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DE102017103003A1 - Method for braking a tool spindle - Google Patents

Method for braking a tool spindle Download PDF

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Publication number
DE102017103003A1
DE102017103003A1 DE102017103003.4A DE102017103003A DE102017103003A1 DE 102017103003 A1 DE102017103003 A1 DE 102017103003A1 DE 102017103003 A DE102017103003 A DE 102017103003A DE 102017103003 A1 DE102017103003 A1 DE 102017103003A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tool
tool spindle
spindle
braking torque
locking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017103003.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Frank Matheis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Metabowerke GmbH and Co
Original Assignee
Metabowerke GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metabowerke GmbH and Co filed Critical Metabowerke GmbH and Co
Priority to DE102017103003.4A priority Critical patent/DE102017103003A1/en
Priority to EP18154747.2A priority patent/EP3363598B1/en
Publication of DE102017103003A1 publication Critical patent/DE102017103003A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B25F5/001—Gearings, speed selectors, clutches or the like specially adapted for rotary tools

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Portable Power Tools In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel (2) einer Elektrowerkzeugmaschine (1), umfassend die folgenden Schritte:- Ermitteln eines Arretierzustands eines Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) durch eine Sensoranordnung (5);- Auswählen einer Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder eines maximalen Bremsmoments (M, M) auf Basis des ermittelten Arretierzustands; und- Abbremsen der Werkzeugspindel (2) durch eine Bremsanordnung (4) gemäß der ausgewählten Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder derart, dass das ausgewählte maximale Bremsmoment (M, M) nicht überschritten wird.The invention relates to a method for braking a tool spindle (2) of a power tool (1), comprising the following steps: determining a locking state of a tool (3) on the tool spindle (2) by a sensor arrangement (5); Braking torque function and / or a maximum braking torque (M, M) based on the determined Arretierzustands; and - braking the tool spindle (2) by a brake assembly (4) according to the selected time-braking torque function and / or such that the selected maximum braking torque (M, M) is not exceeded.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel einer Elektrowerkzeugmaschine sowie eine Elektrowerkzeugmaschine umfassend eine Werkzeugspindel. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel durchzuführen.The invention relates to a method for braking a tool spindle of a power tool and a power tool comprising a tool spindle. Furthermore, the invention relates to a computer program with program code means to perform a method for braking a tool spindle.

Elektrowerkzeugmaschinen, an deren Werkzeugspindel ein Werkzeug von Zeit zu Zeit insbesondere verschleißbedingt ausgewechselt werden muss, sind seit langer Zeit bekannt. Für einen sicheren Betrieb ist es erforderlich, das Werkzeug ausreichend fixiert an der Werkzeugspindel anzubringen.Electric machine tools whose tool spindle requires a tool to be replaced from time to time, in particular due to wear, have been known for a long time. For safe operation, it is necessary to attach the tool sufficiently fixed to the tool spindle.

Um den Komfort und die Betriebssicherheit derartiger Elektrowerkzeugmaschinen zu verbessern, sind werkzeuglose Spanneinrichtungen bekannt geworden. Solche Spanneinrichtungen, beispielhaft sei auf die DE 20 2009 000 482 U1 verwiesen, sind derart ausgebildet, dass sich die Spanneinrichtung an der Werkzeugspindel beim Betrieb der Elektrowerkzeugmaschine von selbst immer weiter festzieht. Dabei ist es meist ausreichend, wenn der Benutzer das Werkzeug an der Werkzeugspindel lediglich handfest anzieht. Die Spanneinrichtungen sind dabei so ausgelegt, dass sie sich im normalen Betrieb der Elektrowerkzeugmaschine nicht von selbst lösen können. Derartige Elektrowerkzeugmaschinen sind beim Anwender aufgrund ihrer einfachen Handhabung und der damit verbundenen verbesserten Betriebssicherheit beliebt.In order to improve the comfort and reliability of such power tool machines, tool-free clamping devices have become known. Such clamping devices, be exemplary on the DE 20 2009 000 482 U1 referenced, are designed such that the clamping device on the tool spindle during operation of the power tool on its own tightening. It is usually sufficient if the user only tightens the tool on the tool spindle. The clamping devices are designed so that they can not solve themselves in the normal operation of the power tool. Such power tool machines are popular with the user because of their ease of use and the associated improved reliability.

Ebenfalls zur Verbesserung der Betriebssicherheit sind Elektrowerkzeugmaschinen heutzutage immer häufiger mit Bremsanordnungen zum Abbremsen der Werkzeugspindel ausgestattet. Ohne eine derartige Bremsanordnung würde sich das Werkzeug nach dem Ausschalten der Elektrowerkzeugmaschine trägheitsbedingt noch vergleichsweise lange weiterdrehen. Das sich noch nach dem Beenden der Arbeit mit der Elektrowerkzeugmaschine weiterdrehende Werkzeug kann in Folge ein hohes Verletzungsrisiko für den Benutzer darstellen, wenn der Benutzer nicht besondere Sorgfalt im Umgange mit der Elektrowerkzeugmaschine walten lässt. Ferner besteht die Gefahr mit der Elektrowerkzeugmaschine durch das noch rotierende Werkzeug andere Gegenstände zu beschädigen, beispielsweise zu verkratzen, wenn die Elektrowerkzeugmaschine achtlos abgelegt wird.Also, to improve the reliability of electric power tools are now increasingly equipped with brake assemblies for braking the tool spindle. Without such a brake assembly, the tool would continue to rotate for a comparatively long time after switching off the power tool due to inertia. The still rotating tool after the completion of work with the electric machine tool can result in a high risk of injury to the user, if the user does not take special care in dealing with the power tool. Furthermore, there is a risk with the power tool by the still rotating tool to damage other objects, for example, scratch when the power tool is discarded carelessly.

Um das Gefährdungspotential der Elektrowerkzeugmaschine zu minimieren, wird beispielsweise in der EP 2 947 765 A2 eine elektronische Bremsanordnung für einen Universalmotor einer Elektrowerkzeugmaschine offenbart. Die Bremsanordnung vermag dabei den Motor der Elektrowerkzeugmaschine abzubremsen, wenn die Elektrowerkzeugmaschine abgeschaltet werden soll.In order to minimize the risk potential of the power tool, is for example in the EP 2 947 765 A2 discloses an electronic brake assembly for a universal motor of a power tool. The brake assembly is capable of braking the engine of the power tool when the power tool is to be turned off.

Eine besonders sichere und komfortable Elektrowerkzeugmaschine kann schließlich bereitgestellt werden, indem eine Elektrowerkzeugmaschine gleichzeitig mit einer werkzeuglosen Spanneinrichtung und mit einer Bremsanordnung ausgestattet wird.Finally, a particularly safe and convenient power tool can be provided by simultaneously equipping a power tool with a tool-less tensioner and with a brake assembly.

Bei der plötzlichen Abbremsung der Werkzeugspindel besteht jedoch das Problem, dass infolge der Trägheit des Werkzeugs dieses sich mit dem verbliebenen Schwungmoment weiterbewegen möchte und dieses Schwungmoment auf die Spanneinrichtung überträgt, welche das Werkzeug an der Werkzeugspindel fixieren soll. Dabei ist problematisch, dass das Schwungmoment des Werkzeugs in seiner Richtung der Anzugsdrehrichtung der Spanneinrichtung genau entgegengesetzt gerichtet ist. Somit bewirkt das Schwungmoment des Werkzeugs eine Lösebewegung der Spanneinrichtung, woraus sich ein erhebliches Gefährdungsrisiko für den Benutzer ergibt. Im schlimmsten Fall kann das Werkzeug somit von der Werkzeugspindel ablaufen und eine ganz erhebliche Gefahr darstellen.In the sudden deceleration of the tool spindle, however, there is the problem that due to the inertia of the tool this would like to move on with the remaining momentum and transmits this moment of inertia to the clamping device, which is to fix the tool to the tool spindle. It is problematic that the moment of inertia of the tool in its direction of the tightening direction of the clamping device is directed exactly opposite. Thus, the momentum of the tool causes a release movement of the clamping device, resulting in a significant risk to the user. In the worst case, the tool can thus run off the tool spindle and represent a very significant risk.

Aus dem Stand der Technik sind bereits erste Lösungsansätze dieses Problems bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 2 632 635 B1 eine Ablaufsicherungsvorrichtung zur Vermeidung des Ablaufens eines Spannelements und/oder eines Werkzeugs von einer Werkzeugspindel in einem Bremsbetrieb mit zumindest einer Übertragungseinheit, wobei die Übertragungseinheit ein erstes Übertragungselement, ein relativ zum ersten Übertragungselement bewegbares zweites Übertragungselement und eine Bewegungsänderungseinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, in dem Bremsbetrieb eine erste Relativbewegung zwischen dem ersten Übertragungselement und dem zweiten Übertragungselement in eine zweite Relativbewegung zu überführen. Es wird vorgeschlagen, dass die Ablaufsicherungsvorrichtung zumindest eine Unwuchtausgleichseinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Unwucht der Übertragungseinheit in einem Betriebszustand zumindest zu reduzieren, wobei die Unwuchtausgleichseinheit zumindest ein Unwuchtausgleichselement aufweist, das beweglich in dem ersten Übertragungselement der Übertragungseinheit gelagert ist.The first prior art approaches to this problem are already known. For example, the EP 2 632 635 B1 a flow control device for avoiding the running of a clamping element and / or a tool from a tool spindle in a braking operation with at least one transmission unit, wherein the transmission unit comprises a first transmission element, a second transmission element movable relative to the first transmission element, and a movement modification unit provided therein the braking operation to convert a first relative movement between the first transmission element and the second transmission element in a second relative movement. It is proposed that the flow control device has at least one imbalance compensation unit which is provided to at least reduce the imbalance of the transmission unit in an operating state, wherein the imbalance compensation unit has at least one imbalance compensation element which is movably mounted in the first transmission element of the transmission unit.

Insbesondere wenn eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel vorgesehen ist, muss bei einem Abbremsen der Werkzeugspindel besonders sorgsam vorgegangen werden. Dies gilt vornehmlich deshalb, da nicht gewährleistet sein kann, dass sich die selbst festziehende Spanneinrichtung und das daran befestigte Werkzeug bereits ausreichend an der Werkzeugspindel fixiert haben.In particular, if a tool-free locking of the tool is provided on the tool spindle, care must be taken with a slow down of the tool spindle. This is especially true because it can not be guaranteed that the self-tightening clamping device and the attached tool already have sufficiently fixed to the tool spindle.

Um in jedem Fall eine ausreichende Betriebssicherheit zu gewährleisten, müssen entweder komplizierte und somit kostenintensive mechanische Konstruktionen bzw. Mittel innerhalb der Spanneinrichtung vorgesehen sein, ähnlich wie in der EP 2 632 635 B1 offenbart, oder auf die sicherheitsrelevante Funktion der automatischen Abbremsung verzichtet werden. In order to ensure sufficient reliability in any case, either complicated and thus costly mechanical structures or means must be provided within the clamping device, similar to the EP 2 632 635 B1 disclosed, or to dispense with the safety-related function of the automatic deceleration.

