Elektrowerkzeugmaschinen mit digitaler Steuerung sind bekannt. Die Veränderung der Spannung des Antriebsmotors erfolgt bei netzbe- triebenen Elektrowerkzeugmaschinen beispielsweise über eine Pha- senanschnittsteuerung, während bei akku-oder batteriebetriebenen Elektrowerkzeugmaschinen üblicherweise eine Pulsweitenmodulati- on verwendet wird. Bei verschiedenen Einsatzzwecken kann es leicht zu einem Verklemmen eines Werkzeugs im Werkstück kom- men, was zu einer Drehbewegung oder einer Rückschlagbewegung ("Kick-Back") der Elektrowerkzeugmaschine und einem daraus fol- genden Verlust der Kontrolle über die Elektrowerkzeugmaschine füh- ren kann. Es sind verschiedene Systeme und Verfahren bekannt, mit dem eine derartige Dreh-und/oder Rückschlagbewegung der Elekt- rowerkzeugmaschine beim Blockieren des Werkzeugs verhindert werden kann. So sind Anti-Rotationssysteme bekannt sowie Verfah- ren, bei denen der Drehzahlverlauf des Antriebsmotors oder des Werkzeugs als Funktion der Zeit ausgewertet wird.

Aus der US 4,267, 914 ist eine Elektrowerkzeugmaschine bekannt, bei der bei einem Drehzahlabfall unterhalb eines vorgebbaren festen

oder variablen Schwellenwerts, der als Blockierfall erkannt wird, der Antriebsmotor abgeschaltet und/oder eine Bremse aktiviert wird.

Vorteile der Erfindung Es wird vorgeschlagen, dass bei einem Verfahren zur Abschaltung eines Antriebsmotors einer Elektrowerkzeugmaschine in Abhängig- keit von einem variablen Schwellenwert der Schwellenwert in zumin- dest einem vorgegebenen Zeitintervall in Abhängigkeit von einer ak- tuellen Lastdrehzahl und einer Leerlaufdrehzahl bestimmt wird. Der Schwellenwert kann als Drehzahlsignal, als zeitliche Ableitung einer Drehzahl und/oder als drehzahlabhängiger Tabellenwert bestimmt werden. Die Abschaltung des Antriebsmotors abhängig von einem variabel ermittelten Schwellenwert erfolgt automatisch angepasst an dessen momentanen Lastfall bzw. Arbeitsfall. Besonders günstig lässt sich die Erfindung in Elektrowerkzeugmaschinen mit einer digi- talen Steuerung realisieren, bei der das Verfahren durch einen in einem Speichermedium hinterlegten Algorithmus umgesetzt werden kann. Bei Elektrowerkzeugmaschinen mit zusätzlicher Drehzahlvor- wahl ist keine Änderung an dem entsprechenden Algorithmus einer entsprechenden Steuereinheit notwendig. Vorteilhaft können hier weitere Betriebsparameter der Elektrowerkzeugmaschine mit be- rücksichtigt werden, wie etwa ein Getriebe, eine Übersetzung, ein Massenverhältnis der Elektrowerkzeugmaschine und/oder andere, auf den Bearbeitungsvorgang Einfluss nehmende, vorzugsweise ma- schinenbezogene Größen.

Bevorzugt wird der Schwellenwert in zumindest einem vorgegebenen Zeitintervall in Abhängigkeit von einem Drehzahlverhältnis aus der aktuellen Lastdrehzahl und der Leerlaufdrehzahl bestimmt. Ergibt

eine Beobachtung eines aktuellen Drehzahlsignals, dass der Schwellenwert erreicht oder überschritten ist, wird dies als Blockier- fall erkannt und der Antriebsmotor sofort von seiner Energieversor- gung getrennt. Dadurch kann ein unkontrolliertes Bewegen der Elekt- rowerkzeugmaschine und die damit verbundenen Gefahren vermie- den werden. Optional kann auch ein aktuelles Drehzahländerungs- signal beobachtet und geprüft werden, ob ein Schwellenwert bezüg- lich der Drehzahländerung erreicht oder überschritten ist. Ein Über- schreiten des Schwellenwerts bedeutet im Fall eines Drehzahlsig- nals, dass eine Differenz einer aktuelle Lastdrehzahl in zwei aufein- ander folgenden Zeitintervallen größer ist als der Schwellenwert und im Fall einer Drehzahländerung, dass die aktuelle Drehzahländerung größer ist als der entsprechende Schwellenwert, d. h. die Änderung ist steiler als zulässig.

