DE102006016441A1

DE102006016441A1 - Electric machine tool operating method, involves driving electric machine tool by electric motor, where connection of battery unit is made to energize motor that is interrupted upon identification of blocking case

Info

Publication number: DE102006016441A1
Application number: DE200610016441
Authority: DE
Inventors: Hartmut Seiler; Dirk Lamprecht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-11
Also published as: CN101051745A

Abstract

The method involves driving an electric machine tool (100) by an electric motor (10) in accordance with a position of a switch (120) e.g. press switch, for a power requirement. Energization of the motor is interrupted upon identification of a blocking case derived from a signal from a rotor position detection unit. A connection of a battery unit (14) is made to energize the motor that is interrupted upon identification of the blocking case. The motor is re-energized when a position of the switch is changed in a direction of a higher power requirement. An independent claim is also included for an electric machine tool driven by an electric motor.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Elektrowerkzeugmaschine und einer Elektrowerkzeugmaschine nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The The invention is based on a method for operating a power tool and a power tool according to the preambles of the independent claims.

Bei bekannten Elektrowerkzeugmaschinen wird durch die Betätigung eines Drückers durch den Finger des Anwenders der elektrische Motor mit Strom versorgt, der in der Regel proportional oder zumindest monoton ansteigend zur Drückerstellung ist. Der Motor dreht sich. Steigt nun das vom Motor geforderte Lastmoment so weit an, dass der Motor zum Stillstand kommt (Blockierfall), so wird im Regelfall bei unveränderter Drückerstellung die Bestromung des Motors beibehalten. Bekannt ist auch das Abschalten des Motors durch eine Überlastschaltung, die im Blockierfall nach einer gewissen Zeit anspricht. Das Ansprechen der Überlastschaltung erfolgt in der Regel thermisch, z.B. über einen Bimetallschalter oder einen PTC- Widerstand. Diese Art der Abschaltung weist jedoch erhebliche Nachteile auf.at known power tool machines is by the operation of a pusher powered by the user's finger of the electric motor, which is usually proportional or at least monotonically increasing for triggering is. The engine is turning. Now increases the load torque required by the engine so far that the engine comes to a standstill (blocking case), so is usually unchanged pusher position Maintain the current of the motor. Also known is the shutdown of the motor through an overload circuit, the in case of blocking after a certain time responds. The response the overload circuit is usually thermal, e.g. via a bimetal switch or a PTC resistor. However, this type of shutdown has significant disadvantages.

Sie spricht nicht an, wenn der durch die Drückerstellung vorgegebene Strom durch den Motor zu gering ist, da sie so auszulegen ist, dass sie auch bei maximalem Motormoment nicht unmittelbar anspricht, sondern erst nach einer gewissen Zeit, in der Regel nach einigen Sekunden. Zum Wiedereinschalten des Motors ist dann häufig ein Wiedereinschaltknopf zu betätigen oder zumindest eine gewisse Zeitspanne zu warten, bis die Überlastschaltung abgekühlt ist. Diese Zeitspanne ist zumeist erheblichen Streuungen unterworfen. Aus diesen Gründen wird eine Überlastschaltung dann bevorzugt, wenn durch die Blockierung des Motors in kurzer Zeit eine Gefährdung von Personen oder Sachen möglich ist oder eine Beschädigung des Motors auftreten kann. In allen anderen Fällen wird die Bestromung im Blockierfall üblicherweise nicht unterbrochen.she does not respond if the current given by the pusher setting because of the engine is too low, because it is designed so that they even at maximum engine torque does not respond directly, but only after a certain time, usually after a few seconds. To restart the engine is then often a restart button to press or at least a period of time to wait for the overload circuit chilled is. This period is usually subject to considerable variations. For these reasons becomes an overload circuit then preferred, if by blocking the engine in short Time a hazard of persons or things possible is or damage of the engine can occur. In all other cases, the current in the Blocking case usually not interrupted.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Elektrowerkzeugmaschine, bei der ein Werkzeug durch einen elektrischen Motor in Abhängigkeit einer Stellung eines Schalters zur Leistungsanforderung, insbesondere eines Druckschalters, angetrieben wird.The The invention is based on a method for operating a power tool, when a tool by an electric motor in dependence a position of a switch for power demand, in particular a pressure switch is driven.