Eine zufrieden stellende Lösung des Problems, insbesondere für eine Elektrowerkzeugmaschine mit werkzeugloser Fixierung des Werkzeugs in Kombination mit einer Spindelbremse, existiert derzeit nicht.A satisfactory solution to the problem, especially for a power tool with tool-free fixation of the tool in combination with a spindle brake, currently does not exist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel einer Elektrowerkzeugmaschine bereitzustellen, bei dem insbesondere ein betriebssicheres Abbremsen unter Beibehaltung einfacher konstruktiver Mittel stets gewährleistet ist. Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Elektrowerkzeugmaschine bereitzustellen.The present invention has for its object to provide an improved method for braking a tool spindle of a power tool in which in particular a reliable braking while maintaining simple design means is always guaranteed. The present invention is also based on the object to provide a comparison with the prior art improved power tool.

Als Lösung wird in der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen, eine Elektrowerkzeugmaschine mit den in Anspruch 11 aufgeführten Merkmalen sowie ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln gemäß den in Anspruch 15 aufgeführten Merkmale vorgeschlagen. Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.As a solution in the present invention, a method for braking a tool spindle with the features listed in claim 1, a power tool with the features listed in claim 11 and a computer program with program code means according to the features listed in claim 15 proposed. The dependent claims and the features described below relate to advantageous embodiments and variants of the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel einer Elektrowerkzeugmaschine umfasst die folgenden Schritte:

  • - Ermitteln eines Arretierzustands eines Werkzeugs an der Werkzeugspindel durch eine Sensoranordnung;
  • - Auswählen einer Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder eines maximalen Bremsmoments auf Basis des ermittelten Arretierzustands; und
  • - Abbremsen der Werkzeugspindel durch eine (elektrische) Bremsanordnung gemäß der ausgewählten Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder derart, dass das ausgewählte maximale Bremsmoment nicht überschritten wird.
The method according to the invention for braking a tool spindle of a power tool comprises the following steps:
  • - Determining a locking state of a tool on the tool spindle by a sensor arrangement;
  • Selecting a time braking torque function and / or a maximum braking torque on the basis of the determined locking state; and
  • - Braking the tool spindle by an (electric) brake assembly according to the selected time-braking torque function and / or such that the selected maximum braking torque is not exceeded.

Durch das Ermitteln des Arretierzustands soll festgestellt werden, ob und wie fest bzw. wie sicher das Werkzeug an der Werkzeugspindel angebracht ist. Somit wird beispielsweise das Anzugsmoment des Werkzeugs an der Werkzeugspindel bzw. einer Spanneinrichtung, die das Werkzeug an der Werkzeugspindel fixiert, ermittelt. Es kann zumindest zwischen einem Zustand unterschieden werden, in dem das Werkzeug zuverlässig an der Werkzeugspindel arretiert ist und somit bei einem Abbremsen der Werkzeugspindel kein Risiko eines unerwünschten trägheitsbedingten Lösens des Werkzeugs besteht, und einem Zustand, in dem das Werkzeug nicht in dieser Weise an der Werkzeugspindel arretiert ist.By determining the Arretierzustands should be determined whether and how firm or how safe the tool is attached to the tool spindle. Thus, for example, the tightening torque of the tool is determined on the tool spindle or a clamping device which fixes the tool to the tool spindle. It can be distinguished at least between a state in which the tool is reliably locked to the tool spindle and thus during braking of the tool spindle no risk of unwanted inertial release of the tool, and a state in which the tool is not in this way at the Tool spindle is locked.

Dadurch, dass das Abbremsen gemäß einer ausgewählten Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder unter Berücksichtigung eines maximalen Bremsmoments erfolgt, ergeben sich für die Werkzeugspindel unterschiedlich geformte sog. Bremsrampen. Bei einer Bremsrampe handelt es sich um eine abfallende Zeit-Betriebsdrehmoment-Funktion, die somit die Verringerung der Betriebsdrehzahl über die Zeit im Verlauf eines Bremsvorgangs darstellt. Eine steile Bremsrampe führt dabei zu einem schnellen Abbremsen (d. h. einem schnellen Verringern der Betriebsdrehzahl) der Werkzeugspindel; eine flache Bremsrampe zu einem langsamen Abbremsen (d. h. einem langsamen Verringern der Betriebsdrehzahl). Grundsätzlich ergibt sich aus einem großen Bremsmoment eine steile Bremsrampe und aus einem kleinen Bremsmoment eine flache Bremsrampe. Es kann somit vorgesehen sein, gezielt eine Bremsrampe durch Wahl einer Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder eines maximalen Bremsmoments auszuwählen.The fact that the braking takes place in accordance with a selected time-braking torque function and / or taking into account a maximum braking torque, resulting for the tool spindle differently shaped so-called. Braking ramps. A deceleration ramp is a decaying time operating torque function, thus representing the reduction in operating speed over time during a braking event. A steep deceleration ramp results in rapid deceleration (i.e., a rapid reduction in operating speed) of the tool spindle; a slow brake ramp to slow deceleration (i.e., a slow decrease in operating speed). Basically, a large braking torque results in a steep braking ramp and a low braking torque results in a flat braking ramp. It can thus be provided to selectively select a braking ramp by selecting a time-braking torque function and / or a maximum braking torque.

Der Bremsvorgang kann derart geregelt sein, dass eine zuvor gewählte Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder ein maximales Bremsmoment und/oder eine gewünschte Bremsrampe abgefahren bzw. eingehalten werden.The braking process can be controlled such that a previously selected time-braking torque function and / or a maximum braking torque and / or a desired braking ramp are traversed or maintained.

Durch das Abbremsen der Werkzeugspindel auf Grundlage des zuvor ermittelten Arretierzustands kann gewährleistet werden, dass die Werkzeugspindel stets in Abhängigkeit des Arretierzustands des Werkzeugs maximal bzw. optimal abgebremst wird, d. h. so schnell wie möglich, allerdings nur in dem Maße, dass ein Lösen des Werkzeugs von der Werkzeugspindel bzw. ein Lösen der Spanneinrichtung gerade noch vermieden wird. Wenn das Werkzeug demnach ausreichend stark an der Werkzeugspindel fixiert ist, kann beispielsweise das höchstmögliche Bremsmoment beim Abbremsvorgang eingebracht werden. Bei einem lockeren bzw. nicht ausreichend arretierten Werkzeug kann hingegen auf ein Abbremsen gänzlich verzichtet werden oder die Werkzeugspindel nur mit einem verringerten Bremsmoment beaufschlagt werden. Selbstverständlich sind beliebige viele Abstufungen zwischen diesen Extremen möglich. Die Werkzeugspindel wird somit stets so schnell abgebremst, wie es der Arretierzustand gerade noch zulässt. Es können dadurch höchste Betriebssicherheit und höchster Komfort gewährleistet sein. Auf technisch aufwendig konstruierte Spanneinrichtungen, die das Lösen des Werkzeugs beim Bremsen auf mechanische Weise verhindern, kann verzichtet werden.By braking the tool spindle on the basis of the previously determined locking state can be ensured that the tool spindle is always maximally or optimally braked depending on the Arretierzustands of the tool, ie as quickly as possible, but only to the extent that a release of the tool the tool spindle or a release of the clamping device is just avoided. If the tool is therefore fixed sufficiently strong on the tool spindle, for example, the highest possible braking torque can be introduced during the braking process. With a loose or insufficiently locked tool, on the other hand, braking can be completely dispensed with or the tool spindle can only be subjected to a reduced braking torque. Of course, any number of gradations between these extremes are possible. The tool spindle is thus always braked as fast as the locking state just allows. As a result, maximum operational safety and maximum comfort can be guaranteed. On technically elaborate clamping devices, the release of the tool during Preventing brakes in a mechanical way can be dispensed with.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel, insbesondere eine Selbstarretierung bei einem Antreiben bzw. Beschleunigen des Werkzeugs, vorgesehen sein.In one embodiment of the invention, a tool-free locking of the tool on the tool spindle, in particular a self-locking when driving or accelerating the tool, can be provided.

Insbesondere kann eine Spanneinrichtung zum werkzeuglosen axialen Festspannen eines scheibenförmigen Werkzeugs vorgesehen sein. Der Offenbarungsgehalt der DE 20 2009 000 482 U1 , der eine solche Spanneinrichtung umfasst, sei hiermit durch Verweis vollständig darauf in die vorliegende Beschreibung integriert. Eine derartige Spanneinrichtung wird auch als Quickmutter oder Spannmutter bezeichnet.In particular, a clamping device can be provided for tool-free axial clamping of a disc-shaped tool. The disclosure of the DE 20 2009 000 482 U1 incorporating such a tensioner, is hereby fully incorporated by reference into the present specification by reference. Such a clamping device is also referred to as a Quickmutter or clamping nut.

Die Erfindung eignet sich grundsätzlich gleichermaßen für eine Elektrowerkzeugmaschine, bei der eine manuelle Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel vorgesehen ist, und für eine Elektrowerkzeugmaschine mit Selbstarretierung. Dabei ist die Erfindung für eine Elektrowerkzeugmaschine mit Selbstarretierung besonders sinnvoll einsetzbar, da der Benutzer in diesem Fall keinerlei direkte Kontrolle über eine ausreichende Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel hat und sich somit auf die Selbstarretierung und die Gewährleistung der Sicherheit bei einem Abbremsvorgang verlassen muss.The invention is in principle equally suitable for a power tool in which a manual locking of the tool is provided on the tool spindle, and for a power tool with self-locking. The invention for a power tool with self-locking particularly useful because the user in this case has no direct control of a sufficient locking of the tool on the tool spindle and thus must rely on the self-locking and ensuring safety in a deceleration.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung den Arretierzustand durch Überwachen einer Arretierkraft des Werkzeugs an der Werkzeugspindel, einer Unwucht des angetriebenen und angebremsten Werkzeugs, einer vor dem Abbremsen erreichten Betriebsdrehzahl der Werkzeugspindel, einer vor dem Abbremsen erreichten Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel und/oder einer vor dem Abbremsen erreichten Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine ermittelt.In a further development of the invention can be provided that the sensor arrangement, the locking state by monitoring a locking force of the tool on the tool spindle, an imbalance of the driven and braked tool, an achieved before braking operating speed of the tool spindle, achieved before braking angular acceleration of the tool spindle and / or a power consumption and / or power consumption of the power tool machine achieved before braking.

Alle genannten Parameter allein oder in Kombination miteinander ermöglichen einen Rückschluss auf den Arretierzustand. Die vorstehende Auflistung ist nicht abschließend und eine Auswahl einer oder mehrerer Möglichkeit(en) zum Ermitteln des Arretierzustands kann unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Mittel, insbesondere der vorhandenen Sensorik, einer Elektrowerkzeugmaschine von einem Fachmann getroffen werden.All these parameters alone or in combination with each other make it possible to draw conclusions about the locking state. The above list is not exhaustive and a choice of one or more options for determining the locking state can be made by a person skilled in the art, taking into account the available means, in particular the existing sensors, of a power tool.

