DE102005015900A1 - Elektrowerkzeug, insbesondere Schlagschrauber - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Elektrowerkzeugs (1), insbesondere in der Art eines Schlagschraubers. Das Elektrowerkzeug (1) wird nach dem Einschalten in einer ersten Betriebsart, insbesondere in einem Schraubbetrieb, betrieben. Nach Erreichen eines Grenz-Drehmoments wird das Elektrowerkzeug (1) in eine zweite Betriebsart, insbesondere in einen Schlagbetrieb, umgeschaltet. Die zweite Betriebsart, insbesondere der Schlagbetrieb, ist zeitlich und/oder durch die Anzahl der Schlagimpulse begrenzt, wobei danach das Elektrowerkzeug (1) abgeschaltet wird. Des weiteren wird ein derartiges Elektrowerkzeug (1) sowie eine Schaltungsanordnung für einen solchen Betrieb des Elektrowerkzeugs (1) beschrieben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Betrieb eines Elektrowerkzeugs.
  • Solche Elektrowerkzeuge werden insbesondere in der Art eines Schlagschraubers für Schraubarbeiten o. dgl. eingesetzt.
  • Mit einem Elektromotor arbeitende Schlagschrauber sind an sich bekannt. Diese besitzen Mittel für einen Schlagbetrieb sowie Mittel zur Detektierung eines Grenz-Drehmoments. Bei Erreichen des Grenz-Drehmoments setzt dann der Schlagbetrieb ein. Das Grenz-Drehmoment kann durch Ausgestaltung der Mechanik des Schlagschraubers, beispielsweise durch eine entsprechende Rutschkupplung, fest vorgegeben sein. Gegebenenfalls können jedoch auch Mittel zum variablen Einstellen des Grenz-Drehmoments am Elektrowerkzeug angeordnet sein.
  • Nachteilig bei diesen Schlagschraubern ist, daß nach Einsetzen des Schlagbetriebs ein Drehmomentaufbau am Werkstück erfolgt, der durch manuelles Abschalten des Schlagschraubers durch den Benutzer kontrolliert werden muß. Dabei besteht die Gefahr, daß bei zu spätem Abschalten des Schlagschraubers das Material des Werkstücks verletzt oder zerstört wird, beispielsweise die anzuziehende Schraube überdreht wird oder abreißt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Elektrowerkzeug derart weiterzuentwickeln, daß der Drehmomentaufbau automatisch kontrollierbar ist. Insbesondere soll dann ein automatisches Abschalten des Schlagschraubers bei Erreichen eines vordefinierten Drehmoments zum Abschluß des Drehmomentaufbaus ermöglicht werden. Desweiteren soll eine Schaltungsanordnung sowie ein Verfahren zum dementsprechenden Betrieb des Elektrowerkzeugs angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Elektrowerkzeug durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine für das Elektrowerkzeug geeignete Schaltungsanordnung in der Art einer Steuerelektronik ist mit den Merkmalen des Anspruchs 6 beschrieben. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb des Elektrowerkzeugs ist schließlich durch die Merkmale des Anspruchs 10 gegeben.
