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Stand der Technik
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Es sind bereits Werkzeugmaschinenvorrichtungen, insbesondere Handwerkzeugmaschinenvorrichtungen, bekannt, die eine Steuer- und/oder Regelungseinheit zu einer Steuerung und/oder Regelung einer Antriebseinheit und zumindest eine Sensoreinheit aufweisen, wobei die Sensoreinheit zumindest ein als Beschleunigungssensor ausgebildetes Sensorelement umfasst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschinenvorrichtung, insbesondere von einer Handwerkzeugmaschinenvorrichtung, mit zumindest einer Steuerund/oder Regelungseinheit zu einer Steuerung und/oder Regelung einer Antriebseinheit und mit zumindest einer Sensoreinheit, die zumindest ein als Beschleunigungssensor ausgebildetes Sensorelement umfasst.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit zumindest dazu vorgesehen ist, zumindest eine Ist-Drehzahl der Antriebseinheit aus einem Signal des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements zu bestimmen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Element und/oder eine Einheit zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Element und/oder die Einheit diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllen/erfüllt und/oder ausführen/ausführt. Die Werkzeugmaschinenvorrichtung ist bevorzugt als Handwerkzeugmaschinenregelungsvorrichtung ausgebildet, die zu einer Regelung einer Soll-Drehzahl der Antriebseinheit vorgesehen ist. Die Antriebseinheit ist vorzugsweise als Elektromotoreinheit ausgebildet. Hierbei kann die Antriebseinheit als Wechselstromelektromotoreinheit oder als Gleichstrommotoreinheit ausgebildet sein. Die Steuer- und/oder Regelungseinheit ist bevorzugt dazu vorgesehen, eine Drehzahl der Antriebseinheit zu steuern und/oder zu regeln. Unter einer „Steuer- und/oder Regelungseinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Die Steuer- und/oder Regelungseinheit empfängt vorzugsweise elektrische Signale der Sensoreinheit, die bei einer Steuerung und/oder Regelung der Antriebseinheit berücksichtigt werden. Hierzu ist die Steuer- und/oder Regelungseinheit vorzugsweise zumindest elektrisch und/oder datentechnisch mit der Sensoreinheit verbunden. Hierbei kann die Steuer- und/oder Regelungseinheit drahtgebunden und/oder drahtlos mit der Sensoreinheit verbunden sein. Die Steuer- und/oder Regelungseinheit umfasst insbesondere ein Betriebsprogramm und/oder eine Betriebsfunktion, das und/oder die zumindest einen Algorithmus zu einer Bestimmung einer Ist-Drehzahl der Antriebseinheit aus einem Signal des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements aufweist. Vorzugsweise ist die Ist-Drehzahl der Antriebseinheit mittels einer Fourieranalyse, mittels einer Phasenregelschleife (PLL) und/oder mittels eines Frequenzkamms (Kovarianz) aus einem Signal des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements bestimmbar. Zusätzlich ist eine Drehzahlbestimmung mittels eines Verfahrens zu einer Bestimmung einer Periodendauer aus einem Zeitsignal denkbar, bei dem eine Zeit zwischen zwei Signalspitzen oder zwei Nulldurchgängen des Beschleunigungssignals messbar ist und daraus eine Frequenz ermittelbar ist. In Abhängigkeit einer Signalgüte ist hierbei eine Vorverarbeitung mittels eines Bandpassfilters sinnvoll. Alternativ ist die Zeit zwischen mehreren Signalspitzen oder Nulldurchgängen ermittelbar, wodurch die berechnete Frequenz über mehrere Perioden gemittelt ist.
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Das als Beschleunigungssensor ausgebildete Sensorelement ist vorzugsweise dazu vorgesehen, Beschleunigungswerte aufzunehmen, die zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Antriebsachse, insbesondere einer Rotationsachse, der Antriebseinheit ausgerichtet sind und/oder die zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Rotationsachse einer Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine ausgerichtet sind. Es ist jedoch auch denkbar, dass das als Beschleunigungssensor ausgebildete Sensorelement alternativ oder zusätzlich dazu vorgesehen ist, Beschleunigungswerte aufzunehmen, die zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Antriebsachse, insbesondere einer Rotationsachse, der Antriebseinheit ausgerichtet sind. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Der Ausdruck „im Wesentlichen senkrecht“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene betrachtet, einen Winkel von 90° einschließen und der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Besonders bevorzugt ist das als Beschleunigungssensor ausgebildete Sensorelement dazu vorgesehen, schlagwerkeinheitsbedingte Beschleunigungswerte aufzunehmen. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Werkzeugmaschinenvorrichtung kann vorteilhaft eine kostengünstige Vorrichtung zu einer Bestimmung einer Ist-Drehzahl der Antriebseinheit realisiert werden. Es kann daher vorteilhaft auf bereits bekannte Drehzahlsensoren verzichtet werden, die beispielsweise an einem Lüfterrad angeordnet sind. Somit können vorteilhaft Produktionskosten, Montagekosten und Montageaufwand eingespart werden, da infolge eines Wegfalls eines am Lüfterrad angeordneten Drehzahlsensors hohe Fertigungstoleranzen im Bereich des Lüfterrads möglich sind.