Beispielsweise kann bei Verwendung eines Kraftsensors und/oder Drucksensors die Arretierkraft des Werkzeugs an der Werkzeugspindel bzw. die Arretierung der Spanneinrichtung und somit der Arretierzustand ohne größere Umwege direkt ermittelt werden.For example, when using a force sensor and / or pressure sensor, the locking force of the tool on the tool spindle or the locking of the clamping device and thus the locking state can be determined directly without major detours.

Weiterhin kann auch vorgesehen sein, beispielsweise unter Verwendung wenigstens eines Beschleunigungssensors oder eines Vibrationssensors, eine Unwucht bzw. einen unruhigen Lauf des Werkzeugs zu detektieren, was beispielsweise auf einen lockeren Arretierzustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel schließen lässt, der sich z. B. durch übermäßige Vibrationen des Werkzeugs bemerkbar machen kann.Furthermore, it can also be provided, for example, using at least one acceleration sensor or a vibration sensor, to detect an imbalance or a troubled run of the tool, which can for example indicate a loose locking state of the tool on the tool spindle, the z. B. can make noticeable by excessive vibration of the tool.

Es ist weiterhin denkbar, dass eine Ermittlung des Arretierzustands durch Überwachen einer erreichten Betriebsdrehzahl und/oder Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel und/oder einer erreichten Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine zu dem Zeitpunkt vor dem Abbremsen der Werkzeugspindel erfolgt. Das Verfahren kann hierdurch ohne Erweiterung der Sensorik der Elektrowerkzeugmaschine leicht zu verwirklichen sein, da die Elektrowerkzeugmaschine üblicherweise bereits Mittel bzw. Sensorik vorsieht, um die Betriebsdrehzahl, Winkelbeschleunigung, Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme zu überwachen.It is also conceivable that a determination of the locking state by monitoring a reached operating speed and / or angular acceleration of the tool spindle and / or an achieved power consumption and / or power consumption of the power tool at the time before the deceleration of the tool spindle. The method can thereby be easily implemented without expanding the sensor technology of the power tool, since the power tool usually already provides means or sensors to monitor the operating speed, angular acceleration, power consumption and / or power consumption.

Da insbesondere durch das Trägheitsmoment des Werkzeugs beim Beschleunigungsvorgang der Werkzeugspindel ein Selbstanzug des Werkzeugs an der Werkzeugspindel erreicht wird, kann durch Überwachen der Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel indirekt auf einen Arretierzustand des Werkzeugs geschlossen werden. Auch durch Überwachen der Betriebsdrehzahl kann ein Rückschluss auf den Arretierzustand des Werkzeugs getroffen werden, da die üblichen Beschleunigungsdaten der Elektrowerkzeugmaschine zum Erreichen der Betriebsdrehzahl oder zumindest statistische Daten / Abschätzungen zu den Zusammenhängen zwischen erreichter maximaler Betriebsdrehzahl seit dem letzten Anlaufen der Werkzeugspindel und dem Arretierzustand des Werkzeugs bekannt sind. Ferner kann bei Überwachung der Betriebsdrehzahl über gewisse Zeit durch mathematische Differenzierung auf die Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel geschlossen werden, beispielsweise gemäß dem Zusammenhang: a ( t ) = d ω / dt = d ( 2 π ⋅ rpm ( t ) ) / dt .

Figure DE102017103003A1_0001
Since a self-tightening of the tool on the tool spindle is achieved in particular by the moment of inertia of the tool during the acceleration process of the tool spindle, by monitoring the angular acceleration of the tool spindle can be concluded indirectly on a locking state of the tool. Also by monitoring the operating speed, a conclusion can be drawn on the locking state of the tool, since the usual acceleration data of the power tool to reach the operating speed or at least statistical data / estimates on the relationships between reached maximum operating speed since the last start of the tool spindle and the locking state of the tool are known. Furthermore, when monitoring the operating speed over a certain period of time, mathematical differentiation can be used to deduce the angular acceleration of the tool spindle, for example in accordance with the relationship: a ( t ) = d ω / dt = d ( 2 π ⋅ rpm ( t ) ) / dt ,
Figure DE102017103003A1_0001

Schließlich kann durch Überwachung der Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme ebenfalls auf eine Betriebsdrehzahl und/oder Beschleunigung der Werkzeugspindel geschlossen werden.Finally, it can also be concluded by monitoring the power consumption and / or power consumption on an operating speed and / or acceleration of the tool spindle.

Es kann vorgesehen sein, den Arretierzustand des Werkzeugs einer Werkzeugspindel stufenlos zu ermitteln. Alternativ kann auch vorgesehen sein, den Arretierzustand des Werkzeugs einer Werkzeugspindel in diskreten Abstufungen zu ermitteln.It can be provided, the locking state of the tool of a tool spindle infinitely variable. Alternatively, it can also be provided to determine the locking state of the tool of a tool spindle in discrete steps.

Wie vorstehend erwähnt kann beispielsweise vorgesehen sein, dass einer von wenigstens zwei möglichen Arretierzuständen ermittelt wird, vorzugsweise ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel, und ein arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel.As mentioned above, it may be provided, for example, that one of at least two possible locking states is determined, preferably an unlocked state of the tool on the tool spindle, and a locked state of the tool on the tool spindle.

Die binäre Ermittlung eines Arretierzustands (nicht arretiert/arretiert) kann technisch einfach und somit wirtschaftlich realisierbar sein. Durch den großen Kontrast zwischen den beiden Arretierzuständen ist die Erkennung außerdem äußerst zuverlässig und robust. Es hat sich gezeigt, dass, insbesondere bei der Verwendung eines sich selbstanziehenden Spannmittels bzw. einer sich selbstanziehenden Spanneinrichtung, ein Werkzeug in der Praxis zumeist entweder nur schwach arretiert an der Werkzeugspindel befestigt ist, beispielsweise wenn die Elektrowerkzeugmaschine noch nicht oder nur sehr kurz, beispielsweise versehentlich, in Betrieb genommen wurde, oder ausreichend stark arretiert ist, sobald die Elektrowerkzeugmaschine bereits nennenswert betrieben wurde. Die Erfassung von mehr als zwei Arretierzuständen ist somit in der Praxis meistens nicht erforderlich, kann aber in einigen Fällen dennoch von Vorteil sein.The binary determination of a locking state (not locked / locked) can be technically simple and thus economically feasible. Due to the great contrast between the two locking states, the detection is also extremely reliable and robust. It has been found that, in particular when using a self-tightening clamping device or a self-tightening clamping device, a tool is in practice either only weakly locked fixed to the tool spindle, for example when the power tool is not or only very briefly, for example accidentally, was put into operation, or sufficiently strong locked as soon as the power tool has been operated significantly. The detection of more than two locking states is thus usually not required in practice, but may still be advantageous in some cases.

Der Ausdruck „arretierter Zustand“ des Werkzeugs ist nachfolgend nicht zwingend auf die binären Zustande nicht arretiert/arretiert zu beziehen. Mit einem „arretierten Zustand“ des Werkzeugs kann nachfolgend auch einer oder mehrere von vielen Arretierzuständen gemeint sein, bei denen das Werkzeug bereits eine gewisse Arretierung aufweist, beispielsweise (bezogen auf eine maximale Arretierung) 20 % Arretierung, 40 % Arretierung, 60 % Arretierung, 80 % Arretierung oder 100 % Arretierung.The expression "locked state" of the tool is not necessarily to refer to the binary state not locked / locked below. With a "locked state" of the tool may hereinafter also be meant one or more of many locking states in which the tool already has a certain lock, for example (based on a maximum lock) 20% locking, 40% locking, 60% locking, 80% locking or 100% locking.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung einen Anlaufvorgang der Elektrowerkzeugmaschine überwacht und einen arretierten Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt, wenn während des Anlaufvorgangs wenigstens ein vorgegebener unterbrechungsfreier Beschleunigungsvorgang der Werkzeugspindel stattgefunden hat.In a further development of the invention it can be provided that the sensor arrangement monitors a starting process of the power tool and determines a locked state of the tool on the tool spindle, if during the startup process at least a predetermined uninterrupted acceleration process of the tool spindle has taken place.

Mit einem Anlaufvorgang der Elektrowerkzeugmaschine ist insbesondere der Verlauf der Betriebsdrehzahl über die Zeit ab der Betätigung des Betriebsschalters (bzw. ab dem Einschalten) der Elektrowerkzeugmaschine gemeint. Insbesondere beim Anlaufen der Elektrowerkzeugmaschine kann eine Selbstarretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel bedingt durch die Trägheit des Werkzeugs stattfinden. Die Selbstarretierung erfolgt üblicherweise dann besonders gut, wenn ein unterbrechungsfreier Beschleunigungsvorgang für eine gewisse Zeit, d. h. eine im Wesentlichen stetige Erhöhung der Betriebsdrehzahl der Werkzeugspindel für eine gewisse Zeit, erfolgt. Somit kann das Werkzeug beispielsweise nicht ausreichend arretiert sein, wenn der Benutzer nur mit dem Betriebsschalter der Elektrowerkzeugmaschine „spielt“, d. h. in kurzen Intervallen die Elektrowerkzeugmaschine ein- und ausschaltet. Die Erfinder haben erkannt, dass eine Elektrowerkzeugmaschine durch eine solche pulsierende Betätigung des Betriebsschalters auf hohe Betriebsdrehzahl gebracht werden kann, das Werkzeug dann aber regelmäßig nicht ausreichend arretiert ist. Durch Vorgabe eines für eine gewisse vorgegebene Zeitdauer unterbrechungsfreien Beschleunigungsvorgangs, der vom Fachmann für die jeweilige Elektrowerkzeugmaschine anwendungsspezifisch bestimmbar ist, kann somit ein Kriterium zur Erkennung des Arretierzustands gefunden werden.In particular, the course of the operating speed over the time from the actuation of the operating switch (or from the switch-on, respectively) of the electric power tool is meant by a starting operation of the power tool. In particular, when starting the power tool, a self-locking of the tool on the tool spindle can take place due to the inertia of the tool. The Selbstarretierung usually takes place particularly well when an uninterrupted acceleration process for a certain time, d. H. a substantially steady increase in the operating speed of the tool spindle for a certain time occurs. Thus, for example, the tool may not be sufficiently locked when the user "plays" only with the power tool power switch, i. H. at short intervals, the power tool on and off. The inventors have recognized that a power tool can be brought to high operating speed by such a pulsating operation of the operating switch, but the tool is then regularly not sufficiently locked. By specifying an interruption-free acceleration process for a certain predetermined period of time, which can be determined by the person skilled in the art for the particular electric machine tool, a criterion for detecting the locking state can thus be found.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass ein Schwellenwert für eine Drehzahländerung der Werkzeugspindel und/oder ein Schwellenwert für eine Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine herangezogen wird bzw. werden, bei dessen bzw. deren Überschreitung ein arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt wird.In one embodiment of the invention may also be provided that a threshold value for a speed change of the tool spindle and / or a threshold for a power consumption and / or power consumption of the power tool is used or, in the case of which or exceeding a locked state of the tool the tool spindle is determined.

