EP2484494A2 - Hand tool with a temperature-dependent sensor - Google Patents

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EP2484494A2
EP2484494A2 EP11009876A EP11009876A EP2484494A2 EP 2484494 A2 EP2484494 A2 EP 2484494A2 EP 11009876 A EP11009876 A EP 11009876A EP 11009876 A EP11009876 A EP 11009876A EP 2484494 A2 EP2484494 A2 EP 2484494A2
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EP
European Patent Office
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temperature
actual
control device
value
tist
Prior art date
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EP11009876A
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German (de)
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EP2484494B1 (en
EP2484494A3 (en
Inventor
Martin Fuchs
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Festool GmbH
Original Assignee
Festool GmbH
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Publication date
Application filed by Festool GmbH filed Critical Festool GmbH
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Publication of EP2484494A3 publication Critical patent/EP2484494A3/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F3/00—Associations of tools for different working operations with one portable power-drive means; Adapters therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a hand-held machine tool, in particular an electric screwdriver, with a control device for controlling a provided with a temperature-dependent sensor, in particular a resistor, electric motor in response to determined by the temperature-dependent sensor temperature actual values, wherein the control device shutdown means for switching off the electric motor based on a comparison of the respective actual temperature value with a temperature cut-off limit.
  • An electric motor of a power tool such as a screwdriver, but also an electric motor of other electrical equipment, such as a vacuum cleaner should not overheat during operation, so it does not damage.
  • temperature-dependent resistors are used as sensors.
  • the usual sensors, in particular so-called PTC resistors have strongly non-linear temperature-dependent characteristics.
  • the resistance value of the PTC thermistor increases extremely, whereupon the control device switches off the electric motor so that it can cool down.
  • the hand-held power tool can not be used for a certain time.
  • a typical characteristic of a PTC thermistor is in FIG. 2a shown. In a PTC thermistor, however, usually no accurate temperatures can be measured.
  • the temperature shutdown limit is determined empirically based on a few experiments.
  • thermistor resistance which can also be used as a sensor
  • the characteristic is not quite, but substantially linear, which is exemplified in FIG. 2b is shown.
  • the thermistor resistor is installed unfavorably on the electric motor, for example, the actual temperature values determined by the sensor configured as a thermistor, for example, do not represent the actual, higher temperature of the electric motor, but a lower temperature, so that the control device does not switch off the electric motor in good time and the electric motor overheated.
  • the actual temperature values follow the actual temperature of the electric motor in this example.
  • a screwdriver such as a cordless screwdriver
  • a strong resistance For example, if a screwdriver, such as a cordless screwdriver, blocked due to a strong resistance, a large current flows through the electric motor, causing it to heat up quickly in a short time.
  • the thermistor can not detect the high temperature quickly enough due to its "inertia", unfavorable heat flow to it, or the like, so that the controller does not turn off the electric motor. The electric motor can be destroyed.
  • control device is configured to correct the temperature Abschaltgrenzives in dependence on a course of the temperature actual values.
  • a basic idea of the invention is to dynamically adapt the temperature cut-off limit, so that the respective machine-specific. i.e. e.g. dependent of other parameters, characteristic curve of the sensor input into the shutdown limit finds.
  • This characteristic depends not only on the electrical properties of the sensor, for example of the thermistor, but also, for example, on the installation position of the sensor on the electric motor or with respect to the electric motor, its construction and the like.
  • the sensor for example the thermistor
  • the electric motor does not turn off "too early", but can deliver its maximum power, which is particularly advantageous in Schaubellan. Nevertheless, the control device according to the invention switches off the electric motor in good time before it overheats.
  • control device changes the temperature switch-off limit value depending on an actual gradient representing the respective gradient of a characteristic curve of the temperature actual values.
  • the controller can respond to the "dynamics" of the trajectory.
  • the temperature shutdown limit can be relatively high.
  • the controller acts, so to speak, and lowers the temperature cutoff limit.
  • a variant of the invention can also provide that the control device compares, for example, the course of the actual temperature values with one or more curves which are stored, for example, at or in the control device or a memory assigned to it.
  • the respective stored curve can be assigned, for example, in each case a temperature switch-off limit value, so that the control device can autonomously determine an "ideal" temperature switch-off limit value which "matches" the current profile of the temperature actual values.
  • control device for correcting the temperature cut-off limit value is designed based on a gradient monitoring, it is advantageous if it determines the temperature cut-off limit based on a comparison of the actual gradient value with at least one maximum gradient value, the maximum allowable increase or decrease of the Temperature actual values represented. Thus, when the slope of the actual temperature values increases or decreases, the controller corrects the temperature cut-off threshold.
  • control device determines the temperature cut-off limit based on a comparison of the actual gradient value with at least one maximum gradient value, which represents a maximum allowable increase and / or decrease of the actual temperature values. This means, for example, that there are two maximum gradient values, one for the permissible increase and another for the permissible decrease in the temperature actual values.
  • control device compares the temperature switch-off threshold value on the basis of a comparison with a plurality of gradient values, for example with gradient values that depend on the temperature actual values.
  • gradient values may for example be contained in a table, determined by means of a formula or the like.
  • the control device can correct the temperature switch-off limit value in many ways according to the invention, for example if the actual gradient value exceeds or falls below the maximum gradient value (s).
  • a correction may for example provide that the control device changes the temperature switch-off limit value on the basis of a correction value.
  • the correction value may be a constant correction value, but also a variable correction value.
  • a variable correction value may depend on the actual gradient value, the temperature actual values or the like.
  • the correction of the temperature cut-off limit value can be made by the control device, for example on the basis of time conditions, based on a control command or the like.
  • the manual power tool and / or the control device may have a switching input, via which the control device can be controlled to correct the temperature cutoff limit value.
  • a learning mode of the control device can be activated, within the scope of which the control device corrects the temperature switch-off limit value.
  • the user may activate the control input in case of high load of the hand machine tool, so that the controller may adjust to this case, i. set the temperature cutoff limit so that no overheating occurs at maximum load, but at the same time high power of the hand machine tool can be obtained.
  • control device can change a cycle time for the cyclical correction of the temperature shutdown limit value as a function of the respective actual gradient value and / or as a function of the respective temperature actual value. It is possible, for example, for the control device, with a relatively high increase (or decrease) of the actual temperature values, to check the temperature shutdown limit more frequently and to correct it, if necessary, than for smaller actual gradient values. It is also possible that at relatively high temperatures, a more frequent correction of the temperature cut-off limit occurs than at lower, for the electric motor uncritical temperature actual values.
  • control device has a filter for filtering and / or smoothing the course of the actual temperature values or the actual gradient value.
  • a filter for filtering and / or smoothing the course of the actual temperature values or the actual gradient value.
  • the temperature-dependent sensor is expediently an NTC resistor, that is to say a so-called thermistor.
  • NTC resistor that is to say a so-called thermistor.
  • PTC resistor a so-called PTC resistor
  • a hand-held power tool 10 is designed as a screwdriver 50, for example as a cordless screwdriver or mains powered screwdriver.
  • a power plug 11 for connection to an unillustrated power grid and or an electrical energy storage 12, for example, a battery pack, in the hand-held power tool 10 is present.
  • an electric motor 15 can be switched on and off. Further, with the switch 14, the rotational speed of the electric motor 15 can be adjusted.
  • the electric motor 15 drives for example via a gear, not shown, or directly to a tool holder 16 into which, for example, a screwdriver bit 67 can be inserted.
  • a screwdriver bit 67 can be inserted.
  • other tools can be introduced to the tool holder 16, for example a drill chuck 17.
  • the tool holder provided on an output 60 rotates e.g. about a rotation axis 61.
  • the push-button 13 is located on a handle portion 18 of a housing 19 of the hand-held power tool 10, which is the electric motor 15 in a drive portion 20 of the housing 19th
  • the electric motor 15 has a stator 21 and a rotor 22, which is rotatably mounted on or in the stator 21.
  • An output shaft 23 is coupled for movement with the tool holder 16, for example via a transmission.
  • excitation windings 24 are present, which are powered by a power supply device 25 via lines 26 with electric current (energized).
  • the power supply device 25 is connected via lines 33 to a power source (for example the power grid) or the energy store 12.
  • the energizing device 25 is connected to a rotational angle sensor 27 arranged on the electric motor 15.
  • the energizing device 25 has electrical components 28, for example a capacitor, power transistors, logic elements and the like, which are arranged on a board 29.
  • a control device 30 is provided to control the hand-held power tool 10, in particular its electric motor 15, a control device 30, is provided.
  • the control device 30 is connected via lines 31 to the energizing device 25.
  • the control device 30 is arranged together with the switch 14 on a circuit board 32, this being understood only as an example, since, for example, the control device 30 with the energizing device 25 could also form a structural unit.
  • the electric motor 15 is, for example, an electronically commutated electric motor, wherein the principle of the invention which will be described later can, of course, also be used without problems in other types of motor.
  • control device 30 When controlling the electric motor 15, the control device 30 also monitors its respective temperature in order to retrieve the highest possible optimum output of the electric motor 15 so that, for example, screws with high torque can be screwed in, but no overheating of the electric motor 15 occurs.
  • a temperature-dependent sensor 35 is arranged in the electric motor 15.
  • the sensor 35 is, for example, a temperature-dependent resistor 55, for example a so-called thermistor, ie an NTC resistor whose characteristic curve is in FIG. 2b is indicated.
  • the sensor 35 has a resistance in the range of 1 kilo-ohm. In the range of 0 ° C, the resistance is still about 400 ohms and then continues to decrease continuously to about 100 ohms at 40 ° C.
  • This exemplary temperature characteristic 36 of the sensor 35 is thus substantially linear in comparison to, for example, an in FIG.
  • characteristic curve 34 of a PTC resistor which is low in the range of about - 30 ° C to about 95 ° C and is below a resistance value of about 10 kilo-ohms, but then jumped up to a value of about 80 kilo-ohms at about 150 ° C increases.
  • the sensor 35 is connected via a line 37 to the control device 30, via which the sensor 35 transmits actual temperature values Tact to the control device 30.
  • the temperature actual values Tact are, for example, resistance values.
  • An exemplary profile of the resistance values or the actual temperature values T ist is in FIG. 2b shown.
  • Shutdown means 38 of the control device 30 compare a respective actual temperature value Tact with a temperature shutdown limit TA. When the temperature cut-off threshold TA is reached, the cut-off means 38 turns off the electric motor 15, i. the excitation windings 24 are no longer energized. As a result, overheating of the electric motor 15 is prevented.
  • the controller 30 branches to a step S4 and turns off the electric motor 15 for a fixed or expediently settable waiting time TW. After expiration of the waiting time TW, the electric motor 15 has cooled down somewhat, so that the control device 30 can continue with step S5 or S1.
  • the controller 30 increments a cycle counter Z after step S3 or S4 or a step S5.
  • the cycle counter Z has a predetermined value Zmax, for example, 100 or 300 when 100 or 300 cycles S1 to S3 and S1 to S4, respectively , the controller does not call the step S1 after the corresponding checking step S6, but the correction routine described below.
  • the control device 30 determines an actual gradient value GRist, which represents the current slope of the actual temperature values. For example, it is possible for the control device 30 to determine the actual gradient value GRist on the basis of the current actual temperature value and the preceding actual temperature value. Then it would be sufficient to store only the last actual temperature value Tact, i. For example, Table 39 would have only a single row.
  • control device 30 has a plurality of actual temperature values Tact, which are stored in the table 39, for forming the actual gradient value GRist used, for example 2 or more. It is advantageous if the control device 30 performs, for example, a mean value formation, a smoothing or a filtering of the actual temperature values in order to eliminate "outliers" of the actual temperature values. Then the table 39, which contains several actual temperature values, is advantageous.
  • step S8 the control device 30 checks whether the actual gradient value GRist, which has been determined in step S7, is greater than a maximum gradient value GRmax, which is stored in the memory 40, for example.
  • step S9 the controller 30 branches to step S9 and sets the cycle counter Z back to zero. From step S9, the controller 30 then returns to step S1.
  • the controller 30 branches from step S8 to step S10 in which it corrects the temperature cutoff TA.
  • the controller 30 applies the formula (1).
  • the control device 30 corrects the temperature shutdown limit value TA relatively strongly downward, so as to ensure that the shutoff means 38 shuts off the electric motor 15 in good time before possible overheating.
  • control device 30 determines a smaller actual gradient value dT2 / s from a point in time t2, but it does as before is greater than the maximum gradient value. Therefore, in the respective step S10, the control device 30 lowers the temperature shutdown threshold TA, but only to a lesser extent (trace 70).
  • control device 30 no longer lowers the temperature switch-off threshold TA if the actual gradient value is no longer greater than the maximum gradient value.
  • Such a profile 71 of the temperature shutdown limit TA is in FIG. 4 indicated by dashed lines.
  • the control device 30 can raise the temperature switch-off threshold TA again if the actual gradient value is, for example, significantly smaller than the maximum gradient value, in particular for a specific period of time.
  • This period of time is preferably definable or permanently programmed by a parameterization.
  • a relatively large correction of the temperature cut-off threshold TA can be made in order to provide a certainty that the electric motor 15 is switched off in good time before possible overheating.
  • the control device 30 can accordingly raise the temperature switch-off limit TA again (FIG. History 72).
  • the control device 30 thus learns during operation of the electric motor 15 thereto.
  • step S10 the controller 30 returns to step S1.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

