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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einem von einem Motor antreibbaren Getriebe zum Antrieb einer Antriebswelle, wobei das Getriebe über eine Getriebeumschaltvorrichtung mindestens zwischen einem ersten Gang und einem zweiten Gang umschaltbar ist.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige Handwerkzeugmaschinen bekannt, die ein von einem zugeordneten Motor antreibbares Getriebe aufweisen, das über eine Getriebeumschaltvorrichtung beispielsweise zwischen einem ersten Gang mit vergleichsweise hohem Drehmoment und einem zweiten Gang mit vergleichsweise niedrigem Drehmoment umschaltbar ist. Vor und nach einem entsprechenden Getriebeumschaltvorgang wird der Motor mit jeweils anwendbaren Motorparametern angesteuert, die einem jeweils geschalteten Gang des Getriebes zugeordnet sind, wobei eine entsprechende Ansteuerung des Motors über einen sogenannten E/A-Schalter erfolgt, der unmittelbar über einen von einem Benutzer der Handwerkzeugmaschine betätigbaren Handschalter zur Festlegung der jeweils anwendbaren Motorparameter ansteuerbar ist. Hierbei bewirkt eine Betätigung des Handschalters eine Widerstandsänderung an einer dem E/A-Schalter zugeordneten Potentiometerbahn, sodass einem dem E/A-Schalter zugeordneten Leistungsschalter ein von einem jeweils wirksamen Widerstandswert der Potentiometerbahn abhängiges Steuersignal zur Festlegung der anwendbaren Motorparameter zugeführt wird.
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Nachteilig am Stand der Technik ist, dass eine derartige Verwendung einer Potentiometerbahn nur eine Erzeugung eines vergleichsweise unpräzisen Steuersignals ermöglicht, da nur eine indirekte Erfassung eines entsprechenden Getriebeumschaltvorgangs erfolgt, sodass ungewünschte Toleranzen beim Erkennen des Getriebeumschaltvorgangs bzw. eine entsprechende Streubreite entstehen. Darüber hinaus ist zur Realisierung einer geeigneten Potentiometerbahn ein vergleichsweise großer Bauraum und somit eine Ausbildung eines vergleichsweise großen E/A-Schaltergehäuses erforderlich. Dies erfordert ein zur Aufnahme des E/A-Schaltergehäuses ausreichend groß ausgelegtes Werkzeuggehäuse der Handwerkzeugmaschine.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Handwerkzeugmaschine mit reduziertem Bauraum bereit zu stellen, bei deren Betrieb eine direkte Erkennung von Getriebeumschaltvorgängen mit reduzierten Toleranzen ermöglicht wird.
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Dieses Problem wird gelöst durch eine Handwerkzeugmaschine mit einem von einem Motor antreibbaren Getriebe zum Antrieb einer Antriebswelle. Das Getriebe ist über eine Getriebeumschaltvorrichtung mindestens zwischen einem ersten Gang und einem zweiten Gang umschaltbar. Die Getriebeumschaltvorrichtung weist eine mit einer Elektronikeinheit verbundene Sensoranordnung zur Erfassung eines Getriebeumschaltvorgangs auf. Die Elektronikeinheit ist dazu ausgebildet, auf der Basis eines von der Sensoranordnung bei einem erfassten Getriebeumschaltvorgang erzeugten Getriebeumschaltsignals den Motor mit vorgegebenen Motorparametern anzusteuern, die dem erfassten Getriebeumschaltvorgang zugeordnet sind.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer Handwerkzeugmaschine, bei deren Betrieb eine sichere und zuverlässige Erfassung von Getriebeumschaltvorgängen ermöglicht wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Sensoranordnung dazu ausgebildet, einen Getriebeumschaltvorgang berührungslos zu erfassen.
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Somit kann eine einfache und präzise Erfassung von Getriebeumschaltvorgängen mit einer Sensoranordnung ermöglicht werden, die robust gegen mechanische Vibrationen, Schmutz, Abrieb und Verschleiß ist.
