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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrowerkzeugmaschine mit einer Werkzeugaufnahme und einem Werkzeuggehäuse, in dem ein Antriebsmotor zum Antrieb der Werkzeugaufnahme angeordnet ist und an dem ein manuell betätigbares Schalterelement zur Betätigung eines dem Antriebsmotor zugeordneten, elektrischen Ein-/Aus-Schalters angeordnet ist, wobei ein Elektromagnet zur mechanischen Arretierung des manuell betätigbaren Schalterelements im bestromten Zustand des Antriebsmotors vorgesehen ist.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige Elektrowerkzeugmaschinen bekannt, die z.B. nach Art von Winkelschleifern ausgebildet sind und als manuell betätigbare Schalterelemente Schiebeschalter zum Ein- und Ausschalten eines zugeordneten Antriebsmotors aufweisen. Damit die Schiebeschalter im Dauerbetrieb der Elektrowerkzeugmaschinen nicht permanent betätigt werden müssen, sind diese zur komfortablen Handhabung durch einen Benutzer im Einschaltzustand z.B. mechanisch arretierbar. Derartige mechanisch arretierbare Schiebeschalter können dazu ausgebildet sein, beim Wegfall einer entsprechenden Versorgungsspannung des Antriebsmotors, wie z.B. beim Ziehen des Netzsteckers der Elektrowerkzeugmaschine oder beim Ansprechen einer Überstromsicherung in einer lokalen Wechselstromverteilung, sich unter Zuhilfenahme von elektromagnetischen Aktuatoren selbsttätig in den sicheren Ausschaltzustand zu versetzen.
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Beispielsweise beschreibt die
CN 101 882 523 A einen elektrischen Ein-/Aus-Schalter mit einem integrierten Elektromagneten (s.g. "power-failure-restart-protection"-Schalter), wobei der Elektromagnet im spannungsversorgten bzw. bestromten Zustand einen geometrischen Hinterschnitt zur mechanischen Arretierung des elektrischen Schalters in seiner eingeschalteten Position erzeugt. Im spannungslosen bzw. unbestromten Zustand wird der Hinterschnitt unabhängig vom aktuellen Betätigungszustand aufgehoben und der elektrische Schalter kehrt selbsttätig in die sichere, ausgeschaltete Schaltstellung zurück. Dieser elektrische Schalter verfügt über einen räumlich kompakten Aufbau und ist zur Verwendung mit Elektrowerkzeugmaschinen wie z.B. Winkelschleifern und Poliermaschinen geeignet und verhindert bei diesen für den Fall einer externen Unterbrechung der Spannungsversorgung ein unkontrolliertes Wiederanlaufen.
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Nachteilig am Stand der Technik ist, dass dieser elektrische Ein-/Aus-Schalter zur magnetischen Arretierung einen vollständigen Elektromagneten als eigenständige und somit komplex aufgebaute Baugruppe erfordert, was zu einer Erhöhung entsprechender Fertigungskosten führt.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Elektrowerkzeugmaschine bereitzustellen, die ein kostengünstig realisierbares, manuell betätigbares sowie mechanisch und elektromagnetisch arretierbares Schalterelement aufweist.
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Dieses Problem wird gelöst durch eine Elektrowerkzeugmaschine mit einer Werkzeugaufnahme und einem Werkzeuggehäuse, in dem ein Antriebsmotor zum Antrieb der Werkzeugaufnahme angeordnet ist und an dem ein manuell betätigbares Schalterelement zur Betätigung eines dem Antriebsmotor zugeordneten, elektrischen Ein-/Aus-Schalters angeordnet ist. Ein Elektromagnet ist zur mechanischen Arretierung des manuell betätigbaren Schalterelements im bestromten Zustand des Antriebsmotors vorgesehen. Der Elektromagnet ist im Motorstromkreis des Antriebsmotors angeordnet und weist einen Magnetkern auf, der im bestromten Zustand des Antriebsmotors durch mindestens eine elektrische Leitung magnetisch erregt wird, die dem Antriebsmotor zugeordnet ist.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer Elektrowerkzeugmaschine, bei der durch das Einschleifen des Elektromagneten in den Motorstromkreis der konstruktive Aufbau bei einer gleichzeitigen Kostenreduktion vereinfacht ist, da kein vollständiger Elektromagnet als separate Komponente zur mechanischen Arretierung des Schalterelements im bestromten Zustand des Antriebsmotors notwendig ist. Hierbei können zur technischen Umsetzung eines zur mechanischen bzw. elektromechanischen Arretierung des Schalterelements vorgesehenen Elektromagneten ohnehin für die Elektrowerkzeugmaschine notwendige Baugruppen, insbesondere eine Motorwicklung sowie mindestens eine Versorgungsleitung des Antriebsmotors mitbenutzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform bildet die mindestens eine elektrische Leitung zumindest abschnittsweise eine Motorwicklung des Antriebsmotors oder eine Versorgungsleitung zum Antriebsmotor aus, die den Magnetkern zumindest abschnittsweise umgreift.
