrund der Regelung der Betriebsgröße erheblich schneller erfolgen.
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Der elektrische Antriebsmotor ist nach einer weiteren Ausführungsform als ein Elektromotor gebildet.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Akkumulator vorgesehen, welcher dem elektrischen Antriebsmotor elektrische Energie, insbesondere einen elektrischen Strom und/oder eine elektrische Spannung, zuführen kann. Ein solcher Akkumulator kann insbesondere lösbar in dem Werkzeug bzw. austauschbar angeordnet sein. Es kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass der Akkumulator fest in dem Werkzeug eingebaut ist. Ein Akkumulator kann insbesondere auch als ein Akku bezeichnet werden. Wenn mehrere Akkumulatoren zusammengeschaltet sind, kann diese Anordnung bzw. Zusammenschaltung auch als ein Akkupack bezeichnet werden.
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Nach noch einer anderen Ausführungsform kann das Werkzeug als ein Akkuschrauber, Akku-Bohrschrauber, Akku-Kreissäge, Akku-Stichsäge, Akku-Hobel, Akku-Bohrhammer, Akku-Schlagbohrmaschine oder als ein Akku-Schlagbohrschrauber gebildet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird die vorbestimmte Zeit zur Deaktivierung der Regelung in Abhängigkeit der zeitlichen Ableitung der überwachten Betriebsgröße gebildet. Somit kann in vorteilhafter Weise ein Ende eines Regeleingriffs situationsabhängig erreicht werden.
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Nach einer anderen Ausführungsform kann der Antriebsmotor beim Aktivieren der Regeleinrichtung kurzgeschlossen werden, so dass dieser dann in vorteilhafter Weise insbesondere abgebremst werden kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen
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1 eine Vorrichtung zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs eines elektrischen Antriebsmotors,
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2 ein Werkzeug,
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs eines elektrischen Antriebsmotors,
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4 ein weiteres Werkzeug und
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5 zwei zeitliche Abtriebsdrehmomentverläufe.
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Im Folgenden werden für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt eine Vorrichtung 101 zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs eines elektrischen Antriebsmotors (nicht gezeigt). Die Vorrichtung 101 umfasst eine Überwachungseinrichtung 103 zum Überwachen einer Betriebsgröße des Antriebsmotors. Bei der Betriebsgröße kann es sich beispielsweise um eine dem Antriebsmotor zugeführte elektrische Größe handeln. Die Betriebsgröße kann vorzugsweise eine Motordrehzahl sein. Bei der elektrischen Größe kann es sich vorzugsweise um einen elektrischen Strom und/oder eine elektrische Spannung handeln. Die Vorrichtung 101 umfasst ferner eine Regeleinrichtung 105 zum Regeln der Betriebsgröße für eine Regelung des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs. Das heißt also insbesondere, dass die Regeleinrichtung 105 die Betriebsgröße derart regelt, dass der zeitliche Abtriebsdrehmomentanstieg geregelt wird.
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Ferner ist eine Steuerungseinrichtung 107 vorgesehen, welche die Regeleinrichtung 105 in Abhängigkeit einer zeitlichen Ableitung der überwachten Betriebsgröße aktivieren kann. Wenn die Regeleinrichtung 105 aktiviert worden ist, regelt diese Betriebsgröße derart, dass der zeitliche Abtriebsdrehmomentanstieg geregelt, insbesondere reduziert, gestoppt oder umgekehrt, wird. Insbesondere reduziert die Regeleinrichtung 105 die Betriebsgröße. Das Regeln der Regeleinrichtung kann allgemein insbesondere auch als ein Regeleingriff bezeichnet werden. Damit nach einer vorbestimmten Zeit wieder der volle Funktionsumfang, insbesondere das maximal mögliche Abtriebsdrehmoment, zur Verfügung steht, wird die Regelung der Betriebsgröße nach einer vorbestimmten Zeit automatisch beendet. Hierfür ist die Regeleinrichtung 105 zur Deaktivierung nach der vorbestimmten Zeit ausgebildet. Vorzugsweise können auch mehrere Betriebsgrößen überwacht werden. Insbesondere können auch mehrere Betriebsgrößen geregelt werden.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform umfasst die Steuerungseinrichtung 107 eine Auswerteeinrichtung, welche die überwachte Betriebsgröße auswerten kann. Das heißt also insbesondere, dass die Auswerteeinrichtung derart gebildet ist, aus der überwachten Betriebsgröße die zeitliche Ableitung, insbesondere die erste zeitliche Ableitung, zu bilden.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass sich die Regeleinrichtung nach der vorbestimmten Zeit automatisch und selbstständig deaktiviert. Es kann aber auch in einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung nach der vorbestimmten Zeit die Regeleinrichtung deaktiviert.
