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Title:
BRAKE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/154567
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a brake device for an electric motor (12), which has at least one armature winding (14) and at least one field winding (16), comprising at least one open-loop and/or closed-loop control unit (18) at least for open-loop control and/or closed-loop control of at least one electric current through the armature winding (14) and/or through the field winding (16). According to the invention, in the event of short-circuit braking of the electric motor (12), the open-loop and/or control-loop unit (18) is intended to reduce, at least temporarily, an electric armature current flowing through the armature winding (14).

Inventors:
WIKER, Juergen (Tannenbergstr. 42, Stuttgart, 70374, DE)
DENGLER, Klaus (Friedhofstrasse 7, Kornwestheim, 70806, DE)
SCHNEIDER, Matthias (In Den Ringelgaerten 3a, Stuttgart, 70374, DE)
Application Number:
EP2019/050230
Publication Date:
August 15, 2019
Filing Date:
January 07, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
H02P3/12; H02P3/22; H02P25/14; B27B5/38
Foreign References:
US5677586A1997-10-14
US20080143283A12008-06-19
US3848169A1974-11-12
Other References:
None
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Claims:
Ansprüche

1. Bremsvorrichtung für einen Elektromotor (12), welcher zumindest eine An kerwicklung (14) und zumindest eine Feldwicklung (16) aufweist, mit zu mindest einer Steuer- und/oder Regeleinheit (18) zumindest zu einer Steu erung und/oder Regelung zumindest eines elektrischen Stroms durch die Ankerwicklung (14) und/oder durch die Feldwicklung (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (18) dazu vorgese hen ist, bei einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors (12) einen durch die Ankerwicklung (14) fließenden elektrischen Ankerstrom zumindest zeit weise zu reduzieren.

2. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (18) dazu vorgesehen ist, bei einer Kurz schlussbremsung des Elektromotors (12) eine elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms zumindest zeitweise geringer einzustellen als ei ne elektrische Stromstärke eines durch die Feldwicklung (16) fließenden elektrischen Feldstroms.

3. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumin dest eine Erfassungseinheit (20) zumindest zu einer Erfassung des elektri schen Feldstroms.

4. Bremsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (20) dazu vorgesehen ist, der Steuer- und/oder Re geleinheit (18) zumindest eine Information über den elektrischen Feldstrom bereitzustellen und dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (18) dazu vor gesehen ist, in Abhängigkeit von der Information den elektrischen Anker strom zu steuern und/oder zu regeln.

5. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (18) und eine Er fassungseinheit (20) zumindest teilweise einteilig ausgebildet sind.

6. Verfahren zu einem Betrieb einer Bremsvorrichtung, insbesondere einer Bremsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt bei einer Kurzschlussbremsung eines Elektromotors (12) ein durch eine An kerwicklung (14) fließender elektrischer Ankerstrom zumindest zeitweise reduziert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt bei einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors (12) eine elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms zumindest zeitweise geringer eingestellt wird als eine elektrische Stromstärke eines elektrischen Feldstroms.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der elektrische Feldstrom erfasst wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest eine Information über einen elektrischen Feldstrom bereitgestellt wird und dass in Abhängigkeit von der Information der elektrische Ankerstrom gesteuert und/oder geregelt wird.

10. Werkzeugmaschine mit zumindest einem Elektromotor (12) und mit zumin dest einer Bremsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

Description:
Beschreibung

Bremsvorrichtung

Stand der Technik

Es ist bereits eine Bremsvorrichtung für einen Elektromotor, welcher zumindest eine Ankerwicklung und zumindest eine Feldwicklung aufweist, mit zumindest einer Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest zu einer Steuerung und/oder Re gelung zumindest eines elektrischen Stroms durch die Ankerwicklung und/oder durch die Feldwicklung vorgeschlagen worden.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Bremsvorrichtung für einen Elektromotor, wel cher zumindest eine Ankerwicklung und zumindest eine Feldwicklung aufweist, mit zumindest einer Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest zu einer Steuerung und/oder Regelung zumindest eines elektrischen Stroms durch die Ankerwick lung und/oder durch die Feldwicklung.

Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, bei einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors einen durch die Anker wicklung fließenden elektrischen Ankerstrom zumindest zeitweise zu reduzieren.