The hand tool machine (10) has a controlling unit (30) for controlling an electric motor according to temperature actual value. The electric motor is provided with a temperature independent sensor (35), particularly resistor (55). The control unit is formed for correcting temperature-switching-off critical values according to a course of the actual temperature values.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hand-Werkzeugmaschine, insbesondere ein elektrisches Schraubgerät, mit einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung eines mit einem temperaturabhängigen Sensor, insbesondere einem Widerstand, versehenen Elektromotors in Abhängigkeit von durch den temperaturabhängigen Sensor ermittelten Temperatur-Istwerten, wobei die Steuerungseinrichtung Abschaltmittel zum Abschalten des Elektromotors anhand eines Vergleichs des jeweiligen Temperatur-Istwerts mit einem Temperatur-Abschaltgrenzwert aufweist.The invention relates to a hand-held machine tool, in particular an electric screwdriver, with a control device for controlling a provided with a temperature-dependent sensor, in particular a resistor, electric motor in response to determined by the temperature-dependent sensor temperature actual values, wherein the control device shutdown means for switching off the electric motor based on a comparison of the respective actual temperature value with a temperature cut-off limit.

Ein elektrischer Motor einer Handwerkzeugmaschine, beispielsweise eines Schraubgerätes, aber auch ein elektrischer Motor eines sonstigen elektrischen Gerätes, beispielsweise eines Staubsaugers, soll beim Betrieb nicht überhitzen, damit es nicht zu Beschädigungen kommt. Zur Ermittlung der Motortemperatur werden in der Regel temperaturabhängige Widerstände als Sensoren verwendet. Die üblichen Sensoren, insbesondere sogenannte Kaltleiter-Widerstände (PTC), haben stark nicht lineare temperaturabhängige Kennlinien. Bei Erreichen einer bestimmten Temperatur steigt der Widerstandswert des Kaltleiters extrem an, worauf die Steuerungseinrichtung den Elektromotor abschaltet, so dass dieser abkühlen kann. In der Regel ist die Hand-Werkzeugmaschine dann für eine gewisse Zeit nicht nutzbar. Eine typische Kennlinie eines Kaltleiters ist in Figur 2a dargestellt. Bei einem Kaltleiter können in der Regel jedoch keine genauen Temperaturen gemessen werden. Der Temperatur-Abschaltgrenzwert wird empirisch anhand einiger Versuche ermittelt.An electric motor of a power tool, such as a screwdriver, but also an electric motor of other electrical equipment, such as a vacuum cleaner should not overheat during operation, so it does not damage. To determine the motor temperature usually temperature-dependent resistors are used as sensors. The usual sensors, in particular so-called PTC resistors, have strongly non-linear temperature-dependent characteristics. Upon reaching a certain temperature, the resistance value of the PTC thermistor increases extremely, whereupon the control device switches off the electric motor so that it can cool down. As a rule, the hand-held power tool can not be used for a certain time. A typical characteristic of a PTC thermistor is in FIG. 2a shown. In a PTC thermistor, however, usually no accurate temperatures can be measured. The temperature shutdown limit is determined empirically based on a few experiments.