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Vorteilhafterweise ist die Steuer- und/oder Regelungseinheit zumindest dazu vorgesehen, in Abhängigkeit eines Signals des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements eine Drehzahl der Antriebseinheit einzustellen. Hierdurch kann konstruktiv einfach eine Einstellung einer Drehzahl der Antriebseinheit erreicht werden. Zudem können somit Kosten für eine Vorrichtung zu einer Drehzahleinstellung der Antriebseinheit vorteilhaft gering gehalten werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest ein als Stromsensor ausgebildetes weiteres Sensorelement aufweist. Bevorzugt ist das als Stromsensor ausgebildete weitere Sensorelement zu einer Messung eines Antriebseinheitsstroms, insbesondere eines von der Antriebseinheit aufgenommenen Stroms, vorgesehen. Somit kann vorteilhaft eine weitere Antriebseinheitskenngröße erfasst werden, die zur Weiterverarbeitung mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit nutzbar ist.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit zumindest dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit eines Signals des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements und in Abhängigkeit eines Signals des als Stromsensor ausgebildeten weiteren Sensorelements eine Drehzahl der Antriebseinheit einzustellen. Es kann vorteilhaft eine Erkennung eines Betriebszustands, insbesondere eines Schlagbetriebs oder eines Leerlaufbetriebs einer Schlagwerkeinheit, ermöglicht werden. Somit kann eine vorteilhafte Anpassung einer Drehzahl der Antriebseinheit an einen Betriebszustand erfolgen. Bei einer Ausgestaltung einer die Werkzeugmaschinenvorrichtung umfassenden Handwerkzeugmaschine mit einer Schlagwerkvorrichtung kann zudem vorteilhaft ein sicheres Anlaufen der Schlagwerkvorrichtung erreicht werden, da die Schlagwerkvorrichtung von einer niedrigen Startschlagzahl anfahrbar ist. Ferner kann vorteilhaft infolge einer Anpassung einer Drehzahl der Antriebseinheit an einen Betriebszustand eine Leistungserhöhung der Schlagwerkvorrichtung erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft ein vibrationsarmes Verhalten der Handwerkzeugmaschine in einem Leerlaufbetrieb infolge einer niedrigen Drehzahl ermöglicht werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest ein als Spannungssensor ausgebildetes zusätzliches Sensorelement aufweist. Bevorzugt ist das als Spannungssensor ausgebildete zusätzliche Sensorelement zu einer Messung einer Antriebseinheitsspannung, insbesondere einer von der Antriebseinheit aufgenommenen Spannung, vorgesehen. Somit kann vorteilhaft eine weitere Antriebseinheitskenngröße erfasst werden, die zu Weiterverarbeitung mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit nutzbar ist.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit zumindest dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit eines Signals des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements, in Abhängigkeit eines Signals des als Stromsensor ausgebildeten weiteren Sensorelements und in Abhängigkeit eines Signals des als Spannungssensor ausgebildeten zusätzlichen Sensorelements eine Drehzahl der Antriebseinheit einzustellen. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Ist-Drehzahl der Antriebseinheit bestimmt werden, die zu einer exakten Einstellung einer Soll-Drehzahl der Antriebseinheit nutzbar ist. Somit kann vorteilhaft im laufenden Betrieb der Antriebseinheit eine exakte Einstellung einer Soll-Drehzahl der Antriebseinheit erfolgen.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit zumindest einen Spannungs- und/oder Stromregler zu einer Drehzahleinstellung der Antriebseinheit umfasst, der dazu vorgesehen ist, eine aus einem Signal des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements generierte Drehzahlkenngröße zu berücksichtigen. Zudem berücksichtigt der Spannungs- und/oder Stromregler zu einer Drehzahleinstellung vorzugsweise zusätzlich die Signale des als Stromsensor ausgebildeten weiteren Sensorelements und des als Spannungssensor ausgebildeten zusätzlichen Sensorelements zu einer Drehzahleinstellung. Es kann vorteilhaft eine Abweichung einer Soll-Drehzahl der Antriebseinheit vorteilhaft gering gehalten werden, da eine Ist-Drehzahl der Antriebseinheit bei einer Regelung einer Drehzahl mittels des Spannungs- und/oder Stromreglers berücksichtigbar ist.
