DE102007031016A1 - Electrical switch for power tool e.g. electrical boring machine, has braking circuit arranged in housing and switched-on for braking of electric motor during resetting of operating unit to initial position - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an electrical switch according to the preamble of claim 1
Solche Schalter werden für Elektrowerkzeuge, beispielsweise für handgeführte Elektrowerkzeuge, wie Elektrobohrmaschinen, Bohrhämmer, Elektroschrauber o. dgl., verwendet.Such Switches are used for power tools, for example Hand-held power tools, such as electric drilling machines, Rotary hammers, electric screwdrivers o. The like., Used.
Aus
der
Es kann nun weiter vorgesehen sein, daß der Elektromotor beim Ausschalten des Elektrowerkzeugs abgebremst wird. Hierfür sind im wesentlichen die folgenden Ausgestaltungen von Motorbremsen, vor allem bei mittels Gleichstrom betriebenen Elektromotoren, bekannt. Bei der einen Lösung wird der Motor sofort nach dem Abschalten kurzgeschlossen und bremst dadurch schlagartig ab. Nachteilig ist, daß dabei ein sehr großes Bremsmoment auftritt. Bei der anderen Lösung wird der Motor ebenfalls kurzgeschlossen, es befindet sich jedoch in diesem Stromkreis ein zum Motor in Reihe geschalteter externer Bremswiderstand. Nachteilig ist hier, daß der Widerstand aufgrund seiner notwendigen Bremsleistung entsprechend ausgelegt sein muß und damit ein sehr großes Bauteil darstellt. Desweiteren läßt sich die Bremszeit in bestimmten Grenzen nur über diesen Widerstand steuern. Außerdem ist eine extreme Wärmeentwicklung am Widerstand festzustellen, so daß die Anordnung des Widerstandes im Schalter nicht möglich ist.It can now be further provided that the electric motor during Shutting off the power tool is slowed down. Therefor are essentially the following embodiments of engine brakes before especially with DC powered electric motors known. In one solution, the engine is immediately after switching off shorted and slows down abruptly. The disadvantage is that in the process a very large braking torque occurs. At the other solution the motor is also short-circuited, but it is in this circuit, an external braking resistor connected in series with the motor. The disadvantage here is that the resistance due to its necessary braking power must be designed accordingly and so that represents a very large component. Furthermore lets the braking time within certain limits only over this resistance Taxes. There is also an extreme heat development determine the resistance, so that the arrangement of the resistance in the switch is not possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter zu schaffen, der zum Abbremsen des Elektromotors geeignet ist.Of the Invention is based on the object, an electrical switch to create, which is suitable for braking the electric motor.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schalter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These Task is in a generic switch solved by the characterizing features of claim 1.
Der erfindungsgemäße Schalter weist eine, insbesondere getaktet arbeitende, Bremsschaltung zur Abbremsung des Elektromotors auf, so daß bei der Rückstellung des Betätigungsorgans in die Ausgangsstellung die Bremsschaltung eingeschaltet bzw. in Betrieb genommen wird. Es wird folglich ein Gleichstrom(DC)-Schalter mit integrierter elektronischer Softbremse geschaffen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Of the inventive switch has one, in particular clocked working, braking circuit for braking the electric motor on, so that upon the return of the actuator in the initial position, the brake circuit is turned on or in Operation is taken. It therefore becomes a DC switch created with integrated electronic soft brake. Further embodiments The invention are the subject of the dependent claims.
In herkömmlicher Weise kann der Schalter ein Gehäuse aufweisen. Es bietet sich dann aufgrund der Kompaktheit an, daß die Bremsschaltung im Gehäuse angeordnet ist.In conventionally, the switch can be a housing exhibit. It is then due to the compactness that the Braking circuit is arranged in the housing.
Der Schalter weist zweckmäßigerweise einen Einschaltkontakt auf, der bei Bewegung des Betätigungsorgans aus der Ausgangsstellung zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Spannung eingeschaltet wird. Weiter kann der Schalter einen Sollwertgeber in der Art eines Potentiometers aufweisen, derart daß ein in Abhängigkeit vom Verstellweg des Betätigungsorgans zwischen der Ausgangs- und der Endstellung stehender Sollwert für den Betrieb der Steuereinrichtung erzeugt wird. Schließlich kann der Schalter einen Überbrückungskontakt aufweisen, der in der Endstellung des Betätigungsorgans die Steuereinrichtung überbrückt, derart daß die maximale Spannung am Elektromotor anliegt.Of the Switch has expediently a switch-on on, the movement of the actuator from the starting position switched on to supply the electric motor with electrical voltage becomes. Next, the switch can be a setpoint generator in the manner of Have potentiometers, such that a function of from the adjustment of the actuator between the output and the end position standing setpoint for operation the control device is generated. Finally, the Switch have a bridging contact, which in the end position of the actuating member bridges the control device, such that the maximum voltage is applied to the electric motor.