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2 zeigt ein Werkzeug 201 mit einem elektrischen Antriebsmotor 203. Das Werkzeug 201 umfasst ferner die Vorrichtung 101.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs eines elektrischen Antriebsmotors. In einem Schritt 301 wird eine Betriebsgröße des elektrischen Antriebsmotors überwacht. In einem Schritt 303 wird die Betriebsgröße geregelt, wobei diese Regelung in Abhängigkeit einer zeitlichen Ableitung der überwachten Betriebsgröße durchgeführt wird. Die Regelung wird durchgeführt, um den zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstieg zu regeln. In einem Schritt 305 wird das Regeln der Betriebsgröße nach einer vorbestimmten Zeit beendet. Dadurch steht in vorteilhafter Weise wieder der volle Funktionsumfang, insbesondere das maximal mögliche Abtriebsdrehmoment des elektrischen Antriebsmotors zur Verfügung.
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4 zeigt ein weiteres Werkzeug 401 umfassend ein Gehäuse 403. In dem Gehäuse 403 ist ein Elektromotor 405 angeordnet, welcher mittels eines Akkupacks 407 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Hierbei stellt der Akkupack 407 dem Elektromotor 405 eine Betriebsspannung UB zur Verfügung, so dass ein Betriebsstrom IB zu dem Elektromotor 405 fließen kann.
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Das Werkzeug 401 umfasst ferner eine Vorrichtung 409 zum Regeln des zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs des Elektromotors 405. Die Vorrichtung 409 umfasst eine Überwachungseinrichtung aufweisend eine Strommesseinrichtung 411 und eine Spannungsmesseinrichtung 413. Die Strommesseinrichtung 411 misst insbesondere den Betriebsstrom IB. Die Spannungsmesseinrichtung 413 misst insbesondere die Betriebsspannung UB.
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Ferner umfasst die Vorrichtung 409 eine Steuerungseinrichtung 415 umfassend eine Auswerteeinrichtung 417. Die Auswerteeinrichtung 417 wertet den gemessenen Betriebsstrom IB und die gemessene Betriebsspannung UB aus und bildet insbesondere eine zeitliche Ableitung der beiden überwachten elektrischen Größen. Insbesondere wird die erste zeitliche Ableitung gebildet. Das heißt also insbesondere, dass eine zeitliche Betriebsspannungsänderungsrate gemessen wird. Insbesondere wird also eine zeitliche Betriebsstromänderungsrate gemessen.
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Abhängig von den beiden gemessenen Änderungsraten aktiviert die Steuerungseinrichtung 415 eine Regeleinrichtung 419, welche derart ausgebildet ist, den elektrischen Betriebsstrom IB und/oder die elektrische Betriebsspannung UB zu variieren. Insbesondere kann die Regeleinrichtung 419 in einer nicht gezeigten Ausführungsform einen Pulsweitenmodulator umfassen, welcher eine Pulsweitenmodulation der Betriebsspannung UB und/oder des Betriebsstroms IB durchführt. In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform kann die Regeleinrichtung 419 auch eine Umkehreinrichtung zum Umkehren eines mittels des Elektromotors 405 gebildeten elektrischen Feldes umfassen.
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Ferner weist das Werkzeug 401 ein Bedienelement 421 auf, welches den Elektromotor 405 aktivieren bzw. deaktivieren kann, beispielsweise indem ein entsprechender Stromkreis, welcher insbesondere mittels des Elektromotors 405 und des Akkupacks 407 gebildet ist, geschlossen respektive geöffnet wird.
