DE102009027111A1

DE102009027111A1 - Elektrische Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102009027111A1
Application number: DE102009027111A
Authority: DE
Inventors: Florian Schmehl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2010-12-30
Also published as: GB2471374A; US8240393B2; CN101927481A; GB201010125D0; US20100319944A1; GB2471374B

Abstract

Eine elektrische Werkzeugmaschine weist einen elektrischen Antriebsmotor auf, dessen Drehzahl über eine Einstelleinrichtung zu regulieren ist, wobei die Einstelleinrichtung ein am Gehäuse der Werkzeugmaschine verstellbar gelagertes Einstellglied umfasst. Dem Einstellglied ist eine Dehnungsmesseinrichtung zugeordnet, die bei einer Verstellung des Einstellglieds ein Messsignal erzeugt, welches zur Einstellung des Antriebsmotors herangezogen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Werkzeugmaschine, insbesondere eine Elektrohandwerkzeugmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der DE 103 09 057 A1 ist ein Akkuschrauber bekannt, der in einem Gehäuse einen elektrischen Antriebsmotor zum Antrieb einer Werkzeugaufnahme aufweist, wobei zur elektrischen Energieversorgung des Antriebsmotors in einem Griffgehäuse ein Akku-Pack angeordnet ist. Die Betätigung des Akkuschraubers erfolgt über einen Drucktaster, der linear verschieblich am Griffgehäuse gelagert ist und zum Antrieb des Werkzeugs von der Bedienperson stufenlos verstellt werden kann. Über den Stellweg des Drucktasters wird die Drehzahl des Antriebsmotors eingestellt.
Zur Ermittlung der Stellung des Drucktasters wird üblicherweise ein variabler elektrischer Widerstand verwendet, der einen Schleifkontakt auf einer Bahn des Drucktasters umfasst, wobei das erzielte Spannungssignal proportional zum Stellweg des Drucktasters ist. Für die Realisierung der Stellwegerfassung muss ein Mindest-Einbauraum im Gehäuse des Akkubohrers vorgehalten werden.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine klein bauende Einstelleinrichtung für eine elektrische Werkzeugmaschine zur Regulierung der Motordrehzahl zu schaffen. Darüber hinaus soll die Einstelleinrichtung robust ausgeführt sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die Erfindung kann in Werkzeugmaschinen eingesetzt werden, die mit einem elektrischen Antriebsmotor versehen sind. Hierbei kommen insbesondere handgeführte Elektrowerkzeugmaschinen in Betracht, beispielsweise Akkuschrauber bzw. -bohrer, Winkelschleifer oder dergleichen.
Die elektrische Werkzeugmaschine ist mit einer Einstelleinrichtung zur Regulierung der Motordrehzahl versehen, wobei die Einstelleinrichtung ein am Gehäuse der Werkzeugmaschine verstellbar gelagertes Einstellglied umfasst. Bei Betätigung des Einstellglieds wird dessen Relativposition in Bezug auf das Gehäuse verstellt, was eine Drehzahländerung des elektrischen Antriebsmotors zur Folge hat. Die vorzugsweise stufenlose Verstellung des Einstellglieds wird in ein elektrisches Signal zur Beaufschlagung des Elektromotors mit der gewünschten Drehzahl umgesetzt.
Um ein Signal zu erhalten, welches die Verstellung des Einstellglieds gegenüber dem Gehäuse widerspiegelt, ist dem Einstellglied eine Dehnungsmesseinrichtung zugeordnet, die bei einer Verstellung des Einstellglieds ein Messsignal erzeugt. Dieses Messsignal wird vorzugsweise in einer Motorelektronik in ein Stellsignal umgesetzt, welches zur entsprechenden Drehzahleinstellung des Antriebsmotors führt.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit dem neuartigen Einstellglied zur Drehzahlregulierung des Antriebsmotors basiert auf dem Prinzip von Dehnungssensoren bzw. Dehnmessstreifen, indem die Stellbewegung des Einstellglieds in der zugeordneten Dehnungsmesseinrichtung zur Dehnung eines Bauteils führt, was sensorisch erfasst werden kann. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass im Unterschied zu Ausführungen aus dem Stand der Technik die Stellbewegung des Einstellglieds nahezu reibungsfrei erfolgt, was mit einer größeren Unempfindlichkeit gegenüber Störungen und Verschmutzungen einhergeht. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass eine klein bauende Einrichtung realisiert werden kann, da die Dehnungsmesseinrichtung, die Standardbauteile verwendet, als klein bauende Einheit ausgeführt werden kann.
Grundsätzlich können verschiedenartige Stellbewegungen des Einstellglieds vorgesehen sein. In Betracht kommt sowohl eine translatorische bzw. lineare Bewegung als auch eine rotatorische bzw. Drehbewegung oder eine Kombination aus rotatorischer und translatorischer Bewegung. Beispielsweise ist das Einstellglied der Einstelleinrichtung als Drucktaster ausgebildet, der linear verschieblich am Gehäuse der Werkzeugmaschine gehalten und geführt ist. Diese lineare Stellbewegung kann mithilfe der Dehnungsmesseinrichtung zur Erzeugung eines entsprechenden Signals ermittelt werden. Auch im Falle einer Drehbewegung als Stellbewegung kann diese über die Dehnungsmesseinrichtung bestimmt werden. Zur Realisierung der Drehbewegung ist das Einstellglied entweder rotatorisch am Gehäuse gelagert oder in einer Kurvenbahn im Gehäuse verstellbar geführt.
Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung ist die Dehnungsmesseinrichtung gehäusefest angeordnet, wobei die Bewegung des Einstellglieds auf die Dehnungsmesseinrichtung wirkt und hierdurch das gewünschte Signal generiert wird. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Anordnung der Dehnungsmesseinrichtung im oder am Einstellglied, wobei das Messsignal durch Beaufschlagung der Dehnungsmesseinrichtung mithilfe eines gehäusefesten Bauteils bewirkt wird.
Gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung umfasst die Einstelleinrichtung neben dem Einstellglied ein gehäuseseitiges Schaltergehäuse, in welchem das Einstellglied verstellbar geführt ist. Im Falle einer Ausführung des Einstellglieds als linear verschieblicher Drucktaster ist dieser in Führungsbahnen am Schaltergehäuse translatorisch verstellbar gehalten. Das Schaltergehäuse schließt einen Innenraum ein, in welchem zusätzliche Bauteile aufgenommen sein können, insbesondere die Dehnungsmesseinrichtung, gegebenenfalls aber auch weitere Bauteile wie zum Beispiel Elektronikbauteile der Motorelektronik.