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Zudem wird eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenvorrichtung vorgeschlagen. Unter einer „Handwerkzeugmaschine“ soll hier insbesondere eine Werkzeugmaschine zu einer Bearbeitung von Werkstücken verstanden werden, die von einem Bediener transportmaschinenlos transportiert werden kann. Die Handwerkzeugmaschine weist insbesondere eine Masse auf, die kleiner ist als 40 kg, bevorzugt kleiner ist als 10 kg und besonders bevorzugt kleiner ist als 5 kg. Besonders bevorzugt ist die Werkzeugmaschine als Bohr- und/oder Meißelhammer ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Werkzeugmaschine eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung aufweist, wie beispielsweise eine Ausgestaltung als Bohrmaschine, als Akkuschrauber, als Winkelschleifer, als Stichsäge, als Säbelsäge, als Gartenbearbeitungsmaschine usw. Die Werkzeugmaschine, insbesondere die Handwerkzeugmaschine, kann hierbei als akkubetriebene oder als stromkabelbetriebene Werkzeugmaschine ausgebildet sein. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine präzise Einstellung einer Drehzahl der Antriebseinheit der Werkzeugmaschine realisiert werden. Somit kann vorteilhaft eine für einen Bearbeitungsfall spezifische Drehzahl exakt eingestellt werden. Dies kann vorteilhaft zu einem präzisen Arbeitsergebnis führen.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zu einer Steuerung und/oder Regelung einer Drehzahl einer Antriebseinheit einer Werkzeugmaschine mit zumindest einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenvorrichtung vorgeschlagen. Es kann vorteilhaft eine präzise Regelung der Antriebseinheit realisiert werden.
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Ferner wird hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit zumindest eine Frequenz einer periodischen Beschleunigung bestimmt, mittels derer eine Ist-Drehzahl der Antriebseinheit bestimmbar ist. Somit kann eine kostengünstige Erfassung einer Ist-Drehzahl der Antriebseinheit realisiert werden, die besonders vorteilhaft zu einer Einstellung einer Soll-Drehzahl der Antriebseinheit nutzbar ist.
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Zudem wird hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit zumindest eine Adaption eines in einer Speichereinheit der Steuer- und/oder Regelungseinheit abgelegten Parameterkennfelds der Antriebseinheit zu einer Einstellung einer Soll-Drehzahl der Antriebseinheit durchführt. Es kann vorteilhaft im laufenden Betrieb eine einsatzbedingte Anpassung einer Parameterkennfelds ermöglicht werden, die eine präzise Einstellung einer Soll-Drehzahl ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschinenvorrichtung, die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine und/oder das erfindungsgemäße Verfahren soll/sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Werkzeugmaschinenvorrichtung, die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit zumindest einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
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2 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
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3 eine Detailansicht einer alternativen erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
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4 eine Detailansicht einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenvorrichtung in einer schematischen Darstellung und
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5 eine Detailansicht einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenvorrichtung in einer schematischen Darstellung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Werkzeugmaschine 66a, die als Bohr- und/oder Meißelhammer ausgebildet ist. Somit ist die Werkzeugmaschine 66a als Handwerkzeugmaschine ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die tragbare Werkzeugmaschine 66a in einer alternativen, hier nicht dargestellten Ausgestaltung als Abbruchhammer oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Handwerkzeugmaschine ausgebildet ist. Die Werkzeugmaschine 66a umfasst zumindest eine Schlagwerkvorrichtung 34a. Die Schlagwerkvorrichtung 34a ist in 1 lediglich schematisch dargestellt um eine Funktionsweise zu erläutern. Ferner umfasst die Werkzeugmaschine 66a ein Werkzeugmaschinengehäuse 36a, an dem in einem Frontbereich 38a eine Werkzeugaufnahme 40a der Schlagwerkvorrichtung 34a zu einer Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs 42a angeordnet ist. An einer dem Frontbereich 38a abgewandten Seite 44a umfasst die Werkzeugmaschine 66a einen Haupthandgriff 46a zu einer Führung der Werkzeugmaschine 66a und zu einer Übertragung einer Kraft, insbesondere einer Andrückkraft, von einem Bediener auf die Werkzeugmaschine 66a. Die Werkzeugmaschine 66a ist ferner mit einem lösbaren Zusatzhandgriff 48a ausgeführt. Hierbei kann der Zusatzhandgriff 48a über eine Rastverbindung oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verbindung lösbar am Werkzeugmaschinengehäuse 36a befestigt sein.