Bei einem so genannten Heißleiter-Widerstand (NTC), der auch als Sensor verwendbar ist, ist die Kennlinie zwar nicht ganz, aber doch im Wesentlichen linear, was exemplarisch in Figur 2b dargestellt ist. Wenn der Heißleiter-Widerstand am Elektromotor z.B. ungünstig eingebaut ist, repräsentieren die vom beispielsweise als Heißleiter ausgestalteten Sensor ermittelten Ist-Temperaturwerte nicht die tatsächliche, höhere Temperatur des Elektromotors, sondern eine niedrigere Temperatur, so dass die Steuerungseinrichtung den Elektromotor nicht rechtzeitig abschaltet und der Elektromotor überhitzt. Die Ist-Temperaturwerte laufen der tatsächlichen Temperatur des Elektromotors in diesem Beispiel hinterher. Wenn beispielsweise ein Schraubgerät, zum Beispiel ein Akku-Schrauber, aufgrund eines starken Widerstands blockiert, fließt ein großer Strom durch den Elektromotor, wodurch dieser sich in kurzer Zeit stark erhitzt. Der Heißleiter jedoch kann jedoch aufgrund seiner "Trägheit", eines ungünstigen Wärmeflusses zu ihm hin oder dergleichen, die hohe Temperatur nicht schnell genug erfassen, so dass die Steuerungseinrichtung den Elektromotor nicht abschaltet. Der Elektromotor kann zerstört werden.In a so-called thermistor resistance (NTC), which can also be used as a sensor, the characteristic is not quite, but substantially linear, which is exemplified in FIG. 2b is shown. If the thermistor resistor is installed unfavorably on the electric motor, for example, the actual temperature values determined by the sensor configured as a thermistor, for example, do not represent the actual, higher temperature of the electric motor, but a lower temperature, so that the control device does not switch off the electric motor in good time and the electric motor overheated. The actual temperature values follow the actual temperature of the electric motor in this example. For example, if a screwdriver, such as a cordless screwdriver, blocked due to a strong resistance, a large current flows through the electric motor, causing it to heat up quickly in a short time. However, the thermistor can not detect the high temperature quickly enough due to its "inertia", unfavorable heat flow to it, or the like, so that the controller does not turn off the electric motor. The electric motor can be destroyed.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Temperaturabschaltung eines Elektromotors bereitzustellen.It is therefore the object of the present invention to provide an improved temperature shutdown of an electric motor.

Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Hand-Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung zu einer Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwerts in Abhängigkeit von einem Verlauf der Temperatur-Istwerte ausgestaltet ist.To solve the problem is provided in a hand-held machine tool of the type mentioned that the control device is configured to correct the temperature Abschaltgrenzwertes in dependence on a course of the temperature actual values.

Ein Grundgedanke der Erfindung ist es, den Temperatur-Abschaltgrenzwert dynamisch anzupassen, so dass die jeweilige maschinentypische. d.h. z.B. von weiteren Parametern abhängige, Kennlinie des Sensors Eingang in den Abschaltgrenzwert findet. Diese Kennlinie hängt nicht nur von den elektrischen Eigenschaften des Sensors, beispielsweise des Heißleiters, ab, sondern auch beispielsweise von der Einbauposition des Sensors am Elektromotor oder bezüglich des Elektromotors, dessen Bauweise und dergleichen. Obwohl der Sensor, beispielsweise der Heißleiter, eine gewisse "Erfassungsträgheit" hat, d.h. dass die von ihm ermittelten Temperatur-Istwerte nicht der tatsächlichen Temperatur des Elektromotors entsprechen, können, kann ein relativ hoher Temperatur-Abschaltgrenzwert zugelassen werden, so dass der Elektromotor und somit die Hand-Werkzeugmaschine bis zur jeweiligen Leistungsgrenze genutzt werden kann. Der Elektromotor schaltet also nicht "zu früh" ab, sondern kann seine maximale Leistung abgeben, was insbesondere bei Schaubgeräten vorteilhaft ist. Dennoch schaltet die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung den Elektromotor rechtzeitig ab, bevor er überhitzt.A basic idea of the invention is to dynamically adapt the temperature cut-off limit, so that the respective machine-specific. i.e. e.g. dependent of other parameters, characteristic curve of the sensor input into the shutdown limit finds. This characteristic depends not only on the electrical properties of the sensor, for example of the thermistor, but also, for example, on the installation position of the sensor on the electric motor or with respect to the electric motor, its construction and the like. Although the sensor, for example the thermistor, has some "detection inertia", i. that the actual temperature values determined by it can not correspond to the actual temperature of the electric motor, a relatively high temperature switch-off limit value can be allowed, so that the electric motor and thus the manual power tool can be used up to the respective power limit. The electric motor does not turn off "too early", but can deliver its maximum power, which is particularly advantageous in Schaubgeräten. Nevertheless, the control device according to the invention switches off the electric motor in good time before it overheats.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung den Temperatur-Abschaltgrenzwert abhängig von einem den jeweiligen Gradienten einer Verlaufskurve der Temperatur-Istwerte repräsentierenden Ist-Gradienten verändert. Somit kann also die Steuerungseinrichtung auf die "Dynamik" der Verlaufskurve reagieren. Wenn also ein relativ geringer Temperaturanstieg (kleiner Ist-Gradient) zu beobachten ist, kann der Temperatur-Abschaltgrenzwert verhältnismäßig hoch sein. Steigt die Temperatur jedoch rasch und steil an, handelt die Steuerungseinrichtung sozusagen und senkt den Temperatur-Abschaltgrenzwert ab.It is preferably provided that the control device changes the temperature switch-off limit value depending on an actual gradient representing the respective gradient of a characteristic curve of the temperature actual values. Thus, therefore, the controller can respond to the "dynamics" of the trajectory. Thus, if a relatively small increase in temperature (small actual gradient) is observed, the temperature shutdown limit can be relatively high. However, if the temperature rises rapidly and sharply, the controller acts, so to speak, and lowers the temperature cutoff limit.

Eine Variante der Erfindung kann jedoch auch vorsehen, dass die Steuerungseinrichtung beispielsweise den Verlauf der Temperatur-Istwerte mit einer oder mehreren Kurven vergleicht, die beispielsweise bei oder in der Steuerungseinrichtung oder einem ihr zugeordneten Speicher abgespeichert sind. Der jeweiligen gespeicherten Kurve kann beispielsweise jeweils ein Temperatur-Abschaltgrenzwert zugeordnet sein, so dass die Steuerungseinrichtung selbstständig einen "idealen" Temperatur-Abschaltgrenzwert, der zu dem aktuellen Verlauf der Temperatur-Istwerte "passt", ermitteln kann.However, a variant of the invention can also provide that the control device compares, for example, the course of the actual temperature values with one or more curves which are stored, for example, at or in the control device or a memory assigned to it. The respective stored curve can be assigned, for example, in each case a temperature switch-off limit value, so that the control device can autonomously determine an "ideal" temperature switch-off limit value which "matches" the current profile of the temperature actual values.

Wenn die Steuerungseinrichtung zur Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwerts anhand einer Gradientenüberwachung ausgestaltet ist, ist es vorteilhaft, wenn sie den Temperatur-Abschaltgrenzwert anhand eines Vergleichs des Ist-Gradienten-Werts mit mindestens einem Maximal-Gradientenwert ermittelt, der einen maximal zulässigen Anstieg oder Abfall der Temperatur-Istwerte repräsentiert. Wenn also die Steigung der Temperatur-Istwerte zu- oder abnimmt, korrigiert die Steuerungseinrichtung den Temperatur-Abschaltgrenzwert.If the control device for correcting the temperature cut-off limit value is designed based on a gradient monitoring, it is advantageous if it determines the temperature cut-off limit based on a comparison of the actual gradient value with at least one maximum gradient value, the maximum allowable increase or decrease of the Temperature actual values represented. Thus, when the slope of the actual temperature values increases or decreases, the controller corrects the temperature cut-off threshold.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung den Temperatur-Abschaltgrenzwert anhand eines Vergleichs des Ist-Gradienten-Werts mit mindestens einem Maximal-Gradientenwert ermittelt, der einen maximal zulässigen Anstieg und/oder Abfall der Temperatur-Istwerte repräsentiert. Das bedeutet, dass beispielsweise zwei Maximal-Gradientenwerte vorhanden sind, einer für den zulässigen Anstieg und ein weiterer für den zulässigen Abfall der Temperatur-Istwerte.It is preferably provided that the control device determines the temperature cut-off limit based on a comparison of the actual gradient value with at least one maximum gradient value, which represents a maximum allowable increase and / or decrease of the actual temperature values. This means, for example, that there are two maximum gradient values, one for the permissible increase and another for the permissible decrease in the temperature actual values.

