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Die
Erfindung bezieht sich auf eine handgeführte, elektrisch betätigbare
Schraub- und/oder Bohrwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Stand der Technik
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In
der
DE 10 2004
051 913 A1 wird ein Akkuschrauber beschrieben, der über einen
Betätigungsschalter
an einem Gehäuse
des Akkuschraubers ein- und auszuschalten ist, wobei der Betätigungsschalter als
Druckschalter ausgeführt
ist und die Drehzahl der Antriebsspindel, welche von einem elektrischen
Antriebsmotor angetrieben wird, vom Betätigungshub abhängt, welcher
auf den Betätigungsschalter
ausgeübt
wird. Aufgrund der Proportionalität der Antriebsdrehzahl zum
Betätigungshub
wird die maximale Drehzahl bei voll durchgedrücktem Schalter erreicht. Der
Betätigungsschalter
ist als einstellbarer, elektrischer Widerstand mit einer Kunststoffkappe
in Form eines Pistolenabzugs ausgeführt.
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Der
Vorteil dieses Akkuschraubers liegt darin, dass dem Umstand Rechung
getragen werden kann, dass unterschiedliche Phasen beim Einschrauben
einer Schraube unterschiedliche Drehzahlen erfordern. So wird beim
Ansetzen einer Schraube an ein Gewinde bis zum Greifen der Schraube
nur eine geringe Drehzahl benötigt.
Anschließend
wird mit hoher Drehzahl eingeschraubt. Kurz vor dem Ende des Schraubwegs
wird die Drehzahl reduziert, um die Schraube nicht zu überlasten.
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Beispielsweise
aus optischen Gründen
kann es vorteilhaft sein, dass mehrere Schrauben nach dem Eindrehen
in gleicher Weise ausgerichtet sind, derart, dass die Schlitze am
Schraubenkopf parallel zueinander stehen. Diese Ausrichtung muss üblicherweise
von Hand durchgeführt
werden. Aber auch aus technischen Gründen kann es erforderlich sein, einen
bestimmten Winkel einzustellen, beispielsweise bei Verriegelungszylindern
zwischen zwei zu verbindenden Wandteilen in Möbelstücken.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine handgeführte, elektrisch
betätigbare
Schraub- und/oder Bohrwerkzeugmaschine in der Weise auszubilden,
dass eine definierte Schraubendrehung durchgeführt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche
geben zweckmäßige Weiterbildungen
an.
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Die
erfindungsgemäße Schraub-
und/oder Bohrwerkzeugmaschine weist an einem Gehäuse einen Betätigungsschalter
zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen Antriebsmotors auf,
der seinerseits eine Antriebsspindel antreibt, in der das Schraub- bzw. Bohrwerkzeug
austauschbar aufgenommen ist. Des Weiteren ist am Gehäuse ein
Drehwinkel-Einstellschalter angeordnet, über den ein maximaler Drehwinkel
vorgegeben werden kann. Dieser maximale Drehwinkel wird bei Betätigung des
Betätigungsschalters
von der Antriebsspindel zurückgelegt.
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Mittels
dieser Ausführung
kann erfindungsgemäß ein Drehwinkel
vorgegeben werden, der von der Antriebsspindel – und damit auch von dem in
der Antriebsspindel aufgenommenen Schraub- bzw. Bohrwerkzeug – zurückgelegt
werden soll. Die Antriebsspindel legt diesen Drehwinkel zurück, wenn der
Betätigungsschalter
am Gehäuse
betätigt
wird. Auf diese Weise können
gewünschte
Drehwinkel vorgegeben werden, die von der Handwerkzeugmaschine zurückgelegt
werden sollen, wodurch eine gewünschte
Ausrichtung beispielsweise der einzudrehenden Schrauben einstellbar
ist. Vorteile weist diese Vorrichtung aber auch beim Bohren auf,
beispielsweise wenn die Bohrtiefe beschränkt ist und daher nur mit einer
begrenzten Winkelumdrehung gebohrt werden darf. Auch im Falle von
beschädigten
Schlitzen im Schraubenkopf weist die Begrenzung des maximalen Drehwinkels
Vorteile auf, da vorsichtiger eingedreht werden kann. Schließlich kann
die elektrische Schraub- bzw. Bohrwerkzeugmaschine auch in Fällen eingesetzt
werden, in denen bislang manuell nachgeschraubt werden musste, was
eine erhebliche Erleichterung bedeutet.
