Titel

Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine,

Handwerkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine sowie eine entsprechende Handwerkzeugmaschine.

Stand der Technik

Üblicherweise werden Handwerkzeugmaschinen dadurch betrieben, dass der Benutzer eine Wunschleistung, beispielsweise durch Betätigen einer

Schalteinrichtung, vorgibt, die von einer Antriebseinrichtung umgesetzt und zum Antreiben eines Werkzeugs genutzt wird. Dadurch kann der Benutzer beispielsweise die Rotationsgeschwindigkeit beziehungsweise die Drehzahl eines Bohrers oder eines Schraubendrehers oder auch die

Arbeitsgeschwindigkeit eines Sägeblatts oder dergleichen bestimmen. Häufig ist dabei eine Steuereinrichtung vorgesehen, die insbesondere die

Antriebseinrichtung auf ihre Funktionsfähigkeit überwacht, um bei Bedarf den Betrieb der Handwerkzeugmaschine einzustellen oder beispielsweise dem Benutzer durch ein akustisches Signal eine Fehlermeldung anzuzeigen. Für die Überwachung ist jedoch häufig eine aufwändige Elektronik notwendig, die beispielsweise die Betriebsströme einer elektrischen Antriebseinrichtung überwacht und auswertet.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Handwerkzeugmaschine hat den Vorteil, dass auf eine aufwändige Elektronik verzichtet werden kann, und dass mit einfachen Hilfsmitteln auf einen Defekt beziehungsweise eine Fehlfunktion der Handwerkzeugmaschine geschlossen werden kann. Hierzu ist vorgesehen, dass die Handwerkzeugmaschine durch einen

Beschleunigungssensor auf Vibrationen überwacht wird. Werden Vibrationen erfasst, so werden diese mit zuvor hinterlegten Referenzvibrationen verglichen und auf einen Defekt der Handwerkzeugmaschine erkannt, wenn die erfassten

Vibrationen über ein vorgebbares Maß hinaus von den Referenzvibrationen abweichen. Tritt eine Fehlfunktion bei der Handwerkzeugmaschine auf, so wird sich diese in der Regel im Betrieb beziehungsweise beim Bearbeiten eines Werkstücks auch auf das Vibrationsverhalten der Handwerkzeugmaschine übertragen. Arbeitet beispielsweise eine elektrische Ansteuerung der

Antriebseinrichtung nicht korrekt, so kann dies zu Vibrationen an der

Handwerkzeugmaschine führen. Durch das Vorsehen des

Beschleunigungssensors werden diese Vibrationen dann erfasst und dazu genutzt, einen Defekt der Handwerkzeugmaschine zu erkennen. Dabei ist es zunächst nicht wichtig, dass der genaue Defekt der Handwerkzeugmaschine ermittelbar ist. Zunächst reicht eine Abschätzung dahingehend aus, ob ein Defekt vorliegt oder nicht. Dazu werden die erfassten Vibrationen mit den

Referenzvibrationen verglichen. Weichen die erfassten Vibrationen zu weit von den Referenzvibrationen ab, so wird auf den Defekt erkannt und der Betrieb der Handwerkzeugmaschine, wie zuvor beschrieben, beeinflusst. Dadurch kann auf eine aufwändige Überwachungseinrichtung der Handwerkzeugmaschine verzichtet werden. Die Referenzvibrationen werden beispielsweise zuvor durch Versuche ermittelt. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, das bei

Erfassen eines Defekts eine Leistung, insbesondere die Maximalleistung der Handwerkzeugmaschine, oder mindestens ein die Leistung beeinflussender Parameter verringert werden. Unter einem die Leistung beeinflussenden

Parameter werden vorliegend insbesondere eine Versorgungsspannung oder ein Versorgungsstrom verstanden. Hierbei ist also vorgesehen, dass der Betrieb der