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Die Sensoranordnung weist bevorzugt einen kapazitiven, magnetischen, induktiven und/oder optischen Sensor auf.
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Somit kann eine unkomplizierte und kompakte Sensoranordnung bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Sensoranordnung dazu ausgebildet, einen Getriebeumschaltvorgang berührend zu erfassen.
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Somit kann eine sichere und zuverlässige Erfassung von Getriebeumschaltvorgängen ermöglicht werden.
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Die Sensoranordnung weist bevorzugt einen ohmschen Sensor auf.
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Somit kann eine robuste und kostengünstige Sensoranordnung bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Getriebeumschaltvorrichtung ein Schaltgestänge zur mechanischen Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Gang auf, das mit einem der Sensoranordnung zugeordneten Signalgeber verbunden ist.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer einfachen und zuverlässigen Getriebeumschaltvorrichtung.
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Das Schaltgestänge ist bevorzugt mit einem Handschalter zum Einschalten des Motors verbunden, wobei der Signalgeber durch eine Betätigung des Handschalters über das Schaltgestänge relativ zum Sensor verschiebbar ist.
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Somit kann eine robuste und kostengünstige Getriebeumschaltvorrichtung bereitgestellt werden.
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Die Sensoranordnung ist bevorzugt im Bereich des Getriebes angeordnet.
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Somit kann eine kompakte Handwerkzeugmaschine mit einem vergleichsweise geringen Bauraum bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist ein der Sensoranordnung zugeordneter Signalgeber mit einem Handschalter zum Einschalten des Motors verbunden und durch eine Betätigung des Handschalters relativ zum Sensor verschiebbar.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer kompakten Handwerkzeugmaschine mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Handwerkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform,
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2 eine Seitenansicht eines Ausschnitts der Handwerkzeugmaschine von 1, und
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3 eine Seitenansicht einer Handwerkzeugmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine beispielhafte Handwerkzeugmaschine 100, die ein Werkzeuggehäuse 105 mit einem Handgriff 115 aufweist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Handwerkzeugmaschine 100 zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 190 verbindbar. In 1 ist die Handwerkzeugmaschine 100 beispielhaft als Akku-Bohrschrauber ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Akku-Bohrschrauber beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichen Handwerkzeugmaschinen Anwendung finden kann, bei denen ein Werkzeug in Drehungen versetzt wird, unabhängig davon, ob die Handwerkzeugmaschine netzabhängig oder netzunabhängig mit dem Akkupack 190 betreibbar ist, z. B. bei einem Schrauber oder Akku-Schrauber, einer Schlagbohrmaschine oder Akku-Schlagbohrmaschine usw.
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In dem Werkzeuggehäuse 105 sind ein von dem Akkupack 190 mit Strom versorgter, elektrischer Antriebsmotor 180 und ein Getriebe 109 angeordnet. Der Antriebsmotor 180 ist über das Getriebe 109 mit einer Antriebswelle 120, z. B. einer Antriebsspindel, verbunden. Im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 100 treibt der Motor 180 die Antriebswelle 120 über das Getriebe 109 drehend an.
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Der Antriebsmotor 180 ist illustrativ in einem Motorgehäuse 185 angeordnet und das Getriebe 109 in einem Getriebegehäuse 110, wobei das Getriebegehäuse 110 und das Motorgehäuse 185 beispielhaft in dem Werkzeuggehäuse 105 angeordnet sind. Dem Getriebe 109 ist eine Werkzeugaufnahme 140 zugeordnet, die beispielhaft ein Bohrfutter 145 aufweist. Diese Werkzeugaufnahme 140 dient zur Aufnahme eines Werkzeugs 158 und kann an die von dem Antriebsmotor 180 über das Getriebe 109 antreibbare Antriebswelle 120 angeformt sein oder aufsatzförmig mit dieser verbunden sein.
