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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Akku-Handwerkzeugmaschine mit einem Antriebsmotor zum Antrieb eines Werkzeugs, wobei der Antriebsmotor dazu ausgebildet ist, das Werkzeug nach Einschalten der Akku-Handwerkzeugmaschine im Lastbetrieb und im lastfreien Betrieb mit einer vorgegebenen Betriebsdrehzahl anzutreiben.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige Akku-Handwerkzeugmaschinen bekannt, bei denen ein Ein-/Ausschalter zum Ein- bzw. Ausschalten der Maschine vorgesehen ist. Bei eingeschalteter Werkzeugmaschine wird ein zugeordneter Antriebsmotor mit einer im Wesentlichen konstanten Betriebsdrehzahl betrieben, unabhängig davon, ob die Handwerkzeugmaschine im lastfreien Betrieb oder im Lastbetrieb arbeitet.
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Darüber hinaus kann die Akku-Handwerkzeugmaschine eine Drehzahlsteuerung aufweisen. Diese ermöglicht einem Benutzer, die Betriebsdrehzahl im Lastbetrieb auf eine geeignete Arbeitsdrehzahl und im lastfreien Betrieb auf eine im Vergleich zur Arbeitsdrehzahl reduzierte Leerlaufdrehzahl einzustellen.
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Nachteilig am Stand der Technik ist, dass bei einem Betrieb der Akku-Handwerkzeugmaschine mit einer Betriebszustandsunabhängigen, im Wesentlichen konstanten Betriebsdrehzahl ein vergleichsweise großer Motorstrom vom zugeordneten Akkupack bereitzustellen ist, der eine ungewünscht schnelle Entladung des Akkupacks bewirkt und somit die Betriebsdauer der Werkzeugmaschine einschränkt. Auch bei einem Betrieb der Akku-Handwerkzeugmaschine mit der reduzierten Leerlaufspannung wird vom zugeordneten Akkupack in der Regel noch ein vergleichsweise großer Motorstrom bereitgestellt, der wiederum eine ungewünscht schnelle Entladung des Akkupacks und somit eine Einschränkung der Betriebsdauer der Werkzeugmaschine bewirkt.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Akku-Handwerkzeugmaschine mit einem reduzierten Stromverbrauch bereit zu stellen.
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Dieses Problem wird gelöst durch eine Akku-Handwerkzeugmaschine mit einem Antriebsmotor zum Antrieb eines Werkzeugs. Der Antriebsmotor ist dazu ausgebildet, das Werkzeug nach Einschalten der Akku-Handwerkzeugmaschine im Lastbetrieb und im lastfreien Betrieb mit einer vorgegebenen Betriebsdrehzahl anzutreiben. Eine Steuereinheit ist vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die vorgegebene Betriebsdrehzahl im lastfreien Betrieb auf eine vorgegebene Ruhedrehzahl zu reduzieren.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer Akku-Handwerkzeugmaschine, bei der durch Verwendung einer kostengünstigen Steuereinheit eine zuverlässige Reduzierung des Stromverbrauchs im lastfreien Betrieb und somit eine wirksame Verlängerung der Betriebsdauer erreicht werden kann.
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Die Steuereinheit ist bevorzugt dazu ausgebildet, einen dem Antriebsmotor zugeführten Motorstrom zu messen und in Abhängigkeit von dem gemessenen Motorstrom zu bestimmen, ob die Akku-Handwerkzeugmaschine im lastfreien Betrieb oder im Lastbetrieb betrieben wird.
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Somit kann ein momentaner Betriebszustand der Akku-Handwerkzeugmaschine jeweils auf einfache Art und Weise bestimmt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die vorgegebene Betriebsdrehzahl frühestens nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer im lastfreien Betrieb der Akku-Handwerkzeugmaschine auf die vorgegebene Ruhedrehzahl zu reduzieren.
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Somit kann ein ungewünschtes und störendes Reduzieren der Betriebsdrehzahl verhindert werden.
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Die vorgegebene Zeitdauer ist bevorzugt aus einer Zeitspanne von 0,5 s bis 2,5 s vorgebbar.
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Somit kann eine Reduzierung der Betriebsdrehzahl schnell und einfach erreicht werden.