  • Die Erfindung erkennt, daß das während des Drehmomentaufbaus im Schlagbetrieb eines Schlagschraubers erzeugte Drehmoment direkt abhängig von der Anzahl der Schläge ist, die das Schlagwerk auf die Antriebsspindel überträgt. Ausgehend von dieser Erkenntnis liegt der erfindungsgemäßen Lösung dann der Gedanke zugrunde, den Schlagbetrieb des Elektrowerkzeugs zeitlich und/oder anhand der Anzahl der Schlagimpulse begrenzbar einzustellen. Gemäß diesem Gedanken wird das Elektrowerkzeug nach Einschalten in einer ersten Betriebsart, insbesondere in einem Schraubbetrieb, betrieben. Nach Erreichen eines Grenz-Drehmoments wird das Elektrowerkzeug in eine zweite Betriebsart, insbesondere in einen Schlagbetrieb, umgeschaltet. Die zweite Betriebsart, insbesondere also der Schlagbetrieb, ist jedoch zeitlich und/oder durch die Anzahl der Schlagimpulse begrenzt, so daß bei Erreichen der entsprechenden Begrenzung das Elektrowerkzeug abgeschaltet wird. Hierfür besitzt das Elektrowerkzeug Zeitbegrenzungsmittel, die den Schlagbetrieb zeitlich begrenzen, und/oder Impulserfassungsmittel für die Anzahl der Schlagimpulse im Schlagbetrieb, wobei diese Mittel danach den Elektromotor abschalten. Anzumerken ist in dieser Hinsicht insbesondere, daß die automatische Abschaltung des Elektromotors bei Erreichen eines bestimmten, gegebenenfalls einstellbaren Drehmoments nach Abschluß des Drehmomentaufbaus bei Schlagschraubern nicht mit den herkömmlichen Methoden, wie beispielsweise Messung des Motorstroms, Anordnung einer Rutschkupplung o. dgl., realisiert werden kann. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Um das Elektrowerkzeug dem jeweiligen Anwendungsfall sowie zu bearbeitenden Werkstück flexibel anpassen zu können, kann die zeitliche Begrenzung für den Schlagbetrieb und/oder die Anzahl der Schlagimpulse im Schlagbetrieb durch den Benutzer einstellbar sein. Zweckmäßigerweise erfolgt die Einstellung analog mittels eines Potentiometers, das wiederum mittels eines Stellrades am Gehäuse des Elektrowerkzeugs durch den Benutzer betätigt wird. Selbstverständlich kann die Einstellung auch digital, beispielsweise über einen Schalter, eine Schalteranordnung, ein Schalterbedienfeld o. dgl. am Gehäuse des Elektrowerkzeugs, erfolgen.
  • Beim Einsetzen des Schlagbetriebs steigt der Motorstrom im Elektrowerkzeug an. In einfacher Art und Weise läßt sich daher das Einsetzen des Schlagbetriebs über den Motorstrom detektieren. Schließlich kann das erfindungsgemäße Elektrowerkzeug eine Drehzahlsteuerung und/oder -regelung für den Elektromotor aufweisen, mit deren Hilfe der Betrieb des Elektrowerkzeugs dem jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden kann. Desweiteren kann das Elektrowerkzeug in herkömmlicher Art und Weise einen elektrischen Schalter an dessen Handgriff aufweisen, damit der Elektromotor und/oder die Drehzahlsteuerung bzw. -regelung durch den Benutzer manuell schalt- und/oder betätigbar ist.
  • Bei den Zeitbegrenzungsmitteln zur zeitlichen Begrenzung des Schlagbetriebs und/oder den Impulserfassungsmitteln zur Begrenzung der Anzahl der Schlagimpulse und/oder den Mitteln zur Detektierung des Grenz-Drehmoments kann es sich um einen Mikroprozessor handeln. Insbesondere kann der Mikroprozessor in der Art eines digitalen Zählers die Anzahl der Schlagimpulse anhand des Laststromverlaufs erfassen und nach einer definierten Anzahl von Schlagimpulsen dann den Elektromotor abschalten. Oft ist ein solcher Mikroprozessor in höherwertigen Elektrowerkzeugen zur Ansteuerung des Elektromotors bereits vorhanden, so daß dieser zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Betrieb des Elektrowerkzeugs ohne zusätzliche Kosten herangezogen werden kann.
  • Soll aus Kostengründen ein Mikroprozessor nicht eingesetzt werden, so läßt sich für den erfindungsgemäßen Betrieb des Elektromotors im Elektrowerkzeug auch eine Schaltungsanordnung in der Art einer Steuerelektronik einsetzen. Diese Steuerelektronik, die auf einer Platine im Gehäuse des Elektrowerkzeugs oder gegebenenfalls auch im Gehäuse des elektrischen Schalters angeordnet sein kann, erkennt anhand eines Schwellwertes, wenn das Elektrowerkzeug in den Schlagbetrieb übergeht. Nach einer zuvor eingestellten Zeit wird das Elektrowerkzeug automatisch abgeschaltet. Die Zeitkonstante kann mittels eines Potentiometers eingestellt werden. Das während des Drehmomentaufbaus im Schlagbetrieb erzeugte Drehmoment ist nahezu proportional zur eingestellten Abschaltzeit. Eine derartige Schaltungsanordnung kann wie folgt in einfacher Art und Weise ausgestaltet sein.