Es ist zwar, wie oben angedeutet, möglich, dass die Steuerungseinrichtung nur einen oder zwei Maximal-Gradientenwerte zum Vergleich mit dem Ist-Gradientenwert heranzieht. Es ist aber auch möglich, dass die Steuerungseinrichtung den Temperatur-Abschaltgrenzwert anhand eines Vergleichs mit mehreren Gradientenwerten vergleicht, beispielsweise mit von den Temperatur-Istwerten abhängigen Gradientenwerten. Diese Gradientenwerte können beispielsweise in einer Tabelle enthalten sein, anhand einer Formel ermittelt werden oder dergleichen. Somit wird also nicht von einem konstanten Maximal-Gradientenwert ausgegangen, sondern von einem variablen oder einer Reihe von mehreren Gradientenwerten, die als Vergleichsbasis zum Vergleich mit dem Ist-Gradientenwert dienen.Although it is possible, as indicated above, for the control device to use only one or two maximum gradient values for comparison with the actual gradient value. However, it is also possible that the control device compares the temperature switch-off threshold value on the basis of a comparison with a plurality of gradient values, for example with gradient values that depend on the temperature actual values. These gradient values may for example be contained in a table, determined by means of a formula or the like. Thus, it is not assumed that there is a constant maximum gradient value, but rather a variable or a series of a plurality of gradient values, which serve as comparison basis for comparison with the actual gradient value.

Die Steuerungseinrichtung kann den Temperatur-Abschaltgrenzwert auf vielfältige Weise erfindungsgemäß korrigieren, beispielsweise, wenn der Ist-Gradienten-Wert den oder die Maximal-Gradientenwerte überschreitet oder unterschreitet. Eine Korrektur kann beispielsweise vorsehen, dass die Steuerungseinrichtung den Temperatur-Abschaltgrenzwert anhand eines Korrekturwertes verändert. Der Korrekturwert kann ein konstanter Korrekturwert sein, aber auch ein variabler Korrekturwert. Beispielsweise kann ein variabler Korrekturwert vom Ist-Gradientenwert, von den Temperatur-Istwerten oder dergleichen abhängen. Weiterhin ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung den Temperatur-Abschaltgrenzwert anhand einer Formel berechnet, beispielsweise einer Formel, die den Ist-Gradientenwert enthält.The control device can correct the temperature switch-off limit value in many ways according to the invention, for example if the actual gradient value exceeds or falls below the maximum gradient value (s). A correction may for example provide that the control device changes the temperature switch-off limit value on the basis of a correction value. The correction value may be a constant correction value, but also a variable correction value. For example, a variable correction value may depend on the actual gradient value, the temperature actual values or the like. Furthermore, it is possible for the control device to calculate the temperature switch-off limit value on the basis of a formula, for example a formula which contains the actual gradient value.

Die Formel kann beispielsweise lauten: TAneu = TAakt - GRist * Korr

Figure imgb0001
wobei:

  • TAneu der neue (zu berechnende) Temperatur-Abschaltgrenzwert,
  • TAakt der aktuelle (noch nicht korrigierte) Temperatur-Abschaltgrenzwert,
  • GRist der Ist-Gradientenwert und
  • Korr ein Korrekturwert sind.
For example, the formula may be: TAneu = TAakt - Grist * corr
Figure imgb0001
 in which:
  • TAnew the new (to be calculated) temperature shutdown limit,
  • Takt the current (not yet corrected) temperature cutoff limit,
  • GR is the actual gradient value and
  • Korr are a correction value.

Die Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwerts kann von der Steuerungseinrichtung beispielsweise aufgrund zeitlicher Bedingungen, anhand eines Steuerbefehles oder dergleichen, vorgenommen werden. Beispielsweise kann die Hand-Werkzeugmaschine und/oder die Steuerungseinrichtung einen Schalteingang haben, über den die Steuerungseinrichtung zur Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwerts angesteuert werden kann. Über diesen Schalteingang kann beispielsweise ein Lernmodus der Steuerungseinrichtung aktiviert werden, in dessen Rahmen die Steuerungseinrichtung den Temperatur-Abschaltgrenzwert korrigiert. Beispielsweise kann der Benutzer den Steuerungseingang bei einem Fall hoher Belastung der Hand-Werkzeugmaschine aktivieren, so dass sich die Steuerungseinrichtung auf diesen Fall einstellen kann, d.h. den Temperatur-Abschaltgrenzwert so einstellt, dass bei maximaler Last keine Überhitzung auftritt, zugleich aber eine hohe Leistung der Hand-Werkzeugmaschine abgerufen werden kann.The correction of the temperature cut-off limit value can be made by the control device, for example on the basis of time conditions, based on a control command or the like. For example, the manual power tool and / or the control device may have a switching input, via which the control device can be controlled to correct the temperature cutoff limit value. By means of this switching input, for example, a learning mode of the control device can be activated, within the scope of which the control device corrects the temperature switch-off limit value. For example, the user may activate the control input in case of high load of the hand machine tool, so that the controller may adjust to this case, i. set the temperature cutoff limit so that no overheating occurs at maximum load, but at the same time high power of the hand machine tool can be obtained.

Bevorzugt sind jedoch zeitliche Bedingungen für die Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwerts und/oder ein "automatisches Korrigieren":

  • Die Steuerungseinrichtung kann den Verlauf der Temperatur-Istwerte beispielsweise zyklisch überprüfen, um den Temperatur-Abschaltgrenzwert zu korrigieren. Der Zyklus kann ein fester Zyklus sein. Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung nach der Erfassung einer bestimmten Anzahl von Temperatur-Istwerten, zum Beispiel 100 Temperatur-Istwerten, den Temperatur-Abschaltgrenzwert (wenn nötig) korrigiert. Wenn die Erfassung der Temperatur-Istwerte im Takt von beispielsweise 1 ms erfolgt, wird der Temperatur-Abschaltgrenzwert alle 100 ms überprüft, gegebenenfalls korrigiert.
However, temporal conditions for the correction of the temperature switch-off threshold value and / or an "automatic correction" are preferred.
  • The control device can cyclically check the course of the actual temperature values, for example, in order to correct the temperature shutdown limit value. The cycle can be a fixed cycle. For example, it is possible that the Control device after the detection of a certain number of actual temperature values, for example, 100 actual temperature values, the temperature Abschaltgrenzwert corrected (if necessary). If the detection of the temperature actual values takes place in the cycle of, for example, 1 ms, the temperature switch-off limit is checked every 100 ms, corrected if necessary.

Möglich ist es auch, dass die Steuerungseinrichtung eine Zykluszeit zur zyklischen Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwerts abhängig von dem jeweiligen Ist-Gradientenwert und/oder abhängig vom jeweiligen Temperatur-Istwert ändert. Es ist beispielsweise möglich, dass die Steuerungseinrichtung bei einem relativ hohen Anstieg (oder Abfall) der Temperatur-Istwerte den Temperatur-Abschaltgrenzwert häufiger überprüft und gegebenenfalls korrigiert als bei kleineren Ist-Gradientenwerten. Es ist auch möglich, dass bei relativ hohen Temperaturen eine häufigere Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwerts erfolgt als bei niedrigeren, für den Elektromotor unkritischeren Temperatur-Istwerten.It is also possible for the control device to change a cycle time for the cyclical correction of the temperature shutdown limit value as a function of the respective actual gradient value and / or as a function of the respective temperature actual value. It is possible, for example, for the control device, with a relatively high increase (or decrease) of the actual temperature values, to check the temperature shutdown limit more frequently and to correct it, if necessary, than for smaller actual gradient values. It is also possible that at relatively high temperatures, a more frequent correction of the temperature cut-off limit occurs than at lower, for the electric motor uncritical temperature actual values.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Steuerungseinrichtung einen Filter zur Filterung und oder Glättung des Verlaufs der Temperatur-Istwerte oder des Ist-Gradientenwerts aufweist. Somit werden beispielsweise "Ausreißer" bei diesen Werten eliminiert.Furthermore, it is expedient if the control device has a filter for filtering and / or smoothing the course of the actual temperature values or the actual gradient value. Thus, for example, "outliers" at these values are eliminated.

