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EP1431006A2 - Betriebsverfahren und Kühleinrichtung für den Motor eines Elektrowerkzeugs - Google Patents

Betriebsverfahren und Kühleinrichtung für den Motor eines Elektrowerkzeugs Download PDF

Info

Publication number
EP1431006A2
EP1431006A2 EP20030104751 EP03104751A EP1431006A2 EP 1431006 A2 EP1431006 A2 EP 1431006A2 EP 20030104751 EP20030104751 EP 20030104751 EP 03104751 A EP03104751 A EP 03104751A EP 1431006 A2 EP1431006 A2 EP 1431006A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
engine
speed
idle
load
motor
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.)
Granted
Application number
EP20030104751
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1431006B1 (de
EP1431006A3 (de
Inventor
Frank Fritsch
Hermann Schuster
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.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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 Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP1431006A2 publication Critical patent/EP1431006A2/de
Publication of EP1431006A3 publication Critical patent/EP1431006A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1431006B1 publication Critical patent/EP1431006B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B25F5/008—Cooling means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00—Electricity: motor control systems
    • Y10S388/923—Specific feedback condition or device
    • Y10S388/934—Thermal condition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00—Electricity: motor control systems
    • Y10S388/935—Specific application:
    • Y10S388/937—Hand tool

Definitions

  • the invention relates to an operating method for the engine Power tool z. B. a rotary hammer whose idle speed is set by control electronics to a value equal to or is slightly above a selected working speed. Also concerns the Invention an electric tool with installation features for implementation this operating procedure.
  • the service life and operational readiness of the engine Power tools depend crucially on the engine temperature.
  • One too High engine temperature can cause the engine to run for a specific Time during which it cannot be operated when it cools down. During the Operating temperature of the motor should therefore not have a certain value exceed.
  • the higher the engine temperature the more the engine temperature rises Is the load torque that must be applied by the engine. against it falls the temperature when the engine is idling.
  • the cooling is better at high speeds due to the increased air flow.
  • the working speed is the speed of the engine under load; it is through the Application process or certain conditions of use. Must from Engine are applied a very high moment, so the speed drops due to the natural load characteristic of the engine (see Fig. 3).
  • the motor may Operating idle speed for easy operation of the power tool not far above the working speed. This would e.g. B. in rotary hammers disruptive when the tool is set down and then again is scheduled. There should also be no major fluctuations in Operating idle speed occur because they also have a disturbing effect.
  • the engine idling speed is therefore always at a favorable level limited only slightly above the selected working speed.
  • the invention is based, sufficient cooling of the task Motor during operation of the power tool so that failure due to overheating is prevented.
  • an operating method for the engine is a Power tool provided, the operating idle speed by a Control electronics is set to a value that is equal to a selected one Working speed is, the motor for cooling with a predetermined increased idle speed is operated if no load torque on the Motor works. Accordingly, the engine stops during normal operation continuously, effectively cooled, and overheating is avoided.
  • An electric tool has control electronics for the Speed of its engine, its idling speed to a value is set, which is equal to a selected working speed, and a Timing device that after a definable idle time Trigger signal to the control electronics, to increase the speed of the Engine to a predetermined, increased idling speed suitable for cooling. It is possible that the timing device immediately receives the trigger signal emits, i.e. that there is no time delay and the motor immediately after Switched to the increased idle speed when the idle speed is reached becomes.
  • the engine is preferably after a specifiable idle time during which the engine with the Operating idle speed runs with the predeterminable increased idle speed operated.
  • Idle operation preferably by measuring the motor current or the Torque of the engine determined. It is also advantageous in idle time To determine depending on the previous load on the engine. there the idle time is shortened if the motor was previously operated in overload, and it will switch to the working speed as soon as the engine with a Torque that is above the idle torque.
  • the increased Idle speed is also set as described above if the Engine has been switched off and on again.
  • the power tool there is preferably one Load measuring device is provided, which measures the motor current and thus detects the idle operation of the engine and an idle signal with which the Idle operation of the engine is displayed to the timing device and the Control electronics emits.