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Der Antriebsmotor 180 ist z. B. über einen Handschalter 195 ein- und ausschaltbar und kann ein beliebiger Motortyp sein, z. B. ein elektronisch kommutierter Motor oder ein Gleichstrommotor. Vorzugsweise ist der Antriebsmotor 180 derart elektronisch steuer- bzw. regelbar, dass sowohl ein Reversierbetrieb, als auch Vorgaben hinsichtlich einer gewünschten Drehgeschwindigkeit realisierbar sind. Die Funktionsweise und der Aufbau eines geeigneten Antriebsmotors sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung verzichtet wird.
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Das Getriebe 109 kann z. B. nach Art eines Untersetzungsgetriebes ausgebildet sein, das beispielsweise mit einem mit verschiedenen Planetenstufen ausgebildeten Planetengetriebe realisierbar ist, dem optional eine Drehmomentkupplung 199 zugeordnet ist. Die Drehmomentkupplung 199 ist dazu ausgebildet, ein Antreiben der Antriebswelle 120 durch das Getriebe 109 im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 100 zu verhindern, falls ein von der Antriebswelle 120 auf das Getriebe 109 übertragenes Drehmoment einen von einem Benutzer der Handwerkzeugmaschine 100 einstellbaren Schwellwert überschreitet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausgestaltung eines geeigneten Getriebes mit einer zugeordneten Drehmomentkupplung sowie dessen Funktionsweise dem Fachmann hinreichend bekannt sind, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung und Einfachheit der Zeichnungen auf eine Abbildung sowie detaillierte Beschreibung hiervon verzichtet wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist dem Getriebe 109 eine Getriebeumschaltvorrichtung 130, 150 zugeordnet, sodass das Getriebe 109 bei entsprechenden Getriebeumschaltvorgängen z. B. mindestens zwischen einem ersten Gang mit vergleichsweise hohem Drehmoment und einem zweiten Gang mit vergleichsweise niedrigem Drehmoment umschaltbar ist. Die Getriebeumschaltvorrichtung 130, 150 wird unten in Bezug auf eine in 2 vergrößert dargestellte Seitenansicht eines Ausschnitts 200 der Handwerkzeugmaschine 100 im Detail beschrieben.
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Illustrativ weist die Getriebeumschaltvorrichtung 130, 150 eine mechanische Gangschaltung 130 und eine elektronische Steuereinheit 150 auf. Die Gangschaltung 130 dient zur Durchführung einer mechanischen Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Gang am Getriebe 109. Die Steuereinheit 150 ist dazu ausgebildet, den Antriebsmotor 180 im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 100 bei einer derartigen Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Gang zumindest mittelbar mit jeweils geeigneten Motorparametern anzusteuern, um somit z. B. einen Betrieb der Handwerkzeugmaschine 100 mit einer vorgegebenen Motordrehzahl zu ermöglichen.
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2 zeigt den Ausschnitt 200 der Handwerkzeugmaschine 100 von 1, wobei zur Verdeutlichung einer bevorzugten Ausführungsform auf eine Darstellung des Werkzeuggehäuses 105 von 1 verzichtet wurde. Der Ausschnitt 200 verdeutlicht eine beispielhafte Ausgestaltung der von der Gangschaltung 130 und der Steuereinheit 150 gebildeten Getriebeumschaltvorrichtung 130, 150.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Getriebe 109 ein halbautomatisches Getriebe, bei dem der Gangschaltung 130 eine zumindest teilweise innerhalb des Getriebegehäuses 110 angeordnete, mechanische Schalteinheit 234 zur Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Gang zugeordnet ist. Diese ist mit einem außerhalb des Getriebegehäuses 110 angeordneten und ebenfalls der Gangschaltung 130 zugeordneten Schaltgestänge 232 verbunden, das mit dem Handschalter 195 gekoppelt ist und von diesem zwischen einer dem ersten Gang zugeordneten, ersten Betriebsposition und einer dem zweiten Gang zugeordneten, zweiten Betriebsposition verschiebbar ist. Illustrativ ist die erste Betriebsposition eine der Werkzeugaufnahme 140 zugewandte Position und die zweite Betriebsposition ist eine dem Antriebsmotor 180 zugewandte Position.