Handwerkzeugmaschine derart beeinflusst wird, dass die Leistung der

Handwerkzeugmaschine verringert wird, so dass dem Benutzer nicht mehr die theoretisch vorhandene Leistung zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere wird die maximale Leistung der Handwerkzeugmaschine verringert, so dass der Benutzer die Handwerkzeugmaschine benutzen, jedoch nicht ihre volle Leistung ausnutzen kann. Dadurch wird beispielsweise erreicht, dass eine Überlastung der Handwerkzeugmaschine, die aufgrund des Defekts zu weiteren

Beschädigungen führen könnte, vermieden wird. Auch wird die Sicherheit der Nutzung des Werkzeugs für den Benutzer dadurch erhöht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verringern der Leistung oder des Parameters in Abhängigkeit von einem aktuellen Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine durchgeführt wird. So ist insbesondere vorgesehen, dass die Leistung oder der Parameter nur dann verringert oder beeinflusst wird, wenn sich die Drehzahl des Werkzeugs oder der Antriebseinrichtung verringert, beispielsweise weil der Benutzer eine

entsprechend niedrigere Leistung anfordert. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von einem gewählten Gang bei einer

Handwerkzeugmaschine, die entsprechend ein mehrgängiges Getriebe aufweist, die Leistung verringert wird. Fordert der Benutzer jedoch unverändert eine (hohe) Drehzahl an wenn der Defekt auftritt, so wird die Leistung der

Handwerkzeugmaschine nicht beeinflusst, damit der angefangene

Bearbeitungsvorgang sicher zu Ende geführt werden kann, ohne dass der Benutzer durch einen plötzlichen Leistungsverlust irritiert wird.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass bei Erfassen eines Defekts ein

auslaufendes Werkzeug der Handwerkzeugmaschine gebremst wird. Dies ist bevorzugt auch dann vorgesehen, wenn der Defekt auf herkömmliche Art und Weise erfasst wurde. Beendet der Benutzer beispielsweise die Betätigung der Schaltereinrichtung zur Vorgabe einer Soll-Leistung der

Handwerkzeugmaschine, so ist bei vielen Handwerkzeugmaschinen vorgesehen, dass das durch die Antriebseinrichtung angetriebene Werkzeug ausläuft, bis es aufgrund von Reibung von selbst zum Stillstand kommt. Vorliegend ist bevorzugt jedoch vorgesehen, dass wenn ein Defekt erfasst wurde, das auslaufende Werkzeug aktiv gebremst wird, um die Handwerkzeugmaschine möglichst schnell in einen sicheren Zustand zu überführen. Dazu ist dem Werkzeug und/oder der Antriebseinrichtung zweckmäßigerweise eine entsprechende Bremseinrichtung zugeordnet, die bei Erfassen eines Defekts durch die

Steuereinrichtung zum Bremsen des Werkzeugs angesteuert werden kann. Weiterhin ist gemäß einer Weiterbildung oder einer alternativen Ausführungsform bevorzugt vorgesehen, dass der Betrieb der Handwerkzeugmaschine nur dann zugelassen wird, wenn durch den Beschleunigungssensor keine oder im

Wesentlichen keine Beschleunigungen erfasst werden. Hierdurch wird erreicht, dass vor der Durchführung eines Bearbeitungsvorgangs geprüft wird, ob die

Handwerkzeugmaschine von dem Benutzer ruhig gehalten wird. Nur dann, wenn festgestellt wurde, dass keine Beschleunigungen oder nur geringe

Beschleunigungen auftreten, wird davon ausgegangen, dass der Benutzer die Handwerkzeugmaschine ausreichend ruhig hält, um einen Bearbeitungsvorgang sicher durchführen zu können.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass bei einem erkannten Defekt die erfassten Vibrationen gespeichert und bei einer Wiederinbetriebnahme der Handwerkzeugmaschine mit aktuell erfassten Vibrationen verglichen werden, wobei in Abhängigkeit des Vergleichs der Betrieb der Handwerkzeugmaschine beeinflusst wird.