  • the load measuring device measures the Operating load of the engine and enters depending on this load Load signal to the timing device to determine an idle time from.
  • the timing device selects a shorter idle time if from the Load measuring device previously measured a heavy load on the engine has been.
  • the control electronics immediately set the engine speed the working speed when the idle signal indicates that the engine is not is operated at idle. This is always convenient to use guaranteed.
  • the control electronics adjust the speed of the engine described above when the engine has been switched off and on again.
  • the speed when the engine is idling to an increased Idle speed increased.
  • the value ⁇ n by which the speed is increased can be fixed or it can depend on the previously reached load.
  • the speed of the motor is preferred not immediately, but after one certain time from the normal idling speed to the increased Idle speed increased.
  • the increased idle speed is as possible chosen high, so that an effective cooling of the engine, especially after this was operated in overload, is possible.
  • the increased However, idle speed should not exceed a certain value, otherwise Damage to the power tool can occur.
  • the increased idle speed can, however, when operating the power tool and for certain Applications are disruptive.
  • the speed is therefore without time delay reduced from the increased idling speed to the operating idling speed, as soon as a torque is required on the engine that is greater than the idling torque is.
  • the speed change thus takes place outside the work process, so that comfortable working is always possible.
  • Fig. 1 shows the course of the speed according to the invention.
  • the engine is required to have a certain working torque (load torque) M 1 up to a certain point in time T 1 during normal work. From time T 1 , the engine is no longer loaded, ie the engine now only has to apply the idling torque M L (M L ⁇ M 1 ).
  • the idling torque M L is determined by falling below a predetermined current that is consumed by the motor.
  • the motor is now running for a period .DELTA.T with the operation idling speed n 1 equal to the operating speed n is 1 or slightly higher.
  • the idle time ⁇ T is dependent on the course of the load torque before the time T 1 . In a preferred embodiment, the value of the idle time ⁇ T depends on the maximum load torque that occurred between the last cooling and the time T 1 .
  • the speed of the engine at time T 2 is increased from the idling speed n 1 by a value ⁇ n to an increased idling speed n 2 .
  • the value ⁇ n by which the speed is increased can be predefined or depend on the maximum loading torque that occurred between the last cooling and the time T 1 .
  • the engine is now operated at the increased idling speed until a loading torque M 2 is demanded which is above the idling torque M L (M 2 > M L ).
  • the presence of the load torque M 2 is in turn determined by measurements of the motor current that is absorbed by the motor or based on the speed.
  • a load torque M 2 is demanded from the engine at time T 3 that is greater than the idle torque M L.
  • the speed of the engine is therefore immediately reduced to the selected working speed n 1 at this time T 3 .
  • the immediate reduction of the speed ensures comfortable operation of the power tool.
  • the increased speed n 2 is also reduced if the power tool is switched off and on again and a torque is demanded from the motor which is above the idling torque M L. 1, the engine could also have been switched off at time T 3 .
  • the procedure is analogous to the above, ie after switching on, after the idle time ⁇ T has elapsed, a switch is made to an increased speed n 2 . It is also possible that the increased idle speed is set immediately after switching on.
  • the data required to determine the idle time ⁇ T for example the maximum load torque, can be saved when the engine is switched off. In Fig. 1, the motor could have been switched on again at time T 1 .
  • the functional block diagram of FIG. 2 relating to the operating method according to the invention shows the motor 1, the speed of which is set by control electronics 4 by means of a control signal 3.
  • the control electronics 4 sets the speed to default values that are specified via a selector switch 2.
  • the load measuring device 6 measures the load on the engine 1 and emits an idle signal 8 and a load signal 9.
  • the idle signal 8 assumes the value "1" if the engine 1 does not have to apply a load torque, ie the engine is idle and the value "0" if the engine 1 is loaded.
  • the load signal 9 takes on continuous values which are dependent on the load on the engine. Using the load signal 9, a time measuring device 5 determines the idle time ⁇ T.
  • the idle time ⁇ T can be predetermined, it can depend on the maximum load torque that occurred between the last cooling and the time T 1 , or it can depend on an average load value.