Der Elektromotor weist vorzugsweise einen Stator und einen Anker auf. Der Sta tor ist insbesondere als ein statisches Bauteil ausgebildet, welches insbesondere während eines Betriebs des Elektromotors eigenbewegungsfrei relativ zu dem Anker ist. Der Anker ist vorzugsweise als ein beweglich gelagertes Bauteil, ins besondere als ein rotatorisch beweglich gelagertes Bauteil ausgebildet, welches insbesondere während des Betriebs des Elektromotors relativ zu dem Stator be wegbar, insbesondere drehbar, ist. Vorzugsweise weisen der Stator und der An ker jeweils zumindest einen, vorzugsweise aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Blechschichten, insbesondere Elektroblechschichten, gebildeten, Grundkörper auf. Vorzugsweise weist der Stator die Feldwicklung auf. Vorzugs weise weist der Anker die Ankerwicklung auf. Vorzugsweise sind die Feldwick lung und die Ankerwicklung jeweils aus zumindest einem langgestreckten elektrisch leitfähigen Leitungselement, wie beispielsweise aus einem Draht, aus einem Kabel o. dgl., gebildet. Insbesondere kann das Leitungselement eine elektrisch isolierende Isolationsschicht aufweisen. Vorzugsweise ist das Lei tungselement zu einer Bildung der Feldwicklung im Wesentlichen spulenartig um den Grundkörper des Stators gewickelt. Vorzugsweise ist zumindest ein weiteres Leitungselement zur Bildung der Ankerwicklung im Wesentlichen spulenartig um den Grundkörper des Ankers gewickelt. Unter„vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Da runter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbe sondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zu mindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.

Der Elektromotor kann insbesondere als ein Innenläufermotor oder als ein Au ßenläufermotor ausgebildet sein. Vorzugsweise rotiert ein Anker eines Innenläu fermotors bei einem Betrieb des Innenläufermotors umgeben von einem Stator des Innenläufermotors. Vorzugsweise umgibt ein Anker eines Außenläufermotors einen Stator des Außenläufermotors und rotiert bei einem Betrieb des Außenläu fermotors um den Stator. Bevorzugt ist der Elektromotor als ein Universalmotor ausgebildet. Insbesondere ist der Elektromotor sowohl mit elektrischer Gleich spannung als auch mit elektrischer Wechselspannung betreibbar. Vorzugsweise weist der Elektromotor zumindest ein Kommutatorsystem, insbesondere zu einer korrekten Bestromung der Ankerwicklung, auf. Insbesondere kann der Anker durch eine korrekte Bestromung des Elektromotors in eine Rotation versetzt wer den. Insbesondere kann der Elektromotor mittels des rotierenden Ankers bei spielsweise eine Antriebswelle einer Werkzeugmaschine o. dgl. antreiben. Zu einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors wird vorzugsweise der Elektromo tor, insbesondere die Feldwicklung und die Ankerwicklung, elektrisch kurzge schlossen. Vorzugsweise wirkt bei einem Kurzschluss des Elektromotors eine gegenelektromotorische Kraft, welche insbesondere einen elektrischen Kurz schlussstrom bewirkt. Ein bei einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors durch die Ankerwicklung fließender elektrischer Kurzschlussstrom ist insbeson dere der elektrische Ankerstrom. Ein bei einer Kurzschlussbremsung des Elekt romotors durch die Feldwicklung fließender elektrischer Kurzschlussstrom ist insbesondere ein elektrischer Feldstrom.