Die Unterscheidung der Arretierzustände kann demnach durch entsprechende Wahl eines Schwellenwerts (oder mehrerer Schwellenwerte) bezüglich der ermittelten bzw. mit dem/den Sensor(en) erfassten Parameter(n) stattfinden.Accordingly, the differentiation of the locking states can take place by appropriately selecting a threshold value (or several threshold values) with respect to the parameter (s) determined or detected with the sensor (s).

Über Verwendung eines Schwellenwerts, der grundsätzlich selbstverständlich für beliebige überwachte Parameter der Elektrowerkzeugmaschine, die auf eine Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel schließen lassen, heranziehbar ist, lässt sich technisch einfach ein Arretierzustand erkennen. Selbstverständlich können auch mehrere Schwellenwerte für denselben Parameter, beispielsweise für die Drehzahländerung, vorgesehen sein. Es kann natürlich auch ein einziger Schwellenwert für jeweils einen zugeordneten Parameter vorgesehen sein, bei dessen Überschreitung beispielsweise ein arretierter Zustand des Werkzeugs und bei dessen Unterschreitung ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt wird.It is technically easy to detect a locking state by using a threshold value, which, of course, can be used for any monitored parameters of the power tool that are indicative of a locking of the tool on the tool spindle. Of course, a plurality of threshold values may be provided for the same parameter, for example for the speed change. Of course, it is also possible to provide a single threshold value for one assigned parameter each, exceeding which, for example, a locked state of the tool is detected and, if it is undershot, an unlocked state of the tool on the tool spindle.

Beispielsweise kann ein erster Schwellenwert für einen Parameter vorgesehen sein, bei dessen Überschreitung auf einen arretierten Zustand des Werkzeugs geschlossen wird, wobei bei Unterschreiten eines zweiten Schwellenwertes ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs erkannt wird. Somit wäre auch die Erkennung eines Zwischenzustands und damit eines dritten Arretierzustands möglich.By way of example, a first threshold value can be provided for a parameter which, when exceeded, results in a locked state of the tool, whereby when the value falls below a second threshold value, an unlocked state of the tool is detected. Consequently would also be the detection of an intermediate state and thus a third Arretierzustands possible.

Auch die Fusion mehrerer Überwachungen / Sensoren betreffend unterschiedliche Parameter mit jeweils einem oder mehreren Schwellenwerten pro Parameter ist möglich.It is also possible to merge several monitors / sensors with respect to different parameters with one or more threshold values per parameter.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung einen Betriebsvorgang der Elektrowerkzeugmaschine überwacht und einen arretierten Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt, wenn die Elektrowerkzeugmaschine betrieben wurde.In one development of the invention it can be provided that the sensor arrangement monitors an operating process of the power tool and determines a locked state of the tool on the tool spindle when the power tool has been operated.

Es hat sich gezeigt, dass sich das Werkzeug, insbesondere bei Verwendung einer Selbstarretierung, beispielsweise in Form einer selbstanziehenden Spannmutter, auch während eines Betriebsvorgangs der Elektrowerkzeugmaschine an der Werkzeugspindel festzuziehen vermag. Unter einem Betriebsvorgang wird nachfolgend nicht nur der reine Anlaufvorgang der Elektrowerkzeugmaschine verstanden, sondern vielmehr ein Vorgang, nach dem ein Benutzer der Elektrowerkzeugmaschine insbesondere bereits handwerkliche Arbeiten mit dem Werkzeug der Elektrowerkzeugmaschine durchgeführt hat. Wird beispielsweise das Werkzeug an ein zu bearbeitendes Werkstück gehalten, wird es hierdurch vom Werkstück abgebremst, während sich die Werkzeugspindel allerdings weiter dreht. Auf diese Weise und aufgrund des nachfolgend wieder stattfindenden Beschleunigungsvorgangs des Werkzeugs (sobald dieses außer Eingriff mit dem Werkstück gelang) wird das Werkzeug an der Werkzeugspindel fest angezogen. Somit kann auch durch Überwachung eines Betriebsvorgangs bzw. durch Überwachung, ob ein solcher Betriebsvorgang stattgefunden hat, der Arretierzustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt werden.It has been found that the tool, in particular when using a self-locking device, for example in the form of a self-tightening clamping nut, can also be tightened against the tool spindle during an operating process of the power tool machine. In the following, an operating process is understood to mean not only the pure starting process of the power tool, but rather a process according to which a user of the power tool has already carried out, in particular, manual work with the tool of the power tool. If, for example, the tool is held against a workpiece to be machined, it is thereby braked by the workpiece, while the tool spindle continues to rotate. In this way and due to the subsequent re-acceleration process of the tool (as soon as it has disengaged from the workpiece), the tool is tightened on the tool spindle. Thus, by monitoring an operating procedure or by monitoring whether such an operating process has taken place, the locking state of the tool on the tool spindle can be determined.

Insbesondere kann auf einen stattgefundenen Betriebsvorgang geschlossen werden, wenn überwacht wird, ob die Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine einen vordefinierten Sollwert bzw. Schwellenwert überschritten hat, und die Betriebsdrehzahl der Werkzeugspindel einen weiteren Schwellenwert überschritten hat. In diesem Fall kann sicher davon ausgegangen werden, dass ein Benutzer mit der Elektrowerkzeugmaschine bzw. dem Werkzeug gearbeitet hat.In particular, it can be concluded that an operation has taken place when it is monitored whether the power consumption and / or power consumption of the power tool has exceeded a predefined setpoint value or threshold value, and the operating speed of the tool spindle has exceeded a further threshold value. In this case, it can be safely assumed that a user has worked with the power tool or the tool.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bremsmoment, das über die (elektrische) Bremsanordnung auf die Werkzeugspindel eingebracht wird, derart ausgewählt wird, dass ein vorhergegangenes Antriebsdrehmoment, mit dem die Werkzeugspindel beaufschlagt wurde, nicht überschritten wird.In a further development of the invention it can be provided that the braking torque, which is introduced via the (electric) brake assembly on the tool spindle, is selected such that a previous drive torque, with which the tool spindle has been applied, is not exceeded.

Dadurch, dass das Bremsmoment derart gewählt werden kann, dass dieses ein vorhergegangenes Antriebsdrehmoment nicht überschreitet, kann gewährleistet sein, dass das Werkzeug nicht in einen weniger starken Arretierzustand verbracht wird, als vor Inbetriebnahme der Elektrowerkzeugmaschine.The fact that the braking torque can be chosen such that it does not exceed a previous drive torque, it can be ensured that the tool is not spent in a less strong locking state, as before the commissioning of the power tool.

Es kann von Vorteil sein, dass unabhängig von dem ermittelten Arretierzustand des Werkzeugs stets ein minimales Bremsmoment für jeden Abbremsvorgang vorgesehen ist.It may be advantageous that a minimum braking torque is always provided for each deceleration process, regardless of the determined locking state of the tool.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jedem ermittelbaren Arretierzustand genau ein maximales Bremsmoment und/oder genau eine Zeit-Bremsmoment-Funktion zugeordnet ist bzw. sind.In a preferred development of the invention, it can be provided that exactly one maximum braking torque and / or exactly one time-braking torque function is assigned to each detectable locking state.

Durch eine solche direkte Zuordnung kann stets ein optimales Abbremsen der Werkzeugspindel in Abhängigkeit des Arretierzustands gewährleistet sein. Die Werkzeugspindel wird damit genau so schnell abgebremst, wie es die Betriebssicherheit erlaubt.By such a direct assignment can always be ensured an optimal braking of the tool spindle in dependence of the locking state. The tool spindle is thus decelerated just as fast as operational safety permits.

Alternativ ist es auch möglich, mehreren Arretierzuständen ein gemeinsames maximales Bremsmoment und/oder eine gemeinsame Zeit-Bremsmoment-Funktion zuzuordnen. Ferner ist es auch im Sinne der Erfindung, einen mathematischen Zusammenhang zwischen dem Arretierzustand und dem maximalen Bremsmoment und/oder der Zeit-Bremsmoment-Funktion bzw. deren Parametern heranzuziehen. Hierdurch kann insbesondere eine stufenlose Zuteilung möglich sein.Alternatively, it is also possible to assign a common maximum braking torque and / or a common time-braking torque function to a plurality of locking states. Furthermore, it is also within the meaning of the invention to use a mathematical relationship between the locking state and the maximum braking torque and / or the time-braking torque function or their parameters. As a result, in particular a stepless allocation can be possible.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass ein erstes maximales Bremsmoment zum Abbremsen der Werkzeugspindel verwendet wird, wenn ein arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt wurde, und ein zweites maximales Bremsmoment zum Abbremsen der Werkzeugspindel verwendet wird, wenn ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs an der Werkzeugspindel ermittelt wurde, wobei das erste maximale Bremsmoment größer ist als das zweite maximale Bremsmoment.In a further development of the invention may also be provided that a first maximum braking torque is used to decelerate the tool spindle when a locked state of the tool was determined on the tool spindle, and a second maximum braking torque is used to brake the tool spindle, if an unlocked Condition of the tool was determined on the tool spindle, wherein the first maximum braking torque is greater than the second maximum braking torque.

Besonders einfach ist dabei die Ermittlung von zwei möglichen (binären) Arretierzuständen (nicht arretiert/arretiert), denen entsprechende Bremsmomente (minimales Bremsmoment/maximales Bremsmoment) zugeordnet werden.Particularly simple is the determination of two possible (binary) Arretierzuständen (not locked / locked), which corresponding braking torques (minimum braking torque / maximum braking torque) are assigned.

Die Erfindung betrifft auch eine Elektrowerkzeugmaschine, umfassend eine Werkzeugspindel, an der ein Werkzeug arretierbar ist, ferner umfassend eine elektrische Antriebsanordnung zum Antreiben der Werkzeugspindel und eine (elektrische) Bremsanordnung zum Abbremsen der Werkzeugspindel, sowie eine Sensoranordnung zum Ermitteln eines Arretierzustands des Werkzeugs an einer Werkzeugspindel, wobei die Sensoranordnung und die Bremsanordnung derart ausgebildet sind, das vorstehende Verfahren durchzuführen.The invention also relates to a power tool, comprising a tool spindle, on which a tool can be locked, further comprising an electric drive arrangement for driving the tool spindle and an (electric) brake arrangement for braking the tool spindle, and a sensor arrangement for determining a locking state of the tool on a tool spindle, wherein the sensor arrangement and the brake arrangement are designed to carry out the above method.