Der temperaturabhängige Sensor ist zweckmäßigerweise ein NTC-Widerstand, also ein so genannter Heißleiter. Jedenfalls ist es vorteilhaft, wenn der Sensor ein temperaturabhängiger Widerstand ist. Dies bedeutet, dass beispielsweise auch ein so genannter Kaltleiter (PTC-Widerstand) zum Einsatz kommen könnte.The temperature-dependent sensor is expediently an NTC resistor, that is to say a so-called thermistor. In any case, it is advantageous if the sensor is a temperature-dependent resistor. This means that, for example, a so-called PTC resistor could also be used.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Figur 1
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Hand-Werkzeugmaschine,
Figur 2a
einen Temperaturverlauf eines bei der Hand-Werkzeugmaschine nicht verwendeten Kaltleiters (PTC-Widerstands),
Figur 2b
einen Temperaturverlauf eines Sensors in Gestalt eines so genannten Heißleiters (NTC-Widerstands) der bei der Hand-Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 eingebaut ist,
Figur 3
ein Schaltbild der Hand-Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 mit einer erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung,
Figur 4
einen Verlauf eines von der Steuerungseinrichtung gemäß Figur 3 korrigierten Temperatur-Abschaltgrenzwerts, und
Figur 5
ein Ablaufdiagramm, gemäß dem die Steuerungseinrichtung gemäß Figur 3 beispielsweise arbeitet.
Hereinafter, an embodiment of the invention will be explained with reference to the drawing. Show it:
FIG. 1
a side view of a hand-tool machine according to the invention,
FIG. 2a
a temperature profile of a PTC resistor not used in the manual power tool,
FIG. 2b
a temperature profile of a sensor in the form of a so-called thermistor (NTC resistance) of the hand-held machine tool according to FIG. 1 is installed,
FIG. 3
a diagram of the hand-held machine tool according to FIG. 1 with a control device according to the invention,
FIG. 4
a course of one of the control device according to FIG. 3 corrected temperature cutoff limit, and
FIG. 5
a flowchart according to which the control device according to FIG. 3 for example, works.

Eine Hand-Werkzeugmaschine 10 ist als ein Schraubgerät 50 ausgestaltet, beispielsweise als ein Akku-Schraubgerät oder netzbetriebenes Schraubgerät. Beispielsweise ist ein Netzstecker 11 zum Anschluss an ein nicht dargestelltes Stromnetz und oder ein elektrischer Energiespeicher 12, zum Beispiel ein Akkupack, bei der Hand-Werkzeugmaschine 10 vorhanden.A hand-held power tool 10 is designed as a screwdriver 50, for example as a cordless screwdriver or mains powered screwdriver. For example, a power plug 11 for connection to an unillustrated power grid and or an electrical energy storage 12, for example, a battery pack, in the hand-held power tool 10 is present.

Mit einem zum Beispiel über einen Drucktaster 13 betätigbaren Schalter 14 kann ein Elektromotor 15 ein- und ausgeschaltet werden. Ferner kann mit dem Schalter 14 die Drehzahl des Elektromotors 15 eingestellt werden. Der Elektromotor 15 treibt beispielsweise über ein nicht dargestelltes Getriebe oder direkt eine Werkzeugaufnahme 16 an, in die beispielsweise ein Schrauberbit 67 eingesteckt werden kann. Selbstverständlich können an der Werkzeugaufnahme 16 auch andere Werkzeuge eingebracht werden, zum Beispiel ein Bohrfutter 17.With an actuatable, for example via a push-button 13 switch 14, an electric motor 15 can be switched on and off. Further, with the switch 14, the rotational speed of the electric motor 15 can be adjusted. The electric motor 15 drives for example via a gear, not shown, or directly to a tool holder 16 into which, for example, a screwdriver bit 67 can be inserted. Of course, other tools can be introduced to the tool holder 16, for example a drill chuck 17.

Die an einem Abtrieb 60 vorgesehen Werkzeugaufnahme dreht z.B. um eine Drehachse 61.The tool holder provided on an output 60 rotates e.g. about a rotation axis 61.

Der Drucktaster 13 befindet sich an einem Handgriffabschnitt 18 eines Gehäuses 19 der Hand-Werkzeugmaschine 10, der der Elektromotor 15 in einem Antriebsabschnitt 20 des Gehäuses 19.The push-button 13 is located on a handle portion 18 of a housing 19 of the hand-held power tool 10, which is the electric motor 15 in a drive portion 20 of the housing 19th

Der Elektromotor 15 weist einen Stator 21 sowie einen Rotor 22 auf, der am oder im Stator 21 drehbar gelagert ist. Eine Abtriebswelle 23 ist mit der Werkzeugaufnahme 16 bewegungsgekoppelt, zum Beispiel über ein Getriebe.The electric motor 15 has a stator 21 and a rotor 22, which is rotatably mounted on or in the stator 21. An output shaft 23 is coupled for movement with the tool holder 16, for example via a transmission.

Am Stator 21 sind Erregerwicklungen 24 vorhanden, die von einer Bestromungseinrichtung 25 über Leitungen 26 mit elektrischem Strom versorgt (bestromt) werden. Die Bestromungseinrichtung 25 ist über Leitungen 33 mit einer Energiequelle (zum Beispiel dem Stromnetz) oder dem Energiespeicher 12 verbunden. Zweckmäßigerweise ist die Bestromungseinrichtung 25 mit einem am Elektromotor 15 angeordneten Drehwinkelsensor 27 verbunden. Die Bestromungseinrichtung 25 weist elektrische Komponenten 28 auf, zum Beispiel ein Kondensator, Leistungstransistoren, Logikelemente und dergleichen, die auf einer Platine 29 angeordnet sind.At the stator 21 excitation windings 24 are present, which are powered by a power supply device 25 via lines 26 with electric current (energized). The power supply device 25 is connected via lines 33 to a power source (for example the power grid) or the energy store 12. Expediently, the energizing device 25 is connected to a rotational angle sensor 27 arranged on the electric motor 15. The energizing device 25 has electrical components 28, for example a capacitor, power transistors, logic elements and the like, which are arranged on a board 29.

Zur Steuerung der Hand-Werkzeugmaschine 10, insbesondere deren Elektromotor 15, ist eine Steuerungseinrichtung 30, vorgesehen. Die Steuerungseinrichtung 30 ist über Leitungen 31 mit der Bestromungseinrichtung 25 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 30 ist zusammen mit dem Schalter 14 auf einer Platine 32 angeordnet, wobei dies nur exemplarisch zu verstehen ist, da beispielsweise die Steuerungseinrichtung 30 mit der Bestromungseinrichtung 25 auch eine Baueinheit bilden könnte.To control the hand-held power tool 10, in particular its electric motor 15, a control device 30, is provided. The control device 30 is connected via lines 31 to the energizing device 25. The control device 30 is arranged together with the switch 14 on a circuit board 32, this being understood only as an example, since, for example, the control device 30 with the energizing device 25 could also form a structural unit.

Der Elektromotor 15 ist beispielsweise ein elektronisch kommutierter Elektromotor, wobei das später noch beschriebene erfindungsgemäße Prinzip selbstverständlich auch bei anderen Motortypen ohne weiteres eingesetzt werden kann.The electric motor 15 is, for example, an electronically commutated electric motor, wherein the principle of the invention which will be described later can, of course, also be used without problems in other types of motor.