Vorzugsweise wird der Schwellenwert als Produkt aus dem Dreh- zahlverhältnis und einem Ausgangswert gebildet. Der Ausgangswert kann ein vorgegebener Startwert sein oder bevorzugt derjenige Schwellenwert, der im vorangegangenen Zeitintervall bestimmt wur- de. Der Ausgangswert kann ein Drehzahl sein oder eine Drehzahl- änderung, insbesondere ein Drehzahlabfall. Ein günstiges Zeitinter- vall ist beispielsweise eine Halbwelle einer Netzfrequenz bei netzbe- triebenen Elektrowerkzeugmaschinen. Bei netzunabhängig betriebe- nen Elektrowerkzeugmaschinen kann ein Zeitintervall, beispielsweise durch eine Quarz-oder RC- (Widerstands-Kapazitäts)- Oszillatorschaltung, künstlich erzeugt werden.

Alternativ kann der Schwellenwert als auf die Leerlaufdrehzahl ge- normte zeitliche Änderung einer Drehzahl gebildet werden. Dabei wird eine zeitliche Ableitung einer aktuellen Lastdrehzahl des Ge-

samtsystems mit einem Schwellenwert, genormt auf eine Leerlauf- drehzahl, verglichen. In den Schwellenwert geht als Sollwert die Leerlaufdrehzahl ein, die vorgegeben oder vorgewählt wird, sowie weitere Betriebsparameter der Elektrowerkzeugmaschine, wie Ge- triebe, Massenverhältnis und dergleichen. Daraus wird eine theore- tisch zulässige zeitliche Änderung des Drehzahlsignals bestimmt, mit der die aktuelle Änderung der Lastdrehzahl verglichen wird. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass Einflussgrößen für die Schwellen- wertbestimmung bzw. den Sollwert berücksichtigt werden, die auf einen individuellen Bediener zurückgehen, beispielsweise dessen Bedienkraft oder ob sensibel oder robust gearbeitet wird..

Alternativ kann zur Abschaltung eines Antriebsmotors einer Elektro- werkzeugmaschine in einem Blockierfall des Werkzeugs eine aktu- elle Lastdrehzahl mit einem Werteintervall einer Tabelle zu verglei- chen und den neuen Schwellenwert zuzuordnen. Die Tabelle enthält vorzugsweise Drehzahlschwellenwerte in Abhängigkeit von einer Leerlaufdrehzahl und einer Lastdrehzahl. Die genauen Parameter hängen von der jeweiligen Elektrowerkzeugmaschine ab und werden zweckmäßigerweise empirisch ermittelt. Vorzugsweise wird bei nied- rigen Lastdrehzahlen der Schwellenwert abhängig von einem wähl- baren Faktor herabgesetzt. Dann kann beispielsweise eine Bedien- kraft oder ein Komfortbedürfnis des Bedieners berücksichtigt werden.

Der Faktor kann über einen Wählschalter vorgegeben werden. Der Schwellenwert kann dabei beispielsweise überproportional oder un- terproportional herabgesetzt werden. Alternativ dazu kann auch ein Lemalgorithmus in einer entsprechenden Steuereinheit vorgesehen sein.

Zweckmäßig ist jeweils, den Schwellenwert, insbesondere nach der Multiplikation, auf eine ganze Zahl zu runden. Weiterhin ist günstig, wenn in die Bestimmung des Schwellenwerts eine Soll-Ist- Abweichung eines Drehzahlreglers, ein Ausregelungsgrad des Dreh- zahlreglers und/oder eine mechanische Zeitkonstante der Elektro- werkzeugmaschine eingeht.

Der Blockierfall kann auf einfache Weise bestimmt werden, indem Drehzahlimpulse in zwei aufeinander folgenden ersten und zweiten Zeitintervallen gezählt, die Impulse des zweiten Zeitintervalls von den Impulsen des ersten Zeitintervalls abgezogen werden und bei einer Differenz größer als der Schwellenwert der Antriebsmotor abge- schaltet wird.

Für eine komfortable Anpassung an einen aktuellen Lastfall günstig ist, den Schwellenwert mit einer Soll-Ist-Abweichung eines Drehzahl- reglers und/oder einer mechanischen Zeitkonstante der Elektrowerk- zeugmaschine und/oder Betriebsparametem der Elektrowerkzeuge zu wichten.