Merkmale und Vorteile, die bereits für das Verfahren beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch im Rahmen der Elektrowerkzeugmaschine umsetzbar und umgekehrt.Features and advantages that have already been described for the process, of course, in the context of the power tool and implemented vice versa.

Bei der Bremsanordnung kann es sich insbesondere um eine Bremsanordnung handeln, die elektrisch steuerbar und/oder regelbar ausgebildet ist. Die Bremsanordnung vermag dabei auf Basis wenigstens eines Steuersignals wenigstens zwei unterschiedliche Abbremsvorgänge bzw. Bremsrampen in die Werkzeugspindel einzuleiten. Je nach Ausgestaltung kann die Bremskraft der Bremsanordnung stufenlos elektrisch einstellbar sein.In particular, the brake assembly may be a brake assembly that is electrically controllable and / or controllable. The brake assembly is able to initiate at least two different deceleration processes or braking ramps into the tool spindle on the basis of at least one control signal. Depending on the embodiment, the braking force of the brake assembly can be continuously adjusted electrically.

Die Bremsanordnung kann auch aus mehreren Bremseinrichtungen zusammengesetzt sein. Beispielsweise können zwei Bremseinrichtungen vorgesehen sein, die unterschiedlich starke Bremsvorgänge einzuleiten vermögen. Abhängig von dem erfassten Arretierzustand kann dann die eine der Bremseinrichtungen, die andere der Bremseinrichtungen oder können beide Bremseinrichtungen aktiviert werden.The brake assembly may also be composed of a plurality of brake devices. For example, two brake devices may be provided, which are able to initiate different degrees of braking. Depending on the detected locking state then one of the brake devices, the other of the brake devices or both brake devices can be activated.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel, insbesondere eine Selbstarretierung bei einem Antreiben bzw. Beschleunigen des Werkzeugs, vorgesehen sein.In a particularly preferred embodiment of the invention, a tool-free locking of the tool on the tool spindle, in particular a self-locking when driving or accelerating the tool, may be provided.

Wie bereits vorstehend erwähnt eignet sich die Erfindung für eine Elektrowerkzeugmaschine, bei der eine manuelle Arretierung des Werkzeugs an der Werkzeugspindel vorgesehen ist und für eine Elektrowerkzeugmaschine mit Selbstarretierung gleichermaßen. Besonders bevorzugt einsetzbar ist die Erfindung für eine Elektrowerkzeugmaschine mit Selbstarretierung.As already mentioned above, the invention is suitable for a power tool, in which a manual locking of the tool is provided on the tool spindle and for a power tool with Selbstarretierung alike. Particularly preferred for use is the invention for a power tool with Selbstarretierung.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass eine elektrische Antriebsanordnung, insbesondere ein Gleichstrommotor oder Einphasen-Reihenschlussmotor (auch als Universalmotor bezeichnet), als Teil der Bremsanordnung verwendbar ist, um ein Bremsmoment einzubringen.In one embodiment of the invention may also be provided that an electric drive assembly, in particular a DC motor or single-phase series motor (also referred to as a universal motor), can be used as part of the brake assembly to introduce a braking torque.

Die Antriebsanordnung und die Bremsanordnung können somit zur gleichen Baugruppe gehören und sogar identisch sein. Insbesondere bei Verwendung eines Gleichstrommotors oder Einphasen-Reihenschlussmotors kann ohne großen technischen Aufwand ein elektrisches Bremsen durch die Antriebsanordnung erfolgen.The drive assembly and the brake assembly may thus belong to the same assembly and even be identical. In particular, when using a DC motor or single-phase series motor can be done by the drive assembly without great technical effort, an electric braking.

Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Antriebsanordnung und die Bremsanordnung unabhängig voneinander ausgebildet sind. Beispielsweise könnte eine steuerbare Scheibenbremse oder ähnliches vorgesehen sein. Auch eine Kombination mehrerer Bremstechniken und somit eine verteilte Bremsanordnung sind im Sinne der Erfindung.Alternatively, however, it can also be provided that the drive arrangement and the brake arrangement are formed independently of one another. For example, a controllable disc brake or the like could be provided. A combination of several braking techniques and thus a distributed brake arrangement are within the meaning of the invention.

Obwohl sich die Erfindung für eine Antriebsanordnung in der Ausbildung als Gleichstrommotor oder Einphasen-Reihenschlussmotor aufgrund der dann technisch einfach umzusetzenden Kombination der Antriebsanordnung mit der Bremsanordnung vorteilhaft verwenden lässt, kann selbstverständlich eine beliebige Antriebsanordnung vorgesehen sein. Beispielsweise können auch Drehstrommotoren vorgesehen sein, die mit einer zusätzlichen Bremsfunktion ausgestattet werden.Although the invention for a drive assembly in the training as a DC motor or single-phase series motor can be used advantageously due to the then technically easy to implement combination of the drive assembly with the brake assembly, of course, any drive arrangement can be provided. For example, three-phase motors can be provided, which are equipped with an additional braking function.

Generell können Mittel zur Gegenstrombremsung, Nutzbremsung, Widerstandsbremsung, Gleichstrombremsung oder sonstige elektrische Verfahren vorgesehen sein.In general, means for countercurrent braking, regenerative braking, resistance braking, DC braking or other electrical methods may be provided.

Zwischen der Sensoranordnung und der Bremsanordnung kann eine Selektionsschaltung vorgesehen sein, die auf Basis wenigstens eines Steuersignals der Sensoranordnung eine Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder ein maximales Bremsmoment auswählt und an die Bremsanordnung weitergibt. Innerhalb der Selektionsschaltung kann beispielsweise ein Multiplexer und/oder eine Lookup-Tabelle vorgesehen sein. Die Sensoranordnung kann alternativ Steuersignal(e) direkt an die Bremsanordnung weitergeben.A selection circuit may be provided between the sensor arrangement and the brake arrangement which selects a time-braking torque function and / or a maximum braking torque on the basis of at least one control signal of the sensor arrangement and forwards them to the brake arrangement. Within the selection circuit, for example, a multiplexer and / or a lookup table can be provided. The sensor arrangement may alternatively pass control signal (e) directly to the brake assembly.

In einer Ausbildungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Elektrowerkzeugmaschine als Winkelschleifer und/oder das Werkzeug als Schleifscheibe ausgebildet ist bzw. sind.In an embodiment of the invention can be provided that the power tool is designed as an angle grinder and / or the tool as a grinding wheel or are.

Grundsätzlich kann es sich bei der Elektrowerkzeugmaschine aber um eine beliebige Elektrowerkzeugmaschine, beispielsweise eine Elektrohandwerkzeugmaschine oder Standwerkzeugmaschine, handeln. Insbesondere eignet sich die Erfindung für Maschinen mit rotatorisch angetriebenem Werkzeug, wie Winkelschleifer, Kreissägen und Bohrmaschinen.In principle, however, the power tool can be any power tool, for example an electric hand tool or a stand tool. In particular, the invention is suitable for machines with rotationally driven tools, such as angle grinders, circular saws and drills.

Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 15 auch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät der vorstehend beschriebenen Elektrowerkzeugmaschine ausgeführt wird.The invention also relates to a computer program with program code means in order to carry out the method described above, when the program is stored on a microprocessor of a computer, in particular on an electronic control and / or control device The power tool described above is executed.

Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren auch auf einer programmierbaren logischen Schaltung, z. B. auf einem Field Programmable Gate Array (FPGA) oder einer programmierbaren logischen Anordnung (PLA) umgesetzt werden. Auch die Implementierung in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) und/oder durch diskrete analoge und/oder digitale Bauteile, die auf einer Leiterplatte angeordnet und verbunden sind, ist möglich.Alternatively or additionally, the method can also be used on a programmable logic circuit, for. On a Field Programmable Gate Array (FPGA) or programmable logic array (PLA). Implementation in an application specific integrated circuit (ASIC) and / or by discrete analog and / or digital components arranged and connected on a printed circuit board is also possible.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschreiben.Embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the drawing.

Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.The figures each show preferred embodiments in which individual features of the present invention are illustrated in combination with each other. Features of an exemplary embodiment can also be implemented independently of the other features of the same exemplary embodiment and can accordingly be readily connected by a person skilled in the art to further meaningful combinations and sub-combinations with features of other exemplary embodiments.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit demselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

Es zeigen schematisch:

  • 1 eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugmaschine;
  • 2 ein Schaltungsdiagramm für eine erfindungsgemäße Elektrowerkzeugmaschine;
  • 3 eine aufgenommene Zeit-Betriebsdrehzahl-Funktion der Werkzeugspindel zur Ermittlung des Arretierzustands;
  • 4 zwei beispielhafte Bremsrampen zum Abbremsen der Werkzeugspindel; und
  • 5 eine Schaltungsanordnung zum Auswählen einer Zeit-Bremsmoment-Funktion.
They show schematically:
  • 1 an isometric view of a power tool according to the invention;
  • 2 a circuit diagram for a power tool according to the invention;
  • 3 a recorded time operating speed function of the tool spindle for determining the locking state;
  • 4 two exemplary brake ramps for braking the tool spindle; and
  • 5 a circuit arrangement for selecting a time-braking torque function.

1 zeigt beispielhaft eine Elektrowerkzeugmaschine 1, für die die Erfindung verwendbar ist. Vorliegend ist die Elektrowerkzeugmaschine 1 beispielhaft als Winkelschleifer 1 ausgebildet. Der Winkelschleifer 1 umfasst eine Werkzeugspindel 2 (vgl. schematisch in 2), an der ein Werkzeug 3, vorliegend eine Schleifscheibe 3, arretierbar ist. Selbstverständlich kann es sich bei der Elektrowerkzeugmaschine 1 um eine beliebige Elektrowerkzeugmaschine 1, beispielsweise auch um eine Standwerkzeugmaschine, und bei dem Werkzeug 3 um ein beliebiges Werkzeug 3, handeln. 1 shows an example of a power tool 1 to which the invention is applicable. Present is the power tool 1 as an example as an angle grinder 1 educated. The angle grinder 1 includes a tool spindle 2 (see schematically in 2 ), on which a tool 3 , in the present case a grinding wheel 3, is lockable. Of course, it can be in the power tool 1 to any power tool 1 , For example, a stand-up machine tool, and the tool 3 to any tool 3 , act.

Die Elektrowerkzeugmaschine 1 umfasst eine elektrische Antriebsanordnung M (vgl. 2) zum Antreiben der Werkzeugspindel 2 und eine Bremsanordnung 4 zum Abbremsen der Werkzeugspindel 2. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass als Antriebsanordnung M ein elektrischer Motor M verwendet wird, beispielsweise ein Gleichstrommotor oder ein Einphasen-Reihenschlussmotor, der gleichzeitig als Bremsanordnung 4 verwendbar ist, um ein Bremsmoment MB1, MB2 einzubringen. Es sind im Ausführungsbeispiel somit keine zusätzlichen Mittel zur Ausbildung der Bremsanordnung 4 vorgesehen.The power tool 1 includes an electric drive assembly M (see. 2 ) for driving the tool spindle 2 and a brake assembly 4 for braking the tool spindle 2 , In the exemplary embodiment, it is provided that an electric motor M is used as drive arrangement M, for example, a DC motor or a single-phase series motor, the same time as a brake assembly 4 is usable to introduce a braking torque M B1 , M B2 . There are in the embodiment thus no additional means for forming the brake assembly 4 intended.