  • the average load value is the average load torque that occurred between the last and the current cooling phase.
  • the cooling phase is the period during which the engine is operated at the increased idling speed.
  • the load value is reset after the increased idling speed has been reached.
  • the timing device 5 starts a timer with the idle time ⁇ T as the start time if the idle signal 8 changes from the value "0" to "1". In Fig. 1 this takes place at time T 1 .
  • the time measuring device emits a trigger signal 7 to the control electronics 4.
  • the control electronics 4 increases the idling speed n 1 at time T 2 by ⁇ n to the increased idling speed n 2 . It is also possible to dispense with a time delay, so that the idle speed (n 2 ) is changed over immediately after idling is determined on the basis of the idle signal 8.
  • the speed of the control electronics 4 becomes instantaneous at time T 3 reduced again to the idling speed n 1 .
  • FIG. 3 shows the speed-torque characteristic curve in the event that the engine is operated with the increased idling speed n 2 .
  • the engine is operated at the increased idling speed n 2 until the torque M is greater than or equal to an idling torque threshold value M 0 .
  • the engine speed n is set to the working speed n 1 . If the torque M exceeds a torque limit value M G , the motor is operated on its natural characteristic 30.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Portable Power Tools In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

Erfindungsgegenstand ist ein Betriebsverfahren für den Motor (1) eines Elektrowerkzeugs, dessen Betriebsleerlaufdrehzahl durch eine Regelelektronik (4) auf einen Wert eingestellt wird, der gleich einer gewählten Arbeitsdrehzahl (n 1 ) ist. Erfindungsgemäß wird der Motor nach einer vorgebbaren Leerlaufzeit (”T), während der der Motor mit der vorgegebenen Betriebsleerlaufdrehzahl (n 1 ) läuft, zur Kühlung mit einer vorgegebenen erhöhten Leerlaufdrehzahl (n 2 ) betrieben. Die Drehzahl wird sofort wieder auf die Arbeitsdrehzahl (n 1 ) eingestellt, wenn vom Motor zum Zeitpunkt (T 3 ) ein Belastungsmoment verlangt wird, so dass ein komfortables Arbeiten gewährleistet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsverfahren für den Motor eines Elektrowerkzeugs z. B. eines Bohrhammers, dessen Betriebsleerlaufdrehzahl durch eine Regelelektronik auf einen Wert eingestellt wird, der gleich oder geringfügig oberhalb einer gewählten Arbeitsdrehzahl liegt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Elektrowerkzeug mit Einrichtungsmerkmalen zur Realisierung dieses Betriebsverfahrens.
Die Lebensdauer und die Betriebsbereitschaft des Motors eines Elektrowerkzeugs hängen entscheidend von der Motortemperatur ab. Eine zu hohe Motortemperatur kann zur Folge haben, dass der Motor für eine bestimmte Zeit, während der er abkühlt nicht betrieben werden kann. Während des Betriebs sollte die Temperatur des Motors deshalb einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Die Motortemperatur steigt um so mehr, je höher das Belastungsmoment ist, das vom Motor aufgebracht werden muß. Dagegen fällt die Temperatur, wenn der Motor im Leerlauf betrieben wird. Die Kühlung ist dabei bei hohen Drehzahlen durch den erhöhten Luftdurchsatz besser.
Die Arbeitsdrehzahl ist die Drehzahl des Motors unter Last; sie ist durch den Anwendungsprozeß oder bestimmte Einsatzbedingungen vorgegeben. Muß vom Motor ein sehr hohes Moment aufgebracht werden, so fällt die Drehzahl aufgrund der natürlichen Last-Kennlinie des Motors ab (vgl. Fig. 3).