Es wird weiterhin eine Elektrowerkzeugmaschine mit einem durch einen Antriebsmotor antreibbaren Werkzeug vorgeschlagen, die Mittel wie Detektionseinheiten und/oder Recheneinheiten umfasst, um wenigstens einen von mindestens zwei Variablen abhängigen Schwellenwert zu bestimmen. Günstigerweise umfassen die Mittel einen Mikrokontroller, der mit einer Drehzahlerfassungseinheit und einem Drehzahlregler verbunden ist, wobei der Schwellenwert varia- bel aus einem Drehzahlsignal und/oder einem Drehzahländerungs- signal der Drehzahlerfassungseinheit sowie einer Soll-Ist- Abweichung eines Drehzahlreglers und/oder eines Ausregelungs-

grads des Drehzahireglers und/oder einer mechanischen Zeitkon- stante der Elektrowerkzeugmaschine bestimmbar ist. Damit kann auf zuverlässige Weise ein aktueller Lastfall oder Arbeitsfall der Elektro- werkzeugmaschine berücksichtigt werden. Zweckmäßig ist, wenn die Mittel eine drehzahlbeeinflussende Elektronikeinheit zum Steuern einer Motorspannung und/oder eines Motorstroms umfassen.

Die Erfindung ist günstig für Elektrowerkzeugmaschinen mit digitaler Steuerung und eignet sich insbesondere für Elektrowerkzeugma- schinen mit Werkzeugen, die sich verklemmen können, beispielswei- se solche mit drehend angetriebenen Werkzeugen, wie Bohrern mit und ohne Schlag, Sägen und dergleichen.

Zeichnungen Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an- hand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 schematisch eine Schaltung einer Elektrowerkzeugma- schine zur Erfassung eines Blockierfalls ; Fig. 2 a, b einen Spannungsverlauf als Funktion der Zeit (a) und korrespondierende Impulse eines Tachogenerators als Funktion der Zeit (b) ; Fig. 3 einen Drehzahlverlauf als Funktion der Zeit ; Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Bestimmung eines Blockierfalls nach einem bevorzugten Verfahren ; und Fig. 5 ein Flussdiagramm zur alternativen Bestimmung eines Blockierfalls nach einem bevorzugten Verfahren.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 1 zeigt schematisch eine Schaltung 10 einer Elektrowerkzeug- maschine zur Erfassung eines Blockierfalls. Die Schaltung umfasst Mittel zum Detektieren und/oder Berechnen eines von mindestens zwei Variablen abhängigen Schwellenwerts Ei, der ais Kriterium für die Detektion eines Blockierfalls und ein Abschalten eines Antriebs- motors 12 dient.

Eine effektive elektrische Spannung U über einem Antriebsmotor 12 wird mittels eines Leistungshalbleiterbauelements 14, beispielsweise ein Triac, ein Thyristor oder, besonders bei netzunabhängigen Elekt- rowerkzeugmaschinen, ein Feldeffekttransistor, eingestellt, der wie- derum über eine Mikrokontrollereinheit 16 angesteuert wird. Die Mik- rokontrollereinheit 16 erhält ein Drehzahlsignal über eine Drehzah- lerfassungseinheit 18, etwa einen als Tachogenerator ausgebildeten Drehzahlsensor oder eine Drehzahlerfassungsschaltung, indem eine Winkelgeschwindigkeit einer Motorwelle des Antriebsmotors 12 oder eines geeigneten Bauteils über einen entsprechenden Geber, bei- spielsweise ein Magnetrad, erfasst wird. Wird ein Blockierfall eines Werkzeugs der Elektrowerkzeugmaschine erkannt, wird ein Schalter 24 in einem elektrischen Stromkreis des Antriebsmotors 12 geöffnet und der Antriebsmotor 12 stromlos geschaltet. Um ein Blockieren des Werkzeugs zu erkennen, wird in geeigneten Zeitintervallen das Drehzahlsignal ni ausgewertet.

Fig. 2 a, b zeigt beispielhaft ein Drehzahlsignal bei einer Drehzahl- verringerung von einer Anzahl von Impulsen J1 einem Intervall Tr zu einer Anzahl von Impulsen J2 in einem Intervall T2. Ein Zeitintervall Ti, T2 entspricht jeweils einer Halbwelle der Netzfrequenz. In einer

Steuereinheit, die vorzugsweise in der Mikrokontrollereinheit 16 implementiert ist, wird die Anzahl von Impulsen J2 von der Anzahl von Impulsen J1 abgezogen. Ergibt sich eine Differenz, die größer ist als ein vorher errechneter Schwellenwert Ei, so schaltet die Mikro- kontrollereinheit 16 den Antriebsmotor 12 mittels des Leistungshalb- leiterbauelements 14 ab. Nach dem Detektieren des Blockierfalls wird das Elektrowerkzeug sofort von der Energiezufuhr getrennt.