In weiterer Ausgestaltung bietet es sich an, daß der Schalter einen zum Einschalten der Bremsschaltung dienenden, zusätzlichen Schaltkontakt besitzt, der nach Ausschalten des Einschaltkontakts in der Ausgangsstellung eingeschaltet wird.In Another embodiment, it makes sense that the switch a serving to turn on the brake circuit, additional Switching contact has, after switching off the switch-on is turned on in the starting position.
Zweckmäßigerweise ist die Bremsschaltung auf einer im Gehäuse befindlichen Leiterplatte angeordnet. In herkömmlicher Weise kann das Betätigungsorgan mit einem Stößel und einer der Rückstellung des Betätigungsorgans dienenden Druckfeder zusammenwirken. In kompakter Ausgestaltung bietet es sich an, daß der zusätzliche Schaltkontakt einen Pin auf der Leiterplatte sowie eine am Stößel angeordnete Kontaktfahne umfaßt. Der Stromkreis verläuft dann in einfacher Art am zusätzlichen Schaltkontakt über die Druckfeder und einer gleichzeitig als Lagerteil für die Druckfeder dienenden Stromschiene.Conveniently, the brake circuit is located in a housing PCB arranged. In a conventional manner, the Actuator with a plunger and one of the provision of the actuator serving Compression spring cooperate. It offers a compact design that the additional switching contact a pin on the circuit board and arranged on the plunger Contact banner covered. The circuit then runs in a simple way on the additional switching contact over the compression spring and at the same time as a bearing part for the compression spring serving busbar.
Bei DC-Elektrowerkzeugschaltern kann der bisher verwendete elektrische Schaltkontakt zur Realisierung einer Kurzschluß-Motorbremse durch eine vollständig elektronische Schaltung ersetzt werden. Eine solche Bremsschaltung umfaßt einen in Reihe zum Elektromotor angeordneten Leistungshalbleiter, insbesondere einen MOSFET, sowie einen Pulsweiten-Steller zur Ansteuerung des Leistungshalbleiters. Eine weitere, besonders für ein DC-Elektrowerkzeug geeignete Steuerschaltung zum Abbremsen des Elektromotors umfaßt einen parallel zum Elektromotor angeordneten Brems-MOSFET sowie eine Ansteuerung, die insbesondere als Pulsweitenmodulationsschaltung ausgestaltet ist, für den Brems-MOSFET.In DC power tool switches, the electrical switching contact used to date for the realization of a short-circuit motor brake can be replaced by a fully electronic circuit. Such a brake circuit comprises a series-connected to the electric motor power semiconductors, in particular a MOSFET, and a pulse width adjuster for controlling the power semiconductor. Another suitable for a DC power tool control circuit for braking the electric motor comprises a parallel to the electric motor arranged brake MOSFET and a control, which is designed in particular as a pulse width modulation circuit, for the brake MOSFET.
Zusammenfassend läßt sich für eine in den Schalter integrierte Steuerung zum sanften Abbremsen des Elektromotors nachfolgendes feststellen. Beim Ausschalten der DC-Maschine wird kurz nach dem Ausschalten des Einschaltkontakts (S1), ein zusätzlicher Schalter (S2) eingeschaltet. Im stromlosen Zustand wird über einen Kondensator C1 die Bremselektronik versorgt und regelt durch Entladen von C1 die Bremselektronik. Durch den zusätzlichen Schalter (S2) im Drückerweg läßt sich die Bremselektronik ein- und/oder ausschalten. Dieses zusätzliche Feature wird durch ein erweitertes Bestücken des Drückers und der Leiterplatte erreicht. Dieser zusätzliche integrierte Schalter kann auch für andere Schaltzustände benützt werden.In summary can be integrated into the switch Control for gently braking the electric motor following determine. When turning off the DC machine will shortly after the Turn off the power on contact (S1), an additional one Switch (S2) switched on. In the de-energized state is over a capacitor C1 supplies the brake electronics and regulates by Discharging C1 the braking electronics. By the additional Switch (S2) in the trigger path can be turn on and / or off the brake electronics. This additional Feature is by an extended populating the pusher and the circuit board reached. This additional integrated Switch can also be used for other switching states become.
Für eine bevorzugte Bremsschaltung läßt sich zusammenfassend feststellen, daß der bei Elektrowerkzeugschaltern bisher verwendete Standard-Stromlaufplan durch ein MOS-FET, ein Timer-Element und einige SMD-Bauteile so erweitert wird, daß eine Bremsfunktion realisiert ist.For a preferred brake circuit can be summarized notice that so far with power tool switches used standard circuit diagram through a MOS-FET, a timer element and some SMD components are extended so that a brake function is realized.