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Das Akkupack 407 ist ferner lösbar in dem Gehäuse 403 angeordnet. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Akkupack 407 fest in dem Gehäuse 403 befestigt ist.
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In der Auswerteeinrichtung 417 können insbesondere auch Konstanten, wie beispielsweise eine zulässige Stromgrenzänderungsrate ΔIBG und/oder Spannungs-Grenzänderungsrate ΔUBG abgespeichert sein. Insbesondere wird in der Auswerteeinrichtung 417 eine Signalverarbeitung und Signalerzeugung durchgeführt. Als ein minimal mögliches Zeitintervall für eine Bestimmung der Änderungsraten kann insbesondere bei einer digitalen Steuerungseinrichtung der Kehrwert der Taktfrequenz der Steuerungseinrichtung vorgesehen sein.
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Im regulären Betrieb des Werkzeugs 401 wird fortlaufend, das heißt kontinuierlich, der Betriebsstrom IB und die Betriebsspannung UB gemessen. Daraus wird in der Auswerteeinrichtung 417 die Betriebsstromänderungsrate ΔIB und/oder die Betriebsspannungsänderungsrate ΔUB ermittelt. Wenn eine positive Betriebsstromänderungsrate ΔIB die vordefinierte Stromgrenzänderungsrate ΔIBG überschreitet bzw. den vordefinierten Stromgrenzänderungsbereich verletzt und/oder der Betrag einer negativen Betriebsspannungsänderungsrate ΔUB die vordefinierte Spannungsgrenzänderungsrate ΔUBG überschreitet bzw. den vordefinierten Spannungsgrenzänderungsbereich verletzt, wird die Regelvorrichtung 419 mittels der Steuerungseinrichtung 415 aktiviert. Hierbei kennzeichnen ein Stromgrenzänderungsbereich respektive ein Spannungsänderungsbereich einen Bereich, in welchem eine entsprechende Änderungsrate nicht zulässig ist. Wenn die gemessene Änderungsrate innerhalb des Bereichs liegt, so liegt eine Verletzung vor, was zu einer Aktivierung der Regeleinrichtung 419 führt.
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Die Regeleinrichtung 419 reduziert den Betriebsstrom IB und/oder die Betriebsspannung UB, insbesondere einen Effektivstrom und/oder eine Effektivspannung, so dass in vorteilhafter Weise eine physikalische Arbeit des Elektromotors 405 um einen festen Betrag, insbesondere mindestens 30% bezogen auf seine maximal mögliche physikalische Arbeit, herabgesetzt wird, wobei vorgesehen ist, dass die Regeleinrichtung 419 nach einer vorbestimmten Zeit, beispielsweise 2 s, wieder deaktiviert wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung 415 die Regeleinrichtung 419 deaktiviert. Es kann aber vorzugsweise auch vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung 419 sich nach der vorbestimmten Zeit automatisch und selbstständig deaktiviert.
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Die Regeleinrichtung 419 kann beispielsweise über einen nicht gezeigten Schalter und/oder über einen Pulsmodulator einen PWM-Betrieb oder einen vergleichbaren diskontinuierlichen Betriebsmodus erzeugen zur Veränderung der physikalischen Arbeit, indem dadurch der zeitliche Abtriebsdrehmomentanstieg reduziert, gestoppt oder umgekehrt wird.
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5 zeigt zwei zeitliche Abtriebsdrehmomentverläufe. Aufgetragen ist auf der Ordinate ein Abtriebsdrehmoment in willkürlichen Einheiten. Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen ebenfalls in willkürlichen Einheiten. Die Kurve mit dem Bezugszeichen 501 zeigt einen Abtriebsdrehmomentverlauf eines Elektromotors in einem Werkzeug mit einer Vorrichtung zum Regeln eines zeitlichen Abtriebsdrehmomentanstiegs. Die Kurve mit dem Bezugszeichen 503 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Abtriebsdrehmoments eines Elektromotors in einem bekannten Werkzeug ohne die Vorrichtung. Wie die Kurven deutlich zeigen, wird gemäß der Vorrichtung ein zeitlicher Abtriebsdrehmomentanstieg abgeschwächt und auf niedrigerem Niveau gestoppt im Vergleich zu dem bekannten Werkzeug, was in vorteilhafter Weise eine Beschädigung von mechanischen und/oder elektrischen Komponenten des Werkzeugs vermeidet und insbesondere dem Nutzer einen sicheren Halt des Werkzeugs ermöglicht.
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Zusammenfassend umfasst also die Erfindung insbesondere den Gedanken, mittels einer Steuerungseinrichtung eine Regelvorrichtung zu aktivieren, wenn eine Stromanstiegsrate eine definierte Stromgrenzänderungsrate überschreitet und/oder der Betrag der Spannungsabfallrate den Betrag einer definierten Spannungsgrenzänderungsrate überschreitet und/oder der Betrag einer Motordrehzahländerungsrate den Betrag einer vordefinierten Motordrehzahlgrenzänderungsrate überschreitet, wobei die Regelvorrichtung den Effektivstrom und/oder die Effektivspannung, insbesondere den Betriebsstrom und/oder die Betriebsspannung, und/oder die Motordrehzahl regelt, so dass dadurch der zeitliche Abtriebsdrehmomentanstieg gestoppt, umgekehrt oder reduziert wird. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise, dass die physikalische Arbeit herabgesetzt wird, insbesondere kann diese um mindestens 30% herabgesetzt werden. Ferner umfasst die Erfindung insbesondere den Gedanken, innerhalb einer vorbestimmten Zeit, welche allgemein auch als ein Regelzeitraum bezeichnet werden kann, diesen Regeleingriff mittels der Regeleinrichtung wieder auf 0 zurückzufahren. Das heißt also insbesondere, dass sich nach der vorbestimmten Zeit bzw. nach dem Regelzeitraum die Regeleinrichtung deaktiviert.
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Insbesondere umfasst die Erfindung den Gedanken, dass die Steuerungseinrichtung insbesondere dann, insbesondere nur dann, die Regelvorrichtung aktiviert, wenn sich die Stromanstiegsrate innerhalb des Bereiches zwischen definierter minimaler Stromgrenzänderungsrate und definierter maximaler Stromgrenzänderungsrate befindet und/oder sich der Betrag der Spannungsabfallrate innerhalb des Bereichs zwischen definierter minimaler Spannungsgrenzänderungsrate und definierter maximaler Spannungsgrenzänderungsrate befindet.
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Mittels der Erfindung ist insbesondere eine mechanische Robustheit bei Werkzeugen ermöglicht, trotz miniaturisierter oder günstiger Bauteile.
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Weiterhin treten dadurch in vorteilhafter Weise keine überraschenden Haltemomentänderungen für einen Bediener bzw. Nutzer auf.
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Des Weiteren wird in vorteilhafter Weise ein Schutz von empfindlichen Werkstücken bzw. Werkzeugen ermöglicht.
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Ein nicht gewollter Regeleingriff im normalen Arbeitsfall wird insbesondere in vorteilhafter Weise dadurch vermieden, dass eine Anzahl von Zeitinkrementen erfasst wird, in denen der Grenzanstieg des Betriebsstroms und/oder der Grenzabfall der Betriebsspannung überschritten wird bzw. in denen der Grenzanstiegsbereich des Betriebsstroms und/oder der Grenzabfallbereich der Betriebsspannung verletzt wird. Wenige Zeitinkremente der Überschreitung bzw. Verletzung bedeuten insbesondere "normalen Arbeitsfall", mehrere Zeitinkremente der Überschreitung bzw. Verletzung deuten insbesondere auf eine sich aufbauende Überlastsituation hin. Erst dann wird vorzugsweise die Regeleinrichtung aktiviert.
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Insbesondere bei der Verwendung eines EC-Motors kann in vorteilhafter Weise der Regeleingriff auch derart erfolgen, dass kurzzeitig das elektrische Feld des EC-Motors umgekehrt wird, wodurch sich in vorteilhafter Weise der Momentmaximalwert reduzieren lässt und/oder mindestens die Momentreduktion schneller erfolgen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2009/0065225 A1 [0004]