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Bei der Mitbenutzung der Motorwicklung des Antriebsmotors bzw. einer diesem zugeordneten Versorgungsleitung verringert sich die Anzahl der für den Elektromagneten notwendigen Einzelkomponenten. Bei der Mitbenutzung der Versorgungsleitung ergibt sich gleichfalls ein konstruktiv erheblich vereinfachter Aufbau, da eine ohnehin vorhandene elektrische Zuleitung zwischen dem elektrischen Ein-/Aus-Schalter und dem Antriebsmotor zugleich zur magnetischen Erregung des Magnetkerns dient.
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Vorzugsweise ist das manuell betätigbare Schalterelement verschiebbar und verschwenkbar am Werkzeuggehäuse aufgenommen und mittels eines Schiebeglieds mit dem elektrischen Ein-/Aus-Schalter gekoppelt.
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Hierdurch ist eine räumliche Trennung zwischen dem nach Art eines Schiebeschalters ausgebildeten Schalterelement und dem elektrischen Ein-/Aus-Schalter realisierbar, so dass dieser z.B. in einem von der Werkzeugaufnahme abgewandten, hinteren Endabschnitt des Werkzeuggehäuses im Bereich einer Netzleitung der Elektrowerkzeugmaschine positioniert werden kann. Ein Betätigungsstößel des elektrischen Ein-/Aus-Schalters verläuft bei dieser Ausführungsform bevorzugt in etwa parallel zur Längsachse des Werkzeuggehäuses und wird indirekt mittels des Schiebeglieds vom Schiebeschalter angesteuert.
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Bevorzugt ist eine mit einem Stößel versehene Wippe verschwenkbar am Magnetkern angelenkt und mittels eines Federglieds derart in Richtung des Werkzeuggehäuses vorgespannt, dass der Stößel im unbestromten Zustand des An- triebsmotors zumindest bereichsweise in eine Halteöffnung des Werkzeuggehäuses eingreift.
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Hierdurch wird eine jeweilige Arretierung des Schalterelements z.B. bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Antriebsmotor selbsttätig aufgrund der Federkraft des Federglieds gelöst.
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Vorzugsweise weist das manuell betätigbare Schalterelement ein Halteglied zur Arretierung am Werkzeuggehäuse im Arretierbetrieb des Elektromagneten auf.
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Hierdurch kann der Benutzer das manuell betätigbare Schalterelement im bestromten Zustand des Antriebsmotors freigeben, um ein ermüdungsfreies Arbeiten im Dauerbetrieb der Elektrowerkzeugmaschine zu ermöglichen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Halteglied im unbestromten Zustand des Antriebsmotors mittels des Stößels der federnd vorgespannten Wippe aus der Halteöffnung herausstoßbar.
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Hierdurch schaltet sich der Antriebsmotor im Fall einer Unterbrechung der Stromzufuhr des Antriebsmotors zur Erhöhung der Arbeitssicherheit unverzüglich selbsttätig ab. Ein Wiedereinschalten ist hierbei nur durch eine aktive Benutzerhandlung bei wiederkehrender Stromzufuhr zum Motorstromkreis möglich.
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Bevorzugt ist der Magnetkern geblecht und mit einer Kurzschlusswicklung versehen.
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Hierdurch wird ein Wechselstrombetrieb des Elektromagneten ermöglicht. Anstatt der Kurzschlusswicklung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung zwischen dem Magnetfeld und dem Strom kann eine Gleichrichterschaltung mit in die Motorwicklung integriert werden, die einen gleichgerichteten Strom im entsprechenden Wicklungsabschnitt erzeugt und somit eine permanente magnetische Kraft ohne Kraftnulldurchgänge ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Magnetkern zumindest annähernd parallel und/oder koaxial zur Längsachse des Werkzeuggehäuses angeordnet und das manuell betätigbare Schalterelement am elektrischen Ein-/Aus-Schalter und/oder am Werkzeuggehäuse ist derart verschiebbar und verschwenkbar angeordnet, dass der elektrische Ein-/Aus-Schalter zum Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors mittels einer am Schalterelement ausgebildeten Anlaufkontur betätigbar ist.
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Infolge des bei dieser Ausführungsform nicht erforderlichen Schiebeglieds ergibt sich ein kompakter Aufbau der Schaltmimik. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Elektrowerkzeugmaschinen mit einem im Wesentlichen stabförmigen Werkzeuggehäuse geeignet, dessen Durchmesser so groß ist, dass das Werkzeuggehäuse vom Benutzer nicht mehr vollständig mit einer Hand umgriffen werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist das Schalterelement bevorzugt in einem von der Werkzeugaufnahme abgewandten, hinteren, z.B. Netzleitungsseitigen Endabschnitt des Werkzeuggehäuses angeordnet, wobei ein Betätigungsstößel des elektrischen Ein-/Aus-Schalters orthogonal zur Längsachse des Werkzeuggehäuses verläuft und direkt vom manuell betätigbaren Schalterelement betätigt wird.
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Vorzugsweise ist der Magnetkern mittels einer Feder in Richtung einer Halteöffnung des Werkzeuggehäuses axial vorgespannt und an dem Magnetkern ist ein Stößel ausgebildet, der dazu ausgebildet ist, im unbestromten Zustand des Antriebsmotors zumindest bereichsweise in die Halteöffnung des Werkzeuggehäuses einzugreifen.
