DE10001459A1

DE10001459A1 - Elektrowerkzeuggerät mit Drehrichtungsumschalter

Info

Publication number: DE10001459A1
Application number: DE2000101459
Authority: DE
Original assignee: Metabowerke GmbH and Co
Current assignee: Metabowerke GmbH and Co
Priority date: 2000-01-15
Filing date: 2000-01-15
Publication date: 2001-07-26
Anticipated expiration: 2020-01-16
Also published as: DE10001459B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeuggerät, insbesondere Bohrmaschine, Schrauber, mit einem Betätigungsschalter (4) zum Anlegen einer von der gewünschten Drehzahl abhängigen Motorspannung an einen Antriebsmotor (12) mit Stator und Anker und mit einer Einrichtung (6) zum Umschalten der Drehrichtung des Antriebsmotors, wobei eine Winkelstellung einer Kohlebürsten haltenden Bürstenbrücke (8) verändert wird und das Statorfeld umgepolt wird; um das Gerät wirksam vor Fehlbedienungen zu schützen und eine hohe Betriebssicherheit zu erreichen, umfasst dieses eine Steuervorrichtung mit folgenden Merkmalen: Mittel (14) zum Erfassen einer Winkelstellung der Bürstenbrücke, Mittel (24) zum Erfassen der Schalterstellung des Betätigungsschalters, eine Einrichtung (26) zum Anlegen und Unterbrechen der Motorspannung und Mittel (22) zum Verarbeiten der Signale, wobei bei Drehrichtungsumschaltung bei laufendem Motor die Motorspannung unterbrochen und erst wieder anlegbar ist, wenn die Bürstenbrücke eine Winkelstellung erreicht und der Betätigungsschalter (4) seine AUS-Stellung durchlaufen hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeuggerät, insbesondere eine Bohrmaschine oder einen Schrauber, mit einem Betätigungsschalter zum Anlegen einer von der gewünschten Drehzahl abhängigen Motorspannung an einen Antriebsmotor mit Stator und Anker und mit einer Einrichtung zum Umschalten der Drehrichtung des Antriebsmotors, wobei eine Winkelstellung einer Kohlebürsten haltenden Bürstenbrücke verändert und dadurch das Statorfeld umgepolt wird.

Derartige Elektrowerkzeuggeräte sind bekannt. Bei einem Gerät nach der DE 40 04 463 C2 sind ein Drehrichtungsumschalter und der Betätigungsschalter quasi einteilig ausgeführt, d. h. bei Betätigen des Drehrichtungsumschalters wird zugleich der Betätigungsschalter in seine AUS-Stellung bewegt. Es ist jedoch von Nachteil, dass die Umschaltung der Drehrichtung während des Betriebs des Geräts durchgeführt werden kann, was zu Schäden am Kommutator und am Umschalter selbst führen kann.

Weiterhin sind Elektrohandwerkzeuggeräte mit Drehrichtungsumschaltung bekannt, die eine mechanisch wirkende Verriegelungsvorrichtung aufweisen, die bewirkt, dass bei eingeschalteter Maschine eine Drehrichtungsumschaltung nicht vorgenommen werden kann. So lehrt beispielsweise die DE 33 11 421 A1 zum Einen eine räumliche Trennung von Betätigungsschalter und Umschalteinrichtung sowie zwischen diesen eine Sperreinrichtung in Form eines verschiebbaren Riegels vorzusehen, der ein Betätigen der Umschalteinrichtung bei gedrücktem Betätigungsschalter verhindert.

Über dies sind Elektrohandwerkzeuge bekannt, die mit einer Einschaltsperre versehen sind, mit der verhindert werden soll, dass das Gerät nach einem Stromausfall, wenn beispielsweise ein Kabel aus der Steckdose gezogen wurde, selbstätig wieder anläuft.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrowerkzeuggerät der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass es betriebssicherer und vor Fehlbedienungen geschützt ist.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Elektrowerkzeuggerät der genannten Art erfindungsgemäß dadurch, dass die Einrichtung zum Umschalten der Drehrichtung eine Steuervorrichtung mit folgenden Merkmalen aufweist:

- Mittel zum Erfassen einer Winkelstellung der Bürstenbrücke,
- Mittel zum Erfassen der Schalterstellung des Betätigungsschalters,
- eine Einrichtung zum Anlegen und Unterbrechen der Motorspannung,
- Mittel zum Verarbeiten der Signale der Mittel zum Erfassen der Winkelstellung und der Schalterstellung und zum Ansteuern der Einrichtung zum Anlegen und Unterbrechen der Motorspannung,

und dass die Mittel zum Erfassen der Winkelstellung und der Schalterstellung und die Einrichtung zum Anlegen und Unterbrechen der Motorspannung und die Mittel zum Verarbeiten der Signale so miteinander zusammenwirken, dass bei Veränderung der Winkelstellung der Bürstenbrücke im betätigten Zustand des Betätigungsschalters die Motorspannung unterbrochen wird und erst nach einem Durchgang des Betätigungsschalters durch die AUS-Stellung wieder anlegbar ist.