Vorteilhafterweise wird bei einer Wiederinbetriebnahme der

Handwerkzeugmaschine stets von Neuem die Handwerkzeugmaschine auf das Vorliegen eines Defekts auf die oben beschriebene Art und Weise überprüft. Wurde ein Defekt erkannt, und das Betriebsverhalten der

Handwerkzeugmaschine entsprechend beeinflusst, wo wird bei einer erneuten Wiederinbetriebnahme die Handwerkzeugmaschine gegebenenfalls erneut in ihrem Betriebsverhalten beeinflusst. Gemäß einem alternativen Verfahren wird der Defekt unabhängig davon, wie er erfasst wurde, gespeichert und bei einer Wiederinbetriebnahme wie oben beschrieben berücksichtigt.

Durch den Vergleich der gespeicherten Vibrationen mit den aktuell erfassten Vibrationen kann schnell erkannt werden, ob der zuvor erkannte Defekt der Handwerkzeugmaschine weiterhin besteht. Entsprechend kann schnell das Betriebsverhalten der Handwerkzeugmaschine erneut beeinflusst werden.

Vorzugsweise wird die Leistung der Handwerkzeugmaschine bei

Wiederinbetriebnahme und bereits gespeicherten Vibrationen oder

gespeichertem Defekt verringert, so dass die Handwerkzeugmaschine von vornherein mit einer verringerten Leistung arbeitet, wenn bei dem zuletzt durchgeführten Bearbeitungsvorgang ein Defekt erkannt wurde. Dadurch wird die Betriebssicherheit erhöht.

Vorzugsweise wird, wenn bei einer Wiederinbetriebnahme der

Handwerkzeugmaschine der Defekt nicht erneut erfasst wird, die Verringerung der Leistung aufgehoben und insbesondere werden die zuvor gespeicherten Vibrationen beziehungsweise Daten gelöscht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung oder alternativen Ausführungsform der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass ein Drehzahlsensor der

Handwerkzeugmaschine auf seine Funktionsfähigkeit überwacht wird, und dass bei Erfassen einer Fehlfunktion des Drehzahlsensors von einer Antriebsregelung zu einer Antriebssteuerung gewechselt wird. Zum Teil sind elektrische

Antriebseinrichtungen von Handwerkzeugmaschinen drehzahlgeregelt ausgebildet. Wird erfasst, dass ein Drehzahlsensor nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert, so wird die Drehzahlregelung auch nicht mehr ordnungsgemäß durchgeführt. Entsprechend wird bei Erfassen eines Defekts des

Drehzahlsensors von der Regelung zu einer Antriebssteuerung gewechselt, um einen Weiterbetrieb der Handwerkzeugmaschine, wenn auch eingeschränkt, zu ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine mit den Merkmalen des

Anspruchs 10 zeichnet sich durch eine speziell hergerichtete Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus. Es ergeben sich hierbei die bereits genannten Vorteile.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen:

Figur 1 eine Handwerkzeugmaschine in einer vereinfachten Darstellung und

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Verfahrens zum Betreiben der Handwerkzeugmaschine. Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Handwerkzeugmaschine 1, die vorliegend als Bohrmaschine ausgebildet ist. Dazu weist die

Handwerkzeugmaschine 1 ein pistolenförmiges Gehäuse 2 auf, in welchem eine Antriebseinrichtung 3 angeordnet ist. Die Antriebseinrichtung 3 ist als

Elektromotor ausgebildet, der mit einem Werkzeug 4, das vorliegend als

Bohrspitze 5 ausgebildet ist, zu dessen Antrieb wirkverbunden ist. Weiterhin weist die Handwerkzeugmaschine 1 eine Schaltereinrichtung 6 auf, die einen verlagerbaren, insbesondere verschiebbaren oder verschwenkbaren Schalthebel 7 aufweist. Die Schaltereinrichtung 6 erfasst die Stellung des Schalthebels 7 und leitet diese an eine Steuereinrichtung 8 weiter. Die Steuereinrichtung 8 ist mit der