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Hierdurch ist im stromlosen Zustand des Motorkreises die Entriegelung des Schalterelements gewährleistet.
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Bevorzugt ist am manuell betätigbaren Schalterelement ein Halteglied ausgebildet, das im bestromten Zustand des Antriebsmotors und bei zurückgezogenem Stößel in der Halteöffnung des Werkzeuggehäuses gehalten ist.
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Hierdurch ist eine zuverlässige, insbesondere vibrations- und erschütterungsfeste, mechanische Arretierung des manuell betätigbaren Schalterelements gegeben.
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Vorzugsweise ist das Halteglied im unbestromten Zustand des Antriebsmotors mittels des Stößels aus der Halteöffnung herausstoßbar.
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Hierdurch wird die mechanische Verriegelung zwischen der Halteöffnung im Werkzeuggehäuse und dem Halteglied des Schalterelements bei einer Stromunterbrechung im Motorstromkreis zur Gewährleistung einer hohen Arbeitssicherheit selbsttätig und unverzüglich aufgehoben.
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Bevorzugt ist der Magnetkern geblecht und mit einer Kurzschlusswicklung versehen.
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Hierdurch wird ebenfalls ein problemloser Wechselstrombetrieb des Elektromagneten ermöglicht.
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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 Schnittansicht einer Elektrowerkzeugmaschine mit einer ersten Ausführungsform eines Elektromagneten,
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2, 3 einen vergrößerten Ausschnitt II von 1 mit einem Schalterelement in einer Ausschaltstellung und in einer Einschaltstellung,
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4 eine perspektivische Ansicht eines Magnetkerns des Elektromagneten von 1 bis 3 mit einer Kurzschlusswicklung,
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5, 6 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Elektromagneten mit einem Schalterelement in einer Ausschaltstellung und in einer Einschaltstellung,
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7 eine perspektivische Ansicht des Magnetkerns des Elektromagneten von 5 und 6 mit einer Kurzschlusswicklung, und
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8 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines Elektromagneten mit dem Schalterelement von 5 und 6 in der Ausschaltstellung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Elektrowerkzeugmaschine 10, die gemäß einer Ausführungsform nach Art eines handgeführten Winkelschleifers ausgebildet ist und einen Antriebsmotor 12 aufweist, der ein beliebiger Motortyp, wie z.B. ein Wechselstrommotor, ein Universalmotor, ein kommutierter Motor oder ein Gleichstrommotor sein kann. Der Antriebsmotor 12 dient zum Antrieb einer Antriebswelle 14, die über ein Winkelgetriebe 16 und eine Abtriebswelle 18 mit einer an der Abtriebswelle 18 angeordneten Werkzeugaufnahme 20 verbunden ist, wobei die Werkzeugaufnahme 20 zur Aufnahme eines rotierend antreibbaren Einsatzwerkzeugs 22, z.B. einer Schleif-, Schrupp- oder Trennscheibe, ausgebildet ist. Der Antriebsmotor 12 ist mittels eines an einem Werkzeuggehäuse 24 der Elektrowerkzeugmaschine 10 verschiebbaren und verschwenkbaren Schalterelements 30 ein- und ausschaltbar.
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Das Werkzeuggehäuse 24 ist bevorzugt stabförmig ausgebildet. An einem von der Werkzeugaufnahme 20 weggerichteten, hinteren Endabschnitt 42 des Werkzeuggehäuses 24 ist eine Netzleitung 44 zur Zuführung von Wechselstrom, z.B. aus einem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz zum Antriebsmotor 12 in das Werkzeuggehäuse 24 eingeführt. Die Stromzufuhr für den Antriebsmotor 12 ist hier lediglich beispielhaft mittels der Netzleitung 44 über das öffentliche Spannungsversorgungsnetz verwirklicht, kann alternativ hierzu oder ergänzend aber auch mit einem oder mehreren der Elektrowerkzeugmaschine 10 zugeordneten Akkupacks erfolgen. Es sei noch darauf hingewiesen, dass Funktionsweise und Aufbau eines geeigneten Antriebsmotors bzw. eines geeigneten Winkelschleifers dem Fachmann hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt sind. Deshalb wird hier zwecks Einfachheit und Knappheit der Beschreibung auf eine weitere Beschreibung hiervon verzichtet.
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Das manuell betätigbare Schalterelement 30 ist vorzugsweise über ein parallel zu einer Längsachse 32 des Werkzeuggehäuses 24 verschiebbares Schiebeglied 34 mit einem Betätigungsstößel 36 eines mit einem Schaltergehäuse 46 versehenen, elektrischen Ein-/Aus-Schalters 40 gekoppelt. Der Betätigungsstößel 36 ist bevorzugt mittels einer z.B. in das Schaltergehäuse 46 integrierten Druckfeder 48 axial vorgespannt. Zum Schließen elektrischer Schaltkontakte 50, 52 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 40 und zum Bestromen des Antriebsmotors 12 muss der Betätigungsstößel 36 demzufolge entgegen der Federwirkung der Druckfeder 48 mittels des Schiebeglieds 34 parallel zur Längsachse 32 zumindest teilweise in das Schaltergehäuse 46 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 40 eingedrückt werden. An dem manuell vom Benutzer betätigbaren Schalterelement 30 ist unterseitig ein dem Werkzeuggehäuse 24 zugewandtes, beispielhaft quaderförmiges Halteglied 38 ausgebildet.