Wird der Motor nicht mehr belastet, d. h., dreht er im Leerlauf, darf die Betriebsleerlaufdrehzahl für eine komfortable Bedienung des Elektrowerkzeugs nicht weit über der Arbeitsdrehzahl liegen. Dies würde z. B. bei Bohrhämmern störend wirken, wenn das Werkzeug abgesetzt und anschließend wieder angesetzt wird. Es sollten auch keine großen Schwankungen der Betriebsleerlaufdrehzahl auftreten, da diese ebenfalls störend wirken. Die Betriebsleerlaufdrehzahl des Motors wird deshalb stets auf ein günstiges Niveau nur geringfügig oberhalb der gewählten Arbeitsdrehzahl begrenzt.
Nach US-Patentschrift 4,307,325 wird anhand der Zeit, die ein Motor im Leerlauf und unter Belastung betrieben wird, ein Belastungsindex festgelegt, mit dessen Hilfe die Temperatur des Motors mit geringem Aufwand bestimmt werden kann. Übersteigt die Temperatur einen bestimmten Wert, so wird der Motor abgeschaltet, um Schäden zu verhindern. Das Elektrowerkzeug läßt sich erst wieder einschalten, wenn der Motor abgekühlt ist, d. h., das Elektrowerkzeug kann für eine bestimmte Zeit nicht eingesetzt werden.
Das vollständige Abschalten des Motors bewirkt eine Unterbrechung des Kühlluftstroms, so dass nur eine sehr langsame Abkühlung erfolgt. In DE 30 21 689 A1 wird deshalb vorgeschlagen, den Motor nicht abzuschalten, sondern im Falle einer Überlastung die Leistungsaufnahme zu begrenzen, dabei aber dennoch eine genügend hohe Drehzahl, die unterhalb der Betriebsleerlaufdrehzahl liegt, aufrechtzuerhalten, um den Motor zu kühlen. Dies geschieht jedoch nur bei einer Wicklungsüberhitzung. Zudem ist die Kühlwirkung nicht optimal, da die Drehzahl des Motors durch die Begrenzung der Leistungsaufnahme u. U. nicht ausreichend hoch ist. Ein Motor-Ausfall wegen Überhitzung kann also unter Umständen nicht verhindert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ausreichende Kühlung des Motors während des Betriebs des Elektrowerkzeugs zu gewährleisten, so dass ein Ausfall wegen Überhitzung verhindert wird.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung gelöst durch ein Betriebsverfahren für den Motor eines Elektrowerkzeugs gemäß Anspruch 1 bzw. ein Elektrowerkzeug mit Merkmalen gemäß Anspruch 7. Bevorzugte Ausführungsformen sind u. a. in abhängigen Ansprüchen definiert und/oder werden in der weiteren Beschreibung erläutert.
Gemäß der Erfindung wird ein Betriebsverfahren für den Motor eines Elektrowerkzeugs bereitgestellt, dessen Betriebsleerlaufdrehzahl durch eine Regelelektronik auf einen Wert eingestellt wird, der gleich einer gewählten Arbeitsdrehzahl ist, wobei der Motor zur Kühlung mit einer vorgegebenen erhöhten Leerlaufdrehzahl betrieben wird, falls kein Belastungsmoment auf den Motor wirkt. Demnach wird der Motor während des normalen Betriebs kontinuierlich, effektiv gekühlt, und eine Überhitzung wird vermieden.
