專利名稱：電動工具機在達(dá)到電流極限值時的電子關(guān)斷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動工具機、尤其是錘鉆，包括一個可借助電動機驅(qū)動的刀具軸， 以及涉及一種用于使尤其是根據(jù)本發(fā)明的電動工具機的電動機關(guān)斷的方法。
背景技術(shù)：
對于鉆機已知的是，這樣地設(shè)置保險離合器，即當(dāng)鉆頭例如在墻或另一工件中扭曲時，或者當(dāng)?shù)毒呓邮昭b置卡住時，鉆機不會未加控制地繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。一種這樣的鉆機例如在DE 10002748A1中公開。一種這樣的保險離合器構(gòu)造為卡鎖離合器并且從一個確定的轉(zhuǎn)矩開始被打開，使得扭曲的鉆頭或者卡住的動力頭即便在電動機繼續(xù)被驅(qū)動時不會繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。由此保護(hù)操作者。此外已知的是，限制在卡住情況中典型地出現(xiàn)的電機轉(zhuǎn)矩。這例如在文獻(xiàn)DE 10341975A1中公開，該文獻(xiàn)教導(dǎo)的是根據(jù)轉(zhuǎn)速將電機電流限制在最大許可值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，創(chuàng)造一種非常緊湊的、可成本有利地制造的電動工具機，在該電動工具機中用于對鉆頭和/或動力頭的卡住情況進(jìn)行保險的保險離合器可針對裝置專門地配置。該任務(wù)通過電動工具機、尤其是錘鉆解決，該電動工具機包括一個可借助電動機驅(qū)動的刀具軸，其中，該電動工具機包括一個電子的控制單元，該電子的控制單元在刀具軸被卡住時根據(jù)電動機的電機電流的電流實際值來制動或關(guān)斷該電動機。本發(fā)明意義上的電動機制動是指電動機的短路，本發(fā)明意義上的電動機關(guān)斷是指電動機的空轉(zhuǎn)。因此，在剛性的刀具軸驅(qū)動的情況下，不僅電動機的制動而且電動機的關(guān)斷都導(dǎo)致刀具軸的停止運轉(zhuǎn)并且由此導(dǎo)致刀具的停止運轉(zhuǎn)。因此，這樣的電動工具機不需要機械的保險離合器，而是通過電子的控制單元取代機械的保險離合器。因此，在根據(jù)本發(fā)明的電動工具機中省去了機械的保險離合器和在傳統(tǒng)的電動工具機中在刀具軸上所需的結(jié)構(gòu)空間以及對于機械的保險離合器的安裝必要的裝配耗費，并且該構(gòu)件本身被節(jié)省。為了檢測電流實際值，控制單元優(yōu)選包括一個測量單元。當(dāng)電流實際值在一個限定的時間間隔上超過一個電流極限值時，電動機優(yōu)選被制動或關(guān)斷。為了檢測限定的時間間隔，該控制單元優(yōu)選包括一個計數(shù)器。電流極限值和/或限定的時間間隔優(yōu)選是可配置的，使得取代保險離合器的控制單元可針對裝置專門配置。在一種優(yōu)選的實施方式中，電流極限值和/或限定的時間間隔被這樣地設(shè)置，使得在電流極限值被超過之后刀具軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)小于一轉(zhuǎn)，優(yōu)選小于二分之一轉(zhuǎn)，由此該電動工具機在卡住情況下盡可能不會未加控制地旋轉(zhuǎn)。特別優(yōu)選的是，限定的時間間隔在此這樣地設(shè)置，使得它最高對應(yīng)于刀具軸的二分之一轉(zhuǎn)、十分特別優(yōu)選地最高對應(yīng)于刀具軸的四分之一轉(zhuǎn)。這考慮到了，電動機僅僅由于電動工具機的旋轉(zhuǎn)能量、但是也由于其它影響(例如操作者的把持和/或被加工工件的材料特性)在電動機關(guān)斷之后仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。同樣優(yōu)選的是，限定的時間間隔最高為80ms，特別優(yōu)選最高為40ms，十分特別優(yōu)選最高為20ms。該時間間隔根據(jù)電動工具機的特性、尤其是根據(jù)其慣性矩而大致對應(yīng)于刀具軸的二分之一至四分之一轉(zhuǎn)。