Wenn bei laufendem Motor, also bei betätigtem Betätigungsschalter, die Einrichtung zum Umschalten der Drehrichtung, etwa durch manuelles Verschieben eines Schiebers oder Drehen eines Ringsegments in Richtung entgegengesetzter Drehrichtung verstellt wird, so wird die Veränderung der Winkelstellung der Bürsenbrücke von dem zugeordneten Mittel zum Erfassen einer Winkelstellung erfasst und ein entsprechendes Signal wird an die Mittel zum Verarbeiten gegeben. Gleichzeitig wird über das Mittel zum Erfassen der Schalterstellung des Betätigungsschalters der Betätigungszustand (AN/AUS) des Elektrowerkzeuggeräts an das Mittel zum Verarbeiten gegeben. Die Mittel zum Verarbeiten bewirken in diesem Zustand (Betätigungsschalter AN, Veränderung einer Winkelstellung der Bürstenbrücke), dass die Einrichtung zum Anlegen und Unterbrechen der Motorspannung die Motorspannung unterbricht. Die Steuervorrichtung ist also so ausgebildet, dass der Betriebszustand des Geräts (Maschine läuft oder Stillstand) über das Mittel zum Erfassen der Schalterstellung des Betätigungsschalters erfasst wird. Ferner wird eine Winkelstellung der Bürstenbrücke erfasst. Wenn diese in Richtung einer Drehrichtungsumschaltung verändert wird, so unterbricht die Steuervorrichtung über die Einrichtung zum Anlegen und Unterbrechen der Motorspannung die Spannungszufuhr zum Motor, um das Elektrohandwerkzeuggerät zu schützen. Auch ein Weiterdrehen oder -schalten des Umschalters in die entgegengesetzte Drehrichtung bei noch drehendem Motor bewirkt erfindungsgemäß keine Ansteuerung des Antriebsmotors mit umgepolter Statorspannung, sondern die Motorspannung kann erst dann wieder über die Einrichtung zum Anlegen und Unterbrechen der Motorspannung angelegt werden, wenn der Betätigungsschalter zuvor in seine AUS-Stellung, also in den nichtbetätigten Zustand, gebracht wurde. Hierdurch ist eine größtmögliche Betriebssicherheit erreicht und das Elektrowerkzeuggerät gegen Fehlbedienung wirksam geschützt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Mittel zum Erfassen einer Winkelstellung der Bürstenbrücke so ausgebildet, dass es eine erste und eine zweite Winkelstellung der Bürstenbrücke erfassen kann, welche einer Kontaktierung der Statorwicklung in der einen oder anderen Richtung entspricht. Vorzugsweise entsprechen diese beiden Winkelstellungen auch den beiden Winkelendstellungen der Bürstenbrücke. Es versteht sich, dass indessen auch eine kontinuierliche Erfassung der Winkelstellung der Bürstenbrücke denkbar wäre, dies ist aber zur Verwirklichung der Erfindung nicht erforderlich.

Das erfindungsgemäße Elektrowerkzeuggerät kann daher so ausgebildet werden, dass die Motorspannung nur dann an die Statorwicklung anlegbar ist, wenn sich die Bürstenbrücke in der einen oder anderen Winkelstellung befindet. Dies bedeutet, dass nach einer Unterbrechung der Motorspannung ein Wiederanlegen der Motorspannung erst dann möglich ist, wenn die Bürstenbrücke in ihre erste oder zweite Winkelstellung gedreht wurde.

Die Mittel zum Erfassen der Winkelstellung der Bürstenbrücke sind vorzugsweise elektrische Kontakte, da sich dies in kostengünstiger Weise verwirklichen lässt. Es versteht sich, dass aber auch mechanisch wirkende Schalter oder induktive Näherungsschalter oder gar Lichtschranken zur Erfassung der Winkelstellung der Bürstenbrücke einsetzbar sind.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektrowerkzeuggeräts und seiner Drehrichtungsumschalteinrichtung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht eines Elektrowerkzeuggeräts mit einer Einrichtung zum Umschalten der Drehrichtung;

Fig. 2 eine teilweise Schnittansicht des Geräts nach Fig. 1;

Fig. 3 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung aus Fig. 2 mit Schnittebene III-III zur Darstellung zweier Winkelstellungen einer Bürstenbrücke; und

Fig. 4 einen schematischen Aufbau der Steuervorrichtung des erfindungsgemäßen Geräts.