Es wird vorgeschlagen, dass eine Rotorlageerfassung zur Erkennung eines Blockierfalls herangezogen und eine Bestromung des Motors bei Erkennen des Blockierfalls unterbrochen wird. Es kann vermieden werden, dass eine weitere und nutzlose Bestromung des Motors im Blockierfall bei einer akkubetriebenen Elektrowerkzeugmaschine die Akkueinheit im Stillstand entlädt. Dadurch lässt sich die in der Akkueinheit gespeicherte Energie für mehr Nutzarbeit einsetzen, z.B. lassen sich mehr Schraubungen durchführen. Außerdem wird die Akkueinheit geschont, da deren Erwärmung proportional zum Produkt aus Zeit und Strom zum Quadrat ist, d.h. dass eine kurzzeitige hohe Stromabgabe zu einer deutlich höheren Erwärmung führt als eine lang andauernde, geringe Stromabgabe. Darüber hinaus gewährleistet eine unmittelbare Abschaltung des Stroms nach der Blockierung des Einsatzwerkzeugs einen verbesserten Personen-, Werkstück- und Werkzeugmaschinenschutz. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn hohe Blockiermomente auftreten können, die vom Anwender nicht erwartet und/oder kaum beherrscht werden können. Vorteilhaft ist die Erfindung besonders für Elektrowerkzeugmaschinen mit einer Akkueinheit zur Stromversorgung des elektrischen Motors. Die Erfindung ist für alle Arten von Elektrowerkzeugmaschinen geeignet, besonders bevorzugt für Akkuschrauber und Akkubohrer.It It is proposed that a rotor position detection for detecting a Blocking case used and energizing the motor when detected of the blocking case is interrupted. It can be avoided that a further and useless energization of the motor in case of stalling For a battery-powered power tool, the battery unit unloaded at a standstill. By doing so leaves The stored energy in the battery unit for more useful work insert, e.g. you can do more screwdriving. In addition, will the battery unit is protected, as its heating is proportional to the product time and current squared, i. that a short-term high Electricity supply to a much higher warming leads as a long-lasting, low power output. In addition, a guaranteed Immediate shutdown of the power after blocking the insert tool an improved personal, workpiece and machine tool protection. This is particularly advantageous when high blocking moments occur can, which are not expected and / or hardly mastered by the user can. The invention is particularly advantageous for power tool machines with a battery unit for powering the electric motor. The invention is for all types of power tools suitable, particularly preferred for cordless screwdrivers and cordless drill.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, dass eine Blockierung des Motors auch dann erkannt wird, wenn der Motor mittels einer Schaltung zur Erfassung des Motorstroms mit einem einstellbaren Strom versorgt wird. Solche Schaltungen werden in der Regel zur Begrenzung des Drehmoments eines Elektromotors eingesetzt.One Another significant advantage is the fact that a blockage the engine is detected even if the engine by means of a Circuit for detecting the motor current with an adjustable Power is supplied. Such circuits are usually for Limitation of the torque of an electric motor used.

Günstigerweise kann im Blockierfall eine Verbindung zwischen einer den Motor bestromenden Akkueinheit und dem Motor unter brochen werden. Die Akkueinheit wird geschont und kann länger eingesetzt werden.conveniently, can in case of blocking a connection between a battery energizing the motor unit and the engine will be interrupted. The battery unit is spared and can last longer be used.