Die Elektrowerkzeugmaschine 1 sieht ferner eine Sensoranordnung 5 (vgl. 2) zum Ermitteln eines Arretierzustands des Werkzeugs 3 bzw. der Schleifscheibe 3 an der Werkzeugspindel 2 vor, wobei die Sensoranordnung 5 und die Bremsanordnung 4 ein nachfolgend beschriebenes Verfahren zum Abbremsen der Werkzeugspindel 2 durchführen.The power tool 1 further sees a sensor arrangement 5 (see. 2 ) for determining a locking state of the tool 3 or the grinding wheel 3 on the tool spindle 2 before, wherein the sensor arrangement 5 and the brake assembly 4, a method described below for braking the tool spindle 2 carry out.

Vorzugsweise ist eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2, insbesondere eine Selbstarretierung bei einem Antreiben bzw. Beschleunigen der Werkzeugspindel 2, vorgesehen. Hierfür kann eine (nicht dargestellte) Spanneinrichtung vorgesehen sein.Preferably, a tool-free locking of the tool 3 on the tool spindle 2 , in particular a self-locking when driving or accelerating the tool spindle 2 , intended. For this purpose, a (not shown) clamping device may be provided.

Das Verfahren zum Abbremsen der Werkzeugspindel 2 der Elektrowerkzeugmaschine 1 wird nachfolgend zunächst anhand der schematisch dargestellten Schaltungsanordnung der 2 beschrieben.The procedure for braking the tool spindle 2 the power tool 1 is first below based on the schematically illustrated circuit arrangement of 2 described.

In 2 ist, im Gegensatz zu der netzbetriebenen Ausführungsform der 1, eine akkubetrieben Elektrowerkzeugmaschine 1 dargestellt. Die Elektrowerkzeugmaschine 1 wird dabei von einem Akkupack 6, bestehend aus vier einzelnen Akkuzellen 6.1, mit elektrischer Energie versorgt. Die Art der elektrischen Energieversorgung und auch die Anzahl Akkuzellen 6.1 bei Versorgung durch ein Akkupack 6 sind allerdings unerheblich für das Funktionsprinzip der Erfindung.In 2 is, in contrast to the mains powered embodiment of the 1 , a battery-powered power tool 1 shown. The power tool 1 gets it from a battery pack 6 , consisting of four individual battery cells 6.1 , supplied with electrical energy. The type of electrical power supply and also the number of battery cells 6.1 when supplied by a battery pack 6 However, they are irrelevant to the operating principle of the invention.

In den 1 und 2 ist ein manuell betätigbarer Betriebsschalter 7 dargestellt, über den ein Benutzer den Stromkreis zwischen dem Akkupack 6 (bzw. der Stromquelle) und der Antriebsanordnung M wahlweise schließen oder öffnen kann. Wird der Betriebsschalter 7 bzw. der Stromkreis geschlossen, wird die Antriebsanordnung M mit elektrischer Energie versorgt und die Elektrowerkzeugmaschine 1 beginnt einen Anlaufvorgang. Die Verbindung der Antriebsanordnung M mit der Werkzeugspindel 2 und dem an der Werkzeugspindel 2 arretierbaren Werkzeug 3 ist in 2 lediglich stark schematisch dargestellt.In the 1 and 2 is a manually operated operation switch 7 represented by a user, the circuit between the battery pack 6 (or the power source) and the drive assembly M can optionally close or open. Will the operation switch 7 or the circuit is closed, the drive assembly M is supplied with electrical energy and the power tool 1 starts a startup process. The connection of the drive assembly M with the tool spindle 2 and on the tool spindle 2 lockable tool 3 is in 2 only shown very schematically.

Wird der Betriebsschalter 7 von dem Benutzer wieder geöffnet, ist vorgesehen, die Antriebsanordnung M zum Abbremsen der Werkzeugspindel 2 zu verwenden, beispielsweise indem deren Motorwicklungen kontrolliert kurzgeschlossen werden oder die Antriebsanordnung M in umgekehrter Drehrichtung angesteuert wird. Es kann auch wenigstens eine mechanische Bremse innerhalb der Antriebsanordnung M vorgesehen sein, die elektrisch steuerbar und/oder regelbar ist bzw. sind. Will the operation switch 7 Reopened by the user is provided, the drive assembly M for braking the tool spindle 2 to use, for example, by the motor windings are controlled short-circuited or the drive assembly M is driven in the reverse direction. It can also be provided at least one mechanical brake within the drive assembly M, which is electrically controlled and / or regulated or are.

Um zu vermeiden, dass sich das Werkzeug 3 im Falle des Abbremsens aufgrund der Trägheit des Werkzeugs 3 von der Werkzeugspindel 2 unkontrolliert löst oder lockert kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Abbremsen der Werkzeugspindel 2 eingesetzt werden.To avoid getting the tool 3 in the case of deceleration due to the inertia of the tool 3 from the tool spindle 2 Uncontrolled loosens or loosens the process of the invention for braking the tool spindle 2 be used.

Dabei wird zunächst der Arretierzustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 durch die Sensoranordnung 5 ermittelt. Der Arretierzustand kann dabei auf verschiedene Arten ermittelt werden. In der Ausführungsform der 2 ist ein Strommessgerät (Amperemeter) A innerhalb des Stromkreises vorgesehen, wodurch die Stromaufnahme i und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine 1 vor dem Abbremsen ermittelt werden kann bzw. können.First, the locking state of the tool 3 on the tool spindle 2 through the sensor arrangement 5 determined. The locking state can be determined in various ways. In the embodiment of the 2 a current meter (ammeter) A is provided within the circuit, whereby the current consumption i and / or power consumption of the power tool 1 can be determined before braking.

Zusätzlich ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass zum Ermitteln des Arretierzustands eine vor dem Abbremsen erreichte Betriebsdrehzahl rpm der Werkzeugspindel 2 oder eine vor dem Abbremsen erreichte Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel 2 ermittelt wird. Dies ist in 2 in Form des Piktogramms 8 angedeutet.In addition, it is provided in the exemplary embodiment that for determining the locking state an operating speed rpm of the tool spindle reached before braking 2 or an angular acceleration of the tool spindle achieved before deceleration 2 is determined. This is in 2 in the form of the pictogram 8th indicated.

Alternativ oder zusätzlich kann der Arretierzustand durch Überwachung einer Arretierkraft des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 oder einer Unwucht des angetriebenen oder angebremsten Werkzeugs 3 auch direkt erfasst werden.Alternatively or additionally, the locking state by monitoring a locking force of the tool 3 on the tool spindle 2 or an imbalance of the driven or braked tool 3 also be recorded directly.

Auf Basis des ermittelten Arretierzustands wird nachfolgend eine Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder ein maximales Bremsmoment und somit eine Bremsrampe ausgewählt. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel eine Selektionsschaltung 9 vorgesehen. Gemäß der ausgewählten Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder derart, dass das ausgewählte maximale Bremsmoment nicht überschritten wird, wird schließlich der Abbremsvorgang der Werkzeugspindel 2 durch die Bremsanordnung 4 eingeleitet.On the basis of the ascertained locking state, a time braking torque function and / or a maximum braking torque and thus a braking ramp are subsequently selected. For this purpose, a selection circuit is in the embodiment 9 intended. In accordance with the selected time braking torque function and / or such that the selected maximum braking torque is not exceeded, the braking process of the tool spindle finally takes place 2 initiated by the brake assembly 4.

Die Erfinder haben erkannt, dass ein Arretierzustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 durch Überwachen eines Anlaufvorgangs der Elektrowerkzeugmaschine 1 ermittelt werden kann. Insbesondere kann auf einen arretierten Zustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 geschlossen werden, wenn während des Anlaufvorgangs wenigstens ein vorgegebener unterbrechungsfreier Beschleunigungsvorgang der Werkzeugspindel 2 stattgefunden hat. Der Sachverhalt soll anhand von 3 verdeutlicht werden.The inventors have recognized that a locking state of the tool 3 on the tool spindle 2 by monitoring a start-up operation of the power tool 1 can be determined. In particular, may be on a locked state of the tool 3 on the tool spindle 2 be closed when during the startup process, at least a predetermined uninterrupted acceleration process of the tool spindle 2 took place. The facts should be based on 3 be clarified.

3 zeigt beispielhaft eine durch die Sensoranordnung 5 erfasste Zeit-Betriebsdrehzahl-Funktion rpm(t) der Werkzeugspindel 2. Dabei beginnt zum Zeitpunkt t0 ein Anlaufvorgang der Elektrowerkzeugmaschine 1, indem der Benutzer den Betriebsschalter 7 der Elektrowerkzeugmaschine 1 zunächst schließt. Im weiteren Verlauf, bis zum Zeitpunkt t1, „spielt“ der Benutzer mit dem Betriebsschalter 7, wodurch kein kontinuierlicher Anstieg der Betriebsdrehzahl rpm stattfindet. Es hat sich gezeigt, dass, insbesondere bei Verwendung einer Elektrowerkzeugmaschine 1 mit werkzeugloser Arretierung bzw. Selbstarretierung in Folge eines solchen Anlaufvorgangs das Werkzeug 3 anschließend oft nicht ausreichend an der Werkzeugspindel 2 arretiert ist. Ab dem Zeitpunkt t1 betätigt der Benutzer den Betriebsschalter 7 der Elektrowerkzeugmaschine 1 allerdings ausreichend lange (länger als bis zum Zeitpunkt t2), wodurch ein ausreichender unterbrechungsfreier Beschleunigungsvorgang, beispielsweise detektierbar durch die kontinuierliche Erhöhung der Betriebsdrehzahl rpm vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 (d. h. eine entsprechende Betriebsdrehzahländerung Δrpm innerhalb einer gegebenen Zeitspanne Δt) gewährleistet ist. 3 shows an example of the sensor arrangement 5 detected time operating speed function rpm (t) of the tool spindle 2 , In this case, at the time t 0 starts a startup process of the power tool 1 by giving the user the power button 7 the power tool 1 initially closes. In the further course, until the time t 1 , the user "plays" with the operating switch 7, whereby no continuous increase of the operating speed rpm takes place. It has been found that, especially when using a power tool 1 with tool-free locking or self-locking as a result of such a start-up the tool 3 then often not enough on the tool spindle 2 is locked. From the time t 1 , the user operates the operation switch 7 the power tool 1 however, sufficiently long (longer than until time t 2 ), whereby a sufficient uninterrupted acceleration process, for example, detectable by the continuous increase of the operating speed rpm from time t 1 to time t 2 (ie, a corresponding operating speed change Δrpm within a given period .DELTA.t) guaranteed is.