  • Diese Schaltungsanordnung weist einen im Motorstromkreis befindlichen Leistungshalbleiter, wie einen Leistungstransistor, beispielsweise einen MOS-FET bei akkubetriebenen Elektrowerkzeugen, zum Schalten der Spannungsversorgung für den Elektromotor auf. Desweiteren ist in der Schaltungsanordnung ein erster Operationsverstärker zum Vergleichen des in Abhängigkeit vom Motorstrom stehenden Spannungsabfalls am Leistungshalbleiter mit einer ersten Referenzspannung angeordnet, wobei der Spannungsabfall sowie die erste Referenzspannung an den Eingängen des ersten Operationsverstärkers anliegen. Am Ausgang des ersten Operationsverstärkers befindet sich ein Widerstand, bei dem es sich um ein Potentiometer zur Einstellung der zeitlichen Begrenzung handeln kann, sowie ein über den Widerstand vom Ausgang des ersten Operationsverstärkers aufladbarer Kondensator. Desweiteren ist in der Schaltungsanordnung ein zweiter Operationsverstärker zum Vergleichen der am Kondensator anliegenden Spannung mit einer zweiten Referenzspannung angeordnet, wobei die Spannung am Kondensator und die zweite Referenzspannung an den Eingängen des zweiten Operationsverstärkers anliegen. Schließlich ist der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers, gegebenenfalls über einen Transistor, an der Steuerelektrode des Leistungshalbleiters, also mit dem Gate bei Verwendung eines MOS-FET, zu dessen Abschalten verbunden.
  • Mit Hilfe dieser elektronischen Schaltung wird, wie bereits erwähnt, eine automatische Drehmomentabschaltung im Schlagbetrieb realisiert. Die Funktion basiert auf der Erkennung des einsetzenden Schlagwerkes und einer darauf folgenden zeitlich verzögerten Abschaltung, welche gegebenenfalls an einem externen Potentiometer einstellbar ist.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Gefahr der Zerstörung des Werkstücks aufgrund eines zu hohen Drehmoments verringert ist. Dieser Vorteil ist insbesondere bei Schlagschraubern relevant, da bei diesen weder die konventionelle Rutschkupplung noch eine normale Drehmomentabschaltung durch Messung des Motorstroms sicher funktioniert. Schließlich sind auch Arbeiten an Serien von Werkstücken mit dem Elektrowerkzeug in einfacher Weise durch entsprechende Einstellung der zeitlichen Abschaltverzögerung und/oder der Abschaltverzögerung bis zum Erreichen einer bestimmten Anzahl von Schlagimpulsen möglich. Außerdem gestattet die Erfindung die bisher nicht verfügbare Realisierung einer kostengünstigen und ausreichend präzisen Drehmomentabschaltung für Schlagschrauber.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
  • 1 das aufgeschnittene Gehäuse eines Elektrowerkzeugs,
  • 2 das Schaltbild für eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des Elektromotors im Elektrowerkzeug und
  • 3 das geöffnete Schaltergehäuse eines elektrischen Schalters für das Elektrowerkzeug.