Nach einem nebengeordneten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Elektrowerkzeugmaschine vorgeschlagen, bei der ein Werkzeug durch einen elektrischen Motor in Abhängigkeit einer Stellung eines Schalters zur Leistungsanforderung, insbesondere eines Druckschalters, angetrieben wird, wobei eine Verbindung einer den Motor bestromenden Akkueinheit zu dem Motor bei Erkennen eines Blockierfalls unterbrochen wird. Vorteilhaft kann damit eine unnötige Entladung der Akkueinheit vermieden und eine verbesserte Ausnutzung der Kapazität und Lebensdauer der Akkueinheit erreicht werden.To a sidelined aspect of the invention is a method for Operate a power tool proposed in which a Tool by an electric motor depending on a position of a Switch for power demand, in particular a pressure switch, is driven, wherein a compound of the motor energizing Battery unit to the motor interrupted when detecting a blocking event becomes. Advantageously, thus an unnecessary discharge of the battery unit avoided and improved utilization of capacity and life the battery unit can be reached.

Vorteilhaft kann der Blockierfall mittels eines Signals wenigstens eines einer Motorwelle zugeordneten Drehwinkelsensors detektiert werden. Dazu kann an der Motorwelle z.B. ein Dauermagnet angeordnet sein, der einen oder mehrere Hallsensoren stimuliert. Bei einem so genannten EC-Motor mit elektrischer Kommutierung ist dies besonders vorteilhaft, da eine Rotorlageerfassung für derartige Motoren notwendig ist und damit keine zusätzlichen Bauelemente zugefügt werden müssen.Advantageous the blocking case by means of a signal at least one of Motor shaft associated rotation angle sensor can be detected. This can at the motor shaft e.g. be arranged a permanent magnet, the one or several Hall sensors stimulated. In a so-called EC motor with electrical commutation, this is particularly advantageous since a rotor position detection for Such engines is necessary and therefore no additional Components added Need to become.

Alternativ oder zusätzlich kann der Blockierfall mittels eines Signals einer Polradspannung des Motors und/oder einer Harmonischen davon erkannt werden.alternative or additionally the blocking case can be determined by means of a signal of a pole wheel voltage of the motor and / or a harmonic thereof.

Es kann der Blockierfall dann festgestellt werden, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne eine Signaländerung unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts ist.It the blocking case can then be determined if within a predetermined time a signal change below a predetermined Threshold is.

Dabei kann die Bestromung unmittelbar nach Erkennen des Blockierfalls unterbrochen werden. Eine unnötige Entladung der Akkueinheit wird vermieden.there can the energization immediately after detection of the blocking case to be interrupted. An unnecessary Discharge of the battery unit is avoided.

Vorteilhaft wird der Motor erst wieder bestromt, wenn die Position des Schalters in Richtung auf eine höhere Leistungsanforderung verändert wird. Der Anwender behält die Kontrolle über die Elektrowerkzeugmaschine und kann sich auf eine höhere Last einstellen.Advantageous the motor is energized again when the position of the switch towards a higher one Performance requirement is changed. The user keeps the control over the power tool and can be at a higher load to adjust.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Motor erst wieder bestromt wird, wenn die Leistungsanforderung erniedrigt und dann wieder erhöht wird. Dadurch, dass ein erneutes Anlaufen des Motors aus dem Blockierfall möglich ist, kann z.B. eine Schraube unter Sichtkontrolle des Anwenders weitergedreht werden. Vor allem bei hohen Last- und Blockiermomenten kann sich der Anwender in diesem Fall auf die erforderlichen Kräfte einstellen.alternative or additionally it can be provided that the motor is first energized again, when the power request is lowered and then increased again. This means that a restart of the engine from the case of blocking possible is, can e.g. a screw under visual control of the user be further rotated. Especially at high load and blocking moments In this case, the user can adjust to the required forces.