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Diese erste Ausführungsform eines Elektromagneten 100 verfügt über einen U-förmigen Magnetkern 102, der bei bestromtem Antriebsmotor 12 durch dessen mit einer elektrischen Leitung 104 gewickelten Motorwicklung 106 magnetisch erregt wird. Zu diesem Zweck ist der Magnetkern 102 zumindest abschnittsweise von der Motorwicklung 106 bzw. der Leitung 104 umschlossen. An den U-förmigen Magnetkern 102 ist bevorzugt eine mit einem Stößel 108 versehene Wippe 110 angelenkt, die mittels eines Federglieds 112 derart in Richtung des Werkzeuggehäuses 24 vorgespannt ist, dass der Stößel 108 im unbestromten Zustand des Antriebsmotors 12 aufgrund der Kraftwirkung des Federglieds 112 zumindest bereichsweise in eine Halteöffnung 114 des Werkzeuggehäuses 24 eingreift.
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Im bestromten Zustand des Antriebsmotors 12 ist das Halteglied 38 – aufgrund des dann vom gleichfalls bestromten Elektromagneten 100 vollständig zurückgezogenen Stößels 108 der Wippe 110 – zumindest bereichsweise in die korrespondierend ausgestaltete Halteöffnung 114 einbringbar, so dass der Antriebsmotor 12 auch bei einer Freigabe des Schalterelements 30 durch einen Benutzer weiterläuft, um einen komfortablen Dauerbetrieb der Elektrowerkzeugmaschine 10 zu ermöglichen. Das Halteglied 38 des Schalterelements 34 hakt sich hierbei aufgrund der in Richtung des hinteren Endabschnitts 42 gerichteten und auf den Betätigungsstößel 36 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 40 wirkenden Federkraft der Druckfeder 48 in der Halteöffnung 114 des Werkzeuggehäuses 24 mechanisch fest. Tritt eine Unterbrechung der Stromzufuhr, z.B. durch das Trennen der Netzleitung oder das Ansprechen einer Sicherung auf, so geht der Elektromagnet 100 in den unbestromten bzw. unmagnetisierten Zustand über und wird damit unmagnetisch, so dass der Stößel 108 der Wippe 110 aufgrund der Kraftwirkung des Federglieds 112 das Halteglied 38 aus der Halteöffnung 114 herausstößt und das Schalterelement 30 aufgrund der Kraftwirkung der Druckfeder 48 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 40 selbsttätig und unverzüglich in seine in 1 illustrierte Ausschaltstellung zurückspringt. In diesem Zustand sind die elektrischen Schaltkontakte 50, 52 geöffnet, so dass der Motorstromkreis unterbrochen und ein Wiederanlaufen des Antriebsmotors 12 bei einer plötzlichen Wiederkehr der Stromzufuhr ohne eine aktive manuelle Betätigung des Schalterelements 30 durch einen Benutzer zuverlässig ausgeschlossen ist.
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2 und 3 – auf die im Weiteren zugleich Bezug genommen wird – zeigen das manuell betätigbare Schalterelement 30 von 1 in seiner Aus- und Einschaltstellung. In seiner Ausschaltstellung gemäß 2 ist der parallel zur Längsachse 32 verschiebbare Betätigungsstößel 36 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 40 aufgrund der Kraftwirkung der zylindrischen Druckfeder 48 vollständig aus dem Schaltergehäuse 46 ausgefedert, die elektrischen Kontakte 50, 52 sind geöffnet und der Antriebsmotor 12 sowie der Elektromagnet 100 sind unbestromt bzw. ausgeschaltet. Das Schalterelement 30 und das daran angekoppelte Schiebeglied 34 befinden sich in ihrer in Bezug zum Endabschnitt 42 des Werkzeuggehäuses 24 hintersten Position. Das unterseitig am Schiebeelement 30 ausgebildete Halteglied 38 steht außer Eingriff mit der Halteöffnung 114 im Werkzeuggehäuse 24, wohingegen der Stößel 108 der Wippe 110 aufgrund der Wirkung des Federglieds 112 und des unbestromten bzw. unmagnetisierten Elektromagneten 100 in zumindest bereichsweisem Eingriff mit der Halteöffnung 114 steht. Die Wippe 110 ist von dem U-förmigen Magnetkern 102 durch die Kraftwirkung des Federglieds 112 abgehoben, da die mit der mindestens einen elektrischen Leitung 104 ausgebildete Motorwicklung 106 unbestromt ist, so dass zugleich keine magnetische Erregung im Magnetkern 102 vorhanden ist. Um den Antriebsmotor 12 einzuschalten, muss ein Benutzer das Schalterelement 30 ausgehend von der Ausschaltstellung in 2 vom hinteren Endabschnitt 42 des Werkzeuggehäuses 24 wegschieben, illustrativ in Richtung der Werkzeugaufnahme 20 von 1, bis die Einschaltstellung von 3 erreicht ist, in der das Halteglied 38 durch eine zusätzliche geringfügige Verschwenkbewegung des Schalterelements 30 in Richtung des Werkzeuggehäuses 24 in Eingriff mit der Halteöffnung 114 des Werkzeuggehäuses 24 kommt und hierdurch mechanisch arretiert wird. Das Schalterelement 30 nimmt bei diesem Bewegungsablauf das Schiebeglied 34 mit, wodurch der Betätigungsstößel 36 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 40 gegen die Federkraft der Druckfeder 48 betätigt wird und die elektrischen Schaltkontakte 50, 52 schließen, so dass der Motorstromkreis des Antriebsmotors 12 bestromt wird und zugleich der Elektromagnet 100 mittels der dann ebenfalls stromführenden Motorwicklung 106 magnetisiert wird. Hierdurch wird die Wippe 110 vom Magnetkern 102 angezogen, wodurch der Stößel 108 praktisch synchron mit dem sich in die Halteöffnung 114 einschiebenden Halteglied 38 aus dieser herausgezogen wird, und die Arretierung des Schalterelements 30 am Werkzeuggehäuse 24 greift. Aufgrund der axialen Vorspannung des Schiebeglieds 34 mittels des axial federnd vorgespannten Betätigungsstößels 36 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 40 verharrt das Schalterelement 30 auch nach seiner Freigabe durch den Benutzer und bei ununterbrochener Stromzufuhr sowie keinen aktiven benutzerseitigen Ausschaltvorgängen in der Einschaltstellung von 3, in der der Antriebsmotor 12 permanent läuft. Hierdurch ist für einen Benutzer ein komfortabler und ermüdungsfreier Dauerbetrieb der Elektrowerkzeugmaschine möglich.