Unter einer„Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer„Steuerelektro nik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Spei chereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebspro gramm verstanden werden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann insbesonde re als ein Mikroprozessor, als ein Mikrorechner oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Steuer- und/oder Regeleinheit ausgebildet sein. Grundsätzlich ist vorstellbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit als ein elektrischer bzw. elektronischer Regelkreis, als ein integrierter Schaltkreis o. dgl. ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit zu einer Steuerung und/oder Regelung der Bestromung des Elektromotors bei einem Be trieb des Elektromotors vorgesehen. Alternativ ist vorstellbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit lediglich zu einer Steuerung und/oder Regelung einer Kurzschlussbremsung vorgesehen ist. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Re geleinheit dazu vorgesehen, die Kurzschlussbremsung einzuleiten, insbesondere in Abhängigkeit eines Signals, beispielsweise von einem Sensor, von einem Be nutzer o. dgl. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist vorzugsweise dazu vorgese hen, bei einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors den elektrischen Anker strom, insbesondere eine elektrische Stromstärke des Ankerstroms, zumindest zeitweise zu reduzieren, insbesondere im Vergleich zu einem elektrischen An kerstrom bei gleichen Betriebsparametern und einer ungeregelten Kurzschluss bremsung des Elektromotors. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, den elektrischen Ankerstrom zu Beginn der Kurzschlussbrem sung zu reduzieren. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorge sehen, den elektrischen Ankerstrom zumindest 5 ms lang, besonders bevorzugt zumindest 10 ms lang, ab dem Beginn der Kurzschlussbremsung zu reduzieren. Vorzugsweise kann die Steuer- und/oder Regeleinheit den elektrischen Anker strom ab dem Beginn der Kurzschlussbremsung länger als 10 ms lang reduzie- ren, insbesondere in Abhängigkeit von einer Systemauslegung und/oder einer Antriebsstrangauslegung eines die Bremsvorrichtung umfassenden Geräts. Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann den elektrischen Ankerstrom vorzugsweise durch eine Ansteuerung von elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen der Bremsvorrichtung, wie beispielsweise Widerständen, Dioden, Kondensatoren, Transistoren, insbesondere MOSFETs und/oder IGBTs, o. dgl., durch eine zu mindest teilweise Ableitung des elektrischen Ankerstroms, beispielsweise in ei nen Freilaufkreis o. dgl., und/oder durch eine andere, einem Fachmann als sinn voll erscheinende Maßnahme reduzieren. Insbesondere kann die Steuer- und/oder Regeleinheit nach einer Reduktion des elektrischen Ankerstroms einen Anstieg des Ankerstroms zulassen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bremsvorrichtung kann vorteil haft eine Abbremsdauer eines Elektromotors reproduzierbar minimiert werden. Vorteilhaft können Bremsaussetzer bei einer Kurzschlussbremsung verhindert werden. Eine Erwärmung einer Ankerwicklung und ein Verschleiß eines Kommu tatorsystems können vorteilhaft gering gehalten werden. Daher können weniger widerstandsfähige und somit vorteilhaft kostengünstige Bauteile verwendet wer den. Vorteilhaft kann eine kostengünstige Bremsvorrichtung bereitgestellt wer den, welche überlastungsfrei eine Mehrzahl von Bremsvorgängen in einer glei chen Zeitspanne als ohne eine Ankerstromreduzierung ermöglicht.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, bei einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors eine elektri sche Stromstärke des elektrischen Ankerstroms zumindest zeitweise geringer einzustellen als eine elektrische Stromstärke eines durch die Feldwicklung flie ßenden elektrischen Feldstroms. Vorzugsweise zeigen der elektrische Anker strom und der elektrische Feldstrom bei einer ungeregelten Kurzschlussbrem sung des Elektromotors eine zumindest im Wesentlichen gleiche elektrische Stromstärke und einen zumindest im Wesentlichen gleichen zeitlichen Verlauf. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die elektri sche Stromstärke des elektrischen Ankerstroms zu Beginn der Kurzschlussbrem sung geringer einzustellen als die elektrische Stromstärke des elektrischen Feld stroms. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, die elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms zumindest 5 ms lang, be- sonders bevorzugt zumindest 10 ms lang, ab dem Beginn der Kurzschlussbrem sung geringer einzustellen als die elektrische Stromstärke des elektrischen Feld stroms. Vorzugsweise kann die Steuer- und/oder Regeleinheit die elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms ab dem Beginn der Kurzschlussbrem sung länger als 10 ms lang geringer einstellen als die elektrische Stromstärke des elektrischen Feldstroms, insbesondere in Abhängigkeit von der Systemaus legung und/oder der Antriebsstrangauslegung des die Bremsvorrichtung umfas senden Geräts. Insbesondere kann die Steuer- und/oder Regeleinheit nach einer Verringerung der elektrischen Stromstärke des elektrischen Ankerstroms im Ver gleich zu der elektrischen Stromstärke des elektrischen Feldstroms einen Anstieg der elektrischen Stromstärke, insbesondere bis auf einen Wert der elektrischen Stromstärke des elektrischen Feldstroms, zulassen. Vorteilhaft kann die elektri sche Stromstärke des elektrischen Ankerstroms reduziert werden. Vorteilhaft können Kontaktprobleme am Kommutatorsystem verhindert werden und ein re produzierbarer Bremsverlauf erreicht werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Bremsvorrichtung zumindest eine Erfas sungseinheit zumindest zu einer Erfassung des elektrischen Feldstroms umfasst. Die Erfassungseinheit ist vorzugsweise zu einer Messung des elektrischen Feld stroms, insbesondere zu einer Messung der elektrischen Stromstärke des elektri schen Feldstroms und/oder zu einer Messung des zeitlichen Verlaufs des elektri schen Feldstroms, vorgesehen. Vorzugsweise kann die Erfassungseinheit als ein, beispielsweise in einen elektrischen bzw. elektronischen Regelkreis integrier ter, Bestandteil der Steuer- und/oder Regeleinheit ausgebildet sein. Insbesonde re kann die Erfassungseinheit zumindest teilweise als ein Strommesswiderstand o. dgl. ausgebildet sein. Alternativ ist vorstellbar, dass die Erfassungseinheit als ein, insbesondere separat von der Steuer- und/oder Regeleinheit ausgebildetes, Strommessgerät, wie beispielsweise als ein Amperemeter o. dgl., ausgebildet ist. Vorteilhaft kann der elektrische Feldstrom, insbesondere die elektrische Strom stärke des elektrischen Feldstroms, erfasst werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Erfassungseinheit dazu vorgesehen ist, der Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest eine Information über den elektri schen Feldstrom bereitzustellen und dass die Steuer- und/oder Regeleinheit da zu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von der Information den elektrischen Anker- ström zu steuern und/oder zu regeln. Vorzugsweise ist die Erfassungseinheit dazu vorgesehen, der Steuer- und/oder Regeleinheit die Information über den elektrischen Feldstrom als ein elektrisches Signal, insbesondere über eine elekt rische Leitung, bereitzustellen. Bevorzugt ist die Erfassungseinheit dazu vorge sehen, der Steuer- und/oder Regeleinheit die, insbesondere aktuell erfasste, elektrische Stromstärke des elektrischen Feldstroms bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Erfassungseinheit dazu vorgesehen ist, der Steuer- und/oder Regeleinheit den zeitlichen Verlauf des elektrischen Feldstroms bereitzustellen. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorge sehen, die Information als Eingangsgröße für eine Steuerung und/oder Regelung einer Regelgröße zu nutzen. Vorzugsweise ist die Regelgröße als der elektrische Ankerstrom, insbesondere als die elektrische Stromstärke des elektrischen An kerstroms, ausgebildet. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, bei der Kurzschlussbremsung des Elektromotors die elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms in Abhängigkeit von der erfassten elektrischen Stromstärke des elektrischen Feldstroms zu steuern und/oder zu regeln. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, bei der Kurzschlussbremsung des Elektromotors die elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms zumindest zeitweise geringer einzustellen als die er fasste elektrische Stromstärke des elektrischen Feldstroms. Vorzugsweise kön nen sich durch eine Steuerung und/oder Regelung des elektrischen Ankerstroms in Abhängigkeit von dem elektrischen Feldstrom bei einer, insbesondere auf grund der Kurzschlussbremsung, fallenden Motordrehzahl des Elektromotors ein konstanter Feldstrom und ein steigender Ankerstrom einstellen. Vorteilhaft kann durch einen gleichbleibenden Feldstrom eine Strom red uktion am Kommutator system erreicht werden, was wiederum vorteilhaft eine Mehrzahl von Bremsvor gängen eines thermisch überlastungsfreien Elektromotors ermöglicht.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit und eine Erfassungseinheit zumindest teilweise einteilig ausgebildet sind. Bevorzugt ist die Erfassungseinheit als die Erfassungseinheit ausgebildet, welche zu der Erfas sung des elektrischen Feldstroms ausgebildet ist. Alternativ ist vorstellbar, dass die Bremsvorrichtung neben der Erfassungseinheit zur Erfassung des elektri schen Feldstroms eine weitere, zumindest teilweise einteilig mit der Steuer- und/oder Regeleinheit ausgebildete Erfassungseinheit aufweist. Insbesondere ist die Erfassungseinheit zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, in die Steuer- und/oder Regeleinheit integriert. Vorzugsweise ist die Erfassungseinheit ein Be standteil eines durch die Steuer- und/oder Regeleinheit ausgebildeten elektri schen bzw. elektronischen Regelkreises. Vorzugsweise ist die Erfassungseinheit derart ausgebildet, dass der elektrische Feldstrom zu einer Erfassung zumindest teilweise durch die Erfassungseinheit, insbesondere durch einen als die Erfas sungseinheit ausgebildeten Teil des elektrischen bzw. elektronischen Regelkrei ses, fließt. Vorteilhaft kann eine Bereitstellung von erfassten Informationen mit geringer Latenzzeit erfolgen. Vorteilhaft kann eine besonders genaue Anker stromregelung ermöglicht werden.

Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem Verfahren zu einem Betrieb ei ner Bremsvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Bremsvorrich tung.

Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt bei einer Kurzschlussbremsung eines Elektromotors ein durch eine Ankerwicklung fließen der elektrischer Ankerstrom zumindest zeitweise reduziert wird. Vorteilhaft kann eine Abbremsdauer eines Elektromotors reproduzierbar minimiert werden. Vor teilhaft können Bremsaussetzer bei einer Kurzschlussbremsung verhindert wer den. Eine Erwärmung einer Ankerwicklung und ein Verschleiß eines Kommuta torsystems können vorteilhaft gering gehalten werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt bei einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors eine elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms zumindest zeitweise geringer eingestellt wird als eine elektrische Stromstärke eines elektrischen Feldstroms. Vorteilhaft kann die elekt rische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms reduziert werden. Vorteilhaft können Kontaktprobleme am Kommutatorsystem verhindert werden und ein re produzierbarer Bremsverlauf erreicht werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der elektrische Feldstrom erfasst wird. Vorteilhaft kann insbesondere die elektrische Stromstärke des elektrischen Feldstroms erfasst werden. Zudem wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zumin dest eine Information über einen elektrischen Feldstrom bereitgestellt wird und dass in Abhängigkeit von der Information der elektrische Ankerstrom gesteuert und/oder geregelt wird. Vorteilhaft kann durch einen gleichbleibenden Feldstrom eine Strom red uktion am Kommutatorsystem erreicht werden, was wiederum vor teilhaft eine Mehrzahl von Bremsvorgängen eines thermisch überlastungsfreien Elektromotors ermöglicht.