Schaltereinrichtung 6, mit einem insbesondere austauschbaren Energiespeicher 9 sowie mit der Antriebseinrichtung 3 verbunden, um in Abhängigkeit der Stellung des Schalthebels 7 die Antriebseinrichtung 3 anzusteuern. Ein Benutzer kann somit durch das Betätigen des Schalthebels 7 eine Wunschleistung, insbesondere Wunschdrehzahl und/oder Wunschdrehmoment, vorgeben, die durch die Antriebseinrichtung 3 erbracht werden soll. Dabei kann die

Wunschleistung beispielsweise in der Art eines Drehmoments und/oder einer Drehzahl vorgegeben werden. Die Steuereinrichtung 8 ist weiterhin mit einem Beschleunigungssensor 9 verbunden, der ebenfalls in dem Gehäuse 2 der Handwerkzeugmaschine 1 angeordnet ist. Der Beschleunigungssensor 9 erfasst die kontinuierliche

Beschleunigung der Handwerkzeugmaschine 1 und sendet die erfassten

Messwerte an die Steuereinheit 8, welche diese auswertet.

Dabei geht die Steuereinheit 8 in Bezug auf die Figur 2 wie im Folgenden beschrieben vor.

In einem ersten Schritt Sl erfasst die Steuereinheit 8, dass der Schalterhebel 7 betätigt wird. Infolge dessen steuert die Steuereinheit 8 die Antriebseinrichtung 3 zur Erbringung der von dem Benutzer gewünschten Leistung an. In einem Schritt S2 wertet die Steuereinheit 8 die von dem Beschleunigungssensor 9 gelieferten Messwerte aus, um zu prüfen, ob Beschleunigungen auf die

Handwerkzeugmaschine 1 wirken. Wirken keine oder keine kritischen

Beschleunigungen auf die Handwerkzeugmaschine 1, so wird in einem folgenden Schritt S3 die Handwerkzeugmaschine 1 wie vom Benutzer gewünscht betrieben. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass der Betrieb der

Handwerkzeugmaschine 1 bereits dann freigegeben wurde, wenn im Schritt S2 erfasst wird, dass keine oder keine kritischen Beschleunigungen auf die

Handwerkzeugmaschine 1 wirken (n), so dass davon ausgegangen werden kann, dass der Benutzer die Handwerkzeugmaschine 1 ausreichend ruhig hält, um einen Bearbeitungsvorgang sicher und präzise durchführen zu können.

Wird in dem Schritt S2 jedoch erfasst, dass Beschleunigungen auf die

Handwerkzeugmaschine 1 wirken (j), so wird in einem anschließenden Schritt S4 ein Vergleich durchgeführt, bei welchem die durch den Beschleunigungssensor 9 erfassten Vibrationen mit zuvor in einem nichtflüchtigen Speicher hinterlegten Referenzvibrationen verglichen werden. Dabei sind die Referenzvibrationen insbesondere in Abhängigkeit von der Stellung des Schalthebels 7

beziehungsweise in Abhängigkeit von der gewünschten Leistung der

Handwerkzeugmaschine 1 und/oder von einer Drehzahl und/oder der Art eines zu bearbeitenden Werkstücks vorgegeben, so dass eine

Referenzvibrationskennlinie oder ein Referenzvibrationskennfeld zum Vergleich mit den aktuell erfassten Vibrationen zur Verfügung steht. Die

Referenzvibrationen wurden zuvor in Versuchen ermittelt und gegebenenfalls gemittelt gespeichert. Wird bei dem Vergleich in Schritt S4 erfasst, dass die erfassten Vibrationen zumindest im Wesentlichen den Referenzvibrationen entsprechen, so wird darauf erkannt, dass sich die Handwerkzeugmaschine 1 erwartungsgemäß und damit normal verhält (n), so dass mit Schritt S3

weiterverfahren wird. Wird jedoch erfasst (j), dass die Vibrationen über ein vorgebbares Maß von den Referenzvibrationen abweichen, so wird in Schritt S5 darauf erkannt, dass ein Defekt der Handwerkzeugmaschine 1 vorliegen muss. Dabei kann der Defekt sowohl durch ein kaputtes Werkzeug 4 oder eine nicht ordnungsgemäß arbeitende Antriebseinrichtung 3 oder dergleichen begründet sein. Die genaue Ursache des Defekts ist dabei zunächst nicht von Bedeutung.