Die Dehnungsmesseinrichtung umfasst gemäß vorteilhafter Ausführung ein flexibles Bauelement, das von dem Einstellglied beaufschlagt wird, oder, im Falle einer Anordnung des flexiblen Bauelements am Einstellglied, bei einer Bewegung des Einstellglieds von einem gehäusefesten Bauteil beaufschlagt wird. Das flexible Bauelement ist beispielsweise als eine Biegefeder ausgeführt, die bevorzugt einenends eingespannt ist und bei einer Verstellung des Einstellglieds aus ihrer Ausgangsposition quer zu ihrer Längsachse elastisch verformt wird. Diese elastische Verformung wird mithilfe eines Dehnungssensors ermittelt, der auf dem flexiblen Bauelement angeordnet ist. Das Signal des Dehnungssensors kann der Motorelektronik zur Erzeugung von Stellsignalen zugeführt werden, über die die Drehzahl des Elektromotors reguliert wird.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine als Akkuschrauber bzw. -bohrer ausgeführte Elektrohandwerkzeugmaschine, mit einem Drucktaster am Gehäuse zur Einstellung der Motordrehzahl,
2 einen Schnitt durch eine Motordrehzahl-Einstelleinrichtung, die den Drucktaster umfasst, dargestellt in der Ausgangssituation des Drucktasters,
3 eine 2 entsprechende Darstellung, jedoch mit dem Drucktaster in betätigter Position.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der in 1 dargestellten Elektrohandwerkzeugmaschine 1 handelt es sich um einen Akkuschrauber bzw. -bohrer. Die Elektrohandwerkzeugmaschine 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das ein Motorgehäuse 3 und ein Griffgehäuse 4 umfasst. Im Motorgehäuse 3 befindet sich ein elektrischer Antriebsmotor 5, dessen Antriebsbewegung über ein Getriebe 6 auf eine rotierend gelagerte Werkzeugaufnahme 7 zur Aufnahme eines Werkzeugs übertragen wird. Die Betätigung des elektrischen Antriebsmotors 5 erfolgt mittels eines Drucktasters 8, der linear verschieblich am Griffgehäuse 4 angeordnet ist. Im unteren Bereich des Griffgehäuses 4 befindet sich ein Akku-Pack 9, über das der elektrische Antriebsmotor 5 mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Regulierung der Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors 5 erfolgt über die Betätigung des Drucktasters 8, der Bestandteil einer Einstelleinrichtung ist. Die Verschiebebewegung des Drucktasters 8 relativ zum Gehäuse 4 stellt ein Maß für die Drehzahl des Elektromotors 5 dar.
Die 2 und 3 zeigen in detaillierter Darstellung jeweils exemplarisch eine möglich Ausführungsvariante einer Einstelleinrichtung 10, die den Drucktaster 8 als Einstellglied sowie ein Schaltergehäuse 11 umfasst, das gehäusefest angeordnet ist. Die relative Verschiebebewegung des Drucktasters 8 bezüglich des Schaltergehäuses 11 wird sensorisch ermittelt und in einer Motorelektronik in ein Stellsignal zur Einstellung des elektrischen Antriebsmotors umgesetzt.
Das Schaltergehäuse 11 weist im Querschnitt U-Form auf und ist an der Außenseite von seitlichen Schenkeln mit Führungsflächen 12 versehen, an denen jeweils Abschnitte des Drucktasters 8 anliegen und verschieblich geführt sind. Die Führungsflächen 12 sind beispielsweise als Führungsnuten ausgebildet. Die an den Führungsflächen 12 anliegenden Abschnitte des Drucktasters 8 sind als bezogen auf die Verstellrichtung seitlich umgebogene, hakenförmige Abschnitte ausgeführt.
In einer alternativen Ausführung sind die Führungsflächen 12 am Schaltergehäuse 11 nicht auf der Außenseite, sondern der Innenseite angeordnet. In diesem Fall sind die hakenförmigen Abschnitte am Drucktaster 8, die an den Führungsflächen 12 anliegen und an diesen geführt sind, nach außen gebogen, um den Kontakt zu den Führungsflächen herzustellen.
Das Schaltergehäuse 11 schließt einen Innenraum 13 ein, in welchem eine Dehnungsmesseinrichtung 14 aufgenommen ist. Die Dehnungsmesseinrichtung 14 umfasst ein als Biegefeder 15 ausgeführtes flexibles Bauelement sowie einen Dehnungssensor 16, der auf der Biegefeder 15 positioniert ist und eine Verbiegung der Biegefeder quer zu dessen Längsachse zu messen imstande ist. Die Biegefeder 15 ist mithilfe eines Befestigungsbauteils 17 einseitig am Schaltergehäuse 11 eingespannt. Über das Befestigungsbauteil 17 ist die Biegefeder 15 mit der Innenwand eines seitlichen Schenkels des Schaltergehäuses 11 verbunden. Das gegenüberliegende Ende der Biegefeder 15 ist dagegen nicht eingespannt, dieses Ende kann unter Belastung in Richtung der Stellbewegung des Drucktasters 8 elastisch nachgeben.
Auf der der Biegefeder 15 zugewandten Innenseite ist am Drucktaster 8 eine Rippe 18 ausgebildet, die auf Kontakt zur elastischen Biegefeder 15 im Bereich von deren freien Ende liegt. Bei einer linearen, translatorischen Verschiebebewegung des Drucktasters 8 in Stellrichtung 19 drückt die Rippe 18 des Drucktasters gegen das freie Ende der Biegefeder 15 und verstellt die Biegefeder in den Innenraum 13 des Schaltergehäuses 11 hinein. Die elastisch gebogene Biegefeder 15 ist in 3 dargestellt.
Im Innenraum 13 des Schaltergehäuses 11 kann ein Elektronikbauteil 20 angeordnet sein, welches insbesondere Bestandteil einer Motorelektronik zur Einstellung des elektrischen Antriebsmotors ist. Im Elektronikbauteil 20 werden vorzugsweise die Messsignale des Dehnungssensors 16 ausgewertet.
Die Biegung der Biegefeder 15, welche im unbelasteten Zustand gemäß 2 geradlinig am Schaltergehäuse 11 angeordnet ist und sich orthogonal zur Stellrichtung 19 erstreckt, wird mithilfe des Dehnungssensors 16 ermittelt. Die Biegung der Biegefeder 15 stellt ein Maß für die translatorische bzw. lineare Verschiebung des Drucktasters 8 in Richtung auf das Schaltergehäuse 11 dar. Der Zusammenhang zwischen der translatorischen Verstellbewegung des Drucktasters 8 und der Biegung der Biegefeder 15 kann gegebenenfalls in dem Elektronikbauteil 20 hinterlegt sein. Aus der Biegung der Biegefeder 15 kann auch unmittelbar ein Stellsignal zur Regulierung der Motordrehzahl erzeugt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10309057 A1 [0002]