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Der Handschalter 195 ist darüber hinaus beispielhaft über zwei Stößel 295, 297 mit einem E/A-Schalter 285 verbunden, um durch eine Betätigung des Handschalters 195 ein Ein- oder Ausschalten des Antriebsmotors 180 bzw. der Handwerkzeugmaschine 100 zu ermöglichen. Hierzu ist der E/A-Schalter 285 über zugeordnete Verbindungsleitungen 287, 289 mit dem Akkupack 190 von 1 sowie dem Antriebsmotor 180 elektrisch leitend verbunden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Steuereinheit 150 eine Elektronikeinheit 251 sowie eine mit dieser verbundene Sensoranordnung 250 zur Erfassung eines auf einer Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Gang beruhenden Getriebeumschaltvorgangs auf. Die Elektronikeinheit 251 weist illustrativ eine im Werkzeuggehäuse 105 von 1 gehäusefest angeordnete Leiterplatte 252 auf, auf der Elektronikbauteile 254 und ein Sensor 238 angeordnet sind. Die Elektronikbauteile 254 sind dazu ausgebildet, auf der Basis eines von der Sensoranordnung 250 bei einem erfassten Getriebeumschaltvorgang erzeugten Getriebeumschaltsignals den Motor 180 mit vorgegebenen Motorparametern anzusteuern, die dem erfassten Getriebeumschaltvorgang zugeordnet sind.
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Der Sensor 238 ist beispielhaft ein berührungslos arbeitender Sensor, z. B. ein kapazitiver, induktiver, optischer oder magnetischer Sensor. Alternativ hierzu kann der Sensor 238 auch als ein berührend arbeitender Sensor ausgebildet sein, z. B. als ohmscher Sensor. Der Sensor 238 steht in Wirkverbindung mit einem zugeordneten Signalgeber 236, wobei Sensor 238 und Signalgeber 236 die Sensoranordnung 250 ausbilden, die beispielhaft im Bereich des Getriebes 109 angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist der Signalgeber 236 derart mit dem Schaltgestänge 232 verbunden bzw. an diesem befestigt, dass der Signalgeber 236 durch eine Betätigung des Handschalters 195 über das Schaltgestänge 232 relativ zum Sensor 238 verschiebbar ist. In 2 ist der Sensor 238 illustrativ ein kapazitiver Sensor.
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Zur Inbetriebnahme der Handwerkzeugmaschine 100 von 1 und 2 betätigt ein Benutzer der Handwerkzeugmaschine 100 den Handschalter 195 und verschiebt diesen in Richtung des E/A-Schalters 285. Hierdurch betätigt zumindest einer der Stößel 295, 297 einen Kontakt zum Einschalten des Motors 180 im E/A-Schalter 285, sodass der Motor 180 eingeschaltet wird und das Getriebe 109 zunächst im ersten Gang betrieben wird.
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Bei einer weiteren Verschiebung des Handschalters 195 in Richtung des E/A-Schalters 285 verschiebt der Handschalter 195 das Schaltgestänge 232 illustrativ in Richtung des Antriebsmotors 180, wobei der an dem Schaltgestänge 232 befestigte Signalgeber 236 relativ zum kapazitiven Sensor 238 verschoben wird. Diese relative Verschiebung wird vom kapazitiven Sensor 238 erkannt und erfasst, der ein der Verschiebung zugeordnetes Getriebeumschaltsignal erzeugt und den Elektronikbauteilen 254 zuführt. Diese steuern den Antriebsmotor 180 z. B. über den E/A-Schalter 285 wie oben beschrieben auf der Basis des Getriebeumschaltsignals mit vorgegebenen Motorparametern an, die dem erfassten Getriebeumschaltvorgang zugeordnet sind.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer beispielhaften Handwerkzeugmaschine 300, die ähnlich wie die Handwerkzeugmaschine 100 von 1 und 2 aufgebaut ist und ein teilweise transparent dargestelltes Werkzeuggehäuse 302 mit einem Handgriff 315 aufweist. Wie die Handwerkzeugmaschine 100 von 1 und 2 ist die Handwerkzeugmaschine 300 illustrativ zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 390 verbindbar und weist einen in dem Werkzeuggehäuse 302 angeordneten und von dem Akkupack 390 über eine zugeordnete Elektronikkomponente 370 mit Strom versorgten, elektrischen Antriebsmotor 380 sowie ein Getriebe 305 auf. Die Elektronikkomponente 370 ist z. B. nach Art eines E/A-Schalters ausgebildet. Der Antriebsmotor 380 ist über das Getriebe 305 mit einer Antriebswelle, z. B. einer Antriebsspindel, verbunden. Im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 300 treibt der Antriebsmotor 380 die Antriebswelle über das Getriebe 305 drehend an.