Bisherige Motorbremsen mit einem elektrischen Schaltkontakt stoppen den Motor der Akku-Geräte schlagartig ab. Dadurch werden Getriebe, Lager und der Motor starken Belastungen ausgesetzt. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen nun insbesondere darin, daß mit der erfindungsgemäßen elektronischen Bremse der Bremsvorgang gesteuert werden kann. Der Verschleiß an den verschiedenen Komponenten kann somit vermindert und dadurch die Lebensdauer der Akku-Geräte verlängert werden. Außerdem wird durch das Wegfallen der schlagartigen Bremsfunktion bei der Softbremse das Handling der Maschinen angenehmer.Previous Motor brakes with an electrical switching contact stop the engine the battery devices abruptly. This will be gearboxes, bearings and the engine is exposed to heavy loads. The with the invention achieved advantages are now in particular that with the electronic brake of the invention Braking process can be controlled. The wear on the different components can thus be reduced and thereby the Lifespan of the cordless tools are extended. In addition, by eliminating the sudden braking function in the case of the soft brake, the handling of the machines is more pleasant.
Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenembodiments The invention with various developments and refinements Shown in the drawings and will be closer in the following described. Show it
In
Im
Handgriff
Wie
in
Die
Bremsschaltung
Wie
näher in
Eine
Bremsschaltung
Die Erfindung eignet sich vor allem für Akku-Geräte mit einem DC-Elektrowerkzeugschalter, sofern sie eine Bremsfunktion besitzen. Insbesondere ist sie für qualitativ hochwertige Geräten geeignet, die in der Regel täglich benutzt werden und bei denen sich eine längere Lebensdauer schnell bezahlt macht. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann ein derartiger Schalter nicht nur an einem mit Gleichspannung betriebenen Akkuelektrowerkzeug sondern auch an einem mit Netzwechselspannung betriebenen Elektrowerkzeug eingesetzt werden. In diesem Fall wird als Leistungshalbleiter ein Triac o. dgl. verwendet und die Steuereinrichtung arbeitet mittels einer Phasenanschnitt- bzw. einer Phasenabschnitt-Steuerung. Die Erfindung kann aber nicht nur in Elektrowerkzeugen Verwendung finden, sondern kann auch in sonstigen Elektrogeräten, wie Elektrohaushaltsgeräten, Elektrogartengeräten, Werkzeugmaschinen, Steuergeräten o. dgl. vorteilhaft eingesetzt werden.The Invention is especially suitable for cordless tools with a DC power tool switch, provided they have a braking function have. In particular, she is for high quality Equipment suitable, which usually uses daily and where a longer life is fast paid. However, the invention is not limited to that described and illustrated embodiment limited. Rather, it also includes all expert training within the scope of the invention defined by the claims. Thus, such a switch not only on one with DC voltage powered Akkuelektrowerkzeug but also at a mains AC voltage operated power tool can be used. In this case will As power semiconductors, a triac o. The like. Used and the control device operates by means of a phase control or a phase control. However, the invention can not only be used in power tools but can also be used in other electrical appliances, such as household electrical appliances, electrical gardening equipment, Machine tools, controllers o. The like. Advantageously used become.
- 11
- Elektrowerkzeugpower tool
- 22
- Elektrowerkzeug-GehäuseElectric tool housing
- 33
- Handgriffhandle
- 44
- Elektromotorelectric motor
- 55
- WerkzeugTool
- 66
- Werkzeugaufnahmetool holder
- 77
- Energiespeicherenergy storage
- 88th
- (elektrischer) Schalter(Electrical) switch
- 99
- Schaltergehäuseswitch housing
- 1010
- Betätigungsorganactuator
- 1111
- Steuereinrichtung/SteuerschaltungController / control circuit
- 1212
- LeistungshalbleiterPower semiconductor
- 1313
- Bremsschaltungbrake circuit
- 1414
- Verlängerung (von Schaltergehäuse)renewal (of switch housing)
- 1515
- Einschaltkontaktpermanent make
- 1616
- Überbrückungskontaktbridging contact
- 1717
- SollwertgeberSetpoint generator
- 1818
- Kontaktfläche (für Sollwertgeber)contact area (for setpoint generator)
- 1919
- Leiterplattecircuit board
- 2020
- (zusätzlicher) Schaltkontakt (für Bremsschaltung)(Additional) Switching contact (for brake circuit)
- 2121
- Stößeltappet
- 2222
- Druckfedercompression spring
- 2323
- Pin (von zusätzlichem Schaltkontakt)Pin code (of additional switching contact)
- 2424
- Kontaktfahne (von zusätzlichem Schaltkontakt)contact tag (of additional switching contact)
- 2525
- Stromschieneconductor rail
- 2626
- (weiterer) Leistungshalbleiter (für Bremsschaltung)(Further) Power semiconductors (for brake circuit)
- 26'26 '
- Brems-MOSFETBrake MOSFET
- 2727
- PulsweitenstellerPulse width controller
- 27'27 '
- PulsweitenmodulationsschaltungPulse width modulation circuit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 19708939 A1 [0003] - DE 19708939 A1 [0003]
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