Ein Elektrowerkzeug gemäß der Erfindung weist eine Regelelektronik für die Drehzahl seines Motors auf, dessen Betriebsleerlaufdrehzahl auf einen Wert eingestellt wird, der gleich einer gewählten Arbeitsdrehzahl ist, und eine Zeitmesseinrichtung, die nach Ablauf einer festlegbaren Leerlaufzeit ein Triggersignal an die Regelelektronik abgibt, zur Erhöhung der Drehzahl des Motors auf eine zur Kühlung geeignete, vorgegebene, erhöhte Leerlaufdrehzahl. Es ist dabei möglich, dass die Zeitmesseinrichtung sofort das Triggersignal abgibt, d.h., das keine Zeitverzögerung auftritt und der Motor sofort nach Erreichen der Leerlaufdrehzahl auf die erhöhte Leerlaufdrehzahl umgeschaltet wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird der Motor bevorzugt nach einer vorgebbaren Leerlaufzeit, während der der Motor mit der Betriebsleerlaufdrehzahl läuft, mit der vorgebbaren erhöhten Leerlaufdrehzahl betrieben. Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren der Leerlaufbetrieb bevorzugt durch Messung des Motorstroms oder des Drehmoments des Motors festgestellt. Auch ist es vorteilhaft die Leerlaufzeit in Abhängigkeit von der vorherigen Belastung des Motors zu bestimmen. Dabei wird die Leerlaufzeit verkürzt, falls der Motor zuvor in Überlast betrieben wurde, und es wird auf die Arbeitsdrehzahl umgeschaltet, sobald der Motor mit einem Moment belastet wird, das über dem Leerlaufmoment liegt. Die erhöhte Leerlaufdrehzahl wird auch dann wie oben beschrieben eingestellt, falls der Motor aus- und wiedereingeschaltet wurde. D.h., es wird nach dem Einschalten des Motors nach einer Leerlaufzeit, die von der vorherigen Belastung des Motors abhängen kann, auf die erhöhte Leerlaufdrehzahl umgeschaltet, falls kein Belastungsmoment vom Motor verlangt wird. Es ist auch möglich, dass sofort nach dem Einschalten des Motors die erhöhte Leerlaufdrehzahl eingestellt wird, falls kein Belastungsmoment vom Motor verlangt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Elektrowerkzeug ist bevorzugt eine Belastungsmesseinrichtung vorgesehen, die den Motorstrom misst und somit den Leerlaufbetrieb des Motors feststellt und ein Leerlaufsignal, mit dem der Leerlaufbetrieb des Motors angezeigt wird, an die Zeitmesseinrichtung und die Regelelektronik abgibt. Die Belastungsmesseinrichtung misst die Betriebsbelastung des Motors und gibt in Abhängigkeit dieser Belastung ein Belastungssignal an die Zeitmesseinrichtung zur Bestimmung einer Leerlaufzeit ab. Die Zeitmesseinrichtung wählt eine verkürzte Leerlaufzeit, wenn von der Belastungsmesseinrichtung zuvor eine starke Belastung des Motors gemessen wurde. Weiterhin stellt die Regelelektronik die Drehzahl des Motors sofort auf die Arbeitsdrehzahl ein, wenn das Leerlaufsignal anzeigt, dass der Motor nicht im Leerlauf betrieben wird. Somit ist stets ein komfortables Bedienen gewährleistet. Außerdem stellt die Regelelektronik die Drehzahl des Motors wie oben beschrieben ein, wenn der Motor aus- und wieder eingeschaltet wurde.
Die Erfindung sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1
ein Diagramm des Drehzahlverlaufs bei Leerlauf des Motors, wobei gemäß der Erfindung die Drehzahl zu Kühlzwecken erhöht wird;
Fig. 2
ein Blockschaltbild eines Teils eines erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs; und
Fig. 3
die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie eines erfindungsgemäß betriebenen Motors.
Um eine gute Kühlung des Motors und der Elektronik zu erreichen, wird gemäß der Erfindung die Drehzahl bei Leerlauf des Motors auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl hochgesetzt. Der Wert Δn, um den die Drehzahl erhöht wird, kann fest vorgegeben sein oder er kann von der zuvor erreichten Last abhängen. Bevorzugt wird die Drehzahl des Motors nicht sofort, sondern nach einer bestimmten Zeit von der normalen Betriebsleerlaufdrehzahl auf die erhöhte Leerlaufdrehzahl hochgesetzt. Die erhöhte Leerlaufdrehzahl wird dabei möglichst hoch gewählt, so dass ein effektives Kühlen des Motors, vor allem nachdem dieser in Überlast betrieben wurde, möglich ist. Gleichzeitig darf die erhöhte Leerlaufdrehzahl jedoch einen bestimmten Wert nicht überschreiten, da sonst Schäden am Elektrowerkzeug entstehen können. Die erhöhte Leerlaufdrehzahl kann jedoch bei der Bedienung des Elektrowerkzeugs und für bestimmte Anwendungen störend wirken. Die Drehzahl wird deshalb ohne Zeitverzögerung von der erhöhten Leerlaufdrehzahl auf die Betriebsleerlaufdrehzahl herabgesetzt, sobald am Motor ein Moment benötigt wird, das größer als das Leerlaufmoment ist. Die Drehzahländerung erfolgt also außerhalb des Arbeitsvorganges, so dass ein komfortables Arbeiten stets möglich ist.