Ab dem Zeitpunkt t2 kann somit von der Sensoranordnung 5 auf einen arretierten Zustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 geschlossen werden. Beispielsweise kann jeweils ein Schwellenwert SΔrpm für eine Drehzahländerung Δrpm und/oder ein Schwellenwert Srpm für eine Betriebsdrehzahl rpm der Werkzeugspindel 2 und/oder ein Schwellenwert Si für eine Stromaufnahme i und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine 1 herangezogen werden, bei deren Überschreitung ein arretierter Zustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 ermittelt wird.From the time t 2 can thus by the sensor arrangement 5 on a locked state of the tool 3 on the tool spindle 2 getting closed. For example, in each case a threshold value SΔrpm for a speed change Δrpm and / or a threshold value S rpm for an operating speed rpm of the tool spindle 2 and / or a threshold value S i for a current consumption i and / or power consumption of the power tool 1 be used, when they exceed a locked state of the tool 3 on the tool spindle 2 is determined.

Alternativ zu dem in 3 dargestellten und beschriebenen Verfahren zum Ermitteln des Arretierzustands durch Überwachung des Anlaufvorgangs kann auch ein Betriebsvorgang der Elektrowerkzeugmaschine 1 durch die Sensoranordnung 5 überwacht werden. Auf einen Betriebsvorgang kann beispielsweise dann geschlossen werden, wenn die Stromaufnahme i der Elektrowerkzeugmaschine 1 einen definierten Schwellenwert Si überschreitet und ebenfalls die Betriebsdrehzahl rpm der Werkzeugspindel 2 einen definierten Schwellenwert Srpm überschreitet.Alternatively to the in 3 illustrated and described method for determining the Arretierzustands by monitoring the startup process can also be an operation of the power tool 1 through the sensor arrangement 5 be monitored. An operating procedure can be concluded, for example, when the current consumption i of the power tool 1 exceeds a defined threshold S i and also the operating speed rpm of the tool spindle 2 exceeds a defined threshold S rpm .

Es sei erwähnt, das grundsätzlich erfindungsgemäß eine beliebige Anzahl möglicher Arretierzustände, bis hin zu einer stufenlosen Erkennung eines Arretierzustands, ermittelbar ist. In der im Ausführungsbeispiel gezeigten Variante werden nur zwei mögliche Arretierzustände ermittelt, insbesondere ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs 3 und ein arretierter Zustand des Werkzeugs 3; ein Fachmann vermag allerdings die Erfindung auf Basis des Ausführungsbeispiels und der allgemeinen Beschreibung im Bedarfsfall auf eine größere Anzahl von Arretierzuständen bzw. eine stufenlose Ermittlung von Arretierzuständen zu erweitern.It should be noted that in principle according to the invention any number of possible Arretierzustände, up to a stepless recognition a locking state, can be determined. In the variant shown in the embodiment, only two possible locking states are determined, in particular an unlocked state of the tool 3 and a locked state of the tool 3 ; However, a person skilled in the art is able, on the basis of the exemplary embodiment and the general description, to expand the invention, if necessary, to a larger number of locking states or a stepless determination of locking states.

In 4 sind beispielhaft zwei Bremsrampen 10, 11 dargestellt, die sich durch Auswahl zweier maximaler Bremsmomente MB1, MB2 ergeben können. Dabei ist eine steile Bremsrampe 10, d. h. eine Bremsrampe 10, die zu einem schnellen Abbremsen des Werkzeugs 3 bzw. der Werkzeugspindel 2 führt und eine flache Bremsrampe 11, die zu einem langsamen Abbremsen führt, dargestellt.In 4 are exemplary two braking ramps 10 . 11 represented, which can result by selecting two maximum braking torque M B1 , M B2 . This is a steep braking ramp 10 ie a braking ramp 10 leading to a quick braking of the tool 3 or the tool spindle 2 leads and a flat braking ramp 11 , which leads to a slow deceleration, shown.

Eine Zeit-Bremsmoment-Funktionen und/oder ein maximales Bremsmoment können insbesondere derart gewählt werden, dass ein vorhergegangenes Antriebsdrehmoment, mit dem die Werkzeugspindel 2 beaufschlagt wurde, nicht überschritten wird.A time-braking torque functions and / or a maximum braking torque can be selected in particular such that a previous drive torque with which the tool spindle 2 was not exceeded.

Vorteilhafterweise wird jedem ermittelten Arretierzustand genau ein maximales Bremsmoment MB1, MB2 bzw. eine Zeit-Bremsmoment-Funktion bzw. eine Bremsrampe 10, 11, beispielsweise eine steile Bremsrampe 10 oder eine flache Bremsrampe 11, zugeordnet. Wird beispielsweise auf Basis der überwachten Betriebsdrehzahl rpm, d. h. zum Beispiel anhand der Zeit-Betriebsdrehzahl-Funktion rpm(t) der 3 ein arretierter Zustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 zum Zeitpunkt t2 erkannt, so kann vorgesehen sein, dass die Bremsanordnung 4 die Werkzeugspindel 2 anschließend mit der steilen Bremsrampe 10 vergleichsweise zügig abbremst. Vor dem Erreichen des Zeitpunkts t2 würde die Bremsanordnung 4 die Werkzeugspindel 2 lediglich mit der flachen Bremsrampe 11 beaufschlagen. Somit ist jederzeit gewährleistet, dass die Werkzeugspindel 2 schnellst möglich abgebremst wird ohne, dass sich das Werkzeug 3 allerdings unkontrolliert von der Werkzeugspindel 2 lösen oder lockern kann.Advantageously, each determined locking state is exactly a maximum braking torque M B1 , M B2 or a time-braking torque function or a braking ramp 10 . 11 For example, a steep braking ramp 10 or a flat brake ramp 11 , assigned. For example, based on the monitored operating speed rpm, ie, for example, based on the time operating speed function rpm (t) of 3 a locked state of the tool 3 on the tool spindle 2 Detected at time t 2 , it can be provided that the brake assembly 4 the tool spindle 2 then with the steep braking ramp 10 decelerates comparatively quickly. Before reaching the time t 2 , the brake assembly would 4 the tool spindle 2 only with the flat brake ramp 11 apply. This ensures at all times that the tool spindle 2 braked as quickly as possible without the tool 3 but uncontrolled by the tool spindle 2 can loosen or loosen.

An Stelle der in 4 dargestellten linearen Bremsrampen 10, 11 können auch beliebig komplexe Bremsrampen, z. B. basierend auf asymptotisch verlaufenden Kurven oder sonstigen Kurven, vorgesehen sein.In place of in 4 illustrated linear braking ramps 10 . 11 can also arbitrarily complex braking ramps, z. B. based on asymptotically extending curves or other curves, be provided.

Da eine Vielzahl möglicher Schaltungen und Kombinationen im Sinne der Erfindung realisierbar sind, soll zur Veranschaulichung lediglich eine beispielhafte Schaltung der Sensoranordnung 5 in 5 beschrieben werden.Since a large number of possible circuits and combinations can be realized within the meaning of the invention, only an exemplary circuit of the sensor arrangement is intended to illustrate this 5 in 5 to be discribed.

Die 5 zeigt die logischen Verknüpfungen in einer beispielhaften Sensoranordnung 5 der Elektrowerkzeugmaschine 1. Dabei ist zur Vereinfachung vorgesehen, dass die Sensoranordnung 5 einen binären Arretierzustand des Werkzeugs 3 an der Werkzeugspindel 2 ermittelt (nicht arretiert/arretiert) und der nachfolgenden Selektiereinrichtung 9, beispielsweise einem Multiplexer, ein entsprechendes Steuersignal y zur Auswahl einer von zwei möglichen Zeit-Bremsmoment-Funktionen bzw. maximalen Bremsmomente MB1, MB2 bzw. Bremsrampen 10, 11 übermittelt.The 5 shows the logic operations in an exemplary sensor arrangement 5 the power tool 1 , It is provided for simplicity that the sensor arrangement 5 a binary locking state of the tool 3 on the tool spindle 2 determined (not locked / locked) and the subsequent selection device 9 , For example, a multiplexer, a corresponding control signal y for selecting one of two possible time-braking torque functions or maximum braking torque M B1 , M B2 and braking ramps 10 . 11 transmitted.

Dabei wird grundsätzlich von einem nicht arretierten Werkzeug 3 ausgegangen (logisch ‚0‘), außer eine von zwei Bedingungen a, b oder beide Bedingungen a, b sind erfüllt (logische Disjunktion „≥1“).This is basically a non-locked tool 3 assumed (logical, 0 '), except one of two conditions a, b or both conditions a, b are satisfied (logical disjunction "≥1").

Bei der ersten Bedingung a handelt es sich vorliegend um einen unterbrechungsfreien Beschleunigungsvorgang der Werkzeugspindel 2 während eines Anlaufvorgangs der Elektrowerkzeugmaschine 1, der beispielsweise gemäß der bezüglich 3 beschriebenen Weise ermittelt wird. Insbesondere kann dabei überwacht werden, ob ein Schwellenwert SΔrpm einer Betriebsdrehzahländerung Δrpm innerhalb eines vordefinierten Zeitbereichs Δt überschritten wird.In the present case, the first condition a is an uninterrupted acceleration process of the tool spindle 2 during a startup process of the power tool 1 , for example, according to the 3 described manner is determined. In particular, it is possible to monitor whether a threshold value S Δrpm of an operating speed change Δrpm is exceeded within a predefined time range Δt.

Die zweite Bedingung b betrifft die Frage, ob die Elektrowerkzeugmaschine 1 betrieben wurde. Dabei wird auf einen Betrieb der Elektrowerkzeugmaschine 1 geschlossen, wenn sich die beiden Bedingungen b1 und b2 bewahrheiten (logische Konjunktion „&“).The second condition b concerns the question of whether the power tool 1 was operated. It is based on an operation of the power tool 1 closed if the two conditions b 1 and b 2 are true (logical conjunction "&").

Die Bedingung b1 ist genau dann erfüllt, wenn die Stromaufnahme i der Elektrowerkzeugmaschine 1 einen definierten Schwellenwert Si überschreitet. Die Bedingung b2 ist erfüllt, wenn die Betriebsdrehzahl rpm der Werkzeugspindel 2 den definierten Schwellenwert Srpm überschreitet.The condition b 1 is met exactly when the current consumption i of the power tool 1 exceeds a defined threshold S i . The condition b 2 is satisfied when the operating speed rpm of the tool spindle 2 exceeds the defined threshold S rpm .