但是根據(jù)電動工具機也優(yōu)選其它的時間間隔。在一種優(yōu)選的實施方式中，控制單元包括一個存儲單元，電流極限值和/或限定的時間間隔可從該存儲單元取得。電流極限值和/或限定的時間間隔可在開發(fā)的范圍中確定，使得在一種實施方式中優(yōu)選的是，電動工具機被預(yù)配置。在此不僅優(yōu)選的是，為了控制而設(shè)置恰好一個電流極限值和/或恰好一個限定的時間間隔。但是同樣優(yōu)選的是，電流極限值和/或限定的時間間隔取決于電動機的轉(zhuǎn)速實際值和/或轉(zhuǎn)矩曲線，轉(zhuǎn)矩曲線是轉(zhuǎn)矩在時間上的變化。為了檢測這樣的轉(zhuǎn)矩曲線和/或這樣的轉(zhuǎn)速實際值，控制單元優(yōu)選包括另一個測量單元。例如通過查找表可從存儲單元取得與轉(zhuǎn)矩曲線和/或轉(zhuǎn)速實際值對應(yīng)的電流極限值和/或限定的時間間隔。附加于或替代該存儲單元，但是同樣優(yōu)選的是，控制單元包括一個計算單元，用于控制控制單元，和/或用于根據(jù)轉(zhuǎn)速實際值和/或轉(zhuǎn)矩曲線計算電流極限值和/或限定的時間間隔。該實施方式具有如下優(yōu)點不需要電動工具機的針對裝置專門的預(yù)配置，因為電流極限值和/或限定的時間間隔的計算可以表格方式在裝置上一級地存儲在控制單元中。根據(jù)本發(fā)明的電動工具機的電動機優(yōu)選構(gòu)造為直流電機。該任務(wù)還通過一種用于使根據(jù)本發(fā)明的電動工具機、尤其是錘鉆的電動機關(guān)斷的方法解決，該電動工具機具有一個可借助電動機驅(qū)動的刀具軸，其中，當(dāng)對于電動機的驅(qū)動必要的電流實際值在一個限定的時間間隔上超過一個電流極限值時，使電動機關(guān)斷和/或制動。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)用于尤其是根據(jù)本發(fā)明的電動工具機的電子的保險離合器。優(yōu)選的是，用于執(zhí)行該方法的電流極限值和/或限定的時間間隔是可配置的，使得取代保險離合器的控制單元可針對裝置專門配置。優(yōu)選的是，這樣地設(shè)置限定的時間間隔，使得它最高對應(yīng)于刀具軸的二分之一轉(zhuǎn)、 特別優(yōu)選地最高對應(yīng)于刀具軸的四分之一轉(zhuǎn)，從而在電機電流關(guān)斷之后電動機盡可能不會未加控制地繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。在一種優(yōu)選的實施方式中，根據(jù)電動機的轉(zhuǎn)速實際值和/或轉(zhuǎn)矩曲線計算電動工具機的電流極限值和/或限定的時間間隔，使得也省去電動工具機的預(yù)配置。


下面根據(jù)附圖描述本發(fā)明。附圖僅僅是舉例的并且不限制普遍的發(fā)明構(gòu)思。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的電動工具機、在此為錘鉆，圖2示意地示出具有控制單元的電動工具機，和圖3在圖3 (a)和圖3 (b)中示出電流實際值的兩種可能的變化過程。
具體實施例方式
5
圖1示出一個根據(jù)本發(fā)明的電動工具機1，在此為一個借助蓄電池9驅(qū)動的錘鉆。 在下面同義地使用電動工具機1和錘鉆的概念。錘鉆1具有一個刀具軸3，該刀具軸可通過電動機2 (見圖幻驅(qū)動。刀具軸3在此示意地繪出。在此，一個在需要時設(shè)置在電動機2的電機軸(未示出)與刀具軸3之間的傳動裝置在這里以及在下面沒有被示出。在刀具軸3上可借助一個刀具接收裝置13不可相對轉(zhuǎn)動地設(shè)置一個刀具31，在此例如是鉆頭31 (見圖幻，其中，鉆頭31在刀具軸3被驅(qū)動時隨著該刀具軸一起在旋轉(zhuǎn)方向32上旋轉(zhuǎn)。在下面同義地使用刀具31和鉆頭的概念。電動機2，其在這里構(gòu)造為直流電機，可由操作者通過一個操作開關(guān)11接通。此外，錘鉆1具有一個轉(zhuǎn)換開關(guān)12，通過該轉(zhuǎn)換開關(guān)可切換旋轉(zhuǎn)方向32，被驅(qū)動的刀具軸3在該旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)鉆頭31扭曲或刀具接收裝置13卡住時，電動機2仍被驅(qū)動，盡管刀具軸3不再旋轉(zhuǎn)。