Es wird eine Elektrowerkzeugmaschine vorgeschlagen, bei der Antriebsenergie für ein Werkzeug durch einen elektrischen Motor in Abhängigkeit einer Stellung eines Schalters zur Leistungsanforderung, insbesondere eines Druckschalters, bereitgestellt wird und bei der eine Rotorlageerfassung zur Erkennung eines Blockierfalls vorgesehen ist und eine Elektronikeinheit eine Bestromung des Motors bei Erkennen des Blockier falls unterbricht. Zur Stromunterbrechung ist zweckmäßigerweise eine Leistungselektronik vorgesehen, die vorzugsweise unmittelbar nach dem Erkennen des Blockierfalls die Bestromung des Motors unterbricht.It is proposed a power tool, in the drive power for a Tool by an electric motor depending on a position of a Switch for power demand, in particular a pressure switch, is provided and in which a rotor position detection for detection a blocking case is provided and an electronic unit a Energizing the motor when the blocking is detected if it interrupts. For power interruption is expediently a power electronics provided, preferably immediately after the detection of the blocking case the energization of the motor interrupts.

Gemäß einem nebengeordneten Aspekt der Erfindung wird eine Elektrowerkzeugmaschine vorgeschlagen, bei der ein Werkzeug durch einen elektrischen Motor in Abhängigkeit einer Stellung eines Schalters zur Leistungsanforderung, insbesondere eines Druckschalters, antreibbar ist, wobei in einem Blockierfall die Elektronikeinheit eine Verbindung zwischen einer den Motor bestromenden Akkueinheit und dem Motor unterbricht. Vorteilhaft kann damit eine unnötige Entladung der Akkueinheit vermieden und eine verbesserte Ausnutzung der Kapazität und Lebensdauer der Akkueinheit erreicht werden.According to one sibling aspect of the invention is a power tool proposed in which a tool by an electric motor dependent on a position of a switch for power demand, in particular a Pressure switch, is driven, wherein in a blocking case the Electronic unit a connection between a motor energizing the motor Battery unit and the motor interrupts. Advantageously can thus one unnecessary Discharge of the battery unit avoided and improved utilization the capacity and lifetime of the battery unit can be achieved.

Zur Erkennung des Blockierfalls kann wenigstens ein einer Motorwelle zugeordneter Drehwinkelsensor vorgesehen sein. Dies ist im Fall von EC-Motoren besonders vorteilhaft, da diese Bauteile bereits zum Betrieb des Motors vorhanden sind.to Detection of the stalling case can be at least one of a motor shaft be assigned associated angle of rotation sensor. This is the case Of EC motors particularly advantageous because these components already to operate the engine are available.

Zur Erkennung des Blockierfalls kann zusätzlich oder alternativ eine Polradspannung des Motors und/oder einer Harmonischen davon detektierbar sein.to Detection of the blocking case can additionally or alternatively a Polradspannung of the engine and / or a harmonic thereof detectable be.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further Advantages are shown in the following description of the drawing. In the drawing is an embodiment represented the invention. The drawing, the description and the Claims included numerous features in combination. The skilled person will become the characteristics appropriately also individually consider and summarize to meaningful further combinations.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine bevorzugte Elektrowerkzeugmaschine mit einer Anwenderfunktion gemäß 2 und 1 a preferred power tool with a user function according to 2 and

2 ein Blockschaltbild zu einer bevorzugten Anwenderfunktion. 2 a block diagram of a preferred user function.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt eine bevorzugte Elektrowerkzeugmaschine 100 mit einer in einem Handgriff 110 angeordneten Akkueinheit 14, deren Verbindung zu einem Motor 10 im Blockierfall durch eine Elektronikeinheit 16 unterbrechbar ist. Zum Einschalten der Elektrowerkzeugmaschine 100 ist ein Schalter 120 am Handgriff 110 einschaltbar. Bei Erkennen eines Blockierfalls ist trotz des gedrückten Schalters 120 die Bestromung des Motors 10 durch die Akkueinheit 14 zumindest teilautomatisiert unterbrechbar. 1 shows a preferred power tool 100 with one in a handle 110 arranged battery unit 14 , their connection to a motor 10 in case of blockage by an electronic unit 16 is interruptible. To switch on the power tool 100 is a switch 120 on the handle 110 switched on. If a blocking case is detected despite the pressed switch 120 the energization of the motor 10 through the battery unit 14 at least partially automated interruptible.