Fig. 1 zeigt ein Elektrowerkzeuggerät in Form eines Bohrhammers mit einer Einrichtung zum Umschalten der Drehrichtung, die über ein als Schieber 2 verwirklichtes Bedienelement in die eine oder andere Richtung schaltbar ist. Wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, umfasst das Gerät einen manuell betätigbaren Betätigungsschalter 4, mit dem eine der Schalterstellung entsprechende Motordrehzahl eingeregelt werden kann. Die erwähnte Einrichtung 6 zum Umschalten der Drehrichtung umfasst eine drehbare Bürstenbrücke 8, deren Drehstellung über das erwähnte Bedienelement 2 eingestellt werden kann. Durch Verdrehen der Bürstenbrücke 8 wird in ansich bekannter und daher nicht dargestellter Weise das Statorfeld, d. h. die an eine Statorwicklung 10 des nur andeutungsweise dargestellten Elektormotors 12 anlegbare Spannung zur Drehrichtungsumkehr des Antriebsmotors umgepolt.

Die Bürstenbrücke 8 wirkt bei dem erfindungsgemäßen Elektrowerkzeuggerät aber zusätzlich mit einem Mittel 14 zum Erfassen einer Winkelstellung der Bürstenbrücke 8 zusammen. Das Mittel 14 ist im dargestellten Fall von einem Kontaktblech 16 gebildet, welches in einer ersten und einer zweiten Winkelstellung der Bürstenbrücke 8 mit dieser in Berührung ist, indem ein Gegenkontakt 18 an der Bürstenbrücke 8 in der ersten und zweiten Winkelstellung, nicht hingegen in einer Mittelstellung das Kontaktblech 16 kontaktiert. Im dargestellten Fall ist der Gegenkontakt 18 von einem Kohlehalter 20 der Bürstenbrücke 8 gebildet.

Ferner ist eine elektronische Steuereinheit 21 vorgesehen, welche elektronische Rechenmittel 22 zum Verarbeiten von Signalen des Mittels 14 zum Erfassen der Winkelstellung der Bürstenbrücke 8 umfasst. Diese erfassen und verarbeiten neben den Signalen über die Winkelstellung Signale über die Schalterstellung des Betätigungsschalters 4. Hierfür ist ein Mittel 24 zum Erfassen der Schalterstellung des Betätigungsschalters 4 vorgesehen, welches ansich beliebiger Art sein kann und im einfachsten Fall beispielsweise von einem durch den Betätigungsschalter 4 gesteuerten Potentiometer gebildet sein kann (Fig. 4).

Die Steuereinheit 21 bewirkt über eine Einrichtung 26 (Fig. 4) ein Anlegen und Unterbrechen der an den Antriebsmotor 12 angelegten Spannung. Die Betriebsweise der Drehrichtungsumschaltung des erfindungsgemäßen Elektrowerkzeuggeräts soll anhand der Fig. 4, welche die Steuerungskomponenten zeigt, erläutert werden:

Das Gerät umfasst nach der schematischen Darstellung in Fig. 4 eine Antriebsmotoreinheit 26 und eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnete Steuervorrichtung. Bei hergestellter Netzverbindung 30 wird die bereits erwähnte Steuereinheit 21 mit Betriebsspannung versorgt. Es findet eine Initialisierung statt, und es kann über das Mittel 14 zum Erfassen einer Winkelstellung der Bürstenbrücke 8 geprüft werden, ob sich die Bürstenbrücke 8 in einer Winkelendstellung oder in der Zwischenstellung befindet. Ferner kann über Sensormittel 32 bzw. 34 der Zustand der Kohlebürsten bzw. eine Drehzahl des Motors erfasst und an die elektronischen Rechenmittel 22 gegeben werden.