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Um das Hereingleiten des Halteglieds 38 in die Halteöffnung 114 zu erleichtern bzw. das Ausstoßen des Halteglieds 38 mittels des Stößels 108 zu unterstützen, verfügt die Halteöffnung 114 an einer beispielhaft zum hinteren Endabschnitt 42 des Werkzeuggehäuses 24 weisenden Wandung 130 über eine Fase 132. Im Fall einer Stromunterbrechung wird die Motorwicklung 106 stromlos bzw. geht in den stromlosen Zustand über, wodurch zugleich die Magnetisierung des Magnetkerns 102 des Elektromagneten 100 fortfällt. Hierdurch wird die Wippe 110 aufgrund der Kraftwirkung des Federglieds 112 unverzüglich und selbsttätig vom Magnetkern 102 abgehoben und der an ihr ausgebildete Stößel 108 schiebt das Halteglied 38 des Schalterelements 30 aus der Halteöffnung 114 heraus, so dass der axial federnd vorgespannte Betätigungsstößel 36 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 40 das Schalterelement 30 mittels des Schiebeglieds 34 in Richtung des hinteren Endabschnitts 42 des Werkzeuggehäuses 24 zurückziehen kann, bis die Ausschaltstellung des Schalterelements 30 von 2 wieder erreicht ist und der Antriebsmotor 12 ausgeschaltet bzw. unbestromt ist. Bei diesem Vorgang öffnen zugleich die beiden elektrischen Schaltkontakte 50, 52 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 40 zum allpoligen Abtrennen des Antriebsmotors 12 und des Elektromagneten 100 von der Netzleitung 44 von 1, so dass ein unkontrolliertes Wiederanlaufen des Antriebsmotors 12 zur Erhöhung der Arbeitssicherheit verhindert wird. Durch aktives Betätigen des Schalterelements 30 durch den Benutzer in der Einschaltstellung von 3 erfolgt in der gleichen Weise der Übergang des Schalterelements 30 in die Ausschaltstellung von 2, in der der Antriebsmotor 12 ausgeschaltet und der Elektromagnet 100 unmagnetisiert ist.
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4 zeigt den beispielhaft U-förmigen Magnetkern 102 von 1 bis 3, der bevorzugt über zwei parallel beabstandet zueinander verlaufende Schenkel 140, 142 verfügt, die über einen Basisabschnitt 144 miteinander verbunden sind. Dieser Basisabschnitt 144 ist vorzugsweise zusätzlich zu der Motorwicklung 106 von 1 mit einer Kurzschlusswicklung 146 zur Erzeugung einer Phasenverschiebung zwischen dem Magnetfeld und dem Strom umwickelt, so dass ein Wechselstrombetrieb möglich ist. Alternativ kann in den entsprechenden Wicklungsbereichen eine Gleichrichterschaltung vorgesehen sein. Zur Verringerung von Wirbelstromverlusten im Wechselstrombetrieb ist der Magnetkern 102 vorzugsweise geblecht ausgeführt, d.h. mit einer Vielzahl von übereinander gestapelten, zueinander kongruenten U-förmigen Blechen 148 gebildet, die jeweils eine geringe Materialstärke aufweisen und elektrisch voneinander isoliert sind.
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5 und 6 – auf die im Weiteren Fortgang der Beschreibung zugleich Bezug genommen wird – zeigen ein Schalterelement 230 mit einem Elektromagneten 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform in Ausschalt- und Einschaltstellung, die alternativ bei der Elektrowerkzeugmaschine 10 von 1 Anwendung finden können. Der Elektromagnet 200 weist im Unterschied zur ersten Ausführungsform bevorzugt einen zumindest im Wesentlichen zylindrischen Magnetkern 202 auf, der in dem Werkzeuggehäuse 24 von 1 parallel und/oder koaxial zur Längsachse 32 verschiebbar aufgenommen ist und mittels einer bevorzugt als zylindrische Druckfeder ausgeführten Feder 204 axial federnd vorgespannt ist. Die Feder 204 ist zu diesem Zweck vorzugsweise einerseits an dem Werkzeuggehäuse 24 und andererseits an dem Magnetkern 202 abgestützt.