由此錘鉆1旋轉(zhuǎn)。為了保護(hù)操作者，本錘鉆1具有一個控制裝置4(見圖2)。此外圖1示意地示出刀具軸3的一個旋轉(zhuǎn)角α，在此為四分之一轉(zhuǎn)。圖2示意地示出具有控制單元4的電動工具機1。該控制單元4包括一個測量單元51，通過該測量單元測量電機電流I的電流實際值IIST。如果電流實際值Iist超過電流極限值Ictenz，則計數(shù)器6開始運行，該計數(shù)器對限定的時間間隔Tdef的長度計數(shù)。如果電流實際值Iist在整個限定的時間間隔Tdef期間超過電流極限值IeKENZ，則被設(shè)置用于控制控制單元4的計算單元8打開電機電流I的電流回路91 中的開關(guān)10，使得該電流回路中斷并且電動機2不再被驅(qū)動。圖2因此示出通過中斷電流回路I的電動機2關(guān)斷，以及由此示出電動機2的空轉(zhuǎn)。因為電動機2在這樣的關(guān)斷時不是有源地被制動，該電動機慣性運轉(zhuǎn)直到所存儲的動能耗盡為止。變換地，電動機2通過控制單元4電地制動，其方式是該電動機被短路或者被改換極性，例如借助一個MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)。對于該情況優(yōu)選可行的是，所存儲的剩余能量被饋送回到驅(qū)動電動機2的蓄電池9、例如鋰離子蓄電池中。同樣優(yōu)選一種實施方式，其中當(dāng)電流實際值Iist在超過電流極限值Ieii■之后雖然再次在需要時以一個限定的數(shù)值(未示出)低于該電流極限值、但此后在一個較短的限定的時間間隔(未示出)內(nèi)和/或以另一個限定的數(shù)值(未示出)重新超過該電流極限值時， 也對限定的時間間隔Tdef繼續(xù)計數(shù)。電流極限值IeKENZ和/或限定的時間間隔Tdef優(yōu)選這樣地設(shè)置，使得在電流極限值 IeKENZ被超過之后測得的電動機2的旋轉(zhuǎn)對應(yīng)于小于為刀具軸3的一轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動角α (見圖 1)，優(yōu)選小于刀具軸3的二分之一轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)角α從電流實際值Iist超過電流極限值Ictenz 的時間點開始由與限定的時間間隔TDEF相對應(yīng)的第一部分和在開關(guān)10打開之后的第二部分組成，第二部分由仍存儲在錘鉆1中的旋轉(zhuǎn)能量得出。此外，該旋轉(zhuǎn)角α受到操作者、尤其是他的把持或者他多牢固地保持該錘鉆1以及被加工的工件(未示出)、尤其是其材料特性的影響。此外，該旋轉(zhuǎn)角α取決于錘鉆1的特性、尤其是其慣性矩，使得在錘鉆1較重時在限定的時間間隔Tdef相同的情況下得到另一個旋轉(zhuǎn)角α。該限定的時間間隔Tdef優(yōu)選這樣地設(shè)置，使得它最高對應(yīng)于為刀具軸3的二分之一轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角α，特別優(yōu)選最高對應(yīng)于為刀具軸3的四分之一轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角α。根據(jù)所使用的錘鉆，二分之一轉(zhuǎn)至四分之一的旋轉(zhuǎn)角α大致對應(yīng)于20ms至80ms的限定的時間間隔TDEF。但是在需要時對裝置專門地優(yōu)選另一個限定的時間間隔TDEF。如果電機電流I的電流實際值Iist升高到電流極限值I_z上方，則控制單元4使電機電流-動力傳動系、尤其是刀具軸3關(guān)斷，以便限制作用在操作者上的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)所選的限定的時間間隔Tdef，錘鉆1僅能夠在維持該轉(zhuǎn)矩的情況下圍繞刀具軸線旋轉(zhuǎn)與限定的時間間隔Tdef相對應(yīng)的若干分之一轉(zhuǎn)。附加地，它在較小的力矩下仍以由旋轉(zhuǎn)能量和其它影響合成的數(shù)值旋轉(zhuǎn)。