  • In 1 ist ein Elektrowerkzeug 1, und zwar ein Akku-Elektrowerkzeug in der Art eines Schlagschraubers, mit einem aufgeschnittenen Gehäuse 2 dargestellt. Im Gehäuse 2 befindet sich ein Elektromotor 3 sowie ein elektrischer Schalter 4 zum Ein- und Ausschalten einer Versorgungsspannung für den Elektromotor 3. Die Versorgungsspannung wird von einem im Handgriff 6 des Gehäuses 2 eingesteckten, nicht weiter gezeigten Akku geliefert, der an Steckklemmen 7 des Schalters 4 angesteckt ist. Vom Schalter 4 wird die Versorgungsspannung dann über Zuleitungen, die mit an der Rückseite des Schalters 4 befindlichen elektrischen Anschlüssen verbunden sind, dem Elektromotor 3 zugeführt, was jedoch ebenfalls nicht weiter zu sehen ist.
  • Der Schalter 4 ist mit seinem Schaltergehäuse 8 so in den Handgriff 6 des Gehäuses 2 eingesetzt, daß ein in der Art eines Drückers ausgestaltetes Betätigungsorgan 5 des Schalters 4 am Handgriff 6 herausragt, womit der Benutzer durch Drücken des Betätigungsorgans 5 ausgehend von dessen Ausgangsstellung die Versorgungsspannung für den Elektromotor 3 einschaltet. Der Elektromotor 3 bewegt bei eingeschalteter Versorgungsspannung die Werkzeugaufnahme 9 am Elektrowerkzeug 1. Läßt der Benutzer das Betätigungsorgan 5 los, so stellt sich das Betätigungsorgan 5 in die Ausgangsstellung zurück, wobei die Versorgungsspannung für den Elektromotor 3 wieder ausgeschaltet wird. Gegebenenfalls kann im Elektrowerkzeug 1, und zwar bevorzugterweise im Schaltergehäuse 8 des Schalters 4, eine Elektronik in der Art einer Pulsweitenmodulations-Schaltung zur Steuerung und/oder Regelung der dem Elektromotor 3 zugeführten Versorgungsspannung angeordnet sein. Mittels des Betätigungsorgans 5 des elektrischen Schalters 4 ist dann manuell durch den Benutzer der Elektromotor 3 und/oder die Drehzahlsteuerung bzw. -regelung schalt- und/oder betätigbar, so daß entsprechend der Verstellung des Betätigungsorgans 5 in Bezug auf die Ausgangsstellung durch den Benutzer die Drehzahl des Elektromotors 3 eingestellt wird.
  • Das Elektrowerkzeug 1 besitzt ebenfalls auf die Antriebsspindel für die Werkzeugaufnahme 9 einwirkende Mittel 18 für einen Schlagbetrieb. Weiter befindet sich am Gehäuse 2 ein als Einstellring 10 ausgebildetes Mittel, mit dessen Hilfe ein Grenz-Drehmoment für die Werkzeugaufnahme 9 durch den Benutzer einstellbar ist. Schließlich besitzt das Elektrowerkzeug 1 noch Mittel zur Detektierung des Grenz-Drehmoments an der Antriebsspindel für die Werkzeugaufnahme 9.
  • Das Elektrowerkzeug 1 wird nach folgendem Verfahren betrieben. Nach Einschalten am Schalter 4 mittels des Betätigungsorgans 5 wird das Elektrowerkzeug 1 in einer ersten Betriebsart betrieben. Bei der ersten Betriebsart kann es sich beispielsweise um einen Schraubbetrieb handeln, wobei die mit einem Schraubwerkzeug versehene Werkzeugaufnahme 9 entsprechend der Verstellung des Betätigungsorgans 5 mit einer bestimmten Drehzahl kontinuierlich bewegt wird. Nach Erreichen des am Einstellring 10 eingestellten Grenz-Drehmoments wird das Elektrowerkzeug 1 in eine zweite Betriebsart umgeschaltet. Bei der zweiten Betriebsart kann es sich beispielsweise um einen Schlagbetrieb handeln, so daß das Schraubwerkzeug in der Werkzeugaufnahme 9 entsprechende Schlagpulse ausübt. Erfindungsgemäß ist die zweite Betriebsart, also beispielsweise der Schlagbetrieb, zeitlich und/oder durch die Anzahl der Schlagimpulse begrenzt. Nach Ablauf dieser Zeitverzögerung und/oder bei Erreichen dieser Anzahl von Schlagimpulsen wird dann der Elektromotor 3 und damit das Elektrowerkzeug 1 automatisch abgeschaltet. Das Abschalten des Elektrowerkzeugs 1 erfolgt somit unabhängig von der augenblicklichen Stellung des Betätigungsorgans 5.