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Der zylindrische Magnetkern 202 verfügt bevorzugt über einen scheibenförmigen Anschlag 206 zur axialen Wegbegrenzung, der im unbestromten Zustand bzw. im nicht magnetisierten Zustand des Magnetkerns 202 am Werkzeuggehäuse 24 anliegt. Der zylindrische Magnetkern 202 setzt sich vorzugsweise in Richtung des hinteren Endabschnitts 42 des Werkzeuggehäuses 24 in einem Stößel 208 fort, der illustrativ einen im Vergleich zu einem Durchmesser des Magnetkerns 202 deutlich reduzierten Durchmesser aufweist. Der Stößel 208 ragt im unbestromten bzw. nicht magnetisierten Zustand des Magnetkerns 202 aufgrund der Kraftwirkung der Feder 204 zumindest bereichsweise in eine Halteöffnung 210 des Werkzeuggehäuses 24 hinein.
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Im hinteren Endabschnitt 42 des Werkzeuggehäuses 24 befindet sich wiederum die Netzleitung 44, die elektrisch leitend mit einem elektrischen Ein-/Aus-Schalter 212 verbunden ist. Dieser verfügt bevorzugt über einen Betätigungsstößel 214, der als ein weiterer Unterschied zur ersten Ausführungsform zum Schließen und Öffnen von zwei elektrischen Schaltkontakten 216, 218 vorzugsweise zumindest im Wesentlichen quer zu der Längsachse 32 betätigbar ist und der mittels einer Druckfeder 220 axial vorgespannt ist. Die beiden Schaltkontakte 216, 218 schließen bevorzugt, wenn der Betätigungsstößel 214 entgegen der Kraftwirkung der Druckfeder 220 in Richtung eines Schaltergehäuses 222 zumindest abschnittsweise in dieses eingedrückt wird.
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Ein manuell betätigbares Schalterelement 230 ist vorzugsweise mittels eines Langlochs 232 und eines darin aufgenommenen Zapfens 234 verschwenkbar sowie verschiebbar an dem Schaltergehäuse 222 bzw. dem Werkzeuggehäuse 24 gelagert. Das Schalterelement 230 kann somit parallel zur Längsachse 32 des Werkzeuggehäuses 24 eine Verschiebebewegung und in Bezug zu dieser eine geringfügige Verschwenkbewegung vollziehen. Der Zapfen 234 kann – wie hier exemplarisch gezeigt – am Schaltergehäuse 222 oder am Werkzeuggehäuse 24 ausgeformt sein. An einem von dem Langloch 232 weggerichteten Ende verfügt das Schalterelement 230 bevorzugt über ein zapfenförmiges Halteglied 236, das in der Einschaltstellung des Schalterelements 230 (vgl. 6) zumindest bereichsweise in die Halteöffnung 210 des Werkzeuggehäuses 24 einbringbar ist. An das Halteglied 236 schließt sich vorzugsweise in Richtung des Langlochs 232 eine zum Schaltergehäuse 222 weisende, rampenförmige Anlaufkontur 238 an. Um das Einführen und das Herausgleiten des Halteglieds 236 des Schalterelements 230 aus der Halteöffnung 210 des Werkzeuggehäuses 24 zu erleichtern, ist an einer Wandung 240 im Bereich der Halteöffnung 210 bevorzugt zusätzlich eine sich in Richtung des Halteglieds 236 öffnende Fase 242 ausgeformt.
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Die illustrativ als Schließer ausgebildeten, d.h. die unbetätigt offenen elektrischen Schaltkontakte 216, 218 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 212, sind an jeweils eine dem Motorstromkreis zugeordnete elektrische Leitung 244, 246 angeschlossen, die jeweils über eine zugeordnete Versorgungsleitung 248, 250 mit dem Antriebsmotor 12 verbunden sind, z.B. mit der Motorwicklung 106 von 1. Hierbei können die dem Motorstromkreis zugeordneten Versorgungsleitungen 248, 250 auch zumindest bereichsweise die Motorwicklung 106 von 1 ausbilden.
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Erfindungsgemäß umschließt zumindest die eine im Bereich des Magnetkerns 202 vorzugsweise wendelförmig verlaufende elektrische Leitung 246 den Magnetkern 202 des Elektromagneten 200 zur Ausbildung einer zylindrischen Wicklung 252 mit einer Vielzahl von Windungen 254 derart, dass dieser beim Stromdurchgang durch die Leitung 246 im Gegensatz zur ersten Ausführungsform über diese Leitung 246 magnetisch erregt bzw. magnetisiert wird. Da die ohnehin zur Stromversorgung des Antriebsmotors 12 notwendige und dem Motorstromkreis zugeordnete elektrische Leitung 246 zugleich die Wicklung 252 zur magnetischen Erregung des Elektromagneten 200 in der Einschaltstellung des Schalterelements 230 ausbildet, kann dieser mit einem reduzierten Bauteil- und Kostenaufwand realisiert werden.