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Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Akku-Handwerkzeugmaschine, die einen Antriebsmotor zum Antrieb eines Werkzeugs aufweist, das nach Einschalten der Akku-Handwerkzeugmaschine im Lastbetrieb und im lastfreien Betrieb mit einer vorgegebenen Betriebsdrehzahl des Antriebsmotors angetrieben wird. Die vorgegebene Betriebsdrehzahl wird im lastfreien Betrieb auf eine vorgegebene Ruhedrehzahl reduziert.
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Die Erfindung ermöglicht somit auf einfache Art und Weise eine Reduzierung des Stromverbrauchs der Akku-Handwerkzeugmaschine im lastfreien Betrieb und somit eine wirksame Verlängerung von deren Betriebsdauer.
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Die vorgegebene Ruhedrehzahl wird bevorzugt auf die vorgegebene Betriebsdrehzahl erhöht, falls die Akku-Handwerkzeugmaschine vom lastfreien Betrieb in den Lastbetrieb übergeht.
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Somit kann ein sicherer und zuverlässiger Betrieb der Akku-Handwerkzeugmaschine erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die vorgegebene Betriebsdrehzahl frühestens nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer im lastfreien Betrieb der Akku-Handwerkzeugmaschine auf die vorgegebene Ruhedrehzahl reduziert.
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Somit kann ein ungewünschtes und störendes Reduzieren der Betriebsdrehzahl verhindert werden.
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Die vorgegebene Zeitdauer beträgt bevorzugt mindestens 0,5 s und/oder nicht mehr als 2,5 s.
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Somit kann eine schnelle und zuverlässige Reduzierung der Betriebsdrehzahl erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform wird ein dem Antriebsmotor zugeführter Motorstrom gemessen. In Abhängigkeit von dem gemessenen Motorstrom wird bestimmt, ob die Akku-Handwerkzeugmaschine im lastfreien Betrieb oder im Lastbetrieb betrieben wird.
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Die Erfindung ermöglicht somit eine einfache und sichere Bestimmung eines momentanen Betriebszustands der Akku-Handwerkzeugmaschine.
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Die vorgegebene Ruhedrehzahl beträgt bevorzugt nicht mehr als 20% bis 40% der vorgegebenen Betriebsdrehzahl.
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Somit kann eine vergleichsweise große Reduzierung der Betriebsdrehzahl im lastfreien Betrieb erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die vorgegebene Betriebsdrehzahl im Lastbetrieb durch eine Arbeitsdrehzahl und im lastfreien Betrieb durch eine Leerlaufdrehzahl realisiert, wobei die Arbeitsdrehzahl größer als die Leerlaufdrehzahl ist. Die vorgegebene Ruhedrehzahl ist bevorzugt kleiner als die Leerlaufdrehzahl.
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Somit kann eine Reduzierung der Betriebsdrehzahl auf einfache Art und Weise bei Akku-Handwerkzeugmaschinen Anwendung finden, bei denen bereits eine zugeordnete Leerlaufdrehzahl im lastfreien Betrieb einstellbar ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Akku-Handwerkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform,
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2 ein Messdiagramm eines Motorstroms und einer zugeordneten Betriebsdrehzahl im Betrieb der Akku-Handwerkzeugmaschine von 1, und
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3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der Akku-Handwerkzeugmaschine von 1 gemäß einer Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine beispielhafte Akku-Handwerkzeugmaschine 100, die ein Gehäuse 105 aufweist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Akku-Handwerkzeugmaschine 100 zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 190 verbindbar. Dieser ist illustrativ in dem Gehäuse 105 angeordnet und befestigt, kann aber alternativ hierzu als ein Wechselakkupack ausgebildet sein, der mechanisch an dem Gehäuse 105 befestigbar oder zumindest teilweise in dieses einschiebbar ist.
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In dem Gehäuse 105 sind ein von dem Akkupack 190 mit Strom versorgter, elektrischer Antriebsmotor 180 und eine zugeordnete Steuereinheit 170 angeordnet. Der Antriebsmotor 180 ist über einen z. B. als Ein-/Aus-Schalter ausgebildeten Handschalter 195 betätigbar, d. h. ein- und ausschaltbar, und kann ein beliebiger Motortyp sein, z. B. ein elektronisch kommutierter Motor oder ein Gleichstrommotor. Die Funktionsweise und der Aufbau eines geeigneten Antriebsmotors sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung verzichtet wird.