Wurde ein Defekt erkannt, so wird in einem darauffolgenden Schritt S6 das Betriebsverhalten der Handwerkzeugmaschine 1 beeinflusst. Dazu stehen unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung, die sich beispielsweise auch in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine 1 ergeben. Als eine Möglichkeit ist vorgesehen, dass in einem Schritt S7 die Leistung der Handwerkzeugmaschine 1 verringert wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die maximal erreichbare Leistung der Handwerkzeugmaschine 1 verringert wird, so dass einem Benutzer, der die Schaltereinrichtung 6 betätigt, die volle

Leistung der elektrischen Handwerkzeugmaschine nicht mehr zur Verfügung steht. Insbesondere werden die maximale Drehzahl und/oder das maximale Drehmoment der Antriebseinrichtung 3 verringert. Dadurch wird die Sicherheit bei der Benutzung der Handwerkzeugmaschine 1 bei Vorliegen eines Defekts erhöht. Das Verringern der Leistung wird dabei bevorzugt in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen der Handwerkzeugmaschine 1 durchgeführt. So ist insbesondere vorgesehen, dass die Leistung der Handwerkzeugmaschine 1 nur dann verringert wird, wenn sich die Drehzahl des Werkzeugs 4 verringert, wenn also der Benutzer selbst ein Verringern der Leistung der

Handwerkzeugmaschine 1 vorgibt. Dadurch wird vermieden, dass im Betrieb die vom Benutzer geforderte Leistung plötzlich wegfällt und den Benutzer überrascht. Auch ist es denkbar, in Abhängigkeit von einem gewählten Gang eines mehrgängigen, der elektrischen Antriebseinrichtung 3 gegebenenfalls zugeordneten Getriebes die Leistung zu verringern, so dass beispielsweise bei unterschiedlichen Übersetzungen des mehrgängigen Getriebes unterschiedliche

Leistungsverringerungen vorgesehen werden. Im Extremfall, beispielsweise wenn die erfassten Vibrationen die Referenzvibrationen um einen vorgebbaren Grenzwert überschreiten, wird die Handwerkzeugmaschine 1 stillgelegt, die Leistung also auf 0 verringert und vorzugsweise ein weiterer Betrieb der Handwerkzeugmaschine 1 verhindert beziehungsweise nicht zugelassen.

Wird als Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine 1 erfasst, dass der Benutzer das Werkzeug 4 durch Loslassen des Schalthebels 7 auslaufen lässt, so wird das Werkzeug 4 vorzugsweise aktiv abgebremst, wenn ein Defekt auf die oben beschriebene oder zusätzlich oder alternativ auf eine andere Art und Weise erfasst wurde. Dadurch wird ein Auslaufen des Werkzeugs 4 verhindert und ein schnelles Abbremsen des Werkzeugs 4 erreicht, so dass die Sicherheit der Handwerkzeugmaschine 1 bei Auftreten eines Defekts weiter erhöht wird.