Die Steuerungseinrichtung 30 überwacht bei der Ansteuerung des Elektromotors 15 auch dessen jeweilige Temperatur, um eine möglichst hohe, optimale Leistung des Elektromotor 15 abzurufen, so dass beispielsweise Schrauben mit großem Drehmoment eingeschraubt werden können, dennoch aber keine Überhitzung des Elektromotors 15 auftritt.When controlling the electric motor 15, the control device 30 also monitors its respective temperature in order to retrieve the highest possible optimum output of the electric motor 15 so that, for example, screws with high torque can be screwed in, but no overheating of the electric motor 15 occurs.

Im Bereich der Erregerwicklungen 24 ist beim Elektromotor 15 ein temperaturabhängiger Sensor 35 angeordnet. Bei dem Sensor 35 handelt es sich z.B. um einen temperaturabhängigen Widerstand 55, beispielsweise einen sogenannten Heißleiter, also um einen NTC-Widerstand, dessen Kennlinie in Figur 2b angedeutet ist. Beispielsweise hat der Sensor 35 bei einer Temperatur von -20°C einen Widerstand im Bereich von 1 Kilo-Ohm. Im Bereich von 0°C beträgt der Widerstand noch etwa 400 Ohm und nimmt dann kontinuierlich weiter ab auf ca. 100 Ohm bezogen auf 40°C. Diese beispielhafte Temperatur-Kennlinie 36 des Sensors 35 ist also im Wesentlichen linear im Vergleich zu beispielsweise einer in Figur 2a dargestellten Kennlinie 34 eines Kaltleiters (PTC-Widerstand), die im Bereich von etwa - 30 °C bis ca. 95 °C niedrig ist und sich unterhalb eines Widerstandswerts von etwa 10 Kilo-Ohm befindet, dann aber sprunghaft bis zu einem Wert von etwa 80 Kilo-Ohm bei etwa 150 °C ansteigt.In the area of the excitation windings 24, a temperature-dependent sensor 35 is arranged in the electric motor 15. The sensor 35 is, for example, a temperature-dependent resistor 55, for example a so-called thermistor, ie an NTC resistor whose characteristic curve is in FIG. 2b is indicated. For example, at a temperature of -20 ° C, the sensor 35 has a resistance in the range of 1 kilo-ohm. In the range of 0 ° C, the resistance is still about 400 ohms and then continues to decrease continuously to about 100 ohms at 40 ° C. This exemplary temperature characteristic 36 of the sensor 35 is thus substantially linear in comparison to, for example, an in FIG. 2a shown characteristic curve 34 of a PTC resistor, which is low in the range of about - 30 ° C to about 95 ° C and is below a resistance value of about 10 kilo-ohms, but then jumped up to a value of about 80 kilo-ohms at about 150 ° C increases.

Der Sensor 35 ist über eine Leitung 37 mit der Steuerungseinrichtung 30 verbunden, über die der Sensor 35 Temperatur-Istwerte Tist an die Steuerungseinrichtung 30 übermittelt. Bei den Temperatur-Istwerten Tist handelt es sich beispielsweise um Widerstandswerte. Ein beispielhafter Verlauf der Widerstandswerte bzw. der Temperatur-Istwerte Tist ist in Figur 2b dargestellt.The sensor 35 is connected via a line 37 to the control device 30, via which the sensor 35 transmits actual temperature values Tact to the control device 30. The temperature actual values Tact are, for example, resistance values. An exemplary profile of the resistance values or the actual temperature values T ist is in FIG. 2b shown.

Abschaltmittel 38 der Steuerungseinrichtung 30 vergleichen einen jeweiligen Temperatur-Istwert Tist mit einem Temperatur-Abschaltgrenzwert TA. Wenn der Temperatur-Abschaltgrenzwert TA erreicht ist, schalten die Abschaltmittel 38 den Elektromotor 15 ab, d.h. die Erregerwicklungen 24 werden nicht mehr bestromt. Dadurch wird ein Überhitzen des Elektromotors 15 verhindert.Shutdown means 38 of the control device 30 compare a respective actual temperature value Tact with a temperature shutdown limit TA. When the temperature cut-off threshold TA is reached, the cut-off means 38 turns off the electric motor 15, i. the excitation windings 24 are no longer energized. As a result, overheating of the electric motor 15 is prevented.

Der Funktionsablauf der Steuerungseinrichtung 30 verläuft also beispielsweise wie in Figur 5 dargestellt:

  • In einem Schritt S1 empfängt die Steuerungseinrichtung 30 einen jeweiligen Temperatur-Istwert Tist und trägt diesen in einem Schritt S2 beispielsweise in eine zweckmäßigerweise in einem Speicher 40 gespeicherten Tabelle 39 ein. In einem Schritt S3 vergleicht die Steuerungseinrichtung 30 den Temperatur-Istwert Tist mit einem im Speicher 40 abgelegten Temperatur-Abschaltgrenzwert TA. Wenn der Temperatur-Istwert Tist kleiner als der Temperatur-Abschaltgrenzwert TA ist, kehrt die Steuerungseinrichtung 30 wieder zum Ablaufschritt S1 zurück und wartet auf den nächsten Temperatur-Istwert Tist, ruft diesen ab, oder dergleichen.
The functional sequence of the control device 30 thus runs, for example, as in FIG FIG. 5 shown:
  • In a step S1, the control device 30 receives a respective actual temperature value Tist and enters this in a step S2, for example, in a table 39 suitably stored in a memory 40. In a step S3, the control device 30 compares the actual temperature value Tist with a temperature shutdown limit value stored in the memory 40 TA. When the actual temperature value Tact is smaller than the temperature cutoff threshold value TA, the controller 30 returns to the step S1 and waits for the next actual temperature value Tact, retrieves it, or the like.

Wenn der Temperatur-Istwert Tist jedoch größer oder gleich dem Temperatur-Abschaltgrenzwert TA ist, verzweigt die Steuerungseinrichtung 30 zu einem Schritt S4 und schaltet den Elektromotor 15 für eine feste oder zweckmäßigerweise einstellbare Wartezeit TW ab. Nach Ablauf der Wartezeit TW ist der Elektromotor 15 etwas abgekühlt, so dass die Steuerungseinrichtung 30 mit dem Schritt S5 oder S1 weitermachen kann.However, when the actual temperature value Tact is greater than or equal to the temperature cut-off threshold value TA, the controller 30 branches to a step S4 and turns off the electric motor 15 for a fixed or expediently settable waiting time TW. After expiration of the waiting time TW, the electric motor 15 has cooled down somewhat, so that the control device 30 can continue with step S5 or S1.

Die vorgenannten Schritte führt die Steuerungseinrichtung 30 regelmäßig durch, so dass die Temperatur des Elektromotors 15 nicht über ein zulässiges Maß ansteigt. Allerdings ist der Sensor 35 nicht unmittelbar im Innenbereich oder Kernbereich des Elektromotors 15 angeordnet, sondern relativ wartungsfreundlich und/oder montagefreundlich beispielsweise im Bereich von Wickelköpfen der Erregerwicklungen 24. Dadurch ist es möglich, dass der Elektromotor 15 in seinem Kernbereich schon relativ heiß wird, bevor dies sich in höheren Temperaturen im Bereich des Sensors 35 niederschlägt. Insbesondere treten rasche Temperaturanstiege dann auf, wenn der Elektromotor 15 im kurzer Zeit stark belastet wird. Wenn der Elektromotor 15 beispielsweise zunächst kalt ist und bereits dann stark belastet wird, beispielsweise weil eine zu schraubende Schraube blockiert, die zweckmäßigerweise vorhandene Drehmomentabschaltung jedoch noch nicht reagiert, kann dies zu einem sehr hohen, schnellen Temperaturanstieg des Elektromotors 15 führen. Hier schafft die Erfindung wie folgt Abhilfe:

  • Nach jedem Zyklus oder nach einer Reihe von Zyklen, in deren Rahmen die Schritte S1 bis S3 oder S4 durchlaufen werden, beispielsweise 100-300 Zyklen, die jeweils jede Millisekunde durchlaufen werden (beispielsweise können bei den Schritten S3 oder S4 jeweils noch Wartezeiten vorgesehen sein oder es der jeweilige Zyklus von einem Prozessor 41 der Steuerungseinrichtung 30 nur jede Millisekunde aufgerufen werden), korrigiert die Steuerungseinrichtung 30 den Temperatur-Abschaltgrenzwert TA, falls erforderlich.
The aforementioned steps are performed by the control device 30 regularly, so that the temperature of the electric motor 15 does not rise above a permissible level. However, the sensor 35 is not arranged directly in the interior or core region of the electric motor 15, but relatively easy to maintain and / or easy to install, for example in the field of windings of the field windings 24. This makes it possible that the electric motor 15 is already relatively hot in its core area before this is reflected in higher temperatures in the region of the sensor 35. In particular, rapid temperature increases occur when the electric motor 15 is heavily loaded in a short time. For example, if the electric motor 15 is initially cold and is already heavily loaded, for example, because a screw to be screwed blocked, but the suitably existing torque shutdown is not yet responding, this can lead to a very high, rapid increase in temperature of the electric motor 15. Here the invention remedy the following:
  • After each cycle or after a series of cycles in which the steps S1 to S3 or S4 are traversed, for example 100-300 cycles, each of which is traversed every millisecond (for example, at each of steps S3 or S4 wait times may be provided or if the respective cycle is called by a processor 41 of the controller 30 only every millisecond), the controller 30 corrects the temperature cut-off threshold TA, if necessary.

Die Steuerungseinrichtung 30 inkrementiert beispielsweise nach dem Schritt S3 oder S4 oder in einem Schritt S5 einen Zykluszähler Z. Wenn der Zykluszähler Z einen vorbestimmten Wert Zmax hat, beispielsweise 100 oder 300, wenn 100 oder 300 Zyklen S1 bis S3 bzw. S1 bis S4 durchlaufen sind, ruft die Steuerungseinrichtung nach dem entsprechenden Prüfschritt S6 nicht den Schritt S1, sondern die nachfolgend beschriebene Korrekturroutine auf.For example, the controller 30 increments a cycle counter Z after step S3 or S4 or a step S5. When the cycle counter Z has a predetermined value Zmax, for example, 100 or 300 when 100 or 300 cycles S1 to S3 and S1 to S4, respectively , the controller does not call the step S1 after the corresponding checking step S6, but the correction routine described below.

In einem Schritt S7 ermittelt die Steuerungseinrichtung 30 einen Ist-Gradientenwert GRist, der die aktuelle Steigung der Temperatur-Istwerte repräsentiert. Beispielsweise ermittelt die Steuerungseinrichtung 30 den Ist-Gradientenwert GRist anhand der Tabelle 39. Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung 30 den Ist-Gradientenwert GRist anhand des aktuellen Temperatur-Istwerts und des diesem vorhergehenden Temperatur-Istwerts ermittelt. Dann wäre es ausreichend, nur den jeweils letzten Temperatur-Istwert Tist zu speichern, d.h. dass die Tabelle 39 beispielsweise nur eine einzige Zeile hätte.In a step S7, the control device 30 determines an actual gradient value GRist, which represents the current slope of the actual temperature values. For example, it is possible for the control device 30 to determine the actual gradient value GRist on the basis of the current actual temperature value and the preceding actual temperature value. Then it would be sufficient to store only the last actual temperature value Tact, i. For example, Table 39 would have only a single row.

Es ist aber auch möglich, dass die Steuerungseinrichtung 30 mehrere Temperatur-Istwerte Tist, die in der Tabelle 39 gespeichert sind, zur Bildung des Ist-Gradientenwerts GRist heranzieht, beispielsweise 2 oder mehrere. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Steuerungseinrichtung 30 beispielsweise eine Mittelwert-Bildung, eine Glättung oder eine Filterung der Temperatur-Istwerte durchführt, um "Ausreißer" der Temperatur-Istwerte zu eliminieren. Dann ist die Tabelle 39, die mehrere Temperatur-Istwerte enthält, vorteilhaft.However, it is also possible that the control device 30 has a plurality of actual temperature values Tact, which are stored in the table 39, for forming the actual gradient value GRist used, for example 2 or more. It is advantageous if the control device 30 performs, for example, a mean value formation, a smoothing or a filtering of the actual temperature values in order to eliminate "outliers" of the actual temperature values. Then the table 39, which contains several actual temperature values, is advantageous.

In einem Schritt S8 überprüft die Steuerungseinrichtung 30, ob der Ist-Gradientenwert GRist, der in Schritt S7 ermittelt worden ist, größer ist als ein Maximal-Gradientenwert GRmax, der zum Beispiel im Speicher 40 gespeichert ist.In a step S8, the control device 30 checks whether the actual gradient value GRist, which has been determined in step S7, is greater than a maximum gradient value GRmax, which is stored in the memory 40, for example.

Wenn dies nicht der Fall ist, verzweigt die Steuerungseinrichtung 30 zum Schritt S9 und setzt den Zykluszähler Z wieder auf Null zurück. Vom Schritt S9 kehrt die Steuerungseinrichtung 30 dann wieder zum Schritt S1 zurück.If this is not the case, the controller 30 branches to step S9 and sets the cycle counter Z back to zero. From step S9, the controller 30 then returns to step S1.

Wenn jedoch der Ist-Gradientenwert größer oder gleich dem Maximal-Gradientenwert ist, verzweigt die Steuerungseinrichtung 30 vom Schritt S8 zu einem Schritt S10, in dem sie den Temperatur-Abschaltgrenzwert TA korrigiert. Beispielsweise wendet die Steuerungseinrichtung 30 dabei die Formel (1) an.However, if the actual gradient value is greater than or equal to the maximum gradient value, the controller 30 branches from step S8 to step S10 in which it corrects the temperature cutoff TA. For example, the controller 30 applies the formula (1).

Wenn zum Beispiel zu einem Zeitpunkt t1 der Einstieg der Ist-Temperatur besonders groß war, d.h. der Ist-Gradientenwert dT1/s hoch ist, korrigiert die Steuerungseinrichtung 30 den Temperatur-Abschaltgrenzwert TA relativ stark nach unten, so dass sichergestellt ist, dass die Abschaltmittel 38 den Elektromotor 15 rechtzeitig vor einer möglichen Überhitzung abschalten.For example, if, at a time t1, the onset of the actual temperature was particularly high, i. If the actual gradient value dT1 / s is high, the control device 30 corrects the temperature shutdown limit value TA relatively strongly downward, so as to ensure that the shutoff means 38 shuts off the electric motor 15 in good time before possible overheating.

Der weitere Temperaturanstieg ist jedoch etwas moderater, so dass die Steuerungseinrichtung 30 ab einem Zeitpunkt t2 einen kleineren Ist-Gradientenwert dT2/s ermittelt, der jedoch nach wie vor größer als der Maximal-Gradientenwert ist. Daher setzt die Steuerungseinrichtung 30 im jeweiligen Schritt S10 den Temperatur-Abschaltgrenzwert TA zwar herab, jedoch nur noch nur noch in einem geringeren Maß (Verlauf 70).However, the further increase in temperature is somewhat more moderate, so that the control device 30 determines a smaller actual gradient value dT2 / s from a point in time t2, but it does as before is greater than the maximum gradient value. Therefore, in the respective step S10, the control device 30 lowers the temperature shutdown threshold TA, but only to a lesser extent (trace 70).

Es versteht sich, dass die Steuerungseinrichtung 30 den Temperatur-Abschaltgrenzwert TA nicht mehr herabsetzt, wenn der Ist-Gradientenwert nicht mehr größer als der Maximal-Gradientenwert ist. Ein solcher Verlauf 71 des Temperatur-Abschaltgrenzwerts TA ist in Figur 4 gestrichelt angedeutet.It goes without saying that the control device 30 no longer lowers the temperature switch-off threshold TA if the actual gradient value is no longer greater than the maximum gradient value. Such a profile 71 of the temperature shutdown limit TA is in FIG. 4 indicated by dashed lines.