Fig. 3 zeigt ein typisches Beispiel für einen Drehzahlverlauf als Funktion der Zeit beim Blockieren eines Werkzeugs einer Elektro- werkzeugmaschine. Die Drehzahl verringert sich nichtlinear, und die Drehzahlverringerung als Funktion der Zeit ist bei unterschiedlichen Ausgangswerten der Drehzahl jeweils verschieden. Praxisbezogen bedeutet dies, dass abhängig vom Verhältnis Lastdrehzahl ni zu ei- ner vorgewählten oder fest vorgegebenen Leerlaufdrehzahl no der Elektrowerkzeugmaschine ein variabler Schwellenwert Ei diesen nichtlinearen Drehzahlabfall automatisch berücksichtigt, wobei ge- mäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Schwellenwert Ei in Abhängigkeit von dem Drehzahlverhältnis ni/no bestimmt wird.

Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Bestimmung eines Blockierfalls mit Schritten 100,110, 120,130, 140,150, 160,170. Der Ablauf kann beispielsweise als Algorithmus in einer Steuereinheit der Elekt- rowerkzeugmaschine hinterlegt sein. Zunächst wird in Schritt 100 während eines Zeitintervalls Tr die Zahl der Drehzahlimpulse Jr, die z. B. von einem Drehzahlsensor detektiert werden, bestimmt und ab- gespeichert. Wird beispielsweise ein Magnetrad als Drehzahlsensor verwendet, verursacht eine volle Umdrehung des Magnetrads so viele Impulse J wie das Magnetrad Zähne aufweist. Im nächsten

Schritt 110 wird daher eine aktuelle Lastdrehzahl nr aus der Zahl der gezählten Impulse J, berechnet. Im nächsten Schritt 120 folgt die Zuordnung des Schwellenwerts Ei zur aktuellen Lastdrehzahl ni.

Dies kann auf mehrere Arten erfolgen, die durch Blöcke A, B darge- stellt sind.

In Block A wird die aktuelle Lastdrehzahl n, mit einer Leerlaufdreh- zahl no des Gesamtsystems der Elektrowerkzeugmaschine vergli- chen und der Quotient gebildet, der das Drehzahiverhältnis n,/nO an- gibt. Das Drehzahlverhältnis ni/no wird mit einem Ausgangswert Eo multipliziert und damit der neue Schwellenwert Ei für das aktuelle Zeitintervall T, bestimmt. Der Ausgangswert Eo kann zu Beginn als Startwert vorgegeben werden, und anschließend kann jeweils ein in einem vorhergehenden Zeitintervall Tn. x berechnete Schwellenwert Ei als Ausgangswert Eo in einem aktuellen Zeitintervall Tn gesetzt werden.

In einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung kann in Block B eine aktuelle Lastdrehzahl n, mit einem Werteintervall einer Tabelle ver- glichen dabei der jeweilige neue Schwellenwert Ei zugeordnet wer- den. Die Tabelle ist vorzugsweise in einem Speicherbaustein einer Steuereinheit der Elektrowerkzeugmaschine hinterlegt. Die Tabelle enthält empirisch bestimmte Drehzahlabschaltwerte als Schwellen- werte in Abhängigkeit der Leerlaufdrehzahl und der aktuellen Last- drehzahl. Der Leerlaufdrehzahl kann beispielsweise abhängig von einem Arbeitsfall oder von einem verwendeten Werkzeug sein. Fer- ner kann insbesondere das Gefühl eines Bedieners oder dessen Be- dienkraft und dergleichen berücksichtigt werden, indem beispielswei- se bei niederen Lastdrehzahlen na der Schwellenwert Ei überpropor- tional oder unterproportional herabgesetzt wird.

Der in Block A oder B berechnete Schwellenwert Ei wird Schritt 120 übergeben und dem aktuellen Lastdrehzahl ni zugeordnet.