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Der Antriebsmotor 180 ist dazu ausgebildet, ein der Akku-Handwerkzeugmaschine 100 zugeordnetes Werkzeug 120 nach Einschalten der Akku-Handwerkzeugmaschine 100 über den Ein-/Aus-Schalter 195 sowohl im Lastbetrieb, als auch im lastfreien Betrieb mit einer vorgegebenen Betriebsdrehzahl anzutreiben. Darüber hinaus kann der Antriebsmotor 180 eine Drehzahlsteuerung aufweisen, die z. B. einem Benutzer ermöglicht, die Betriebsdrehzahl im Lastbetrieb auf eine geeignete Arbeitsdrehzahl einzustellen, während die Akku-Handwerkzeugmaschine 100 im lastfreien Betrieb mit einer im Vergleich zur Arbeitsdrehzahl reduzierten, von der Drehzahlsteuerung vorgegebenen Leerlaufdrehzahl betrieben wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit 170 dazu ausgebildet, den lastfreien Betrieb bzw. einen Übergang vom Lastbetrieb in den lastfreien Betrieb der Akku-Handwerkzeugmaschine 100 zu detektieren und im lastfreien Betrieb die vorgegebene Betriebs- oder Leerlaufdrehzahl auf eine vorgegebene Ruhedrehzahl zu reduzieren. Die vorgegebene Ruhedrehzahl ist somit kleiner als die vorgegebene Betriebsdrehzahl bzw. kleiner als die vorgegebene Leerlaufdrehzahl und beträgt bevorzugt nicht mehr als 20% bis 40% der vorgegebenen Betriebs- bzw. Leerlaufdrehzahl. Hierbei reduziert die Steuereinheit 170 die vorgegebene Betriebsdrehzahl frühestens nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer im lastfreien Betrieb auf die vorgegebene Ruhedrehzahl, die bevorzugt nicht kleiner als 0,5 s und nicht größer als 2,5 s ist. Des Weiteren ist die Steuereinheit 170 dazu ausgebildet, den Lastbetrieb bzw. einen Übergang vom lastfreien Betrieb in den Lastbetrieb zu detektieren und im Lastbetrieb die vorgegebene Ruhedrehzahl auf die vorgegebene Betriebsdrehzahl zu erhöhen.
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Um eine Detektion des lastfreien Betriebs bzw. des Lastbetriebs zu ermöglichen, ist die Steuereinheit 170 z. B. dazu ausgebildet, einen dem Antriebsmotor 180 von dem Akkupack 190 zugeführten Motorstrom I zu messen und in Abhängigkeit von dem gemessenen Motorstrom I zu bestimmen, ob die Akku-Handwerkzeugmaschine 100 im lastfreien Betrieb oder im Lastbetrieb betrieben wird. Hierzu kann die Steuereinheit 170 geeignete, digitale Elektronikkomponenten aufweisen, die dem Fachmann bekannt sind, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Erläuterung verzichtet wird. Die Arbeitsweise der Steuereinheit 170 ist beispielhaft bei 2 und 3 beschrieben.
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In 1 ist die Akku-Handwerkzeugmaschine 100 beispielhaft als Akku-Schleifmaschine ausgebildet. Diese hat eine am Gehäuse 105 angeordnete Schleifplatte 122, an deren Unterseite ein z. B. aus Zellgummi ausgebildeter Schleifklotz 124 vorgesehen ist, der mit einem Schleifpapier 126 bezogen ist. Die Schleifplatte 122, der Schleifklotz 124 und das Schleifpapier 126 bilden beispielhaft das Werkzeug 120 aus. Das Gehäuse 105 ist in seiner Ausdehnung illustrativ etwa auf eine Grundfläche 132 der Schleifplatte 122 beschränkt. Über einer Grundfläche 142 des Gehäuses 105 sind im Wesentlichen alle Komponenten der Schleifmaschine 100 angeordnet, die sich innerhalb des Gehäuses 105 befinden, wie z. B. die Steuereinheit 170, der Antriebsmotor 180 und der Akkupack 190.
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Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Akku-Schleifmaschinen beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichen, insbesondere Akku-betriebenen Elektrowerkzeugen Anwendung finden kann, bei denen ein Antriebsmotor im Betrieb der Maschine mit einer im Wesentlichen konstanten Betriebsdrehzahl betrieben wird bzw. mit einer geeigneten Arbeitsdrehzahl oder einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl, z. B. bei einem Akku-Poliergerät, einem Akku-Schneidegerät etc. Darüber hinaus kann die Erfindung auch bei Elektrowerkzeugen Anwendung finden, die für einen Netzbetrieb vorgesehen sind.