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Die
Erfindung kann in verschiedenen, vorteilhaften Ausführungen
weitergebildet werden. So ist es beispielsweise möglich, den
eingestellten Drehwinkel als Funktion des Betätigungsweges des Betätigungsschalters
zurückzulegen,
insbesondere proportional zum Betätigungsweg auszugestalten.
In diesem Fall wird nur bei einer Änderung des Betätigungsweges
eine Drehwinkeländerung
eingestellt, wohingegen ein Verharren bei einem bestimmten Betätigungshub
zu keiner weiteren Drehwinkeländerung
führt.
Auf diese Weise ist ein feinfühliges
Einstellen des Drehwinkels und Herantasten bis zum maximal möglichen
Drehwinkel durchführbar.
Der maximale, voreingestellte Drehwinkel wird hierbei insbesondere
erst bei vollständig
durchgedrücktem Betätigungsschalter
erreicht, was den Vorteil aufweist, dass der Benutzer zu jedem Zeitpunkt
genau beurteilen kann, wie viel Prozent des maximalen Drehwinkels
bereits zurückgelegt
wurden bzw. noch zurückzulegen
sind.
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Gemäß einer
alternativen Ausführung
ist es aber auch möglich,
dass der eingestellte Drehwinkel bei einer beliebigen Betätigung des
Betätigungsschalters
erreicht wird, also unabhängig
vom Betätigungsweg
ist. In dieser Ausführung
genügt
eine beliebige Betätigung
des Betätigungsschalters,
also sowohl nur ein teilweises Eindrücken als auch ein vollständiges Eindrücken, um
den eingestellten Drehwinkel zu erreichen. Vorteilhaft kann zwischen
den verschiedenen Betriebsarten mit der Drehwinkeländerung
proportional zum Betätigungshub
einerseits und dem Erreichen des maximalen Drehwinkels bei beliebiger
Betätigung
des Betätigungsschalters
andererseits umgeschaltet werden.
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Als
weitere, zweckmäßige Ausgestaltung
ist vorgesehen, dass bei einem Loslassen des Betätigungsschalters die aktuell
erreichte Drehwinkellage beibehalten wird. Diese Variante wird insbesondere mit
der zusätzlichen
Ausgestaltung kombiniert, dass bei jeder wiederholten Betätigung des
Betätigungsschalters
der eingestellte Drehwinkel zurückgelegt wird,
wobei die erneute Drehwinkeländerung
im Sinne einer Rekalibrierung ausgelöst wird, sobald der Betätigungsschalter
seine Ausgangsposition bzw. Nullposition erreicht hat. Der Vorteil
dieser Variante liegt darin, dass der eingestellte maximale Drehwinkel
beliebig oft zurückgelegt
werden kann, ohne dass hierfür
am Drehwinkel-Einstellschalter eine Änderung durchgeführt werden
muss. Vielmehr reicht es aus, den Betätigungsschalter in die Ausgangsposition
zurück
zu verstellen und anschließend
erneut zu betätigen,
um eine wiederholte Drehwinkeländerung bis
hin zur maximalen Drehwinkellage durchzuführen.
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Um
auch einen regulären
Betrieb ohne Begrenzung auf einen maximalen Drehwinkel zu ermöglichen,
ist zweckmäßig an dem
Drehwinkel-Einstellschalter eine zusätzliche Einstellposition für einen
kontinuierlichen Drehbetrieb vorgesehen. Diese Ausführung besitzt
Handhabungsvorteile, da für
den Benutzer auf einen Blick erkennbar ist, ob ein kontinuierlicher
Betrieb oder eine Begrenzung auf einen Drehwinkel voreingestellt
ist. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein,
am Drehwinkel-Einstellschalter bestimmte
voreingestellte maximale Drehwinkelpositionen vorzusehen, beispielsweise
90°, 180° und 360°, die als
Rastpositionen ausgeführt
sein können. Dessen
ungeachtet ist es aber zweckmäßig, dass über den
Drehwinkel-Einstellschalter
beliebige Drehwinkellagen einstellbar sind.