  • Die zeitliche Begrenzung und/oder durch die Anzahl der Schlagimpulse kann durch den Benutzer einstellbar sein. Für die Einstellung ist ein in 2 gezeigtes Potentiometer 12 vorgesehen, das mittels eines am Gehäuse 2 befindlichen Drehknopfes 11 betätigbar ist. Anstelle einer analogen Einstellung mittels des Potentiometers 12 kann diese Begrenzung auch digital einstellbar sein, beispielsweise über einen Schalter, eine Schalteranordnung, ein Schalterbedienfeld o. dgl. am Gehäuse 2, was jedoch nicht weiter gezeigt ist. Das Einsetzen des Schlagbetriebs, welches wiederum die Zeitbegrenzungsmittel und/oder Impulserfassungsmittel im Elektrowerkzeug 1 startet, läßt sich über den Motorstrom des Elektromotors 3 detektieren, der in diesem Fall ansteigt. Die Anzahl der Schlagimpulse können ebenfalls elektrisch über den Motorstrom des Elektromotors 13, mechanisch über ein externes Schaltelement, wie einen Mikroschalter, oder sensorisch, beispielsweise mittels eines optischen Sensors, eines Hallsensors, eines Drucksensors, eines akustischen Sensors o. dgl., erfaßt werden, was jedoch nicht weiter gezeigt ist. Wie bereits erwähnt, kann der Elektromotor 3 mit einer Drehzahlsteuerung und/oder -regelung versehen sein.
  • Bei den Zeitbegrenzungsmitteln zur zeitlichen Begrenzung des Schlagbetriebs und/oder den Impulserfassungsmitteln zur Begrenzung der Anzahl der Schlagimpulse und/oder den Mitteln zur Detektierung des Grenz-Drehmoments kann es sich um einen Mikroprozessor handeln. Diese Mittel können jedoch auch mit einer Schaltungsanordnung realisiert sein, die nachfolgend anhand der 2 näher beschrieben ist. Diese Schaltungsanordnung in der Art einer Steuerelektronik 19 für den Betrieb eines Elektromotors 3 läßt sich an geeigneter Stelle im Gehäuse 2 unterbringen, besonders bevorzugt ist jedoch deren Anordnung auf einer Leiterplatte 29 im Schaltergehäuse 8, was in 3 näher zu sehen ist, so daß der elektrische Schalter 4 die komplette Steuerung des Elektromotors 3 beinhaltet. Wie in 3 im übrigen noch zu sehen ist, ist das Potentiometer 12, das außerhalb des Schaltergehäuses 8 an geeigneter Stelle im Gehäuse 2 des Elektrowerkzeugs 1 angeordnet ist, über Litzen 20 mit der Steuerelektronik 19 elektrisch verbunden.