Claims

Elektrische Werkzeugmaschine, insbesondere Elektrohandwerkzeugmaschine (1), mit einem elektrischen Antriebsmotor (5), dessen Drehzahl über eine Einstelleinrichtung (10) einstellbar ist, wobei die Einstelleinrichtung (10) ein am Gehäuse (2) der Werkzeugmaschine verstellbar gelagertes Einstellglied (8) umfasst und eine Verstellung des Einstellglieds (8) eine Drehzahländerung des Antriebsmotors (5) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einstellglied (8) eine Dehnungsmesseinrichtung (14) zugeordnet ist, die bei einer Verstellung des Einstellglieds (8) ein Messsignal erzeugt, welches zur Einstellung des Antriebsmotors (5) herangezogen wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellbewegung des Einstellglieds (8) eine lineare Bewegung ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellbewegung des Einstellglieds (8) eine Drehbewegung ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellglied ein Drucktaster (8) ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmesseinrichtung (14) gehäusefest angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellglied (8) in oder an einem gehäuseseitigen Schaltergehäuse (11) verstellbar geführt ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltergehäuse (11) einen Innenraum (13) aufweist, in dem die Dehnungsmesseinrichtung (14) aufgenommen ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (13) des Schaltergehäuses (11) Elektronikbauteile aufgenommen sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsmesseinrichtung (14) ein flexibles Bauelement umfasst, das von dem Einstellglied (8) beaufschlagbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Bauelement als Biegefeder (15) ausgeführt ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefeder (15) von einer auf der Innenseite des Einstellglieds (8) angeordneten Rippe (18) beaufschlagt ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem flexiblen Bauelement ein Dehnungssensor (16) angeordnet ist.
Einstelleinrichtung in einer Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12.