Im nächsten Schritt 130 wird während des auf das erste Zeitintervall Tr folgende zweite Zeitintervalls T2 die Zahl der Drehzahlimpulse J2, die z. B. von einem Drehzahlsensor detektiert werden, bestimmt und abgespeichert. Dann wird im nächsten Schritt 140 eine aktuelle Last- drehzahl n2 aus der Zahl der gezählten Impulse J2 berechnet.

Im nächsten Schritt 150 wird die Differenz n,-n2 zwischen der Dreh- zahl ni in dem ersten Zeitintervall T1 und der Lastdrehzahl n2 im zweiten Zeitintervall T2 gebildet. Ist die Differenz ni-n2 größer als der Schwellwert Ei, wird in Schritt 160 der Antriebsmotor abgeschaltet.

Ist die Differenz ni-n2 nicht größer als Ei, wird in Schritt 170 die Zahl der Drehzahlimpulse J1=J2 gesetzt. Weiterhin kann der Schwellen- wert Ei gleich Eo gesetzt und als Ausgangswert Eo in den Verfah- rensablauf zwischen Schritt 100 und Schritt 110 zurückgeführt wer- den.

In einer weiteren bevorzugten alternativen Ausgestaltung kann, wie in Fig. 5 dargestellt, ein variabler Schwellenwert El=dn/dt bestimmt werden, indem in einem Schritt 210 eine zeitliche Ableitung dn/dt eines Grenzwerts, genormt auf die Leerlaufdrehzahl no, bestimmt wird. Der Schwellenwert Ei stellt einen kritischen Winkel in einem Drehzahländerung/Zeit-Diagramm dar, mit dem eine Drehzahl abfal- len darf. Ändert sich die Lastdrehzahl ni mit einem flacheren Winkel, entspricht dies einem zulässigen Zustand, und der Antriebsmotor kann weiterlaufen. Ist der Abfall steiler, wird dies als Blockierfall er- kannt und der Antriebsmotor abgeschaltet. In Block C wird dazu ein

Sollwert der Leerlaufdrehzahl no angegeben. In Schritt 220 wird wäh- rend eines Zeitintervalls T1 die Zahl der Drehzahlimpulse J1, die z. B. von einem Drehzahlsensor detektiert werden, bestimmt und abge- speichert. Dann wird in Schritt 230 die aktuelle Lastdrehzahl ni, wie bei in Schritt 110 des Ausführungsbeispiels in Fig. 4 beschreiben, berechnet. In Schritt 240 wird die zeitliche Ableitung dni/dt mit dem Schwellenwert Ei verglichen. Ist dni/dt betragsmäßig größer oder gleich Ei, wird in Schritt 250 der Antriebsmotor abgeschaltet. Ist die zeitliche Ableitung dni/dt unterhalb des Schwellenwerts Ei, startet das Verfahren wieder bei Schritt 210. In Schritt 200 können zur Be- rechnung weitere Parameter eingespeist werden, die Einfluss neh- mende physikalische Größen darstellen, etwa Getriebe, Überset- zung, Massenverhältnis und dergleichen. Der kritische Winkel kann über mehrere Zeitintervalle bestimmt werden oder im laufenden Ar- beitsvorgang laufend bestimmt werden oder nur zu bestimmten Zeit- punkten. Dies kann bedarfsabhängig angepasst werden.

Generell kann die Bestimmung des Schwellenwerts Ei kontinuierlich oder auch nur von Zeit zu Zeit durchgeführt werden. Die Zeitinter- valle Ti, T2 sind bedarfsgerecht wählbar und können auch im Ar- beitsfall variiert werden.

Weiterhin geht in die Bestimmung des Schwellenwert Ei eine Soll-Ist- Abweichung eines Drehzahlreglers und/oder ein Ausregelungsgra- des des Drehzahlreglers und/oder eine mechanischen Zeitkonstante der Elektrowerkzeugmaschine ein. Die Soll-Ist-Abweichung des Drehzahlreglers bzw. dessen Ausregelungsgrad wird bevorzugt über die Bezugnahme der aktuellen Lastdrehzahl ni oder dessen zeitliche Änderung dn1/dt auf eine Leerlaufdrehzahl no berücksichtigt. Die me- chanische Zeitkonstante kann bei unterschiedlichen Einsatzwerk-

zeugen verschieden sein und beispielsweise sehr günstig bei der Wahl von geeigneten Zeitintervallen T1, T2 berücksichtigt werden.

Dies kann z. B. über einen Wählschalter in die Steuereinheit der E- lektrowerkzeugmaschine eingegeben werden.