  • Die Schaltungsanordnung entsprechend der Steuerelektronik 19 zum Betrieb des Elektromotors 3 im Elektrowerkzeug 1, die in 2 näher zu sehen ist, weist einen im Motorstromkreis befindlichen Leistungstransistor 13 oder sonstigen Leistungshalbleiter zum Schalten der Spannungsversorgung Ub für den Elektromotor 3 auf. Die Spannung Ub liegt dabei zwischen den Anschlüssen B+ sowie B- des Akkus an. Wenn es sich um einen mittels Gleichspannung betriebenen Elektromotor 3 handelt, so bietet sich ein MOS-FET als Leistungstransistor 13 an. Zum Vergleichen des in Abhängigkeit vom Motorstrom stehenden Spannungsabfalls am Leistungstransistor 13 mit einer ersten Referenzspannung dient ein erster Operationsverstärker 14. Der Spannungsabfall am Leistungstransistor 13 sowie die erste Referenzspannung liegen dabei an den Eingängen des ersten Operationsverstärkers 14 an. Am Ausgang des ersten Operationsverstärkers 14 befindet sich ein Widerstand, bei dem es sich um das bereits erwähnte Potentiometer 12 zur Einstellung der zeitlichen Begrenzung handelt, sowie ein über das Potentiometer 12 vom Ausgang des ersten Operationsverstärkers 14 aufladbarer Kondensator 16. Desweiteren ist in der Schaltung ein zweiter Operationsverstärker 15 angeordnet, der zum Vergleichen der am Kondensator 16 anliegenden Spannung mit einer zweiten Referenzspannung dient. Dabei liegen die Spannung am Kondensator 16 und die zweite Referenzspannung an den Eingängen des zweiten Operationsverstärkers 15 an. Der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 15 ist schließlich mit der Steuerelektrode des Leistungstransistors 13, also mit dem Gate bei Verwendung eines MOS-FET, zum Abschalten des Leistungstransistors 13 verbunden. Bei Bedarf kann zwischen dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 15 und der Steuerelektrode des Leistungstransistors 13 noch ein Transistor 17 angeordnet sein, der das Abschalten des Leistungstransistor 13 bewirkt.
  • In Ergänzung kann an der Steuerelektrode des Leistungstransistors 13, also am Gate des MOS-FET, eine Zenerdiode 21 zur Begrenzung der Steuerspannung angeordnet sein. Zur Verhinderung von Stör- und/oder Überspannungen für die Steuerelektronik 19 ist ein Eingangsfilter angeordnet, das aus einem Widerstand 23 und einem Kondensator 24 besteht. Desweiteren dient jeweils ein Kondensator 24, 25 an wenigstens einem Eingang des ersten Operationsverstärkers 14 zur Verhinderung von Störsignalen. Schließlich befindet sich an wenigstens einem Eingang des ersten Operationsverstärkers 14 jeweils ein Widerstand 26, 27. Dadurch ist ein gegebenenfalls über den Eingang des ersten Operationsverstärkers 14 auftretender Entladestrom, der bei spannungslosem Eingang des ersten Operationsverstärkers 14 aufgrund des manuellen Abschaltens des Elektromotors 3 mittels des Betätigungsorgans 5 durch den Benutzer auftreten kann, begrenzt.
  • Die Funktion dieser Schaltungsanordnung für die Steuerelektronik 19 ist wie folgt.
  • Bei einsetzender Schlagfunktion des Elektrowerkzeugs 1 steigt der Laststrom des Elektromotors 3 an, was einen höheren Spannungsabfall am Innenwiderstand des MOS-FET 13, dem sogenannten Rds on, bewirkt. Diese Spannung wird mittels des ersten Operationsverstärkers 14 mit einer ersten Referenzspannung verglichen. Steigt diese Spannung über den Wert der Referenzspannung, so springt der Ausgang des ersten Operationsverstärkers 14 auf +Ub und lädt über das folgende Potentiometer 12 und den weiteren Widerstand 28 den Kondensator 16 auf. Die Aufladezeit kann mit dem Potentiometer 12 variiert werden. Die Kondensatorladespannung wird nun wiederum mit einer Referenzspannung an dem zweiten Operationsverstärker 15 verglichen. Steigt die Ladespannung über den Wert der Referenzspannung, so springt der Ausgang dieses zweiten Operationsverstärkers 15 ebenfalls auf +Ub. Dies bewirkt, daß über den Transistor 17 das Gate des MOS-FET 13 gegen -Ub geschaltet wird und der MOS-FET 13 somit sperrt, so daß das Abschalten des Elektromotors 3 erfolgt.