Das in 2 dargestellte Blockschaltbild zur Realisierung einer Anwenderfunktion im Blockierfall für bevorzugte akkube triebene Elektrowerkzeugmaschinen erläutert eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung.This in 2 illustrated block diagram for the realization of a user function in the blocking case for preferred akkube exaggerated power tool machines explains a preferred embodiment of the invention.

Der vorzugsweise als EC-Motor ausgebildete elektrische Motor 10 umfasst eine Leistungselektronik 12. Zur elektrischen Versorgung der Elektrowerkzeugmaschine dient eine Akkueinheit 14. Der als EC-Motor ausgebildete Motor 10 umfasst eine Rotorlage-Erfassungseinheit 20, mit der die Rotorlage eines Rotors des Motors 10 erfasst werden kann. Die Elektrowerkzeugmaschine ist z.B. ein Akkuschrauber.The preferably designed as EC motor electric motor 10 includes power electronics 12 , For the electrical supply of the power tool is a battery unit 14 , The motor designed as EC motor 10 includes a rotor position detection unit 20 , with which the rotor position of a rotor of the motor 10 can be detected. The power tool is eg a cordless screwdriver.

Die Elektronikeinheit 16 zur Steuerung und Regelung der Elektrowerkzeugmaschine erhält Signale der Rotorlage-Erfassungseinheit 20, anhand derer der als EC-Motor ausgebildete Motor 10 im Normalbetrieb angesteuert wird.The electronics unit 16 to control and regulate the power tool Sig nale the rotor position detection unit 20 , on the basis of which designed as EC motor engine 10 is controlled in normal operation.

Ein Anwender gibt über einen als Drücker ausgebildeten Schalter 18 eine Leistungsanforderung an die Elektronikeinheit 16, wenn er z.B. eine Schraube in ein Werkstück eindrehen will, die mit einem Schraubwerkzeug der Elektrowerkzeugmaschine in Wirkverbindung gebracht worden ist. Die Position des als Drücker ausgebildeten Schalters 18 ist kennzeichnend für die Größe der Leistungsanforderung durch den Anwender. Wird der als Drücker ausgebildete Schalter 18 in seine maximale Endstellung gedrückt, ist die Leistungsanforderung maximal, in einer Mittelstellung ist sie entsprechend geringer.A user gives over a designed as a pusher switch 18 a power request to the electronics unit 16 if, for example, he wants to screw a screw into a workpiece that has been brought into operative connection with a screwing tool of the power tool. The position of the switch designed as a pusher 18 is indicative of the size of the performance requirement by the user. Will the designed as a pusher switch 18 pressed into its maximum end position, the power requirement is maximum, in a middle position, it is correspondingly lower.

Die Erfassung der Rotorlage durch die Rotorlage-Erfassungseinheit 20 erlaubt die Erkennung eines Blockierfalls, nach der eine Bestromung des Motors 10 durch die Leistungselektro nikeinheit 12 unterbrochen wird. Vorzugsweise erfolgen mit der Elektronikeinheit 16 die Blockiererkennung, die Abschaltung der Bestromung und die Wiederaufnahme der Bestromung des Motors 10, wobei die Leistungselektronikeinheit 12 entsprechend angesteuert wird.The detection of the rotor position by the rotor position detection unit 20 allows detection of a stalling event, after which the motor is energized 10 through the power electronics unit 12 is interrupted. Preferably done with the electronics unit 16 the blockage detection, the switching off of the current supply and the resumption of the energization of the motor 10 , wherein the power electronics unit 12 is controlled accordingly.

Der Blockierfall kann mittels eines Signals wenigstens eines einer Motorwelle zugeordneten Drehwinkelsensors detektiert werden und/oder drehwinkelsensorlos mittels eines Signals einer Polradspannung des Motors 10 und/oder einer Harmonischen davon erkannt werden.The blocking case can be detected by means of a signal of at least one rotational angle sensor associated with a motor shaft and / or rotational angle sensorless by means of a signal of a pole wheel voltage of the motor 10 and / or a harmonic thereof.