Fig. 1 zeigt den Verlauf der Drehzahl gemäß der Erfindung. Zunächst wird vom Motor bis zu einem bestimmten Zeitpunkt T1 beim normalen Arbeiten ein bestimmtes Arbeitsmoment (Belastungsmoment) M1 verlangt. Ab dem Zeitpunkt T1 wird der Motor nicht mehr belastet, d. h. der Motor muß nunmehr nur noch das Leerlaufmoment ML (ML < M1), aufbringen. Das Leerlaufmoment ML wird dabei durch die Unterschreitung eines vorgegebenen Stroms, der vom Motor aufgenommen wird, festgestellt. Der Motor läuft nun für eine Zeitspanne ΔT mit der Betriebsleerlaufdrehzahl n1, die gleich der Arbeitsdrehzahl n1 ist oder geringfügig höher. Die Leerlaufzeit ΔT ist dabei abhängig vom Verlauf des Belastungsmoments vor dem Zeitpunkt T1. In einer bevorzugten Ausführungsform hängt der Wert der Leerlaufzeit ΔT vom maximalen Belastungsmoment ab, welches zwischen der letzten Kühlung und dem Zeitpunkt T1 aufgetreten ist.
Nach Ablauf der Leerlaufzeit ΔT wird die Drehzahl des Motors zum Zeitpunkt T2 von der Betriebsleerlaufdrehzahl n1 um einen Wert Δn auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl n2 erhöht. Der Wert Δn, um den die Drehzahl erhöht wird, kann vordefiniert sein oder vom maximalen Belastungsmoment, welches zwischen der letzten Kühlung und dem Zeitpunkt T1 auftrat, abhängen. Der Motor wird nun solange mit der erhöhten Leerlaufdrehzahl betrieben, bis ein Belastungsmoment M2 verlangt wird, das über dem Leerlaufmoment ML liegt (M2 > ML). Das Vorliegen des Belastungsmoments M2 wird wiederum über Messungen des Motorstroms, der vom Motor aufgenommen wird, bzw. anhand der Drehzahl festgestellt. In Fig. 1 wird zum Zeitpunkt T3 ein Belastungsmoment M2 vom Motor verlangt, das größer ist als das Leerlaufmoment ML. Die Drehzahl des Motors wird deshalb zu diesem Zeitpunkt T3 sofort auf die gewählte Arbeitsdrehzahl n1 herabgesetzt. Durch das sofortige Herabsetzen der Drehzahl wird eine komfortable Bedienung des Elektrowerkzeugs gewährleistet. Die erhöhte Drehzahl n2 wird ebenfalls herabgesetzt, falls das Elektrowerkzeug abgeschaltet und wieder eingeschaltet wird und vom Motor ein Drehmoment verlangt wird, das über dem Leerlaufmoment ML liegt. Das heißt, nach Fig. 1 hätte der Motor zum Zeitpunkt T3 auch abgeschaltet werden können.
Wird der Motor ausgeschaltet und wieder eingeschaltet, so wird analog zu oben verfahren, d.h., nach dem Einschalten wird nach Ablauf der Leerlaufzeit ΔT auf eine erhöhte Drehzahl n2 umgeschaltet. Es ist auch möglich, dass nach dem Einschalten sofort die erhöhte Leerlaufdrehzahl eingestellt wird. Die zur Bestimmung der Leerlaufzeit ΔT erforderlichen Daten, z.B. das maximale Belastungsmoment, können beim Ausschalten des Motors gespeichert werden. In Fig. 1 hätte der Motor also zum Zeitpunkt T1 auch wieder eingeschaltet werden können.