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Zu einer Erzeugung eines Antriebsmoments und zu einer Erzeugung eines Schlagimpulses mittels der Schlagwerkvorrichtung 34a weist die Werkzeugmaschine 66a eine Antriebseinheit 14a auf. Über eine Abtriebseinheit 50a der Werkzeugmaschine 66a wird ein Antriebsmoment der Antriebseinheit 14a zur Erzeugung eines Schlagimpulses an die Schlagwerkvorrichtung 34a übertragen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die tragbare Werkzeugmaschine 66a entkoppelt von der Abtriebseinheit 50a ausgebildet ist und die Antriebseinheit 14a zu einer Erzeugung eines Schlagimpulses im Wesentlichen direkt auf die Schlagwerkvorrichtung 34a einwirkt. Ein Schlagimpuls der Schlagwerkvorrichtung 34a wird auf eine, dem Fachmann bereits bekannte Art und Weise erzeugt. Hierbei wird mittels einer hin- und hergehenden Bewegung eines als Kolben ausgebildeten Schlagimpulselements 52a der Schlagwerkvorrichtung 34a in zumindest einem Schlagbetrieb der Schlagwerkvorrichtung 34a ein Druck zu einer Bewegung eines als Schläger ausgebildeten weiteren Schlagimpulselements 54a der Schlagwerkvorrichtung 34a erzeugt, das zu einer Schlagimpulsübertragung auf einen Schlagbolzen 56a der Schlagwerkvorrichtung 34a vorgesehen ist. Ferner wird über die Abtriebseinheit 50a das Antriebsmoment zu einer Erzeugung einer Rotationsbewegung des Einsatzwerkzeugs 42a über ein als Hammerrohr ausgebildetes Führungselement 58a der Schlagwerkvorrichtung 34a und/oder über ein an der Werkzeugaufnahme 40a angeordnetes Drehmitnahmeelement (hier nicht näher dargestellt) an die Werkzeugaufnahme 40a übertragen.
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Die Schlagwerkvorrichtung 34a für die Werkzeugmaschine 66a umfasst zumindest das Schlagimpulselement 52a, zumindest das Führungselement 58a zu einer Führung des Schlagimpulselements 52a und zumindest eine Leerlauföffnungssteuereinheit 60a, die zumindest ein beweglich gelagertes Leerlauföffnungssteuerelement 62a zu einem Öffnen und/oder zu einem Schließen zumindest einer Leerlauföffnung 64a des Führungselements 58a aufweist. Die Leerlauföffnungssteuereinheit 60a ist hierbei als Hülsensteuereinheit ausgebildet. Somit ist das Leerlauföffnungssteuerelement 62a als Leerlaufsteuerhülse ausgebildet. Das als Kolben ausgebildete Schlagimpulselement 52a bewegt sich in einem Leerlaufbetrieb der Schlagwerkvorrichtung 34a, in dem die Leerlauföffnung 64a geöffnet ist und somit unverschlossen durch das Leerlauföffnungssteuerelement 62a, innerhalb des als Hammerrohr ausgebildeten Führungselements 58a translatorisch von einem vorderen Totpunkt zu einem hinteren Totpunkt. Es ist jedoch auch denkbar, dass das als Kolben ausgebildete Schlagimpulselement 52a als Topfkolben ausgebildet ist und sich im Leerlaufbetrieb der Schlagwerkvorrichtung 34a relativ zu weiteren, im Topfkolben geführten Bauteilen der Schlagwerkvorrichtung 34a oder relativ zum Werkzeugmaschinengehäuse 36a translatorisch von einem vorderen Totpunkt zu einem hinteren Totpunkt bewegt. Hierdurch wird infolge eines Antriebs des als Kolben ausgebildeten Schlagimpulselements 52a ein Schlagimpuls erzeugt. Zu einer Schwingungsdämpfung ist es denkbar, dass die Werkzeugmaschine 66a eine Dämpfungseinheit (hier nicht näher dargestellt) umfasst. Die Dämpfungseinheit ist hierbei dazu vorgesehen, eine auf einen Bediener der Werkzeugmaschine 66a übertragbare Schwingung zu dämpfen.