因為錘鉆1繼續(xù)運行的旋轉(zhuǎn)角α取決于錘鉆1的所存儲的旋轉(zhuǎn)能量和/或性能， 所以優(yōu)選針對裝置專門確定電流極限值Ickenz和/或限定的時間間隔Tdef，并且可調(diào)用地存儲在控制單元4的存儲單元7中。在此，在另一種實施方式中優(yōu)選的是，根據(jù)被驅(qū)動的錘鉆的性能、尤其是根據(jù)電動機2的轉(zhuǎn)矩曲線M(t)和/或轉(zhuǎn)速nIST存儲不同的電流極限值Ictenz 和/或限定的時間間隔TDEF。變換地或附加地優(yōu)選的是，根據(jù)這些性能、尤其是根據(jù)電動機 2的轉(zhuǎn)矩曲線M(t)和/或轉(zhuǎn)速nIST在計算單元8中計算電流極限值Ictenz和/或限定的時間間隔TDEF。為此，該控制單元4在一種優(yōu)選的實施方式中還包括一個測量單元52、53，用于測量這些特性，尤其是用于測量電動機2的轉(zhuǎn)矩曲線M(t)和/或轉(zhuǎn)速nIST。優(yōu)選的是，至少該計算單元8以及計數(shù)器6、特別優(yōu)選還有該存儲單元7設(shè)置在一個唯一的集成的模塊中。在此優(yōu)選的是，計算單元8構(gòu)造為微處理器(CPU，中央處理單元)， 集成的模塊是微控制器。但是計算單元8也可實施為另一個可編程的電子模塊，例如構(gòu)造為PLD (可編程的邏輯裝置)或者FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)。此外，計數(shù)器6和/或存儲單元7也可實現(xiàn)為獨立的模塊。圖3在圖3(a)和圖3(b)中示出電流實際值Iist的兩個可能的變化過程。一旦電流實際值Iist超過電流極限值Ictenz，則計數(shù)器6 (見圖2)開始計算限定的時間間隔Tdef的長度。如果電流實際值Iist在整個限定的時間間隔Tdef上超過電流極限值 Ι_ΝΖ，則借助控制單元4打開電機電流I的電流回路91中的開關(guān)10，使得電機電流I被關(guān)斷，并且電動機2不再被驅(qū)動。圖3(a)除了電流實際值Iist和電流極限值Ictenz的曲線外還示出被電子地控制的最大許可的電機電流Imax以及根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN60745在電子裝置失效時最大許可的電機電流
Inoemo電機電流ι因此被限制在最大許可的電機電流ιΜΧ。原則上可行的是，電機電流ι 在從電流極限IeKENZ開始無限陡峭地上升時在整個限定的時間間隔Tdef中貼靠在電流極限上。這由圖3(b)示出。在卡住情況下，所需的轉(zhuǎn)矩和由此電機電流I的電流實際值Iist上升。在根據(jù)本發(fā)明的錘鉆1中，該上升被電子地允許，但是僅直到最大許可的電流極限Ι λχ。
權(quán)利要求
1.電動工具機(1)、尤其是錘鉆，具有一個可借助電動機( 驅(qū)動的刀具軸(3)，其特征在于，所述電動工具機包括一個電子的控制單元G)，所述控制單元在所述刀具軸( 被卡住時根據(jù)電流實際值(Iist)制動或關(guān)斷所述電動機O)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動工具機(1)，其特征在于，所述控制單元(4)包括一個用于檢測所述電流實際值(Iist)的測量單元(5)。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電動工具機(1)，其特征在于，當(dāng)所述電流實際值(Iist)在一個限定的時間間隔(Tdef)上超過一個電流極限值(Ictenz)時，所述電動機(2) 被關(guān)斷。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電動工具機(1)，其特征在于，所述控制單元(4) 為了檢測所述限定的時間間隔(Tdef)包括一個計數(shù)器(6)。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電動工具機(1)，其特征在于，所述電流極限值 (Igeenz)和/或所述限定的時間間隔(Tdef)是可預(yù)配置的。