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Die
Erfindung betrifft ein motorisch angetriebenes Handwerkzeug mit
einem am Gehäuse des Handwerkzeugs in einem ersten Griffbereich
angeordneten Schaltglied für eine Antriebssteuerung und
mindestens einem Sicherungsglied zur Sicherstellung einer Zwei-Hand-Bedienung,
wobei das Sicherungsglied als Sensor ausgebildet und in einem zweiten
Griffbereich im Abstand von dem ersten Griffbereich angeordnet ist
und über eine Steuerlogik den Antrieb derart steuert, dass
eine Aktivierung des Antriebs eine gleichzeitige Betätigung des
Schaltglieds mit einer ersten Hand und das Erfassen des Handwerkzeugs
im zweiten Griffbereich mit einer zweiten Hand voraussetzt.
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Bei
Handwerkzeugen mit einem Antrieb, wie beispielsweise einem Elektro-,
Hydraulik- oder Pneumatikantrieb, ist es vielfach aus Sicherheitsgründen
erforderlich, Vorkehrungen zu treffen, die gewährleisten,
dass das jeweilige Handwerkzeug während des Gebrauchs mit
beiden Händen gehalten wird (sogenannte Zwei-Hand-Bedienung). Üblicherweise
werden zur Sicherstellung der Zwei-Hand-Bedienung an dem Gerät zwei
Handgriffe vorgesehen, wobei an jedem dieser Handgriffe ein Schaltglied
zur manuellen Betätigung vorhanden ist. Bei vorschriftsmäßiger
Handhabung ist es dem Bedienenden nicht möglich, während
des Betriebs das Gerät nur mit einer Hand zu halten und
mit der anderen Hand versehentlich in das Arbeitswerkzeug zu greifen.
Hierdurch sollen Verletzungen bei der Bedienung des Handwerkzeuges
verhindert werden, die beim Eingriff in das Arbeitswerkzeug auftreten
können.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Schraubwerkzeuge, nämlich
Akku-Schrauber sowie Akku-Winkelschrauber. Akku-Winkelschrauber
werden beispielsweise zum Befestigen von Überwurfmuttern an
Bremsleitungen eingesetzt. Hierzu kommen Offenmaulgetriebe zum Einsatz,
bei denen ebenfalls die Gefahr besteht, dass die Bedienperson mit
einer Hand in das Getriebe greift, während er mit der anderen
Hand den Schrauber aktiviert.
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Aus
der
DE 93 08 698.9
U1 ist ein motorisch angetriebenes Handarbeitsgerät
in Form einer Kettensäge oder Heckenschere bekannt, die
mit zwei Handgriffen und einem für die Steuerung des Antriebes
vorgesehenen Schaltglied ausgestattet ist. Zur Sicherstellung der
Zwei-Hand-Bedienung ist an jedem der beiden Handgriffe zusätzlich
ein Sicherungsglied angebracht, das mit dem Schaltglied derart zusammenwirkt,
dass eine Betätigung des Schaltgliedes nur beim Umfassen
beider Handgriffe erfolgen kann. Die Sicherungsglieder sind linienförmige
Sensoren, die jeweils zwei in einem schlauchartigen, elastischen
und nicht leitenden Kunststoffkanal parallel zueinander angeordnete
Kontaktleiter aufweisen, die sich beim Zusammendrücken
des Kunststoffkanals berühren und infolge dessen ein elektrisches
Signal abgeben. Die beiden linienförmigen Sensoren sind
an eine Logikschaltung angeschlossen, die im Wesentlichen ein UND-Glied
am Eingang enthält, das eine Vielzahl von Eingängen
aufweist, über die Schalt- und Sicherungssignale von verschiedenen
Schalt- und Sicherungsgliedern logisch verknüpft werden
können, so dass die Antriebssteuerung nur dann arbeitet, wenn
alle Eingänge des UND-Gliedes gleichzeitig denselben logischen
Zustand einnehmen.
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Nachteilig
bei der bekannten Zwei-Hand-Bedienung ist, dass sie sich nur an
Handwerkzeugen realisieren lässt, die räumlich
voneinander getrennte Handgriffe aufweisen, an denen genügend
Platz für die Anbringung linienförmigen Sensoren
vorhanden ist.
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Auf
Grund des Aufbaus der linienförmigen Sensoren, insbesondere
der in dem nicht leitenden Kunststoffkanal angeordneten Kontaktleiter,
kann es zu Betriebsstörungen, insbesondere Kurzschlüssen,
aufgrund von Beschädigungen des Kunststoffka nals kommen,
die zu einer dauerhaften Überbrückung der linienförmigen
Sensoren führen.