Des Weiteren geht die Erfindung aus von einer Werkzeugmaschine mit zumin dest einem Elektromotor und mit zumindest einer erfindungsgemäßen Bremsvor richtung. Der Elektromotor ist vorzugsweise als ein Universalmotor ausgebildet. Die Werkzeugmaschine kann insbesondere als eine Kreissäge, als eine Stichsä ge, als eine Bohrmaschine, als ein Winkelschleifer oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Werkzeugmaschine ausgebildet sein. Vor zugsweise umfasst die Werkzeugmaschine weitere, insbesondere für einen Be trieb der Werkzeugmaschine benötigte, Bauteile. Insbesondere kann die Werk zeugmaschine zumindest eine Energieversorgungseinheit, wie beispielsweise einen Akkumulator, eine Netzspannungsversorgung o. dgl., ein Werkzeugfutter, ein Gehäuse und/oder weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende, Bau teile umfassen. Vorteilhaft kann eine langlebige, benutzersichere und kosten günstige Werkzeugmaschine bereitgestellt werden.

Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Ins besondere können/kann die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung, das erfin dungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Ver fahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Gren zen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten. Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merk male in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen fassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in einer schemati schen Darstellung,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung in einer schemati schen Darstellung und

Fig. 3 ein Diagramm von Stromverläufen bei einer Kurzschlussbrem sung mittels der Bremsvorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt eine Werkzeugmaschine 22 in einer schematischen Darstellung. Die Werkzeugmaschine 22 ist als eine Handwerkzeugmaschine ausgebildet. Die Werkzeugmaschine 22 ist als eine Kreissäge ausgebildet. Alternativ ist vorstell bar, dass die Werkzeugmaschine 22 als eine Bohrmaschine, als eine Stichsäge, als ein Winkelschleifer o. dgl. ausgebildet ist. Die Werkzeugmaschine 22 weist eine Gehäuseeinheit 24 auf. Die Werkzeugmaschine 22 weist einen Elektromotor 12 auf. Der Elektromotor 12 ist als ein Universalmotor ausgebildet. Der Elektro motor 12 ist innerhalb der Gehäuseeinheit 24 angeordnet. Der Elektromotor 12 ist zu einem Antrieb eines Einsatzwerkzeugs 26 der Werkzeugmaschine 22 vor gesehen. Das Einsatzwerkzeug 26 ist als ein Kreissägeblatt ausgebildet. Die Werkzeugmaschine 22 weist eine Bremsvorrichtung 10 für den Elektromotor 12 auf. Die Bremsvorrichtung 10 ist innerhalb der Gehäuseeinheit 24 der Werk zeugmaschine 22 angeordnet. Figur 2 zeigt eine Bremsvorrichtung 10 für den Elektromotor 12 in einer schema tischen Darstellung. Der Elektromotor 12 weist einen Stator 28 und einen Anker 30 auf. Der Stator 28 ist als ein statisches Bauteil ausgebildet, welches während eines Betriebs des Elektromotors 12 eigenbewegungsfrei relativ zu dem Anker 30 ist. Der Anker 30 ist als ein beweglich gelagertes Bauteil ausgebildet, welches während des Betriebs des Elektromotors 12 relativ zu dem Stator 28 bewegbar ist. Der Anker 30 ist als ein rotatorisch beweglich gelagertes Bauteil ausgebildet, welches während des Betriebs des Elektromotors 12 relativ zu dem Stator 28 drehbar ist. Der Stator 28 weist einen Statorgrund körper 32 auf. Der Anker 30 weist einen Ankergrundkörper 34 auf. Der Statorgrund körper 32 und der Anker grundkörper 34 sind jeweils aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Schichten aus Elektroblech ausgebildet. Der Elektromotor 12 weist eine Anker wicklung 14 und eine Feldwicklung 16 auf. Die Ankerwicklung 14 ist aus einem langgestreckten elektrisch leitfähigen Leitungselement gebildet. Die Feldwicklung 16 ist aus zwei weiteren langgestreckten elektrisch leitfähigen Leitungselementen gebildet. Die Leitungselemente sind jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Draht gebildet. Die Leitungselemente weisen jeweils eine elektrisch isolierende Isolati onsschicht auf. Die zwei weiteren Leitungselemente sind zu einer Bildung der Feldwicklung 16 im Wesentlichen spulenartig um den Statorgrund körper 32 ge wickelt. Das eine Leitungselement ist zur Bildung der Ankerwicklung 14 im We sentlichen spulenartig um den Ankergrundkörper 34 gewickelt.