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Die
technische Umsetzung des maximalen Drehwinkels erfolgt vorteilhaft
in der Weise, dass ein Drehwinkelsensor vorgesehen ist, über den
der von der Antriebsspindel zurückgelegte
Drehwinkel detektiert wird. Die Signale des Drehwinkelsensors werden in
einer Steuereinheit zur Ansteuerung des Antriebsmotors herangezogen.
Wenn der maximale Drehwinkel – bezogen
auf eine Ausgangsposition, die zweckmäßig identisch ist mit der Ruheposition – erreicht
ist, erfolgt eine Unterbrechung bzw. ein Abschalten des Antriebsmotors.
Der Betätigungsschalter
ist vorteilhaft als verstellbarer elektrischer Widerstand ausgeführt, dessen
Widerstand sich in Abhängigkeit
vom Betätigungsweg
eindeutig ändert. Über eine
Auswertevorrichtung wird der Widerstand gemessen und der Antriebsmotor
entsprechend solange bestromt, bis über den Drehsensor der gemessene
Drehwinkel dem eingestellten maximalen Drehwinkel entspricht. Als
Drehsensor wird beispielsweise eine kreisförmige Kontaktscheibe eingesetzt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine
Ansicht von vorne auf eine handgeführte, elektrisch betätigbare
Schraub- und/oder Bohrwerkzeugmaschine, beispielsweise einen Akkuschrauber,
die über
einen Betätigungsschalter
ein- und auszuschalten ist, wobei zusätzlich ein Drehwinkel-Einstellschalter
am Gehäuse
angeordnet ist, über den
ein maximaler Drehwinkel einstellbar ist, der von der Drehspindel
der Werkzeugmaschine zurückgelegt
werden soll,
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2 eine
Seitenansicht der Werkzeugmaschine,
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3 eine
Ansicht von oben,
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4 ein
Diagramm mit dem Verlauf des Drehwinkels α als Funktion der Zeit t, wobei
zwei Plateauphasen bei 90° und
180° zu
erkennen sind,
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5 ein
weiteres Diagramm mit dem Verlauf des Betätigungsweges h des Betätigungsschalters
als Funktion der Zeit t.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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Bei
der in den 1 bis 3 dargestellten Schraub-
und/oder Bohrwerkzeugmaschine 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel
um einen Akkuschrauber, der in einem Gehäuse 2 einen elektrischen
Antriebsmotor aufweist, der eine drehbar gelagerte Antriebsspindel 3 antreibt.
Die Antriebsspindel 3 nimmt austauschbar ein Schraub- bzw.
Bohrwerkzeug 4 auf. Zu betätigen ist die Werkzeugmaschine 1 über einen
Betätigungsschalter 5,
der an einem Handgriff 6 angeordnet ist und als Hubschalter
ausgeführt
ist, der, wie 2 zu entnehmen, zwischen einer
ausgeschalteten Ausgangsposition und der eingeschalteten maximalen
Betätigungsposition
um den Hub h verstellt werden kann. Der Hub h ist hierbei proportional
zur Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors und der Antriebsspindel,
so dass bei maximal eingedrücktem
Betätigungsschalter 5 auch
die maximale Drehzahl erreicht wird.
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Des
Weiteren ist am Gehäuse 2 ein
Drehrichtungsschalter 7 vorgesehen, über den die Drehrichtung der
Antriebsspindel 3 umgekehrt werden kann. Der Drehrichtungsschalter 7 ist
seitlich am Gehäuse 2 angeordnet.