Das auf das erfindungsgemäße Betriebsverfahren bezogene Funktions-Blockschaltbild der Fig. 2 zeigt den Motor 1, dessen Drehzahl von einer Regelelektronik 4 durch ein Regelsignal 3 eingestellt wird. Die Regelelektronik 4 stellt die Drehzahl auf Vorgabewerte ein, die über einen Wahlschalter 2 vorgegeben werden. Die Belastungsmesseinrichtung 6 misst die Belastung des Motors 1 und gibt ein Leerlaufsignal 8 und ein Belastungssignal 9 ab. Das Leerlaufsignal 8 nimmt den Wert "1" an, wenn der Motor 1 kein Belastungsmoment aufbringen muss, d. h., der Motor befindet sich im Leerlauf und den Wert "0", falls der Motor 1 belastet wird. Das Belastungssignal 9 nimmt kontinuierliche Werte an, die von der Belastung des Motors abhängig sind. Anhand des Belastungssignals 9 bestimmt eine Zeitmesseinrichtung 5 die Leerlaufzeit ΔT. Die Leerlaufzeit ΔT kann dabei vorgegeben sein, sie kann vom maximalen Belastungsmoment abhängen, welches zwischen der letzten Kühlung und dem Zeitpunkt T1 aufgetreten ist, oder sie kann von einem mittleren Lastwert abhängen. Der mittlere Lastwert ist das mittlere Belastungsmoment das zwischen der letzten und der momentanen Kühlphase aufgetreten ist. Die Kühlphase ist der Zeitraum, während der der Motor mit der erhöhten Leerlaufdrehzahl betrieben wird. Der Lastwert wird nach erreichen der erhöhten Leerlaufdrehzahl wieder rückgesetzt.
Die Zeitmesseinrichtung 5 startet einen Zeitgeber mit der Leerlaufzeit ΔT als Startzeit, falls das Leerlaufsignal 8 vom Wert "0" auf "1" wechselt. In Fig. 1 findet dies zum Zeitpunkt T1 statt. Nach Ablauf der Leerlaufzeit ΔT gibt die Zeitmesseinrichtung ein Triggersignal 7 an die Regelelektronik 4 ab. Bei Empfang des Triggersignals 7 erhöht die Regelelektronik 4 die Betriebsleerlaufdrehzahl n1 zum Zeitpunkt T2 um Δn auf die erhöhte Leerlaufdrehzahl n2. Es ist auch möglich auf eine Zeitverzögerung zu verzichten, so dass sofort nachdem der Leerlauf anhand des Leerlaufsignals 8 festgestellt wird, auf die erhöhte Leerlaufdrehzahl (n2) umgestellt wird.
Falls nun der Wert des Leerlaufsignals 8 von "1" auf "0" wechselt, oder das Elektrowerkzeug durch ein Schaltersignal 10 ausgeschaltet wird und der Wert des Leerlaufsignals 8 gleich "0" ist, wird die Drehzahl von der Regelelektronik 4 zum Zeitpunkt T3 sofort wieder auf die Betriebsleerlaufdrehzahl n1 herabgesetzt.
Fig. 3 zeigt die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie für den Fall, dass der Motor mit der erhöhten Leerlaufdrehzahl n2 betrieben wird. Wie man sieht, wird der Motor solange mit der erhöhten Leerlaufdrehzahl n2 betrieben, bis das Drehmoment M größer oder gleich einem Leerlaufdrehmoment-Schwellwert M0 ist. Für Drehmomentwerte größer oder gleich dem Leerlaufdrehmoment-Schwellwert M0 wird die Drehzahl n des Motors auf die Arbeitsdrehzahl n1 eingestellt. Übersteigt das Drehmoment M einen Drehmomentgrenzwert MG, so wird der Motor auf seiner natürlichen Kennline 30 betrieben.