Weiterhin ist es auch möglich, dass die Steuerungseinrichtung 30 den Temperatur-Abschaltgrenzwert TA auch wieder anhebt, wenn der Ist-Gradientenwert beispielsweise deutlich kleiner als der Maximal-Gradientenwert ist, insbesondere für eine bestimmte Zeitdauer. Diese Zeitdauer ist vorzugsweise durch eine Parametrisierung festlegbar oder fest programmiert. Somit kann beispielsweise zum Zeitpunkt t1 eine relativ starke Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwert TA erfolgen, um eine gewisse Sicherheit zu schaffen, dass der Elektromotor 15 rechtzeitig vor einer möglichen Überhitzung abgeschaltet wird. Wenn sich dann jedoch im weiteren Verlauf bzw. Betrieb des Elektromotors 15 herausstellt, dass der Ist-Gradientenwert GRist für eine längere Zeit unterhalb der kritischen Schwelle, dem Maximal-Gradientenwert GRmax bleibt, kann die Steuerungseinrichtung 30 dementsprechend den Temperatur-Abschaltgrenzwert TA wieder anheben (Verlauf 72).Furthermore, it is also possible for the control device 30 to raise the temperature switch-off threshold TA again if the actual gradient value is, for example, significantly smaller than the maximum gradient value, in particular for a specific period of time. This period of time is preferably definable or permanently programmed by a parameterization. Thus, for example, at time t1, a relatively large correction of the temperature cut-off threshold TA can be made in order to provide a certainty that the electric motor 15 is switched off in good time before possible overheating. If, however, in the further course or operation of the electric motor 15, it then turns out that the actual gradient value GRist remains below the critical threshold, the maximum gradient value GRmax, for a longer time, the control device 30 can accordingly raise the temperature switch-off limit TA again (FIG. History 72).

Die Steuerungseinrichtung 30 lernt also beim Betrieb des Elektromotors 15 dazu.The control device 30 thus learns during operation of the electric motor 15 thereto.

Vom Schritt S10 geht die Steuerungseinrichtung 30 wieder zum Schritt S1 zurück.From step S10, the controller 30 returns to step S1.

Claims (10)

Hand-Werkzeugmaschine, insbesondere elektrisches Schraubgerät (50), mit einer Steuerungseinrichtung (30) zur Steuerung eines mit einem temperaturabhängigen Sensor (35), insbesondere einem Widerstand (55), versehenen Elektromotors (15) in Abhängigkeit von durch den temperaturabhängigen Sensor (35) ermittelten Temperatur-Istwerten (Tist), wobei die Steuerungseinrichtung (30) Abschaltmittel (38) zum Abschalten des Elektromotors (15) anhand eines Vergleichs des jeweiligen Temperatur-Istwerts (Tist) mit einem Temperatur-Abschaltgrenzwert (TA) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) zu einer Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwerts (TA) in Abhängigkeit von einem Verlauf der Temperatur-Istwerte (Tist) ausgestaltet ist.Hand machine tool, in particular electric screwdriver (50), with a control device (30) for controlling an electric motor (15) provided with a temperature-dependent sensor (35), in particular a resistor (55), as a function of the temperature-dependent sensor (35) determined temperature actual values (Tist), wherein the control device (30) switching off means (38) for switching off the electric motor (15) based on a comparison of the respective temperature actual value (TIST) with a temperature cut-off limit (TA), characterized in that the control device (30) is designed to correct the temperature cut-off limit value (TA) as a function of a variation of the temperature actual values (T ist). Hand-Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) zur Veränderung des Temperatur-Abschaltgrenzwerts (TA) abhängig von einem den jeweiligen Gradienten einer Verlaufskurve der Temperatur-Istwerte (Tist) repräsentierenden Ist-Gradientenwert (GRist) ausgestaltet ist.Hand machine tool according to claim 1, characterized in that the control device (30) for changing the temperature Abschaltgrenzwerts (TA) depending on a respective gradient of a curve of the actual temperature values (Tist) representing actual gradient value (GRist) is configured. Hand-Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) den Temperatur-Abschaltgrenzwert (TA) anhand eines Vergleichs des Ist-Gradientenwerts (GRist) mit mindestens einem Maximal-Gradientenwert (GRmax) ermittelt, der einen maximal zulässigen Anstieg und/oder Abfall der Temperatur-Istwerte (Tist) repräsentiert.Hand machine tool according to claim 2, characterized in that the control device (30) determines the temperature cut-off limit (TA) based on a comparison of the actual gradient value (GRist) with at least one maximum gradient value (GRmax), the maximum allowable increase and / or drop in temperature actual values (Tist). Hand-Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) den Temperatur-Abschaltgrenzwert (TA) anhand eines Vergleichs des Ist-Gradientenwerts (GRist) mit von den Temperatur-Istwerten (Tist) abhängigen Gradientenwerten ermittelt.Hand machine tool according to claim 2 or 3, characterized in that the control device (30) determines the temperature cut-off limit value (TA) on the basis of a comparison of the actual gradient value (GRist) with gradient values dependent on the temperature actual values (Tist). Hand-Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) den Temperatur-Abschaltgrenzwert (TA) insbesondere bei einem Überschreiten des mindestens einen Maximal-Gradientenwerts (GRmax) durch den Ist-Gradientenwert (GRist) um einen den Gradientenwert enthaltenden Korrekturwert verändert und/oder anhand einer den Ist-Gradientenwert (GRist) enthaltenden Formel berechnet.Hand machine tool according to one of claims 2 to 4, characterized in that the control device (30) the temperature cut-off limit (TA) in particular at an exceeding of the at least one maximum gradient value (GRmax) by the actual gradient value (GRist) by a The correction value containing the gradient value is changed and / or calculated on the basis of a formula containing the actual gradient value (GRist). Hand-Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) den Verlauf der Temperatur-Istwerte (Tist) zur Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwerts (TA) zyklisch überprüft.Hand machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (30) cyclically checks the course of the actual temperature values (Tist) for correcting the temperature cut-off limit value (TA). Hand-Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) eine Zykluszeit zur zyklischen Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwerts (TA) abhängig von einem oder dem jeweiligen Ist-Gradientenwert (GRist) und/oder abhängig von dem jeweiligen Temperatur-Istwert (Tist) verändert.Hand machine tool according to claim 6, characterized in that the control device (30) has a cycle time for the cyclical correction of the temperature cut-off limit (TA) dependent on one or the respective actual gradient value (GRist) and / or depending on the respective temperature actual value (Tist) changed. Hand-Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) einen Filter zur Filterung und/oder Glättung des Verlaufs der Temperatur-Istwerte (Tist) und/oder des Ist-Gradientenwerts (GRist) aufweist.Hand machine tool according to one of claims 2 to 7, characterized in that the control device (30) has a filter for filtering and / or smoothing the course of the actual temperature values (Tist) and / or the actual gradient value (GRist). Hand-Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturabhängige Sensor (35) einen Widerstand (55), insbesondere einen NTC-Widerstand (55), bildet oder umfasst.Hand machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature-dependent sensor (35) forms or comprises a resistor (55), in particular an NTC resistor (55). Steuerungseinrichtung (30) für eine Hand-Werkzeugmaschine (10) oder ein Sauggerät zur Steuerung eines mit einem temperaturabhängigen Sensor (35), insbesondere einem Widerstand (55), versehenen Elektromotors (15) in Abhängigkeit von durch den temperaturabhängigen Sensor (35) ermittelten Temperatur-Istwerten (Tist), wobei die Steuerungseinrichtung (30) Abschaltmittel (38) zum Abschalten des Elektromotors (15) anhand eines Vergleichs des jeweiligen Temperatur-Istwerts (Tist) mit einem Temperatur-Abschaltgrenzwert (TA) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) zu einer Korrektur des Temperatur-Abschaltgrenzwerts (TA) in Abhängigkeit von einem Verlauf der Temperatur-Istwerte (Tist) ausgestaltet ist.Control device (30) for a hand-held machine tool (10) or a suction device for controlling a with a temperature-dependent sensor (35), in particular a resistor (55), provided electric motor (15) in response to the temperature-dependent sensor (35) detected temperature -Istwerten (TIST), wherein the control device (30) switching-off means (38) for switching off the electric motor (15) based on a comparison of the respective actual temperature value (TIST) with a temperature cut-off limit (TA), characterized in that the control device (30) is configured to correct the temperature cut-off limit value (TA) as a function of a variation of the temperature actual values (Tist).
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