Wird nun der Betätigungsschalter 4 gedrückt und über dessen Schalterstellung eine gewünschte Drehzahl vorgegeben, was über einen integrierten Potentiometer erfolgt, so kann über dessen Ausgang 4' der Sollwert der erwünschten Drehzahl und damit auch die Schalterstellung des Betätigungsschalters 4 an die elektronischen Rechenmittel 22 gegeben werden, sofern das Mittel 32 zum Erfassen des Kohlezustands ein vorbestimmtes Zulassungssignal an die Rechenmittel 22 gibt und sofern das Mittel 24 zum Erfassen der Winkelstellung der Bürstenbrücke 8 an die Rechenmittel 22 meldet, dass sich die Bürstenbrücke 8 in der einen oder anderen Winkelendstellung befindet, wird die Einrichtung 26 zum Anlegen (und Unterbrechen) der Motorspannung aktiviert, d. h. es wird Spannung an die Stator- und Ankerwicklung des Antriebsmotors 12 gegeben. Hierzu wird ein entsprechend der Differenz des Drehzahl-IST-Werts (Erfassungsmittel 34) und des über den Ausgang 4' des Potentiometers erfassten SOLL-Werts der Drehzahl ein Zündwinkel eines Triacs 36 errechnet und der Triac 36 entsprechend gezündet. Der Motor beginnt zu laufen.

Wenn nun der Schieber 2 betätigt und damit die Winkelstellung der Bürstenbrücke 8 verändert wird, so wird dies über das Mittel 14 an die Steuereinheit 21 gegeben und diese unterbricht über die Einrichtung 26 die Stromzufuhr zum Antriebsmotor 12. Die Steuereinheit 21 bzw. die elektronischen Rechenmittel 22 zum Verarbeiten der Signale und zum Ansteuern der Einrichtung 26 sind so ausgebildet, dass eine Motorspannung erst dann wieder angelegt werden kann, wenn der Betätigungsschalter 4 einen Durchgang durch seine AUS-Stellung genommen hat und wenn die Bürstenbrücke 8 in die eine oder andere Winkelendstellung verdreht wurde. Ersteres wird über das Mittel 24 zum Erfassen der Schalterstellung des Betätigungsschalters 4 und zweiteres über das Mittel 14 zum Erfassen der Winkelstellung der Bürstenbrücke 8 aufgenommen und an die Steuereinheit 21 gegeben.

Hierdurch ist eine maximale Betriebssicherheit erreicht und der Antriebsmotor 12 ist gegen Fehlbedienungen wirksam geschützt.

Claims

1. Elektrowerkzeuggerät, insbesondere Bohrmaschine, Schrauber, mit einem Betätigungsschalter (4) zum Anlegen einer von der gewünschten Drehzahl abhängigen Motorspannung an einen Antriebsmotor (12) mit Stator und Anker und mit einer Einrichtung (6) zum Umschalten der Drehrichtung des Antriebsmotors, wobei eine Winkelstellung einer Kohlebürsten haltenden Bürstenbrücke (8) verändert wird und das Statorfeld umgepolt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (6) zum Umschalten der Drehrichtung eine Steuervorrichtung mit folgenden Merkmalen aufweist:

- Mittel (14) zum Erfassen einer Winkelstellung der Bürstenbrücke (8),
- Mittel (24) zum Erfassen der Schalterstellung des Betätigungsschalters (4),
- eine Einrichtung (26) zum Anlegen und Unterbrechen der Motorspannung,
- Mittel (22) zum Verarbeiten der Signale der Mittel (14, 24) zum Erfassen der Winkelstellung und der Schalterstellung und zum Ansteuern der Einrichtung (26) zum Anlegen und Unterbrechen der Motorspannung,

und dadurch dass die Mittel (14, 24) zum Erfassen der Winkelstellung und der Schalterstellung und die Einrichtung (26) zum Anlegen und Unterbrechen der Motorspannung und die Mittel (22) zum Verarbeiten der Signale so miteinander zusammenwirken, dass bei Veränderung der Winkelstellung der Bürstenbrücke (8) im betätigten Zustand des Betätigungsschalters (4) die Motorspannung unterbrochen wird und erst nach einem Durchgang des Betätigungsschalters (4) durch die Aus- Stellung wieder anlegbar ist.

2. Elektrowerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung so ausgebildet ist, dass nach einem Unterbrechen der Motorspannung durch die Einrichtung (26) zum Anlegen bzw. Unterbrechen der Motorspannung erst bei erneuter Veränderung der Winkelstellung der Bürstenbrücke (8) die Motorspannung wieder anlegbar ist.

3. Elektrowerkzeuggerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorspannung erst bei Erreichen einer ersten oder einer zweiten Winkelstellung der Bürstenbrücke (8), welche eine erste bzw. zweite Drehrichtung bedeuten, wieder anlegbar ist.

4. Elektrowerkzeuggerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Winkelstellung der Bürstenbrücke (8) Winkelendstellungen sind.

5. Elektrowerkzeuggerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (22) zum Verarbeiten der Signale elektronische Rechenmittel umfassen.

6. Elektrowerkzeuggerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14) zum Erfassen der Winkelstellung der Bürstenbrücke (8) elektrische Kontakte (16) sind.