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Der Antriebsmotor 380 ist illustrativ in einem Motorgehäuse 385 angeordnet und das Getriebe 305 in einem Getriebegehäuse 310, wobei das Getriebegehäuse 310 und das Motorgehäuse 385 beispielhaft in dem Werkzeuggehäuse 302 angeordnet sind. Dem Getriebe 305 ist eine Werkzeugaufnahme 340 zugeordnet, die beispielhaft ein Bohrfutter 345 aufweist und z. B. zur Aufnahme des Werkzeugs 158 von 1 dient.
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Der Antriebsmotor 380 ist z. B. über einen zwischen einer in 3 gezeigten ersten Betriebsposition und einer mit einer gestrichelten Linie 397 angedeuteten zweiten Betriebsposition verschiebbaren Handschalter 395 ein- und ausschaltbar, und kann wie der Motor 180 von 1 und 2 ein beliebiger Motortyp sein. Das Getriebe 305 ist illustrativ ein Automatik-Getriebe und kann z. B. nach Art eines Untersetzungsgetriebes ausgebildet sein, das z. B. mit einem mit verschiedenen Planetenstufen ausgebildeten Planetengetriebe realisierbar ist. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine Verwendung mit Automatik- und Halbautomatik-Getrieben beschränkt ist, sondern vielmehr auch bei manuell umschaltbaren Getrieben Anwendung finden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist dem Getriebe 305 eine Getriebeumschaltvorrichtung 360 zugeordnet, sodass das Getriebe 305 bei entsprechenden Getriebeumschaltvorgängen z. B. mindestens zwischen einem ersten Gang mit vergleichsweise hohem Drehmoment und einem zweiten Gang mit vergleichsweise niedrigem Drehmoment umschaltbar ist. Die Getriebeumschaltvorrichtung 360 weist illustrativ zumindest einen Sensor 387 und einen Signalgeber 385 auf, die wie bei 2 beschrieben beschaffen sein können. Illustrativ ist der Sensor 387 ein magnetischer Sensor, der bevorzugt gehäusefest im Werkzeuggehäuse 302 angeordnet ist, z. B. auf einer zugeordneten Leiterplatte. Der Signalgeber 385 ist beispielhaft ein Magnet oder ein Ferrit, der an dem Handschalter 395 angeordnet bzw. befestigt ist und mit diesem relativ zum magnetischen Sensor 387 verschiebbar ist.
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Zur Inbetriebnahme der Handwerkzeugmaschine 300 betätigt ein Benutzer der Handwerkzeugmaschine 300 den Handschalter 395 und verschiebt bzw. verdreht diesen in Richtung der Elektronikkomponente 370, wobei der Magnet 385 relativ zum magnetischen Sensor 387 verschoben wird. Diese relative Verschiebung wird vom magnetischen Sensor 387 erkannt und erfasst, woraufhin die Handwerkzeugmaschine 300 eingeschaltet wird und ein der Verschiebung zugeordnetes Getriebeumschaltsignal erzeugt und der Elektronikkomponente 370 zugeführt wird, das wie oben bei 2 beschrieben zur Motorsteuerung und darüber hinaus zur Initialisierung einer mechanischen Umschaltung zwischen erstem und zweitem Gang verwendet wird.