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Auf
der Oberseite des Gehäuses 2 befindet sich
ein Drehwinkel-Einstellschalter 8, über den
ein maximaler Drehwinkel vorgegeben werden kann, welcher von der
Antriebsspindel 3, bezogen auf die Ruhe- bzw. Ausgangsposition
vor Betätigung
des Betätigungsschalters,
zurückgelegt
werden soll. Wie 3 zu entnehmen, können bestimmte
Drehwinkelpositionen voreingestellt sein; beispielhaft sind 90°, 180° und 360° eingetragen,
die insbesondere als Rastpositionen des Drehwinkel-Einstellschalters ausgeführt sein
können,
um möglichst
mühelos
die gewünschten
Drehwinkel einstellen. Möglich
sind aber auch beliebige Zwischenwerte zwischen 0° und 360°. Darüber hinaus
ist auch eine Einstellung im kontinuierlichen Betrieb („Kont.") möglich, der
dem herkömmlichen
Drehbetrieb ohne Drehwinkelbegrenzung entspricht.
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Bei
einer Einstellung des Drehwinkel-Einstellschalters 8 mit
einer Begrenzung auf einen maximalen Drehwinkel α kann die Antriebsspindel 3,
wie 1 zu entnehmen, bei einer Betätigung über den Betätigungsschalter 5 nur
bis zu diesem maximalen Drehwinkel α verstellt werden, bezogen auf
die Ausgangsposition der Antriebsspindel 3 vor der Betätigung über den
Betätigungsschalter 5.
Sofern eine darüber
hinausgehende Drehwinkeländerung
erwünscht
ist, muss entweder die Begrenzung auf den maximalen Drehwinkel im
Drehwinkel-Einstellschalter 8 geändert werden oder, gemäß einer
zweckmäßigen Ausführung, es
wird der Betätigungsschalter 5 wieder
in seine Ausgangsposition zurück
verstellt und wiederholt betätigt,
woraufhin erneut der maximale, voreingestellte Drehwinkel α zurückgelegt
werden kann.
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Wie
dem Schaubild nach 4 zu entnehmen, behält die Antriebsspindel
ihre eingenommene Drehwinkellage α auch
nach einem Lösen
des Betätigungsschalters
bei. Eingetragen sind in 4 zwei Plateauphasen 9 und 10 im
Drehwinkelverlauf α,
die sich in Höhe
von 90° bzw.
180° befinden.
Zum Erreichen jeder Plateauphase 9 bzw. 10 muss
der Betätigungsschalter
ausgehend von der Ausgangs- bzw. Ruhelage betätigt werden. Wie dem Übergang
von der ersten Plateauphase 9 zur zweiten Plateauphase 10 zu
entnehmen, bleibt die in der ersten Plateauphase 9 erreichte
Drehwinkellage α =
90° auch
nach dem Zurückstellen
des Betätigungsschalters
eingestellt. Bei erneuter Betätigung
wird die Antriebsspindel ausgehend von der bereits erreichten Drehwinkellage α = 90° um einen
weiteren Drehwinkelbetrag von 90° verdreht.
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In 5 ist
das dazugehörende
Diagramm mit einer Darstellung des Betätigungsweges h des Betätigungsschalters
als Funktion von der Zeit dargestellt. Ausgehend vom Wert Null (nicht
betätigter Betätigungsschalter)
wird der Betätigungsschalter bis
zum Erreichen seines Maximums eingedrückt. Mit Erreichen dieses Maximums
wird bei aktivierter Drehwinkelbegrenzung auch der maximale, voreingestellte
Drehwinkel α erreicht;
dieses erste Maximum im Hub des Betätigungsschalters entspricht
der Plateauphase aus 4.
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Nach
Erreichen des Maximums wird der Betätigungsschalter wieder gelöst, was
mit dem steilen Gradienten 11 dargestellt ist, der bis
zum Erreichen der Null- bzw. Ausgangslage reicht. Danach wird der Betätigungsschalter
erneut bis zum Erreichen des maximalen Hubes betätigt, was der zweiten Plateauphase
aus 4 entspricht. Das erneute Loslassen des Betätigungsschalters
ist mit dem Gradienten 12 gekennzeichnet. Diese Vorgehensweise
kann im Prinzip beliebig oft wiederholt werden.