  • Die Zenerdiode 21 am Gate des MOS-FET 13 begrenzt die Steuerspannung auf maximal 12 V. Das Eingangsfilter, bestehend aus dem Widerstand 23 und dem Kondensator 24, blockt Stör- und Überspannungen zur Steuerelektronik 19 ab. Die weiteren Kondensatoren 24 sowie 25 dienen ebenfalls zur Abblockung von Störsignalen an den Eingängen des Operationsvertärkers 14. Die Widerstände 26, 27 direkt vor den Eingängen des Operationsverstärkers 14 begrenzen einen eventuell auftretenden Entladestrom über die Eingänge des Operationsverstärkers 14, wenn dieser spannungslos ist, und zwar aufgrund manuellen Abschaltens am elektrischen Schalter 4.
  • Die Erfindung ist 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 eine solche Schaltungsanordnung nicht nur an Akku-Elektrowerkzeugen, sondern auch an sonstigen mittels Netz betriebenen Elektrowerkzeugen Verwendung finden. Soweit eine Elektronik zur Drehzahlsteuerung und/oder -regelung o. dgl. vorhanden ist, kann es sich bei dieser für ein Elektrowerkzeug mit Netzbetrieb auch um eine Phasenanschnittsteuerung handeln. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung läßt sich schließlich sowohl für Elektrowerkzeuge 1 mit Universalmotoren als auch solchen mit elektronisch kommutierten (EC-)Motoren verwenden.
  • 1
    Elektrowerkzeug
    2
    Gehäuse (von Elektrowerkzeug)
    3
    Elektromotor
    4
    elektrischer Schalter
    5
    Betätigungsorgan
    6
    Handgriff (an Gehäuse)
    7
    Steckklemme
    8
    Schaltergehäuse
    9
    Werkzeugaufnahme (am Elektrowerkzeug)
    10
    Einstellring
    11
    Drehknopf
    12
    Potentiometer / Widerstand
    13
    Leistungshalbleiter / Leistungstransistor / MOSFET
    14
    (erster) Operationsverstärker
    15
    (zweiter) Operationsverstärker
    16
    Kondensator
    17
    Transistor
    18
    Mittel für Schlagbetrieb
    19
    Steuerelektronik
    20
    Litzen
    21
    Zenerdiode
    22
    Widerstand (von Eingangsfilter)
    23
    Kondensator (von Eingangsfilter)
    24, 25
    Kondensator (an erstem Operationsverstärker)
    26, 27
    Widerstand (an erstem Operationsverstärker)
    28
    (weiterer) Widerstand
    29
    Leiterplatte

Claims (12)

  1. Elektrowerkzeug, insbesondere in der Art eines Schlagschraubers, mit einem Elektromotor (3), mit Mitteln (18) für einen Schlagbetrieb, mit Mitteln zur Detektierung eines Grenz-Drehmoments, und gegebenenfalls mit Mitteln zum Einstellen des Grenz-Drehmoments, wobei der Schlagbetrieb bei Erreichen des Grenz-Drehmoments einsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß Zeitbegenzungsmittel den Schlagbetrieb zeitlich begrenzen und/oder Impulserfassungsmittel die Anzahl der Schlagimpulse im Schlagbetrieb begrenzen sowie danach den Elektromotor (3) abschalten.
  2. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Begrenzung für den Schlagbetrieb und/oder die Anzahl der Schlagimpulse im Schlagbetrieb einstellbar ist, und daß vorzugsweise die Einstellung analog, insbesondere mittels eines Potentiometers (12), oder digital, insbesondere über einen Schalter, eine Schalteranordnung, ein Schalterbedienfeld o. dgl., erfolgt.
  3. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsetzen des Schlagbetriebs über den Motorstrom detektierbar ist.
  4. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) mit einer Drehzahlsteuerung und/oder -regelung versehen ist, und daß vorzugsweise der Elektromotor (3) und/oder die Drehzahlsteuerung bzw. -regelung mittels eines elektrischen Schalters (4) manuell schalt- und/oder betätigbar ist.
  5. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Zeitbegrenzungsmitteln zur zeitlichen Begrenzung des Schlagbetriebs und/oder den Impulserfassungsmitteln zur Begrenzung der Anzahl der Schlagimpulse und/oder den Mitteln zur Detektierung des Grenz-Drehmoments um einen Mikroprozessor handelt.