Der Elektromotor 12 ist als ein Innenläufermotor ausgebildet. Der Anker 30 des als ein Innenläufermotor ausgebildeten Elektromotors 12 rotiert bei einem Betrieb des Innenläufermotors umgeben von dem Stator 28 des als ein Innenläufermotor ausgebildeten Elektromotors 12. Der Elektromotor 12 ist als ein Universalmotor ausgebildet. Der Elektromotor 12 ist sowohl mit elektrischer Gleichspannung als auch mit elektrischer Wechselspannung betreibbar. Der Elektromotor 12 weist ein Kommutatorsystem 36 auf. Das Kommutatorsystem 36 ist zu einer korrekten Bestromung der Ankerwicklung 14 vorgesehen. Der Anker 30 kann durch eine korrekte Bestromung des Elektromotors 12 in eine Rotation versetzt werden. Der Elektromotor 12 kann mittels des rotierenden Ankers 30 beispielsweise eine An triebswelle der Werkzeugmaschine 22 o. dgl. antreiben. Zu einer Kurzschluss bremsung des Elektromotors 12 wird der Elektromotor 12 elektrisch kurzge schlossen. Zu einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors 12 werden die Feldwicklung 16 und die Ankerwicklung 14 elektrisch kurzgeschlossen. Bei einem Kurzschluss des Elektromotors 12 wirkt eine gegenelektromotorische Kraft, wel che einen elektrischen Kurzschlussstrom bewirkt. Ein bei einer Kurzschluss bremsung des Elektromotors 12 durch die Ankerwicklung 14 fließender elektri scher Kurzschlussstrom ist ein elektrischer Ankerstrom. Ein bei einer Kurz schlussbremsung des Elektromotors 12 durch die Feldwicklung 16 fließender elektrischer Kurzschlussstrom ist ein elektrischer Feldstrom.

Die Bremsvorrichtung 10 weist eine Steuer- und/oder Regeleinheit 18 auf. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist zu einer Steuerung und/oder Regelung ei nes elektrischen Stroms durch die Ankerwicklung 14 und/oder durch die Feld wicklung 16 vorgesehen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgese hen, bei einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors 12 einen durch die An kerwicklung 14 fließenden elektrischen Ankerstrom zumindest zeitweise zu redu zieren. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist als ein elektronischer Regelkreis ausgebildet. Alternativ ist denkbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 als ein Mikroprozessor, als ein Mikrorechner, als ein elektrischer Regelkreis, als ein integrierter Schaltkreis o. dgl. ausgebildet ist. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist zu einer Steuerung und/oder Regelung der Bestromung des Elektromotors 12 bei einem Betrieb des Elektromotors 12 vorgesehen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 kann einen elektrischen Energiefluss von einer Energieversor gungseinheit 38 an den Elektromotor 12 steuern und/oder regeln. Die Energie versorgungseinheit 38 kann als ein Akkumulator, als eine Netzspannungsversor gung o. dgl. ausgebildet sein. Alternativ ist vorstellbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 lediglich zu einer Steuerung und/oder Regelung einer Kurz schlussbremsung vorgesehen ist. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgesehen, die Kurzschlussbremsung einzuleiten. Die Steuer- und/oder Re geleinheit 18 ist dazu vorgesehen, die Kurzschlussbremsung in Abhängigkeit eines Signals, beispielsweise von einem Sensor, von einem Benutzer o. dgl. ein zuleiten. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgesehen, bei einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors 12 eine elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms zumindest zeitweise zu reduzieren. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgesehen, den elektrischen Ankerstrom im Vergleich zu einem elektrischen Ankerstrom bei gleichen Betriebsparametern und einer ungeregelten Kurzschlussbremsung des Elektromotors 12 zumindest zeitweise zu reduzieren. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgese hen, den elektrischen Ankerstrom zu Beginn der Kurzschlussbremsung zu redu zieren. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgesehen, den elektri schen Ankerstrom bevorzugt zumindest 5 ms lang, besonders bevorzugt zumin dest 10 ms lang, ab dem Beginn der Kurzschlussbremsung zu reduzieren. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 kann den elektrischen Ankerstrom ab dem Be ginn der Kurzschlussbremsung länger als 10 ms lang reduzieren, insbesondere in Abhängigkeit von einer Systemauslegung und/oder einer Antriebsstrangausle gung der Werkzeugmaschine 22. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 kann den elektrischen Ankerstrom durch eine Ansteuerung von elektrischen bzw. elektroni schen Bauteilen der Bremsvorrichtung 10, wie beispielsweise Widerständen, Di oden, Kondensatoren, Transistoren, insbesondere MOSFETs und/oder IGBTs, o. dgl., durch eine zumindest teilweise Ableitung des elektrischen Ankerstroms, beispielsweise in einen Freilaufkreis o. dgl., und/oder dergleichen Maßnahme reduzieren. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 kann nach einer Reduktion des elektrischen Ankerstroms einen Anstieg des Ankerstroms zulassen.

Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgesehen ist, bei einer Kurz schlussbremsung des Elektromotors 12 eine elektrische Stromstärke des elektri schen Ankerstroms zumindest zeitweise geringer einzustellen als eine elektrische Stromstärke eines durch die Feldwicklung 16 fließenden elektrischen Feldstroms. Der elektrische Ankerstrom und der elektrische Feldstrom zeigen bei einer unge regelten Kurzschlussbremsung des Elektromotors 12 eine zumindest im Wesent lichen gleiche elektrische Stromstärke und einen zumindest im Wesentlichen gleichen zeitlichen Verlauf. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorge sehen, die elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms zu Beginn der Kurzschlussbremsung geringer einzustellen als die elektrische Stromstärke des Feldstroms. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgesehen, die elekt rische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms bevorzugt zumindest 5 ms lang, besonders bevorzugt zumindest 10 ms lang, ab dem Beginn der Kurz schlussbremsung geringer einzustellen als die elektrische Stromstärke des elektrischen Feldstroms. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 kann die elektri sche Stromstärke des elektrischen Ankerstroms ab dem Beginn der Kurz schlussbremsung länger als 10 ms lang geringer einstellen als die elektrische Stromstärke des elektrischen Feldstroms, insbesondere in Abhängigkeit von der Systemauslegung und/oder der Antriebsstrangauslegung der Werkzeugmaschine 22. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 kann nach einer Verringerung der elektrischen Stromstärke des elektrischen Ankerstroms im Vergleich zu der elektrischen Stromstärke des elektrischen Feldstroms einen Anstieg der elektri schen Stromstärke zulassen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 kann nach einer Verringerung der elektrischen Stromstärke des elektrischen Ankerstroms im Vergleich zu der elektrischen Stromstärke des elektrischen Feldstroms einen Anstieg der elektrischen Stromstärke bis auf einen Wert der elektrischen Strom stärke des elektrischen Feldstroms zulassen.

Die Bremsvorrichtung 10 umfasst eine Erfassungseinheit 20 zu einer Erfassung des elektrischen Feldstroms. Die Erfassungseinheit 20 ist zu einer Messung der elektrischen Stromstärke des elektrischen Feldstroms und/oder zu einer Mes sung des zeitlichen Verlaufs des elektrischen Feldstroms vorgesehen. Die Erfas sungseinheit 20 ist als ein Bestandteil der Steuer- und/oder Regeleinheit 18 aus gebildet. Alternativ ist denkbar, dass die Erfassungseinheit 20 separat von der Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ausgebildet ist. Die Erfassungseinheit 20 ist als ein Strommesswiderstand ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass die Erfas sungseinheit 20 als ein Strommessgerät, wie beispielsweise als ein Amperemeter o. dgl., ausgebildet ist.

Die Erfassungseinheit 20 ist dazu vorgesehen, der Steuer- und/oder Regeleinheit 18 zumindest eine Information über den elektrischen Feldstrom bereitzustellen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von der Information den elektrischen Ankerstrom zu steuern und/oder zu regeln. Die Erfassungseinheit 20 ist dazu vorgesehen, der Steuer- und/oder Regeleinheit 18 die Information über den elektrischen Feldstrom als ein elektrisches Signal bereitzustellen. Die Erfassungseinheit 20 ist dazu vorgesehen, der Steuer- und/oder Regeleinheit 18 eine aktuell erfasste elektrische Stromstärke des elektrischen Feldstroms bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Erfassungseinheit 20 dazu vorgesehen ist, der Steuer- und/oder Re geleinheit 18 den zeitlichen Verlauf des elektrischen Feldstroms bereitzustellen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgesehen, die Information als Eingangsgröße für eine Steuerung und/oder Regelung einer Regelgröße zu nut zen. Die Regelgröße ist als der elektrische Ankerstrom ausgebildet. Die Regel- große ist als die elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms ausgebil det. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgesehen, bei der Kurz schlussbremsung des Elektromotors 12 die elektrische Stromstärke des elektri schen Ankerstroms in Abhängigkeit von der erfassten elektrischen Stromstärke des elektrischen Feldstroms zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ist dazu vorgesehen, bei der Kurzschlussbremsung des Elektro motors 12 die elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms zumindest zeitweise geringer einzustellen als die erfasste elektrische Stromstärke des elektrischen Feldstroms. Vorzugsweise können sich durch eine Steuerung und/oder Regelung des elektrischen Ankerstroms in Abhängigkeit von dem elektrischen Feldstrom bei einer aufgrund der Kurzschlussbremsung fallenden Motordrehzahl des Elektromotors 12 ein konstanter Feldstrom und ein steigender Ankerstrom einstellen.