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電動工具機(1)，其特征在于，所述電流極限值 (Igeenz)和/或所述限定的時間間隔(Tdef)被這樣地設(shè)置，使得所述電動機(2)在所述電流極限值(IeKENZ)被超過之后的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)對應(yīng)于小于所述刀具軸(3)的一轉(zhuǎn)、優(yōu)選小于刀具軸(3)的二分之一轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電動工具機(1)，其特征在于，所述限定的時間間隔(Tdef)被這樣地設(shè)置，使得所述限定的時間間隔最高對應(yīng)于所述刀具軸(3)的二分之一轉(zhuǎn)，優(yōu)選最高對應(yīng)于所述刀具軸(3)的四分之一轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電動工具機(1)，其特征在于，所述限定的時間間隔(Tdef)最高為80ms，優(yōu)選最高為40ms。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電動工具機(1)，其特征在于，所述控制單元(4) 包括一個存儲單元(7)，從該存儲單元可取得所述電流極限值(Ictenz)和/或所述限定的時間間隔(Tdef)。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電動工具機(1)，其特征在于，所述控制單元(4)包括一個用于控制所述控制單元(4)和/或用于計算所述電流極限值(IeKENZ)和/或所述限定的時間間隔(Tdef)的計算單元(8)。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電動工具機(1)，其特征在于，所述電流極限值 (Igeenz)和/或所述限定的時間間隔(Tdef)取決于所述電動機(2)的轉(zhuǎn)速實際值(riIST)和/ 或轉(zhuǎn)矩曲線(M(t))。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電動工具機(1)，其特征在于，所述電動機(2) 是直流電機。
13.用于使尤其是根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的電動工具機(1)、尤其是錘鉆的電動機( 關(guān)斷的方法，該電動工具機具有一個可借助電動機( 驅(qū)動的刀具軸(3)，其特征在于，當(dāng)一個對于所述電動機O)的驅(qū)動必要的電流實際值(Iist)在一個限定的時間間隔(Tdef)上超過一個電流極限值(Ictenz)時，關(guān)斷或制動所述電動機O)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，這樣地設(shè)置所述限定的時間間隔 (Tdef)，使得所述限定的時間間隔最高對應(yīng)于所述刀具軸(3)的二分之一轉(zhuǎn)，優(yōu)選最高對應(yīng)于所述刀具軸(3)的四分之一轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述電動機(2)的轉(zhuǎn)速實際值(nIST)和/或轉(zhuǎn)矩曲線(M(t))計算所述電流極限值(Ictenz)和/或所述限定的時間間隔 (Tdef) ο
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動工具機、尤其是錘鉆，具有一個可借助電動機驅(qū)動的刀具軸，其中，電動工具機包括一個電子的控制單元，該控制單元在刀具軸卡住時根據(jù)電流實際值制動或關(guān)斷該電動機。本發(fā)明還涉及一種用于使尤其是根據(jù)本發(fā)明的電動工具機、尤其是錘鉆的電動機關(guān)斷的方法，該電動工具機具有一個可借助電動機驅(qū)動的刀具軸，其中，當(dāng)對于電動機的驅(qū)動必要的電流實際值在一個限定的時間間隔上超過一個電流極限值時，關(guān)斷或制動該電動機。
文檔編號B23B45/16GK102528772SQ201110351198
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者A·施萊格爾, B·維恩特澤, J·迪特爾 申請人:羅伯特·博世有限公司