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Darüber
hinaus unterliegen die linienförmigen Sensoren einem Verschleiß,
einerseits durch Abbrand der Kontaktleiter sowie Versprödung
des elastischen Kunststoffkanals.
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Ein
weiteres Problem besteht darin, dass die Sensoren durch den Benutzer
manipuliert werden können, beispielsweise indem einer der
Handgriffe mit einem Klebeband umwickelt und hierdurch einer der
linienförmigen Sensoren dauerhaft überbrückt
wird. Hierdurch wird die Sicherungsfunktion außer Kraft
gesetzt.
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Schließlich
weisen die linienförmigen Sensoren den Nachteil auf, dass
eine Nachrüstung an bereits bestehenden Handwerkzeugen
kaum möglich ist; sie erfordert eine Veränderung
des Gehäuses des Handwerkzeugs, um die linienförmigen
Sensoren an der Außenseite des Gehäuses anzubringen
und um die von den Sensoren wegführenden Kabel zu den Leiterkarten
der Steuerlogik im Inneren des Gehäuses zu führen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein motorisch angetriebenes Handwerkzeug mit verschleißfester
und betriebssicherer Zwei-Hand-Bedienung zu schaffen, die ohne Veränderung
des Gehäuses des Handwerkzeuges nachrüstbar und
insbesondere manipulationssicher ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem motorisch angetriebenen Handwerkzeug der
eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass der
Sensor ein berührungsfreier Näherungsschalter
ist, der in dem Gehäuse des Handwerkzeugs unterhalb des
zweiten Griffsbereichs angeordnet ist.
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Der
berührungsfreie Näherungsschalter, der insbesondere
als kapazitiver Sensor ausgeführt ist, reagiert auf Annäherung
eines leitenden oder nicht leitenden Gegenstandes. Infolge dessen
reagiert der Näherungsschalter durch die üblicherweise
aus Kunststoff bestehende Gehäusewand des Handwerkzeuges
hindurch auf die Annäherung der Hand einer Bedienperson
im zweiten Griffbereich des Handwerkzeuges. Dieser zweite Griffbereich
muss nicht zwingend ein gesonderter Handgriff des Handwerkzeuges
sein, sondern kann ein üblicherweise bei der Bedienung
des Handwerkzeugs umfasster Bereich des Gehäuses des Handwerkzeuges
sein. Bei einer Bohrmaschine oder einem Schraubwerkzeug liegt dieser
Griffbereich zumeist dort, wo im Gehäuse des Handwerkzeugs
Motor und Getriebe angeordnet sind.
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Entsprechend
der üblichen Griffhaltung der zweiten, das Handwerkzeug
ergreifenden Hand, wird der vorzugsweise plattenförmig
ausgebildete kapazitive Sensor in diesem Bereich zwischen Motor
bzw. Getriebe und Gehäusewandung angeordnet.
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Durch
diese Anordnung des kapazitiven Sensors ist eine elektrische Verbindung
des Sensors mit der Steuerlogik, der Versorgungsspannung des Schraubwerkzeuges
sowie der Antriebssteuerung und dem im ersten Griffbereich angeordneten
Schaltglied innerhalb des Gehäuses möglich, ohne
das Durchtrittsöffnungen für Kabel oder Befestigungsöffnungen
für die Anbringung von Sensoren an der Gehäuseaußenseite
vorgesehen werden müssen. Insofern ist ohne strukturelle
Schwächung des Gehäuses des Handwerkzeuges und
unter Beibehaltung der gewünschten Gehäusedichtigkeit
eine Nachrüstung bestehender Handwerkzeuge ohne weiteres
möglich, zumal die kompakt bauenden kapazitiven Sensoren
problemlos in den Hohlräumen der Gehäuse der motorisch
angetriebenen Handwerkzeuge Platz finden.
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Für
eine einfache Nachrüstbarkeit ist der insbesondere plattenförmige
Näherungsschalter vorzugsweise auf einer sehr kleinen Leiterkarte
für die Steuerlogik angeordnet.
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Wird
der Näherungsschalter bereits bei der Entwicklung des Handwerkzeuges
berücksichtigt, können die Steuerlogik und die
mit dem Schaltglied zusammenwirkende Antriebssteuerung auf einer
gemeinsamen Leiterkarte angeordnet sein.
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Eine
Manipulation des unter der Gehäuseschale des Handwerkzeuges
angeordneten berührungsfreien Näherungsschalters
ist im praktischen Betrieb kaum möglich.