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In 5 befindet sich das manuell betätigbare Schalterelement 230 in seiner Ausschaltstellung, in der die elektrischen Kontakte 216, 218 des Ein-/Aus-Schalters 212 geöffnet sind und der Antriebsmotor 12 sowie der Elektromagnet 200 unbestromt sind. Zum Einschalten des Antriebsmotors 12 schiebt der Benutzer das Schalterelement 230 soweit in einer vom hinteren Endabschnitt 42 wegweisenden Richtung parallel zur Längsachse 32 des Werkzeuggehäuses 24 von 1, bis die in 6 illustrierte Einschaltstellung des Schalterelements 230 erreicht ist. Hierbei gleitet das Halteglied 236 des Schalterelements 230 zumindest in der letzten Phase seines Bewegungsablaufs entlang der Fase 242, bis das Halteglied 236 zumindest bereichsweise in der Halteöffnung 210 vom Werkzeuggehäuse 24 aufgenommen ist. Der Stößel 208 steht dieser Einführbewegung des Halteglieds 236 nicht (mehr) entgegen, da durch das benutzerseitige Verschieben des Schalterelements 230 dessen Anlaufkontur 238 den Betätigungsstößel 214 zumindest teilweise in das Schaltergehäuse 222 zeitgleich eindrückt, wodurch die elektrischen Schaltkontakte 216, 218 des Ein-/Aus-Schalters 212 schließen und der Antriebsmotor 12 sowie die Wicklung 252 des Magnetkerns 202 des Elektromagneten 200 synchron mit Strom versorgt werden. Zugleich wird der Stößel 208 entgegen der Kraftwirkung der Druckfeder 206 aus der Halteöffnung 210 herausgezogen und steht der Einführbewegung des Haltegliedes 236 nicht mehr entgegen.
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Die in 6 erreichte Einschaltstellung des Schalterelements 230 bleibt auch nach einer Freigabe des Schalterelements 230 durch den Benutzer erhalten, da das Halteglied 236 aufgrund der Kraftwirkung der Druckfeder 220 im Ein-/Aus-Schalter 212 an die Wandung 240 der Halteöffnung 210 gedrückt wird. Hierdurch ist ein komfortabler Dauerbetrieb des Antriebsmotors 12 bzw. der Elektrowerkzeugmaschine 10 von 1 gegeben, ohne dass ein dauerhaftes Niederdrücken des Schalterelements 230 seitens des Benutzers erforderlich ist. Beim Übergang von der Ausschaltstellung von 5 in die Einschaltstellung von 6 vollzieht das Schalterelement 230 bevorzugt beim Einfädeln des Halteglieds 236 in die Halteöffnung 210 des Werkzeuggehäuses 24 vorrangig eine Verschiebebewegung parallel zur Längsachse 32 und eine lediglich geringfügige Verschwenkbewegung um den Zapfen 234.
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Tritt in der Einschaltstellung des Schalterelements 230 von 6 eine unvorhergesehene Unterbrechung der Stromzufuhr – z.B. durch das Ziehen des Netzsteckers, das Ansprechen einer Sicherung oder einen externen Netzausfall – ein, so bricht die Stromversorgung des Antriebsmotors 12 und des Elektromagneten 200 unverzüglich zusammen. Hierdurch springt der Stößel 208 des Magnetkerns 202 aufgrund der Kraftwirkung der Feder 204 unverzüglich aus seiner zurückgezogenen Stellung von 6 in seine vollständig vorgeschobene Position von 5, wobei der Anschlag 206 in Verbindung mit dem Werkzeuggehäuse 24 einen maximalen axialen Ausfahrweg definiert, und stößt hierbei vollautomatisch das Halteglied 236 des Schalterelements 230 aus der Halteöffnung 210 heraus. Im Zuge dieses Vorgangs gleitet das Schalterelement 230 aufgrund der Kraftwirkung des an der Anlaufkontur 238 des Schalterelements 230 anliegenden und entlang geführten, federnd vorgespannten Betätigungsstößels 214 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 212 zurück in seine Ausschaltstellung von 5. Infolge dieser zeitgleich ablaufenden Prozesse wird im Ergebnis die mechanische Arretierung des Schalterelements 230 am Werkzeuggehäuse 24 zur Beendigung des Dauerbetriebs der Elektrowerkzeugmaschine 10 von 1 unverzüglich und selbsttätig aufgehoben. Ein unkontrolliertes Wiederanlaufen des Antriebsmotors 12 nach einer unbemerkten Wiederherstellung der Stromzufuhr ist hierbei zuverlässig ausgeschlossen, da sich die beiden elektrischen Kontakte 216, 218 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 212 ausweislich von 6 jeweils im geöffneten Zustand befinden.