Alternativ oder zusätzlich kann dem Benutzer dabei der Defekt akustisch oder visuell angezeigt werden. Alternativ oder zusätzlich wird in einem Schritt S8 der erfasste beziehungsweise erkannte Defekt gespeichert. Dazu wird die zuvor erzeugte Fehlermeldung in einem flüchtigen oder nicht flüchtigen Speicher hinterlegt. Insbesondere werden die zuvor erfassten Vibrationen, die von den Referenzvibrationen über das vorgebbare Maß hinaus abweichen, in dem Speicher hinterlegt, so dass bei einer Wiederinbetriebnahme der Handwerkzeugmaschine 1, also bei einem

darauffolgenden Neustart, der Fehler bereits bekannt ist. Wird die

Handwerkzeugmaschine 1 dann erneut gestartet, werden die durch den

Beschleunigungssensor 9 erfassten Vibrationen mit den gespeicherten

Vibrationen verglichen und bei erneutem Auftreten desselben Defekts, die in Schritt S7 beschriebenen Vorkehrungen durchgeführt. Durch einen Vergleich der aktuell erfassten Vibrationen mit den gespeicherten Vibrationen lässt sich schnell darauf schließen, ob es sich um den gleichen Defekt handelt.

Wird bei der Wiederinbetriebnahme jedoch erfasst, dass die aktuell erfassten Vibrationen sich von den hinterlegten beziehungsweise Vibrationen

unterscheiden, so wird die vorherige Fehlermeldung beziehungsweise werden die gespeicherten Vibrationen aus dem Speicher wieder gelöscht. Erst wenn die aktuell erfassten Vibrationen wieder die Referenzvibrationen über das

vorgebbare Maß hinaus überschreiten, wird ein Fehler erkannt und in dem Speicher hinterlegt.

Alternativ ist vorgesehen, dass die Leistung der Handwerkzeugmaschine 1 direkt bei der Wiederinbetriebnahme bereits beschränkt wird. Erst wenn erfasst wird, dass die aktuell erfassten Vibrationen den Referenzvibrationen zumindest im Wesentlichen entsprechen, wird die Beschränkung beziehungsweise die

Verringerung der Leistung wieder aufgehoben, da dann davon ausgegangen wird, dass der Defekt nicht mehr vorliegt.

Ist gemäß einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Antriebseinrichtung 3 ein Drehzahlsensor zugeordnet ist, so wird dieser durch die Steuereinheit 8 bevorzugt ebenfalls kontinuierlich auf Funktionalität überprüft. Wird dabei erfasst, dass der Drehzahlsensor defekt ist, so wird die Drehzahlregelung der Antriebseinrichtung 3 in eine Drehzahlsteuerung gewechselt, um einen Weiterbetrieb der

Handwerkzeugmaschine 1 zumindest in einem Notbetrieb zu ermöglichen.

Ist die Handwerkzeugmaschine 1 als Bohrhammer ausgebildet, so kann der Beschleunigungssensor 9 auch dazu genutzt werden, die Drehzahl des

Bohrhammers anhand der durch den Beschleunigungssensor erfassten Schläge zu ermitteln. Insofern könnte der Beschleunigungssensor 9 zur indirekten Drehzahlerfassung genutzt werden. Bei einem Defekt des

Beschleunigungssensors 9 wird dann entsprechend, wie zuvor beschrieben, vorgegangen und die Drehzahlregelung in eine Drehzahlsteuerung gewechselt. Insbesondere wird dem Benutzer außerdem der Defekt visuell oder akustisch angezeigt.

Ist die Handwerkzeugmaschine 1 als Nietmaschine ausgebildet, so erfasst der Beschleunigungssensor insbesondere, ob innerhalb eines vorgebbaren

Zeitfensters keine oder nur geringe Bewegungen erfolgen, wie bereits zu Schritt S2 beschrieben. Erst wenn bestätigt wird, dass die Handwerkzeugmaschine 1 ruhig gehalten wird, wird ein Niet- oder Nagelvorgang zugelassen. Hierdurch wird die Arbeitssicherheit erhöht. Insbesondere erfolgt die Freigabe des Betriebs in Zusammenarbeit mit einem Anpresssensor, der das Aufsetzen der

Handwerkzeugmaschine 1, insbesondere der Niet-Nagelmaschine auf ein Werkstück erfasst, so dass erst bei auf das Werkstück aufgesetzter

Handwerkzeugmaschine 1 und ausreichend geringen Beschleunigungen ein Bearbeitungsvorgang erlaubt wird.