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Des Weiteren umfasst die Werkzeugmaschine 66a zumindest eine Werkzeugmaschinenvorrichtung 10a zu einer Steuerung und/oder Regelung der Werkzeugmaschine 66a. Die Werkzeugmaschinenvorrichtung 10a ist als Handwerkzeugmaschinenvorrichtung ausgebildet. Hierbei umfasst die Werkzeugmaschinenvorrichtung 10a zumindest eine Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a zu einer Steuerung und/oder Regelung einer Antriebseinheit 14a und zumindest eine Sensoreinheit 16a, die zumindest ein als Beschleunigungssensor ausgebildetes Sensorelement 18a umfasst. Mittels des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a ist eine durch die Schlagwerkvorrichtung 34a hervorgerufene Beschleunigung der Werkzeugmaschine 66a erfassbar. Hierbei ist das als Beschleunigungssensor ausgebildete Sensorelement 18a dazu vorgesehen, zumindest eine in Schlagrichtung und/oder entgegengesetzt der Schlagrichtung der Schlagwerkvorrichtung 34a verlaufende Beschleunigung zu erfassen. Hierbei resultiert die Beschleunigung in einem Schlagbetrieb der Schlagwerkvorrichtung 34a aus einem durch die Schlagwerkvorrichtung 34a erzeugten periodischen Schlag. In einem Leerlaufbetrieb resultiert die Beschleunigung aus einer hin- und hergehenden Bewegung des als Kolben ausgebildeten Schlagimpulselements 52a. Diese Beschleunigung ist jeweils mit dem als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelement 18a erfassbar.
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Die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a ist zumindest dazu vorgesehen, zumindest eine Ist-Drehzahl der Antriebseinheit 14a aus einem Signal des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a zu bestimmen. Hierzu weist die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a eine Phasenregelschleifeneinheit 68a (2) auf, die dazu vorgesehen ist, eine Frequenz aus einem durch das als Beschleunigungssensor ausgebildete Sensorelement 18a erfassten Signal zu bestimmen. Alternativ ist es denkbar, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a anstelle der Phasenregelschleifeneinheit 68a eine Fourieranalyseeinheit oder eine Frequenzkammeinheit zu einer Bestimmung einer Frequenz aus einem durch das als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a erfassten Signal umfasst. Zusätzlich ist eine Drehzahlbestimmung mittels eines Verfahrens zu einer Bestimmung einer Periodendauer aus einem Zeitsignal denkbar, bei dem eine Zeit zwischen zwei Signalspitzen oder zwei Nulldurchgängen des Beschleunigungssignals messbar ist und daraus eine Frequenz ermittelbar ist. In Abhängigkeit einer Signalgüte ist hierbei eine Vorverarbeitung mittels eines Bandpassfilters sinnvoll. Alternativ ist die Zeit zwischen mehreren Signalspitzen oder Nulldurchgängen ermittelbar, wodurch die berechnete Frequenz über mehrere Perioden gemittelt ist. Die Phasenregelschleifeneinheit 68a umfasst zumindest einen Phasendetektor 70a, einen Schleifenfilter 72a und einen spannungsgesteuerten Oszillator 74a. Somit ist die Phasenregelschleifeneinheit 68a als analoge Phasenregelschleifeneinheit 68a ausgebildet. In einer in 3 dargestellten Variante der Phasenregelschleifeneinheit 68a’ weist die Phasenregelschleifeneinheit 68a’ einen Phasendetektor 70a’, einen Schleifenfilter 72a’ und einen nummerisch gesteuerten Oszillator 74a‘ auf. Somit ist die in 3 dargestellte Variante der Phasenregelschleifeneinheit 68a’ als digitale Phasenregelschleifeneinheit 68a‘ ausgeführt. Somit kann konstruktiv einfach eine Frequenz aus einem durch das als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a erfassten Signal bestimmt werden. Aus dieser Frequenz errechnet die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a eine Ist-Drehzahl der Antriebseinheit 14a. Somit wird in einem Verfahren zu einer Steuerung und/oder Regelung einer Drehzahl der Antriebseinheit 14a der Werkzeugmaschine 66a mittels der Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a zumindest eine Frequenz einer periodischen Beschleunigung bestimmt, mittels derer eine Ist-Drehzahl der Antriebseinheit 14a bestimmbar ist. Zudem ist die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a zumindest dazu vorgesehen, in Abhängigkeit eines Signals des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a eine Drehzahl der Antriebseinheit 14a einzustellen.