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Entsprechend verhält es sich, wenn der Benutzer das Schalterelement 230 zur Beendigung des Dauerbetriebs der Elektrowerkzeugmaschine 10 von 1 ausgehend von der Einschaltstellung von 6 in Richtung des hinteren Endabschnitts 42 des Werkzeuggehäuses 24 durch eine forcierte Benutzerhandlung zurückschiebt. Ein Wiedereinschalten des Antriebsmotors 12 und damit der Elektrowerkzeugmaschine ist zur Erhöhung der Arbeitssicherheit erst durch ein erneutes benutzerseitiges – in einer vom hinteren Endabschnitt 42 des Werkzeuggehäuse 24 wegweisenden Richtung – aktives Verschieben des Schalterelements 230 aus der in 5 gezeigten Ausschaltstellung in die in 6 dargestellte Einschaltstellung möglich.
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7 zeigt den bevorzugt zumindest annähernd zylindrischen Magnetkern 202 des Elektromagneten 200 von 5 und 6, der wie bei 5 und 6 beschrieben zumindest abschnittsweise von der durch die elektrische Leitung 246 gebildeten Wicklung 252 umgeben ist. Zur Gewährleistung eines Wechselstrombetriebs ist die Wicklung 252 mit einer Kurzschlusswicklung 270 belegt. Darüber hinaus ist der Magnetkern 202 für einen verlustarmen Wechselstrombetrieb mit einer Vielzahl von deckungsgleichen und übereinandergestapelten, sowie elektrisch voneinander isolierten, jeweils kreisförmigen Blechen 272 gebildet.
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8 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Elektromagneten 300 mit dem Schalterelement 230 von 5 und 6. Dieser verfügt bevorzugt über einen U-förmigen Magnetkern 302, an dessen ersten Schenkel 304 vorzugsweise eine Wippe 306 verschwenkbar angelenkt ist. Im bestromten Zustand des Elektromagneten 300 liegt die Wippe 306 am ersten Schenkel 304 und einem zweiten Schenkel 308 des U-förmigen Magnetkerns 302 an.
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An der Wippe 306 ist bevorzugt ein vom Magnetkern 302 weggerichteter Stößel 310 ausgebildet. Die Wippe 306 ist vorzugsweise mittels eines Federglieds 312 – das sich zwischen dem Werkzeuggehäuse 24 und der Wippe 306 abstützt – in Richtung der Halteöffnung 210 im Werkzeuggehäuse 24 von 1 mechanisch vorgespannt, so dass der an der Wippe 306 ausgebildete Stößel 310 im unbestromten Zustand des Elektromagneten 300 zumindest bereichsweise in der Halteöffnung 210 des Werkzeuggehäuses 24 aufgenommen ist. Der U-förmige Magnetkern 302 des Elektromagneten 300 ist bevorzugt durch eine zylindrische Wicklung 314 magnetisch erregbar, die den Magnetkern 302 in Form von mindestens einer Windung 316 umfasst.
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In 8 befindet sich das Schalterelement 230 in seiner Ausschaltstellung, d.h. die elektrischen Schaltkontakte 216, 218 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 212 sind geöffnet, so dass kein Strom über die Netzleitung 44 und die beiden elektrischen Schaltkontakte 216, 218, die elektrischen Leitungen 244, 246 sowie die daran angeschlossenen Versorgungsleitungen 248, 250 zum Antriebsmotor 12 fließen kann und die Elektrowerkzeugmaschine 10 von 1 allpolig abgeschaltet ist. In diesem unbestromten Zustand des Elektromagneten 300 ist der Stößel 310 aufgrund der Kraftwirkung des Federglieds 312 zumindest bereichsweise in der Halteöffnung 210 aufgenommen, so dass das Halteglied 214 aus dieser ausgestoßen ist und sich das Schalterelement 230 aufgrund der Kraftwirkung der Druckfeder 220 des Betätigungsstößels 214 des elektrischen Ein-/Aus-Schalters 212 in der Ausschaltstellung bzw. seiner vom Werkzeuggehäuse 24 abgehobenen Position befindet.
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Die hier gezeigte dritte Ausführungsform des Elektromagneten 300 entspricht im Übrigen hinsichtlich ihres konstruktiven Aufbaus sowie ihrer Funktionsweise der zweiten Ausführungsform nach Maßgabe der 5 und 6 mit magnetischer Erregung des Elektromagneten durch mindestens eine spulenförmig gewickelte elektrische Versorgungsleitung des Motorstromkreises, wobei der zylindrische Magnetkern jedoch durch den U-förmigen Magnetkern 302 ersetzt ist. Hinsichtlich der weiteren konstruktiven Einzelheiten und der Arbeitsweise des Elektromagneten 300 beim Wechsel zwischen der Einschalt- und der Ausschaltstellung des Schalterelements 230 sei daher zwecks Klarheit und Deutlichkeit der Beschreibung auf die Erläuterungen von 5 und 6 verwiesen.
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Es sei noch darauf hingewiesen, dass im Kontext der vorliegenden Erfindung der Begriff „Motorstromkreis“ alle Leitungen umfasst, die zur Bestromung des Antriebsmotors 12 von 1 elektrisch leitend mit diesem verbunden sind. Dementsprechend umfasst der „Motorstromkreis“ sowohl die zur Realisierung der Motor- bzw. Statorwicklung 106 von 1 verwendeten Leitungen bzw. Wicklungsdrähte, als auch eine Leitung, die die Statorwicklung mit dem Ein-/Aus-Schalter 40 von 1 elektrisch leitend verbindet, usw.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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