  6. Schaltungsanordnung in der Art einer Steuerelektronik (19) für den Betrieb eines Elektromotors (3) in einem Elektrowerkzeug (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem im Motorstromkreis befindlichen Leistungshalbleiter (13) zum Schalten der Spannungsversorgung für den Elektromotor (3), mit einem ersten Operationsverstärker (14) zum Vergleichen des in Abhängigkeit vom Motorstrom stehenden Spannungsabfalls am Leistungshalbleiter (13) mit einer ersten Referenzspannung, wobei der Spannungsabfall sowie die erste Referenzspannung an den Eingängen des ersten Operationsverstärkers (14) anliegen, mit einem am Ausgang des ersten Operationsverstärkers (14) befindlichen Widerstand, insbesondere einem Potentiometer (12) zur Einstellung der zeitlichen Begenzung, sowie einem über den Widerstand (12) vom Ausgang des ersten Operationsverstärkers (14) aufladbaren Kondensator (16), und mit einem zweiten Operationsverstärker (15) zum Vergleichen der am Kondensator (16) anliegenden Spannung mit einer zweiten Referenzspannung, wobei die Spannung am Kondensator (16) und die zweite Referenzspannung an den Eingängen des zweiten Operationsverstärkers (15) anliegen und wobei der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (15), gegebenenfalls über einen Transistor (17), mit der Steuerelektrode des Leistungshalbleiters (13) zu dessen Abschalten verbunden ist.
  7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem im Motorstromkreis befindlichen Leistungshalbleiter (13) um einen MOS-FET handelt, und daß vorzugsweise an der Steuerelektrode des Leistungshalbleiters (13), insbesondere am Gate des MOS-FET (13), eine Zenerdiode (21) zur Begrenzung der Steuerspannung angeordnet ist.
  8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingangsfilter, insbesondere bestehend aus einem Widerstand (23) und einem Kondensator (24), Stör- und/oder Überspannungen zur Steuerelektronik (19) verhindert, und daß vorzugsweise ein Kondensator (24, 25) an wenigstens einem Eingang des ersten Operationsverstärkers (14) zur Verhinderung von Störsignalen angeordnet ist.
  9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Eingang des ersten Operationsverstärkers (14) ein Widerstand (26, 27) befindlich ist, insbesondere derart daß ein gegebenenfalls über den Eingang des ersten Operationsverstärkers (14) auftretender Entladestrom, der gegebenenfalls bei spannungslosem Eingang des ersten Operationsverstärkers (14) bei manuellen Abschalten des Elektromotors (3) auftritt, begrenzt ist.
  10. Verfahren zum Betrieb eines Elektrowerkzeugs (1), insbesondere in der Art eines Schlagschraubers, wobei das Elektrowerkzeug (1) nach Einschalten in einer ersten Betriebsart, insbesondere in einem Schraubbetrieb, betrieben wird, und wobei das Elektrowerkzeug (1) nach Erreichen eines Grenz-Drehmoments in eine zweite Betriebsart, insbesondere in einen Schlagbetrieb, umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Betriebsart, insbesondere der Schlagbetrieb, zeitlich und/oder durch die Anzahl der Schlagimpulse begrenzt ist, und daß danach das Elektrowerkzeug (1) abgeschaltet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Begrenzung der zweiten Betriebsart analog und/oder digital voreinstellbar ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Schlagimpulse elektrisch über den Motorstrom des Elektromotors (13), mechanisch über ein externes Schaltelement, wie einen Mikroschalter, oder sensorisch, beispielsweise mittels eines optischen Sensors, eines Hallsensors, eines Drucksensors, eines akustischen Sensors o. dgl., erfaßt wird.
DE102005015900.1A 2004-04-10 2005-04-06 Elektrowerkzeug, insbesondere Schlagschrauber Active DE102005015900B4 (de)

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