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Um
auch eine Manipulation des zumeist als Tastschalter ausgebildeten
Schaltgliedes für die Antriebssteuerung zu verhindern,
ist es in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen,
dass die Steuerlogik eine Aktivierung des Antriebs nur dann erlaubt,
wenn nach Anlegen der Betriebsspannung an die Steuerlogik und die
Antriebssteuerung sich zuvor das Schaltglied nicht in einer den
Antrieb aktivierenden Position befand und anschließend
zunächst der Näherungsschalter und dann das Schaltglied
betätigt werden.
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Um
auch während des laufenden Betriebs des Handwerkzeuges
die Zwei-Hand-Bedienung sicherzustellen, ist in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, dass die Steuerlogik den Antrieb sperrt,
sobald das Schaltglied und/oder der Näherungsschalter nicht
mehr betätigt werden. Hierzu fragt die Steuerlogik die Kapazität
des kapazitiven Sensors fortlaufend ab. Ändert sich die
Kapazität nach einem bestimmten Muster, erkennt die Steuerlogik
das Vorhanden- bzw. das Nichtvorhandensein der Hand im zweiten Griffbereich
des Handwerkzeuges.
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Zur
Abfrage des kapazitiven Sensors sowie der Überwachung des
Schaltzustandes des im ersten Griffbereich angeordneten Schaltgliedes
kann die Steuerlogik in die elektrische Verbindung zwischen dem Schaltglied
und der Antriebssteuerung oder zwischen der Antriebsteuerung und
dem Antrieb eingeschliffen sein.
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Nachfolgend
wird das erfindungsgemäße Handwerkzeug anhand
von Ausführungsbeispielen näher erläutert:
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Es
zeigen,
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1a) ein erstes erfindungsgemäßes
Handwerkzeug in Form eines Elektro-Schraubers mit Offenmaulgetriebe,
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1b) ein zweites erfindungsgemäßes
Handwerkzeug in Form eines Winkelschleifers,
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2a)–c) Prinzipdarstellungen des Antriebs
und der Steuerung eines Handwerkzeugs mit Zwei-Hand-Bedienung sowie
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3 ein
Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Steuerlogik
eines erfindungsgemäßen Handwerkzeuges.
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1 zeigt einen Akku-Schrauber (1)
mit Offenmaulgetriebe (2) mit einem aus Kunststoff bestehenden
Gehäuse (3), einem in einem ersten Griffbereich
(4) angeordneten Schaltglied in Form eines Tastschalters (5)
zur Betätigung einer Antriebssteuerung (6) zur
In- und Außerbetriebnahme des Elektromotors (7),
der über ein Untersetzungsgetriebe (10) mit dem
Offenmaulabtrieb (2) verbunden ist. Darüber hinaus
weist der Akku-Schrauber (1) ein Sicherungsglied auf, das
im Ausführungsbeispiel als kapazitiver Sensor (8)
ausgebildet ist, der auf einer Leiterkarte für eine Steuerlogik
(16) angeordnet ist. Da der kapazitive Sensor (8)
plattenförmig ausgebildet ist, ist er in der schematischen
Darstellung von 1a) lediglich als eine zugleich
die Leiterkarte der Steuerlogik (16) symbolisierende Linie
gekennzeichnet, die in einem zweiten Griff bereich (9) im
Abstand von dem ersten Griffbereich (4) angeordnet ist.
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Die
auf der Leiterkarte befindliche Steuerlogik (16) steuert
den Elektromotor (7) derart, dass eine Inbetriebnahme des
Elektromotors eine gleichzeitige Betätigung des Tastschalters
(5) mit einer ersten Hand und das Erfassen des Akku-Schraubers
(1) im zweiten Griffbereich (9) mit einer zweiten
Hand voraussetzt. In 1a) ist erkennbar, dass der
kapazitive Sensor (8) in dem Gehäuse (3)
des Akku-Schraubers (1) unterhalb des zweiten Griffbereichs
in einem Hohlraum des Gehäuses zwischen der Einheit aus
Elektromotor (7) und Getriebe (10) angeordnet
ist.
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Der
den Motor (7), die Antriebssteuerung (6) sowie
die Steuerlogik (16) mit dem kapazitiven Sensor (8)
speisende Akkumulator (11) ist am rückwärtigen
Ende des Akku-Schraubers (1) befestigt.