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2 zeigt ein Messdiagramm 200 eines dem Antriebsmotor 180 von 1 zugeführten Motorstroms 210, sowie ein korreliertes Messdiagramm 250 einer durch diesen Motorstrom 210 jeweils erzeugten Motordrehzahl 260 in einem beispielhaften Betrieb der Akku-Handwerkzeugmaschine 100 von 1. Das Diagramm 200 hat eine einen jeweiligen Absolutwert des Motorstroms 210 darstellende Ordinate 202 und eine die Zeit darstellende Abszisse 204. Das Diagramm 250 hat eine einen jeweiligen Absolutwert der Motordrehzahl 260 darstellende Ordinate 252 und eine die Zeit darstellende Abszisse 254.
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Im Messdiagramm 200 ist die Akku-Handwerkzeugmaschine 100 zunächst im Lastbetrieb, sodass ein erster Motorstrom 220 im Antriebsmotor 180 fließt, bis zum Zeitpunkt 222 der Lastbetrieb beendet wird, z. B. durch Entfernen der Akku-Handwerkzeugmaschine 100 von einer zugeordneten Arbeitsfläche. Der Motorstrom 210 nimmt somit ab und unterschreitet ab einem Zeitpunkt 224 einen vorgegebenen oberen Schwellwert 212, sodass der lastfreie Betrieb detektiert wird. Zum Zeitpunkt 227 weist der Motorstrom 210 dann beispielhaft einen vorgegebenen Nennwert 214 auf, der im lastfreien Betrieb zum Aufrechterhalten einer vorgegebenen Betriebsdrehzahl 262 ausreichend ist. Der Antriebsmotor 180 wird nun illustrativ mit dem den vorgegebenen Nennwert 214 aufweisenden Motorstrom 210 bis zum Zeitpunkt 226 bestromt. Somit dreht sich der Antriebsmotor 180 bis zum Zeitpunkt 226 unabhängig von seinem Betriebszustand mit der vorgegebenen Betriebsdrehzahl 262.
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Zum Zeitpunkt 226 ist seit dem Zeitpunkt 224 des Unterschreitens des vorgegebenen oberen Schwellwerts 212 eine Zeitdauer 225 abgelaufen, die einer vorgegebenen Mindestzeitdauer Tmin entspricht, nach deren Ablauf die Motordrehzahl 260 bzw. die vorgegebene Betriebsdrehzahl 262 im lastfreien Betrieb auf eine vorgegebene Ruhedrehzahl 264 reduziert wird, z. B. durch Absenken des Motorstroms 210 auf einen vorgegebenen Ruhewert 218, mit dem der Antriebsmotor 180 illustrativ ab dem Zeitpunkt 228 bestromt wird.
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Zum Zeitpunkt 232 wird erneut eine Last an den Antriebsmotor 180 angelegt, z. B. durch Wiederanlegen der Akku-Handwerkzeugmaschine 100 an eine zugeordnete Arbeitsfläche, sodass der Motorstrom 210 wie im Messdiagramm 200 gezeigt ansteigt, bis dieser zum Zeitpunkt 234 einen unteren Schwellwert 216 überschreitet, sodass ein erneuter Lastbetrieb detektiert wird. Deshalb wird die Motordrehzahl 260 von der Ruhedrehzahl 264 wieder auf die Betriebsdrehzahl 262 erhöht, sodass der Motorstrom 210 sich auf einen Stromwert 230 erhöht und der Antriebsmotor 180 ab dem Zeitpunkt 236 wieder mit der Betriebsdrehzahl 262 angetrieben wird.