Der Blockierfall wird festgestellt, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne eine Signaländerung unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts erfolgt, insbesondere, wenn der betreffende Signalwert sich nicht ändert. Im Blockierfall dreht der Motor 10 nicht weiter, so dass sich z.B. der Drehwinkel nicht mehr ändert. Unmittelbar nach Erkennen des Blockierfalls wird die Bestromung des Motors 10 durch die Elektronikeinheit 16 unterbrochen.The blocking case is detected when, within a predetermined period of time, a signal change takes place below a predetermined threshold value, in particular if the relevant signal value does not change. In case of stall, the engine turns 10 not further, so that, for example, the angle of rotation no longer changes. Immediately after detecting the blocking case, the current supply of the motor 10 through the electronics unit 16 interrupted.

Der Motor 10 wird erst wieder bestromt, wenn die Position des Schalters 18 in Richtung auf eine höhere Leistungsanforderung verändert wird oder dieser ganz losgelassen und dann wieder betätigt wird. Der Anwender kann die Schraubung unter Sicht kontrolliert weiterführen und ist auf die höhere Last und die zu erwartenden Kräfte vorbereitet.The motor 10 is energized again when the position of the switch 18 is changed in the direction of a higher power requirement or this is completely released and then pressed again. The user can carry on the screwing under visual control in a controlled manner and is prepared for the higher load and the expected forces.

Claims

Method for operating a power tool ( 100 ), in which a tool by an electric motor ( 10 ) depending on a position of a switch ( 18 ) is driven to the power requirement, in particular a pressure switch, characterized in that an energization of the motor ( 10 ) upon detection of a signal from a rotor position detection unit ( 20 ) derived blocking case is interrupted.

A method according to claim 1, characterized in that in the case of blocking a connection between a motor ( 10 ) energizing battery unit ( 14 ) and the engine ( 10 ) is interrupted.

Method for operating a power tool, in which a tool is driven by an electric motor ( 10 ) depending on a position of a switch ( 18 ) is driven to the power requirement, in particular a pressure switch, in particular according to claim 1, characterized in that a compound of a motor ( 10 ) energizing battery unit ( 14 ) to the engine ( 10 ) is interrupted upon detection of a blocking case.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the blocking case by means of a signal at least one of a motor shaft associated rotation angle sensor detected becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the blocking case by means of a signal of a Polradspannung of the engine ( 10 ) and / or a harmonic thereof.

Method according to one of claims 4 or 5, characterized that the blocking case is then detected, if within a predetermined time a signal change below a predetermined Threshold takes place.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the engine ( 10 ) is energized again when the position of the switch ( 18 ) is changed towards a higher power demand.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the engine ( 10 ) is energized again when the power requirement is lowered and then increased again.

Electric machine tool in which a tool by an electric motor ( 10 ) depending on a position of a switch ( 18 ) to the power requirement, in particular a pressure switch, can be driven, characterized by an electronic unit 16 , which is an energization of the motor ( 10 ) upon detection of a signal from a rotor position detection unit ( 20 ) derived blocking case interrupts.

Electric machine tool, at a factory generated by an electric motor ( 10 ) depending on a position of a switch ( 18 ) is driven to the power requirement, in particular a pressure switch, characterized by an electronic unit ( 16 ), which in a blocking case establishes a connection between a motor ( 10 ) energizing battery unit ( 14 ) and the engine ( 10 ) interrupts.

Electric machine tool according to one of claims 9 or 10, characterized in that for detecting the blocking case at least one rotary shaft sensor associated with a motor shaft is provided is.

Electric machine tool according to one of claims 9 to 11, characterized in that for detecting the blocking case a Polradspannung of the engine ( 10 ) and / or a harmonic thereof is detectable.