Die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 und eine Erfassungseinheit 20 sind zumin dest teilweise einteilig ausgebildet. Die Erfassungseinheit 20 ist als die Erfas sungseinheit 20 ausgebildet, welche zu der Erfassung des elektrischen Feld stroms ausgebildet ist. Alternativ ist vorstellbar, dass die Bremsvorrichtung 10 neben der Erfassungseinheit 20 zur Erfassung des elektrischen Feldstroms eine weitere, zumindest teilweise einteilig mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ausgebildete Erfassungseinheit aufweist. Die Erfassungseinheit 20 ist zumindest teilweise in die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 integriert. Die Erfassungseinheit 20 ist vollständig in die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 integriert. Die Erfas sungseinheit 20 ist ein Bestandteil des durch die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 ausgebildeten elektronischen Regelkreises. Die Erfassungseinheit 20 ist der art ausgebildet, dass der elektrische Feldstrom zu einer Erfassung zumindest teilweise durch die Erfassungseinheit 20 fließt. Der elektrische Feldstrom fließt durch einen als die Erfassungseinheit 20 ausgebildeten Teil des elektronischen Regelkreises.

Figur 3 zeigt ein Diagramm 40 von Stromverläufen 42, 44 bei einer Kurzschluss bremsung mittels der Bremsvorrichtung 10. Das Diagramm 40 weist eine Abszis senachse 46 und eine Ordinatenachse 48 auf. Auf der Abszissenachse 46 ist eine Zeitdauer angetragen. Auf der Ordinatenachse 48 ist eine elektrische Stromstärke angetragen. Eine Höhe 50 eines Kästchens 52 entspricht einer elektrischen Stromstärke von 10 A. Eine Breite 54 des Kästchens 52 entspricht einer Zeitdauer von 50 ms. Eine gestrichelte Linie 56 markiert den Beginn der Kurzschlussbremsung. Der elektrische Feldstrom ist durch einen ersten Strom verlauf 42 dargestellt. Der elektrische Ankerstrom ist durch einen zweiten Strom verlauf 44 dargestellt. Zeitlich vor der Kurzschlussbremsung weisen der elektri sche Feldstrom und der elektrische Ankerstrom im Wesentlichen gleiche elektri sche Stromstärken von maximal ca. 5 A auf. Zeitlich vor der Kurzschlussbrem sung verlaufen der elektrische Feldstrom und der elektrische Ankerstrom pha senversetzt zueinander. Zu Beginn der Kurzschlussbremsung wird der elektri sche Ankerstrom durch die Steuer- und/oder Regeleinheit 18 reduziert. Die elekt rische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms ist geringer eingestellt als die elektrische Stromstärke des elektrischen Feldstroms. Nach einem Anstieg des elektrischen Feldstroms zu Beginn der Kurzschlussbremsung verläuft der elektri sche Feldstrom bis ca. 70 ms nach Beginn der Kurzschlussbremsung im Wesent lichen konstant. Nach der Reduktion zu Beginn der Kurzschlussbremsung steigt der elektrische Ankerstrom an bis er deckungsgleich mit dem elektrischen Feld strom verläuft. Ab ca. 70 ms nach der Kurzschlussbremsung sinkt sowohl die elektrische Stromstärke des elektrischen Feldstroms als auch die elektrische Stromstärke des elektrischen Ankerstroms exponentiell ab.

Im Folgenden wird ein Verfahren zu einem Betrieb der Bremsvorrichtung 10 be schrieben. In zumindest einem Verfahrensschritt wird bei einer Kurzschlussbrem sung des Elektromotors 12 der durch die Ankerwicklung 14 fließende elektrische Ankerstrom zumindest zeitweise reduziert. In zumindest einem weiteren Verfah rensschritt wird bei einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors 12 die elektri sche Stromstärke des elektrischen Ankerstroms zumindest zeitweise geringer eingestellt als die elektrische Stromstärke des elektrischen Feldstroms. In zumin dest einem weiteren Verfahrensschritt wird der elektrische Feldstrom erfasst. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt wird zumindest eine Information über den elektrischen Feldstrom bereitgestellt und in Abhängigkeit von der Infor mation der elektrische Ankerstrom gesteuert und/oder geregelt. Hinsichtlich wei terer Verfahrensschritte des Verfahrens zum Betrieb der Bremsvorrichtung 10 darf auf die vorhergehende Beschreibung der Bremsvorrichtung 10 verwiesen werden, da diese Beschreibung analog auch auf das Verfahren zu lesen ist und somit alle Merkmale hinsichtlich der Bremsvorrichtung 10 auch in Bezug auf das Verfahren zum Betrieb der Bremsvorrichtung 10 als offenbart gelten.