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Des Weiteren weist die Sensoreinheit 16a zumindest ein als Stromsensor ausgebildetes weiteres Sensorelement 20a auf. Das als Stromsensor ausgebildete weitere Sensorelement 20a ist hierbei dazu vorgesehen, einen von der Antriebseinheit 14a aufgenommenen Strom zu erfassen. Ein durch das als Stromsensor ausgebildete weitere Sensorelement 20a erfasster Stromwert wird an die Steuerund/oder Regelungseinheit 12a übertragen. Die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a ist zumindest dazu vorgesehen, in Abhängigkeit eines Signals des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a und in Abhängigkeit eines Signals des als Stromsensor ausgebildeten weiteren Sensorelements 20a eine Drehzahl der Antriebseinheit 14a einzustellen. Ferner umfasst die Sensoreinheit 16a zumindest ein als Spannungssensor ausgebildetes zusätzliches Sensorelement 22a. Das als Spannungssensor ausgebildete zusätzliche Sensorelement 22a ist hierbei dazu vorgesehen, eine von der Antriebseinheit 14a aufgenommene Spannung zu erfassen. Ein durch das als Spannungssensor ausgebildete zusätzliche Sensorelement 22a erfasster Spannungswert wird an die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a übertragen. Die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a ist somit zumindest dazu vorgesehen, in Abhängigkeit eines Signals des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a, in Abhängigkeit eines Signals des als Stromsensor ausgebildeten weiteren Sensorelements 20a und in Abhängigkeit eines Signals des als Spannungssensor ausgebildeten zusätzlichen Sensorelements 22a eine Drehzahl der Antriebseinheit 14a einzustellen.
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Zudem umfasst die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a zumindest einen Spannungs- und/oder Stromregler 24a zu einer Drehzahleinstellung der Antriebseinheit 14a, der dazu vorgesehen ist, eine aus einem Signal des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a generierte Drehzahlkenngröße zu berücksichtigen (4). Hierbei ist der Spannungs- und/oder Stromregler 24a dazu vorgesehen, zumindest eine mittels der Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a aus dem Signal des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a berechnete Ist-Drehzahl der Antriebseinheit 14a zu berücksichtigen. Zudem berücksichtigt der Spannungs- und/oder Stromregler 24a zu einer Drehzahleinstellung der Antriebseinheit 14a die Signale des als Stromsensor ausgebildeten weiteren Sensorelements 20a und des als Spannungssensor ausgebildeten zusätzlichen Sensorelements 22a. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a zu einer Drehzahleinstellung der Antriebseinheit 14a aus einem Zündzeitpunkt der Antriebseinheit 14a eine Antriebseinheitsspannung berechnet, die dem Spannungsund/oder Stromregler 24a alternativ zu dem Signal des als Spannungssensor ausgebildeten zusätzlichen Sensorelements 22a zu einer Drehzahleinstellung der Antriebseinheit 14a zur Verfügung stellbar ist.