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Der
in 1b) dargestellte Winkelschleifer (12)
unterscheidet sich von dem Akku-Schrauber (1) nach 1a) im Wesentlichen dadurch, dass der zweite Griffbereich
(9) sich in einem von der Hauptachse des Gehäuses
(3) rechtwinklig abgewinkelten Abschnitt (13)
befindet, wobei auch bei diesem Ausführungsbeispiel ein kapazitiver
Sensor (8) im Inneren dieses einen gesonderten Griff bildenden
Abschnitts (13) des Gehäuses (3) angeordnet
ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der kapazitive
Sensor (8) nicht auf der Leiterkarte (14) für
die Steuerlogik (16) angeordnet ist, sondern sich die Leiterkarte
(14) in einem Hohlraum zwischen dem Getriebe (10)
und dem zentralen Abschnitts des Gehäuses (3)
befindet. Schließlich wird der Elektromotor (7), die
Antriebssteuerung (6) und die Steuerlogik (16)
nicht aus einem Akkumulator, sondern über eine externe Stromversorgung
versorgt, die über eine Anschlussleitung (15)
mit dem Winkelschleifer (12, 17) verbunden ist.
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2 zeigt wie die Steuerlogik (16)
in die Schaltung des Akku-Schraubers (1) bzw. Winkelschleifers (12)
eingebunden werden kann. Gemäß 2a) ist die Steuerlogik (16) in die elektrische
Verbindung zwischen dem Tastschalter (5) und der Antriebssteuerung
(6), die dem Elektromotor (7) vorgeordnet ist,
eingeschliffen.
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Alternativ
besteht gemäß 2b) die
Möglichkeit, die Steuerlogik (16) in die elektrische
Verbindung zwischen der Antriebsteuerung (6) und dem Elektromotor
(7) einzuschleifen.
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In
beiden Fällen fragt die Steuerlogik (16) den in 2c) dargestellten kapazitiven Sensor (8)
im zweiten Griffbereich (9) ab und aktiviert den Elektromotor
(7), wenn die anhand von 3 näher
erläuterten Bedingungen erfüllt sind:
Die
Steuerlogik (16) erlaubt eine Aktivierung des Elektromotors
(7) nur dann, wenn nach Anlegen der Betriebsspannung an
die Steuerlogik (16) und die Antriebssteuerung (6)
sich zuvor der Tastschalter (5) nicht in einer den Antrieb
aktivierenden Position befand (Tastschalter 5 gelöst).
Ist der Tastschalter aktiviert, sperrt die Steuerlogik das Werkzeug,
indem der Antrieb deaktiviert wird. Ist der Tastschalter gelöst,
wird von der Steuerlogik (16) abgefragt, ob eine Hand der
Bedienungsperson im zweiten Griffbereich (9) anliegt und
in Folge dessen der kapazitive Sensor (8) betätigt
wird. Sodann wird überprüft, ob nunmehr der Tastschalter
(5) betätigt wurde (Tastschalter betätigt).
Liegen beide Bedingungen vor, wird der Elektromotor (7)
des Werkzeugs aktiviert. Nach Aktivierung des Elektromotors (7) überwacht
die Steuerlogik (16) fortlaufend, ob die zweite Hand der
Bedienperson im zweiten Griffbereich (9) anliegt (Hand
am 2. Griffbereich 9) und der Tastschalter (5)
betätigt wird (Tastschalter 5 betätigt).
Sobald der Tastschalter (5) und/oder der kapazitive Sensor
(8) nicht mehr betätigt werden, sperrt die Steuerlogik
(16) den Elektromotor (7), indem die Stromversorgung
unterbrochen wird.
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Die
erneute Aktivierung des Elektromotors (
7) des Werkzeuges
(
1,
12) setzt voraus, dass das Werkzeug zunächst
im 2. Griffbereich (
9) erfasst und erst anschließend
der herkömmliche Tastschalter (
5) zum Starten
des Elektromotors (
7) betätigt wird. Durch diese
einfache Maßnahme wird eine mechanische bzw. elektrische Überbrückung
des Tastschalters ausgeschlossen. Bezugszeichenliste
| Nr. | Bezeichnung |
| 1 | Akku-Schrauber |
| 2 | Offenmaulgetriebe |
| 3 | Gehäuse |
| 4 | Erster
Griffbereich |
| 5 | Tastschalter |
| 6 | Antriebssteuerung |
| 7 | Elektromotor |
| 8 | Kapazitiver
Sensor |
| 9 | Zweiter
Griffbereich |
| 10 | Getriebe |
| 11 | Akkumulator |
| 12 | Winkelschleifer |
| 13 | Abschnitt
Gehäuse |
| 14 | Leiterkarte |
| 15 | Anschlussleitung |
| 16 | Steuerlogik |
| 17 | Trennschleifscheibe |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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