Claims (15)

  1. Betriebsverfahren für den Motor (1) eines Elektrowerkzeugs, dessen Betriebsleerlaufdrehzahl durch eine Regelelektronik (4) auf einen Wert eingestellt wird, der gleich einer gewählten Arbeitsdrehzahl (n1) ist,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       der Motor zur Kühlung mit einer vorgebbaren erhöhten Leerlaufdrehzahl (n2) betrieben wird, falls kein Belastungsmoment (M2) auf den Motor wirkt.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       der Motor nach einer vorgebbaren Leerlaufzeit (ΔT), während der der Motor (1) mit der Betriebsleerlaufdrehzahl läuft, auf die erhöhte Leerlaufdrehzahl (n2) umgeschaltet wird.
  3. Betriebsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       der Leerlaufbetrieb durch Messung des Motorstroms (I) des Motors (1) festgestellt wird.
  4. Betriebsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       der Leerlaufbetrieb durch Messung des Drehmoments (M) des Motors (1) festgestellt wird.
  5. Betriebsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       die Leerlaufzeit (ΔT) in Abhängigkeit der vorherigen Belastung des Motors (1) bestimmt wird.
  6. Betriebsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       die Leerlaufzeit (ΔT) verkürzt wird, falls der Motor (1) zuvor in Überlast betrieben wurde.
  7. Betriebsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       auf die Arbeitsdrehzahl (n1) umgeschaltet wird, sobald der Motor (1) mit einem Moment belastet ist, das über dem Leerlaufmoment liegt.
  8. Betriebsverfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       die erhöhte Leerlaufdrehzahl (n2) eingestellt wird, falls der Motor (1) aus - und wieder eingeschaltet wurde und kein Belastungsmoment auf den Motor wirkt.
  9. Elektrowerkzeug mit Regelelektronik (4) für die Drehzahl seines Motors (1), dessen Betriebsleerlaufdrehzahl auf einen Wert eingestellt wird, der gleich einer gewählten Arbeitsdrehzahl (n1) ist,
       gekennzeichnet durch
       eine Regelelektronik (4) zur Erhöhung der Drehzahl des Motors auf eine zur Kühlung geeignete, vorgegebene, erhöhte Leerlaufdrehzahl (n2), falls kein Belastungsmoment (M2) auf den Motor wirkt.
  10. Elektrowerkzeug nach Anspruch 9,
       gekennzeichnet durch
       eine Zeitmesseinrichtung (5), die nach Ablauf einer festlegbaren Leerlaufzeit ein Triggersignal (7) an die Regelelektronik (4) abgibt, zur Erhöhung der Drehzahl des Motors (1) auf die erhöhte Leerlaufdrehzahl (n2).
  11. Elektrowerkzeug nach Anspruch 9 oder 10,
       gekennzeichnet durch
       eine Belastungsmesseinrichtung (6), die den Motorstrom zum Feststellen des Leerlaufbetriebs des Motors (1) misst und ein Leerlaufsignal (8) an die Zeitmesseinrichtung (5) und die Regelelektronik (4) abgibt.
  12. Elektrowerkzeug nach Anspruch 11,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       die Belastungsmesseinrichtung (6) die Betriebsbelastung des Motors (1) misst und in Abhängigkeit dieser Belastung ein Belastungssignal (9) an die Zeitmesseinrichtung (5) zur Bestimmung einer Leerlaufzeit (ΔT) abgibt.
  13. Elektrowerkzeug nach Anspruch 12,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       die Zeitmesseinrichtung (5) eine verkürzte Leerlaufzeit (ΔT) vorgibt, wenn von der Belastungsmesseinrichtung (6) zuvor eine starke Belastung des Motors gemessen wurde.
  14. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       die Regelelektronik (4) die Drehzahl des Motors (1) sofort auf die Arbeitsdrehzahl (n1) einstellt, wenn das Leerlaufsignal (8) anzeigt, dass der Motor nicht im Leerlauf betrieben wird.
  15. Elektrowerkzeug nach den Ansprüchen 9 bis 14,
       dadurch gekennzeichnet, dass
       die Regelelektronik (4) die Drehzahl des Motors (1) auf die erhöhte Leerlaufdrehzahl (n2) einstellt, falls der Motor aus- und wieder eingeschaltet wurde und kein Belastungsmoment (M2) auf den Motor wirkt.
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