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Die Regelung der Drehzahl der Antriebseinheit 14a erfolgt somit mittels des Spannungs- und/oder Stromreglers 24a. Hierbei wird in regelmäßigen Zeitabständen aus einem Signal des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a eine Ist-Drehzahl der Antriebseinheit 14a bestimmt und an den Spannungs- und/oder Stromregler 24a übertragen. Die Ist-Drehzahl der Antriebseinheit 14a wird ferner mittels des Spannungs- und/oder Stromreglers 24a mit einem in einer Speichereinheit 26a der Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a hinterlegten und für einen Betrieb, wie beispielsweise einen Schlagbetrieb und/oder einen Leerlaufbetrieb, spezifischen Soll-Drehzahl der Antriebseinheit 14a verglichen. Wird von der Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a eine Abweichung festgestellt, werden Regelparameter derart verändert, dass die Abweichung gering gehalten wird. Die Veränderung (Adaption) der Regelparameter erfolgt hierbei um zumindest eine Größenordnung, die langsamer ist als eine Regelung des Spannungs- und/oder Stromreglers 24a, so dass keine Rückwirkung der Adaption auf die Regelung mittels des Spannungs- und/oder Stromreglers 24a auftritt. Vorzugsweise wird die Adaption nur in einem stationären Zustand durchgeführt, d.h. wenn sich ein Ausgangssignal des Spannungs- und/oder Stromreglers 24a nicht mehr bzw. geringfügig ändert. Hierzu sind in der Speichereinheit 26a mehrere Parameterkennfelder 28a, 30a 32a hinterlegt. Der Spannungs- und/oder Stromregler 24a greift zu einer Drehzahleinstellung der Antriebseinheit 14a auf die in der Speichereinheit 26a hinterlegten Parameterkennfelder 28a, 30a 32a zu. Die Parameterkennfelder 28a, 30a 32a sind zu einer Berechnung eines Zündzeitpunkts der Antriebseinheit 14a auswertbar. Um im stationären Betrieb eine gewünschte Soll-Drehzahl der Antriebseinheit 14a exakt zu erreichen, ist zumindest eines der Parameterkennfelder 28a, 30a 32a mittels der Steuerund/oder Regelungseinheit 12a adaptierbar. lst beispielsweise eine Ist-Drehzahl größer als eine Soll-Drehzahl der Antriebseinheit 14a, so ist eine angelegte Antriebseinheitsspannung zu groß und somit ein Wert für den Zündzeitpunkt zu klein. Eines der Parameterkennfelder 28a, 30a 32a, insbesondere eines einen Soll-Zündzeitpunkt definierendes Parameterkennfeld, wird adaptiert, indem es um ein Offset nach oben verschoben wird. Das Offset ist beispielsweise proportional zu einer Differenz zwischen einer Soll-Drehzahl und einer aus dem Signal des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a berechneten Ist-Drehzahl der Antriebseinheit 14a. Nach mehreren Adaptionsschritten ist das eine der Parameterkennfelder 28a, 30a 32a so eingestellt, dass der vom Spannungs- und/oder Stromregler 24a berechnete Zündzeitpunkt eine exakte Antriebseinheitsspannung liefert, so dass die Antriebseinheit 14a mit der gewünschten Soll-Drehzahl läuft. Alternativ ist es denkbar, dass mehrere Parameterkennfelder 28a, 30a 32a gleichzeitig oder nacheinander adaptiert werden, oder dass die Parameterkennfelder 28a, 30a 32a nicht nur um ein Offset nach oben oder unten verschoben werden, sondern eine Steigung der hinterlegten Parameterkennfelder 28a, 30a 32a variiert. Somit führt die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12a zumindest eine Adaption eines in einer Speichereinheit 26a der Steuerund/oder Regelungseinheit 12a abgelegten Parameterkennfelds 28a, 30a, 32a der Antriebseinheit 14a zu einer Einstellung einer Soll-Drehzahl der Antriebseinheit 14a durch. Zudem ist es denkbar, dass zumindest eine betriebszustandsabhängige Drehzahl in der Speichereinheit 26a hinterlegt ist, die in Abhängigkeit eines Betriebszustands der Schlagwerkvorrichtung 34a zu einer Drehzahleinstellung der Antriebseinheit 14a adaptiert wird.