Eine Boolesche Funktion zur Ermittlung des binären Arretierzustands (‚0‘ = nicht arretiert, ‚1‘ = arretiert) und Erzeugung des Steuersignals y lässt sich gemäß diesem Beispiel beschreiben als: y = a + b = a + b 1 b 2

Figure DE102017103003A1_0002
bzw. in alternativer Schreibweise: y = a ∨ b = a ∨ ( b1 ∧ b2 ) ,
Figure DE102017103003A1_0003
mit a=‚1‘ für einen vorgegebenen unterbrechungsfreien Beschleunigungsvorgang (sonst a=‚0‘), b=‚1‘ im Falle einer betriebenen Elektrowerkzeugmaschine 1 (sonst b=‚0‘), b1=‚1‘ falls i > Si (sonst b1=‚0‘) und b2=‚1‘ falls rpm > Srpm (sonst b2=‚0‘).A Boolean function for determining the binary locking state ('0' = unlocked, '1' = locked) and generation of the control signal y can be described according to this example as: y = a + b = a + b 1 b 2
Figure DE102017103003A1_0002
 or in alternative notation: y = a ∨ b = a ∨ ( b1 ∧ b2 ) .
Figure DE102017103003A1_0003
 with a =, 1 'for a given uninterrupted acceleration process (otherwise a =, 0'), b =, 1 'in the case of a powered power tool 1 (otherwise b =, 0 '), b 1 =, 1' if i> S i (otherwise b 1 =, 0 ') and b 2 =, 1' if rpm> S rpm (otherwise b 2 =, 0 ') ,

Vorzugsweise ist ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln vorgesehen, um das beschriebene Verfahren durchzuführen. Das Programm kann dann auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät 12 der Elektrowerkzeugmaschine 1, ausgeführt werden. Beispielsweise können die Sensoranordnung 5 und/oder die Selektionsschaltung 9 in einem derartigen Regel- und/oder Steuergerät 12 angeordnet sein, wie dies in 2 gestrichelt dargestellt ist. Preferably, a computer program with program code means is provided to carry out the described method. The program can then be on a microprocessor of a computer, in particular on an electronic control and / or control device 12 the power tool 1 to be executed. For example, the sensor arrangement 5 and / or the selection circuit 9 in such a control and / or control device 12 be arranged like this in 2 is shown in dashed lines.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (15)

Verfahren zum Abbremsen einer Werkzeugspindel (2) einer Elektrowerkzeugmaschine (1), umfassend die folgenden Schritte: - Ermitteln eines Arretierzustands eines Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) durch eine Sensoranordnung (5); - Auswählen einer Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder eines maximalen Bremsmoments (MB1, MB2) auf Basis des ermittelten Arretierzustands; und - Abbremsen der Werkzeugspindel (2) durch eine Bremsanordnung (4) gemäß der ausgewählten Zeit-Bremsmoment-Funktion und/oder derart, dass das ausgewählte maximale Bremsmoment (MB1, MB2) nicht überschritten wird.Method for braking a tool spindle (2) of a power tool (1), comprising the following steps: - determining a locking state of a tool (3) on the tool spindle (2) by a sensor arrangement (5); Selecting a time braking torque function and / or a maximum braking torque (M B1 , M B2 ) on the basis of the determined locking state; and - Braking the tool spindle (2) by a brake assembly (4) according to the selected time-braking torque function and / or such that the selected maximum braking torque (M B1 , M B2 ) is not exceeded. Verfahren nach Anspruch 1, wonach eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2), insbesondere eine Selbstarretierung bei einem Antreiben bzw. Beschleunigen des Werkzeugs (3), vorgesehen ist.Method according to Claim 1 , according to which a tool-free locking of the tool (3) on the tool spindle (2), in particular a self-locking when driving or accelerating the tool (3), is provided. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wonach die Sensoranordnung (5) den Arretierzustand durch Überwachen einer Arretierkraft des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2), einer Unwucht des angetriebenen oder angebremsten Werkzeugs (3), einer vor dem Abbremsen erreichten Betriebsdrehzahl (rpm) der Werkzeugspindel (2), einer vor dem Abbremsen erreichten Winkelbeschleunigung der Werkzeugspindel (2) und/oder einer vor dem Abbremsen erreichten Stromaufnahme (i) und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine (1) ermittelt.Method according to Claim 1 or 2 in which the sensor arrangement (5) determines the locking state by monitoring a locking force of the tool (3) on the tool spindle (2), an imbalance of the driven or braked tool (3), an operating speed (rpm) of the tool spindle (2) reached before braking , an angular acceleration of the tool spindle (2) achieved before deceleration and / or a current consumption (i) and / or power consumption of the power tool (1) achieved before deceleration. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wonach einer von wenigstens zwei möglichen Arretierzuständen ermittelt wird, vorzugsweise ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) und ein arretierter Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2).Method according to one of Claims 1 to 3 in which one of at least two possible locking states is determined, preferably an unlocked state of the tool (3) on the tool spindle (2) and a locked state of the tool (3) on the tool spindle (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wonach die Sensoranordnung (5) einen Anlaufvorgang der Elektrowerkzeugmaschine (1) überwacht und einen arretierten Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) ermittelt, wenn während des Anlaufvorgangs wenigstens ein vorgegebener unterbrechungsfreier Beschleunigungsvorgang der Werkzeugspindel (2) stattgefunden hat.Method according to one of Claims 1 to 4 in which the sensor arrangement (5) monitors a start-up process of the power tool (1) and determines a locked state of the tool (3) on the tool spindle (2) if at least one predetermined uninterrupted acceleration of the tool spindle (2) has taken place during the start-up process. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wonach ein Schwellenwert (SΔrpm) für eine Drehzahländerung (Δrpm) der Werkzeugspindel (2) und/oder ein Schwellenwert (Si) für eine Stromaufnahme (i) und/oder Leistungsaufnahme der Elektrowerkzeugmaschine (1) herangezogen wird bzw. werden, bei dessen bzw. deren Überschreitung ein arretierter Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) ermittelt wird.Method according to one of Claims 1 to 5 according to which a threshold value (S Δrpm ) is used for a speed change (Δrpm) of the tool spindle (2) and / or a threshold value (S i ) for current consumption (i) and / or power consumption of the power tool (1) the exceeding of which a locked state of the tool (3) on the tool spindle (2) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wonach die Sensoranordnung (5) einen Betriebsvorgang der Elektrowerkzeugmaschine (1) überwacht und einen arretierten Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) ermittelt, wenn die Elektrowerkzeugmaschine (1) betrieben wurde.Method according to one of Claims 1 to 6 in which the sensor arrangement (5) monitors an operation of the power tool (1) and determines a locked state of the tool (3) on the tool spindle (2) when the power tool (1) has been operated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wonach das Bremsmoment (MB1, MB2), das über die Bremsanordnung (4) auf die Werkzeugspindel (2) eingebracht wird, derart ausgewählt wird, dass ein vorhergegangenes Antriebsdrehmoment, mit dem die Werkzeugspindel (2) beaufschlagt wurde, nicht überschritten wird.Method according to one of Claims 1 to 7 according to which the braking torque (M B1 , M B2 ), which is introduced via the brake assembly (4) on the tool spindle (2) is selected such that a previous drive torque, which was applied to the tool spindle (2) is not exceeded , Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wonach jedem ermittelbaren Arretierzustand genau ein maximales Bremsmoment (MB1, MB2) und/oder genau eine Zeit-Bremsmoment-Funktion zugeordnet ist bzw. sind.Method according to one of Claims 1 to 8th , After which each locking state determinable exactly a maximum braking torque (M B1, B2 M) and / or exactly one-time braking torque function is associated with or are. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wonach ein erstes maximales Bremsmoment (MB1) zum Abbremsen der Werkzeugspindel (2) verwendet wird, wenn ein arretierter Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) ermittelt wurde und ein zweites maximales Bremsmoment (MB2) zum Abbremsen der Werkzeugspindel (2) verwendet wird, wenn ein nicht arretierter Zustand des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2) ermittelt wurde, wobei das erste maximale Bremsmoment (MB1) größer ist als das zweite maximale Bremsmoment (MB2).Method according to one of Claims 1 to 9 in which a first maximum braking torque (M B1 ) is used to decelerate the tool spindle (2) when a locked state of the tool (3) on the tool spindle (2) has been determined and a second maximum braking torque (M B2 ) for braking the tool spindle (2) is used when an unlocked state of the tool (3) has been determined on the tool spindle (2), wherein the first maximum braking torque (M B1 ) is greater than the second maximum braking torque (M B2 ). Elektrowerkzeugmaschine (1), umfassend eine Werkzeugspindel (2), an der ein Werkzeug (3) arretierbar ist, ferner umfassend eine elektrische Antriebsanordnung (M) zum Antreiben der Werkzeugspindel (2) und eine Bremsanordnung (4) zum Abbremsen der Werkzeugspindel (2), sowie eine Sensoranordnung (5) zum Ermitteln eines Arretierzustands des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2), wobei die Sensoranordnung (5) und die Bremsanordnung (4) derart ausgebildet sind, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.Electric power tool (1) comprising a tool spindle (2) on which a tool (3) can be locked, further comprising an electric drive arrangement (M) for driving the tool spindle (2) and a brake arrangement (4) for braking the tool spindle (2) and a sensor arrangement (5) for determining a locking state of the tool (3) on the tool spindle (2), wherein the sensor arrangement (5) and the brake arrangement (4) are designed such, a method according to one of Claims 1 to 10 perform. Elektrowerkzeugmaschine (1) nach Anspruch 11, wobei eine werkzeuglose Arretierung des Werkzeugs (3) an der Werkzeugspindel (2), insbesondere eine Selbstarretierung bei einem Antreiben bzw. Beschleunigen des Werkzeugs (3), vorgesehen ist.Power tool (1) after Claim 11 , Wherein a tool-free locking of the tool (3) on the tool spindle (2), in particular a self-locking when driving or accelerating the tool (3), is provided. Elektrowerkzeugmaschine (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die elektrische Antriebsanordnung (M), insbesondere ein Gleichstrommotor oder ein Einphasen-Reihenschlussmotor, als Teil der Bremsanordnung (4) verwendbar ist, um ein Bremsmoment (MB1, MB2) einzubringen.Power tool (1) after Claim 11 or 12 wherein the electric drive assembly (M), in particular a DC motor or a single-phase series motor, as part of the brake assembly (4) is used to introduce a braking torque (M B1 , M B2 ). Elektrowerkzeugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Elektrowerkzeugmaschine (1) als Winkelschleifer und/oder das Werkzeug (3) als Schleifscheibe ausgebildet ist bzw. sind.Electric machine tool (1) according to one of Claims 11 to 13 , where the Electric machine tool (1) is designed as an angle grinder and / or the tool (3) as a grinding wheel or are. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem elektronischen Regel- und/oder Steuergerät (12) einer Elektrowerkzeugmaschine (1), gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, ausgeführt wird.Computer program with program code means for carrying out a method according to one of the Claims 1 to 10 perform when the program on a microprocessor of a computer, in particular on an electronic control and / or control device (12) of a power tool (1), according to one of Claims 11 to 14 , is performed.
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