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Zum Zeitpunkt 242 wird dann illustrativ der erneute Lastbetrieb beendet, sodass der Motorstrom 210 wieder abnimmt und ab einem Zeitpunkt 244 den vorgegebenen oberen Schwellwert 212 unterschreitet, sodass wieder der lastfreie Betrieb detektiert wird. Der Antriebsmotor 180 wird dann mit dem den vorgegebenen Nennwert 214 aufweisenden Motorstrom 210 bis zum Zeitpunkt 246 bestromt, an dem seit dem Zeitpunkt 244 eine Zeitdauer 245 abgelaufen ist. Diese ist beispielhaft kleiner als die vorgegebene Mindestzeitdauer Tmin, sodass die Motordrehzahl 260 bzw. die vorgegebene Betriebsdrehzahl 262 nicht auf die vorgegebene Ruhedrehzahl 264 reduziert wird. Zum Zeitpunkt 246 wird dann wieder eine Last an den Antriebsmotor 180 angelegt, sodass der Motorstrom 210 wie im Messdiagramm 200 gezeigt bis auf einen Stromwert 270 ansteigt und den oberen Schwellwert 216 wieder überschreitet, sodass der lastfreie Betrieb nicht mehr detektiert wird.
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Zum Zeitpunkt 272 wird der Lastbetrieb dann noch einmal beendet, sodass der Motorstrom 210 erneut abnimmt und ab einem Zeitpunkt 274 den vorgegebenen oberen Schwellwert 212 unterschreitet, sodass erneut der lastfreie Betrieb detektiert wird. Der Antriebsmotor 180 wird dann mit dem den vorgegebenen Nennwert 214 aufweisenden Motorstrom 210 bis zum Zeitpunkt 276 bestromt, an dem seit dem Zeitpunkt 274 eine Zeitdauer 275 abgelaufen ist, die beispielhaft ebenfalls der vorgegebenen Mindestzeitdauer Tmin entspricht, sodass die Motordrehzahl 260 bzw. die vorgegebene Betriebsdrehzahl 262 erneut auf die vorgegebene Ruhedrehzahl 264 reduziert wird, mit der der Antriebsmotor 180 illustrativ ab dem Zeitpunkt 278 erneut angetrieben wird. Bis zum Zeitpunkt 276 dreht sich der Antriebsmotor 180 jedoch unabhängig von seinem Betriebszustand mit der vorgegebenen Betriebsdrehzahl 262, wie aus dem Diagramm 250 ersichtlich.
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3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Betrieb der Akku-Handwerkzeugmaschine 100 von 1. Dieses Verfahren 300 wird gemäß einer Ausführungsform von der Steuereinheit 170 von 1 ausgeführt, die wie bei 1 beschrieben den Antriebsmotor 180 von 1 ansteuert. Das Verfahren 300 beginnt in Schritt S310 mit einem Einschalten der Akku-Handwerkzeugmaschine 100 über den Handschalter 195 von 1.
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In Schritt S320 wird der Antriebsmotor 180 mit einer vorgegebenen Betriebsdrehzahl (z. B. der Betriebsdrehzahl 262 von 2) angetrieben. In Schritt S330 wird bestimmt, ob die Akku-Handwerkzeugmaschine 100 im lastfreien Betrieb oder im Lastbetrieb betrieben wird. Hierzu wird gemäß einer Ausführungsform wie oben bei 2 beschrieben ein dem Antriebsmotor 180 zugeführter Motorstrom gemessen, um auf der Basis des gemessenen Motorstroms den jeweiligen Betriebszustand zu bestimmen. Falls in Schritt S330 der Lastbetrieb detektiert wird, kehrt das Verfahren 300 zu Schritt S320 zurück.
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Falls in Schritt S330 der lastfreie Betrieb detektiert wird, fährt das Verfahren 300 in Schritt S340 fort, wo eine Zeitdauer gemessen wird, die angibt, wie lange die Akku-Handwerkzeugmaschine 100 im lastfreien Betrieb betrieben wird. In Schritt S350 wird dann bestimmt, ob die gemessene Zeitdauer größer oder gleich einer vorgegebenen Mindestzeitdauer (z. B. Tmin in 2) ist. Falls ja, fährt das Verfahren 300 in Schritt S360 fort. Ansonsten kehrt das Verfahren 300 zu Schritt S340 zurück.
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In Schritt S360 wird die vorgegebene Betriebsdrehzahl auf eine vorgegebene Ruhedrehzahl (z. B. die Ruhedrehzahl 264 von 2) reduziert. In Schritt S370 wird dann bestimmt, ob die Akku-Handwerkzeugmaschine 100 weiterhin im lastfreien Betrieb betrieben wird. Falls ja, kehrt das Verfahren 300 zu Schritt S360 zurück. Ansonsten kehrt das Verfahren 300 zu Schritt S320 zurück.