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Des Weiteren ist mittels der Werkzeugmaschinenvorrichtung 10a eine Schlagerkennung möglich. Dies erfolgt über das als Beschleunigungssensor ausgebildete Sensorelement 18a in Kombination mit dem als Stromsensor ausgebildeten Sensorelement 20a. Hierbei ist mittels des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a eine Erhöhung eines Beschleunigungswerts vom Leerlaufbetrieb der Schlagwerkvorrichtung 34a relativ zum Schlagbetrieb der Schlagwerkvorrichtung 34a erfassbar. Die Erhöhung des Beschleunigungswerts erfolgt in eine Schlagrichtung des Einsatzwerkzeuges 42a und liegt in einem Frequenzbereich einer Schlagfrequenz. Mittels des als Stromsensor ausgebildeten Sensorelements 20a ist der Schlagbetrieb der Schlagwerkvorrichtung 34a über eine erhöhte Stromaufnahme der Antriebseinheit 14a erfassbar. Die Stromhöhe ist abhängig von einer Drehzahl der Antriebseinheit 14a und von einem Betriebszustand der Schlagwerkvorrichtung 34a. Infolge eines Signals des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18a ist, wie bereits oben beschrieben, eine Ist-Drehzahl bestimmbar. Zudem ist mittels einer Erfassung einer Stromaufnahme der Antriebseinheit 14a mittels des als Stromsensor ausgebildeten Sensorelements 20a auf einen Betriebszustand der Schlagwerkvorrichtung 34a schließbar. Dadurch dass die Stromhöhe abhängig von einer Drehzahl der Antriebseinheit 14a und von einem Betriebszustand der Schlagwerkvorrichtung 34a ist, kann somit eine sichere und präzise Erkennung eines Betriebszustands der Schlagwerkvorrichtung 34a ermöglicht werden.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 4 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der 5 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
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In der 5 ist eine alternative Werkzeugmaschinenvorrichtung 10b dargestellt. Hierbei ist die Werkzeugmaschinenvorrichtung 10b analog zu der in der Beschreibung der 1 bis 4 in einer Handwerkzeugmaschine (hier nicht näher dargestellt) anordenbar. Die Werkzeugmaschinenvorrichtung 10b umfasst zumindest eine Steuer- und/oder Regelungseinheit 12b zu einer Steuerung und/oder Regelung einer Antriebseinheit 14b und zumindest eine Sensoreinheit 16b, die zumindest ein als Beschleunigungssensor ausgebildetes Sensorelement 18b umfasst. Die Steuer- und/oder Regelungseinheit 12b ist hierbei zumindest dazu vorgesehen, zumindest eine Ist-Drehzahl der Antriebseinheit 14b aus einem Signal des als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensorelements 18b zu bestimmen. Eine Drehzahleinstellung der Antriebseinheit 14b erfolgt hierbei zumindest im Wesentlichen analog zu der in der Beschreibung der 1 bis 4 beschriebenen Drehzahleinstellung. Im Unterschied zu der in den 1 bis 4 beschriebenen Drehzahleinstellung erfolgt bei der in 5 beschriebenen Werkzeugmaschinenvorrichtung 10b eine Drehzahleinstellung durch eine Anpassung einer an einen Spannungs- und/oder Stromregler 24b der Steuer- und/oder Regelungseinheit 12b übergebenen Soll-Drehzahl der Antriebseinheit 14b. Hierbei wird die Soll-Drehzahl der Antriebseinheit 14b an den Spannungs- und/oder Stromregler 24b übergeben, der daraus einen Zündzeitpunkt der Antriebseinheit 14b berechnet. Ein Regelkreis wird so erweitert, dass der Spannungs- und/oder Stromregler 24b nicht auf eine von einem Bediener gewünschte Soll-Drehzahl zurückgreift, sondern auf eine adaptierte Soll-Drehzahl der Antriebseinheit 14b. lst im stationären Zustand eine Ist-Drehzahl der Antriebseinheit 14b größer als die vom Bediener gewünschte Soll-Drehzahl, so wird die adaptierte Solldrehzahl um einen Schritt verringert. Der Spannungs- und/oder Stromregler 24b registriert somit in einem nächsten Berechnungsschritt eine geringere Soll-Drehzahl und stellt eine Antriebseinheitsspannung der Antriebseinheit 14b mittels des Zündzeitpunkts auf einen geringeren Wert ein. Ein solcher Adaptionsschritt wird beispielsweise proportional zu einer Differenz zwischen der von einem Bediener gewünschten Soll-Drehzahl und der Ist-Drehzahl der Antriebseinheit 14b gewählt. Hierdurch stellt sich langfristig eine adaptierte Soll-Drehzahl derart ein, dass die Ist-Drehzahl gleich der vom Bediener gewünschten Soll-Drehzahl entspricht. Bei einem Wechsel von einem Leerlaufbetrieb in einen Schlagbetrieb oder umgekehrt, wird für jede Drehzahlstufe ein eigener Wert für eine adaptierte Soll-Drehzahl der Antriebseinheit 14b eingestellt. Bei einem erneuten Wechsel von einem Leerlaufbetrieb in einen Schlagbetrieb oder umgekehrt wird eine neue Adaption durchgeführt. Wenn auf eine bereits zuvor gewählte Betriebsart zurückgewechselt wird, so wird der bereits adaptierte Wert der adaptierten Soll-Drehzahl weiterverwendet. Hinsichtlich weiterer Merkmale und Funktionen der Werkzeugmaschinenvorrichtung 10b darf auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden.