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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Akkupack einer Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 sowie ein Werkzeugsystem aus einer Handwerkzeugmaschine und einem Akkupack gemäß Anspruch 15.
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Elektrische Handwerkzeugmaschinen, wie zum Beispiel Schlagschrauber, Bohrmaschinen, Winkelschleifer, Stichsägen, Kreissägen oder Hobelmaschinen für den Handwerker- oder Heimwerkerbedarf weisen als Antriebseinheit gewöhnlich entweder einen Wechselstrommotor oder einen Gleichstrommotor auf. Während der erstere in der Regel über ein Netzkabel mit Wechselstrom aus dem Netz gespeist wird, stammt die elektrische Energie zur Versorgung des Gleichstrommotors in der Regel aus einem sogenannten Akkupack, einem wiederaufladbaren Akkumulator in einem mit dem Gehäuse der Handwerkzeugmaschine kuppelbaren Gehäuse, der beim Kuppeln der beiden Gehäuse elektrisch an die Stromzufuhrleitungen des Gleichstrommotors angeschlossen wird. Derartige Handwerkzeugmaschinen sind beispielsweise über einen Handschalter betätigbar, d.h. ein- und ausschaltbar, wobei ein im Gehäuse der Handwerkzeugmaschine angeordnete Antriebseinheit mit der Stromversorgung mechanisch und elektrisch verbindbar ist.
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Auch Akkupacks sind grundsätzlich bekannt und weisen wiederaufladbare Akkumulatoren, in der Regel eine Mehrzahl von in Parallel- und/oder Reihenschaltung verbundener Akkuzellen auf. Im Zuge dieser Anmeldung ist unter einem Akkupack somit ein vorzugsweise aus mehreren elektrisch zusammengeschalteten Akkuzellen bestehendes Akkumulatorenpaket zu verstehen, das elektrische Energie speichern kann, die für den Betrieb der Handwerkzeugmaschine notwendige Energie liefert und austauschbar in einer Kammer, einer Schnittstelle oder dergleichen der Handwerkzeugmaschine aufgenommen ist. Die elektrische Kontaktierung erfolgt zumeist im Bereich der Verriegelungsvorrichtung. Grundsätzlich können unterschiedliche Akkuzellen, die nach den verwendeten Materialen bezeichnet werden, verwendet werden. Dazu zählen insbesondere die Lithium-Ionen-, Lithium-Polymer-, die Nickel-Metallhydrid-, oder die Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen.
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In der
DE 196 41 618 A1 wird eine Handwerkzeugmaschine mit einem Antriebsmotor, einer Werkzeugspindel, einem Handwerkzeugmaschinengehäuse, einer Überwachungseinheit, beschrieben, die dazu vorgesehen ist, einen unzulässigen Gehäusebewegungszustand, bei dem insbesondere zuerst die Motorsteuerung die Leistungsabgabe des Antriebsmotors reduziert, zu erkennen. Ferner weist die Handwerkzeugmaschine eine Motorsteuerung auf, die mit der Überwachungseinheit verbunden ist und dazu vorgesehen ist, eine Leistungsabgabe des Antriebsmotors bei dem unzulässigen Gehäusebewegungszustand zumindest zu reduzieren. Die Überwachungseinheit und/oder die Motorsteuerung weisen einen Schwellwert einer Beschleunigung und/oder einer Ausrichtungsänderung des Handwerkzeugmaschinengehäuses auf, bei dessen Überschreiten der unzulässige Gehäusebewegungszustand vorliegt. Der unzulässige Gehäusebewegungszustand wird insbesondere durch einen unbeherrschten Blockierfall verursacht, bei dem sich beispielsweise ein bei einem Arbeitsvorgang rotierend angetriebenes Einsatzwerkzeug, wie zu Beispiel ein Bohrer, in einem Werkstück verhakt, wobei eine momentan von dem Bediener aufgebrachte Haltekraft zu gering ist, um eine Drehbeschleunigung und/oder eine Drehbewegung des Handwerkzeugmaschinengehäuses um mehr als einen unkritischen Wert zu verhindern. Ferner wird bei dem unzulässigen Gehäusebewegungszustand eine Rotationsenergie eines Antriebsstrangs der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung in eine Rotationsenergie des Handwerkzeugmaschinengehäuses und fest mit dem Handwerkzeugmaschinengehäuse verbundener Elemente der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung umgewandelt.
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Viele Handwerkzeugmaschinen führen zudem bei ihrer Benutzung schwingende und vibrierende Bewegungen aus, die bei dem Benutzer mitunter zu gesundheitlichen Beschwerden führen können. So kann beispielsweise permanentes Arbeiten mit einer Schlagbohrmaschine eine nicht unerhebliche gesundheitliche Belastung für den Benutzer darstellen, da dessen Arme und Hände, ja sogar der gesamte Körper, ständigen Stößen ausgesetzt sein können. Kurzzeitige Stöße können vom menschlichen Körper leicht kompensiert werden. Lang anhaltende Dauerbelastungen möglicherweise jedoch nicht.
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Zwecks einer Verminderung solcher Belastungen bzw. Gefährdungen ist es bekannt, dass Handwerkzeugmaschinen mit einer Bewegungsüberwachungseinrichtung, welche Beschleunigungssensoren aufweisen, ausgerüstet sind, wobei bei einer Überschreitung eines vordefinierten Beschleunigungswertes der Arbeitsvorgang oder der Betrieb der Handwerkzeugmaschine abgebrochen wird. Die vordefinierte Beschleunigungswerte und die vordefinierte Geschwindigkeitsgrenzwerte werden jeweils für jede orthogonale Achse festgelegt. Je nach Art der als Kriterium verwendeten Bewegungsgröße und der Höhe des festgelegten Schwellwertes kann es jedoch auch im Normalbetrieb zu einer Auslösung der Antriebsunterbrechung kommen, was zu vermeiden ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannten Werkzeugsysteme und Akkupacks weiterzuentwickeln und gegenüber dem Stand der Technik derart zu optimierten, dass die voranstehend beschriebenen Nachteile beseitigt oder zumindest reduziert werden, wobei Bewegungszustände, die außerhalb eines unzulässigen Bereiches liegen, erkannt und einen kontinuierlichen Betrieb der Handwerkzeugmaschine sichergestellt werden soll. Der Akkupack soll insbesondere kompatibel zu alten Handwerkzeugmaschinen und dabei möglichst kostengünstig und sein.
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Diese Aufgaben werden durch einen Akkupack für eine Handwerkzeugmaschine gemäß Anspruch 1, und durch ein Werkzeugsystem gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Varianten und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Akkupack für eine Handwerkzeugmaschine eine Schnittstelle zum Herstellen einer mechanischen und elektrischen Verbindung des Akkupacks mit einer Handwerkzeugmaschine und/oder einem Ladegerät aufweist, wobei die Schnittstelle Kontaktelemente zur elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung korrespondierender Gegenkontaktelemente an der Handwerkzeugmaschine und/oder korrespondierender Gegenkontaktelemente an dem Ladegerät umfasst. Ferner weist das Akkupack zumindest eine Akkuzelle und wenigstens eine Akkupackelektronik auf, wobei die Akkupackelektronik mit der zumindest einen Akkuzelle und mit zumindest einem Kontaktelement elektrisch verbunden ist; wobei die Akkupackelektronik dazu ausgelegt ist, wenigstens einen Betriebsmodus einer Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Ferner ist vorgesehen, dass das Akkupack zumindest einen Bewegungssensor aufweist, wobei der Bewegungssensor mit der Akkupackelektronik elektrisch verbunden ist.
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Nach Einfügen des Akkupacks in die Handwerkzeugmaschine bzw. in das Ladegerät sind die Kontaktelemente mit den jeweils korrespondierenden Gegenkontaktelementen der Handwerkzeugmaschine bzw. des Ladegerätes elektrisch verbunden. Die Integration des Bewegungssensors in den Akkupack hat den Vorteil, dass ein in die Handwerkzeugmaschine eingebauter Akkupack eine sichere Erkennung von auftretenden Vibrationen gewährleistet und Gefährdungen bzw. Überbelastungen des Benutzers beispielsweise durch eine Antriebsunterbrechung weitgehend vermieden werden können. Durch den unmittelbar im Akkupack integrierten Bewegungssensor können insbesondere auch ältere Handwerkzeugmaschinen, in denen selber keine Bewegungssensoren integriert sind, mit derartigen Sensoren ausgestattet werden, die wiederum unzulässige Beschleunigungen, Entschleunigungen und Vibrationen der Handwerkzeugmaschine erkennen.
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Vorteilhafterweise umfasst das Akkupack eine Auswerteeinheit, wobei die Auswerteeinheit dazu ausgelegt ist, ein von Seiten des Bewegungssensors empfangenes Bewegungssignal auszuwerten und mit zumindest einem vorgegebenen Schwellwert zu vergleichen, und wobei die Akkupackelektronik dazu ausgelegt ist, bei Überschreiten des zumindest einen Schwellwertes einen zu dem Schwellwert korrespondierenden Betriebsmodus zu aktivieren. Dies ermöglicht beispielsweise eine zeitabhängigen Benutzung der Handwerkzeugmaschine oder aber eine Nutzung des Bewegungssensors als Ein- bzw. Ausschalter. So kann der Schwellenwert derart definiert werden, dass eine Bewegungen bzw. Beschleunigungen die unterhalb des Schwellenwertes liegt eine Verwendung der Handwerkzeugmaschine bzw. des Akkupack möglich ist. Liegen die Bewegungen bzw. Beschleunigungen oberhalb des Schwellenwertes, wird eine Aktivierung der Handwerkzeugmaschine bzw. des Akkupack verhindert und ein Betrieb bzw. eine Verwendung des Akkupacks in einer Handwerkzeugmaschine ist unzulässig. Bevorzugterweise ist die Auswerteinheit in der Akkupackelektronik oder im Bewegungssensor integriert.
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Grundsätzlich kann der Schwellenwert mathematisch aus Messwerten von mindestens einem Messglied definiert werden, wobei der Schwellenwert idealerweise für den Betrieb der Handwerkzeugmaschine definiert wird. Idealerweise wird wenigstens ein Schwellenwert für die Akkuzelle definiert, so dass bei einer Überschreitung von einer Beschädigung einer einzelnen Akkuzelle und/oder von einer Schädigung des gesamten Akkupacks ausgegangen werden kann und die Stromentnahme bzw. -zufuhr dauerhaft deaktiviert oder eingeschränkt wird.
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Auf diese Weise kann beispielsweise eine Stromentnahme von 120A auf 60A und/oder eine Stromzufuhr von 8A auf 4A reduziert werden, so dass die verfügbare Akkukapazität durch Absenken der Obergrenze und/oder durch Anheben der Untergrenze eingeschränkt und/oder die dauerhaft zulässige Stromentnahme beispielsweise von 20A auf 10A reduziert werden kann.
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Vorteilhafterweise können noch weitere Schwellenwerte definiert werden. So kann beispielsweise bei einer Überschreitung eines zweiten zuvor festgelegten Schwellenwertes von einer gravierenden Beschädigung der Akkuzellen ausgegangen werden, wodurch die Stromentnahme bzw. der Stromzufuhr nicht nur einschränkt sondern dauerhaft unterbunden wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Kontaktelemente einen elektrischen Pluspol und einen elektrischen Minuspol zur Versorgung der Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie, wobei in der Akkupackelektronik ein Schaltelement vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von dem aktivierten Betriebsmodus die elektrische Verbindung zwischen der zumindest einen Akkuzelle und dem Pluspol und/oder dem Minuspol trennt. Auf diese Weise kann eine dauerhafte Deaktivierung der Handwerkzeugmaschine bzw. des Akkupacks ermöglicht werden, wodurch sichergestellt wird, dass ein Akkupack welcher beispielsweise nach einem Sturz defekte Akkuzellen aufweist, vom Benutzer nicht mehr aktiviert werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, dass die Kontaktelemente wenigstens ein Signalkontaktelement umfassen, wobei die Akkupackelektronik dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem aktivierten Betriebsmodus ein über das Signalkontaktelement übertragbares erstes Signal zu initiieren oder zu verändern. Auf diese Weise wird eine reversible Deaktivierung der Handwerkzeugmaschine bzw. des Akkupacks ermöglicht. Registriert beispielsweise die Akkupackelektronik einen Bewegungszustand, der außerhalb eines zuvor definierten Schwellenwertes liegt, kann die Akkupackelektronik ein über das Signalkontaktelement übertragbares erstes Signal initiieren oder verändern und auf diese Weise den Akkupack bzw. die Handwerkzeugmaschine zumindest vorübergehend d.h. reversibel ausschalten.
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Bevorzugterweise ist die Akkupackelektronik dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von einem aktivierten Betriebsmodus eine Stromaufnahme des Akkupacks während des Aufladens des Akkupacks und/oder eine Stromabgabe des Akkupacks während des Betriebs des Akkupacks an der Handwerkzeugmaschine zu beschränken. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Akkupackelektronik in Abhängigkeit von einem aktivierten Betriebsmodus das zumindest eine Signalkontaktelement, das zur Identifizierung des Akkupacks gegenüber der Handwerkzeugmaschine und/oder den Ladegerät dient, elektrisch derart verändert, dass die Stromaufnahme und/oder die Stromabgabe des Akkupacks beschränkt werden. Auf diese Weise kann aufgrund einer registrierten unsachgemäßen Bewegung, Vibration der Handwerkzeugmaschine oder Schädigung der Akkuzellen bzw. des Akkupacks eine Reduzierung der vom Akkupack abgegebenen Leistung erfolgen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Akkupackelektronik dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von dem aktivierten Betriebsmodus eine dauerhafte Unterbrechung der Stromaufnahme und/oder der Stromabgabe des Akkupacks zu bewirken.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Akkupackelektronik in der Schnittstelle oder auf einer Kontaktplatte integriert ist. Alternativ kann die Akkupackelektronik als separates Bauelement vorgesehen sein, wobei eine beabstandete Anordnung der Akkupackelektronik zur Kontaktplatte, idealerweise mit wenigstens einer Akkuzelle dazwischen, besonders gute Messdaten während des Betriebes ermöglicht.
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Bevorzugterweise ist der zumindest eine Bewegungssensor in der Akkupackelektronik und/oder in der Kontaktplatte integriert, wobei erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der zumindest eine Bewegungssensor einen Sensor aus der Gruppe der Beschleunigungssensoren und/oder der Drehratensensoren umfasst, wobei der Bewegungssensor vorteilhafterweise mindestens ein Beschleunigungssensor und/oder einen Drehratensensor ist, welcher insbesondere die Drehraten bzw. Winkelgeschwindigkeiten entlang der drei Raumachsen misst.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Akkupack desweiteren einen Temperatursensor, wobei der Temperatursensor elektrisch mit dem wenigstens einen Signalkontaktelement verbunden ist und wobei das erste Signal ein Temperatursignal ist, welches über das Signalkontaktelement an die Handwerkzeugmaschine und/ oder an das Ladegerät übertragen wird. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Akkupackelektronik mit dem Temperatursensor verbunden, wobei die Akkupackelektronik dazu ausgelegt sein kann, bei Überschreiten des zumindest einen Schwellwertes einen elektrischen Widerstand des Temperatursensors derart zu verändern, so dass die Stromaufnahme und/oder die Stromabgabe des Akkupacks beschränkt werden. Ferner kann die Akkupackelektronik in Abhängigkeit von dem aktivierten Betriebsmodus die elektrische Verbindung zwischen dem Temperatursensor und dem Signalkontaktelement trennen, wobei die Trennung durch ein elektrisches Schaltelement erfolgt, welches vorteilhafterweise in die Akkupackelektronik integriert ist oder durch eine Veränderung eines Signalkontaktelementes derart, dass die Handwerkzeugsmaschinenelektronik einen definierten Betriebsmodus erkennt und den Motorstrom entsprechend trennt.
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Ferner wird die Aufgabe durch ein Werkzeugsystem zum Aufladen eines Akkupacks einer Handwerkzeugmaschine gelöst, wobei das Werkzeugsystem einen erfindungsgemäßen Akkupack und eine Handwerkzeugmaschine umfasst. Der Akkupack weist eine Schnittstelle zur elektrischen und/oder mechanischen Kopplung des Akkupacks mit der Handwerkzeugmaschine und/oder eines Ladegerätes auf. Die Schnittstelle umfasst Kontaktelemente zur elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung korrespondierender Gegenkontaktelemente der
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Handwerkzeugmaschine
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Handwerkzeugmaschine eine Steuerung aufweist, die in Abhängigkeit des über die Gegenkontaktelemente übermittelten aktivierten Betriebszustands den Motorstrom unterbricht. So kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Handwerkzeugmaschine je nach Ursache der Deaktivierung entweder dauerhaft deaktiviert oder lediglich für eine zuvor definierte Zeitspanne deaktiviert ist.
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Vorteilhafterweise ist die Steuerung der Handwerkzeugmaschine derart ausgelegt, dass die Handwerkzeugmaschine nach einer Deaktivierung des Produktschalters und eines darauffolgenden Einschaltens wieder einen normalen Betriebsmodus aufnimmt. Wird die Handwerkzeugmaschine aus irgendeinem Grund außer Betrieb gesetzt, so ist zumindest die unmittelbare Gefährdung des Benutzers ausgeschlossen. Bei einer reversiblen Deaktivierung wird die elektrisch leitende Verbindung zur Antriebseinheit reversibel unterbrochen, so dass nach einer zuvor definierten Zeitspanne dieser wieder aktiviert werden kann. In einer alternativen Variante und in Abhängigkeit von der Art des aktivierten Betriebsmodus kann das Werkzeugsystem anschließend nur von einem Fachmann und nicht vom Anwender selbst wieder aktiviert werden kann. Ferner kann beispielsweise der Bewegungssensor bzw. die Auswerteinheit zurückgesetzt werden, so dass mit einer entsprechenden Datenschnittstelle am Akkupack zum Einspielen von Software oder einem entsprechenden elektronischem Signal, welches dem Fachpersonal vorbehalten ist, gewährleistet werden kann, dass diese Zurücksetzung bzw. die Deaktivierung reversibel ist.
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Grundsätzlich ist bei einer dauerhaften Deaktivierung vorgesehen, dass die Handwerkzeugmaschine nur von Fachpersonal reparieren und wieder aktiviert werden kann. Auf diese Weise kann Sichergestellt werden, dass das Gerät erst dann wieder aktiviert werden kann, wenn nach Begutachtung die Ursache der Deaktivierung behoben wurde und eine weitere Gefährdung des Benutzers ausgeschlossen werden kann. Falls Bauteile defekt sind, können diese von Fachpersonal getauscht werden und der sichere Zustand des Gerätes wieder hergestellt werden. Dementsprechend bedeutet der Begriff „dauerhafte Deaktivierung“ im Kontext der vorliegenden Erfindung eine Außerbetriebnahme vom Zeitpunkt der Unterbrechung der elektrisch leitenden Verbindung zur Antriebseinheit aufgrund einer detektierten mechanischen Einwirkung beispielsweise eines freien Fall oder dergleichen und einer entsprechenden Begutachtung und Wiederinbetriebnahme der Handwerkzeugmaschine durch Fachpersonal. Dadurch wird gewährleistet, dass es einem reinen Benutzer nicht möglich ist, dass Gerät wieder selbst in Betrieb zu setzen. Vor Wiederinbetriebnahme des Gerätes durch einen Endanwender muss gewährleistet sein, dass die Funktionstüchtigkeit des Gerätes überprüft und gegebenenfalls wiederhergestellt ist. Dies kann beispielsweise durch eine dauerhafte elektrische Veränderung eines Signalkontaktes erfolgen, welche einer Elektronik der Handwerkzeugmaschine bzw. einer Elektronik eines Ladegerätes signalisiert, dass das Akkupack nicht betrieben werden darf. Alternativ wäre auch eine dauerhafte elektrische Trennung der Akkuzelle von den stromführenden Kontaktelementen denkbar.
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Die Feststellung eines Schwellenwertes für die Akkuzellenschädigung setzt voraus, dass der Sensor dauerhaft mit mindestens einer Akkuzelle verbunden ist, so dass der Bewegungszustand des Akkupacks auch außerhalb der Handwerkzeugmaschine zuverlässig erkannt wird.
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Generell werden unter einer Handwerkzeugmaschine im Rahmen der Anmeldung sämtliche Handwerkzeugmaschinen mit einem in Rotation oder Translation versetzbaren Werkzeugspindel, der direkt, über ein Getriebe oder über ein Planetengetriebe von einer Antriebseinheit antreibbar ist, verstanden werden. Mit einem „Antriebsmotor“ soll insbesondere ein Motor verstanden werden, der in zumindest einem Betriebszustand die Werkzeugspindel, insbesondere über ein Getriebe der Handwerkzeugmaschine, drehend antreibt. Insbesondere soll unter einer „Werkzeugspindel“ ein Bauteil verstanden werden, das in zumindest einem Betriebszustand das von dem Antriebsmotor auf die Werkzeugspindel übertragene Drehmoment insbesondere direkt auf eine Werkzeugaufnahme der Handwerkzeugmaschine überträgt. Vorzugsweise befestigt die Werkzeugspindel die Werkzeugaufnahme relativ zu dem Handwerkzeugmaschinengehäuse drehbar. Unter einem „Handwerkzeugmaschinengehäuse“ soll insbesondere ein Gehäuse verstanden werden, das zumindest einen Stator des Antriebsmotors und einen Handgriff der Handwerkzeugmaschinenvorrichtung drehfest verbindet. Als Übertragung elektrischer Energie soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Handwerkzeugmaschine über den Akkupack mit Energie versorgt wird.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche in den Figuren dargestellt sind. Dabei ist zu beachten, dass die dargestellten Merkmale nur einen beschreibenden Charakter haben und auch in Kombination mit Merkmalen anderer oben beschriebener Weiterentwicklungen verwendet werden können und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
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Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die Zeichnungen sind schematisch und zeigen:
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1 beispielhaft eine Ansicht einer Handwerkzeugmaschine mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Akkupack;
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2 eine perspektivische Darstellung eine einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Akkupacks;
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3 eine Draufsicht auf den Akkupack aus 2;
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4 beispielhaft eine Ansicht einer Handwerkzeugmaschine mit einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Akkupacks; und
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5 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Akkupacks;
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Die 1 zeigt ein als Handwerkzeugmaschine 300 ausgebildetes Elektrogerät. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist die Handwerkzeugmaschine 300 zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Akkupacks 100 verbindbar. In 1 ist die Handwerkzeugmaschine 300 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 300 Anwendung finden kann, welche mit einem Akkupack 100 betrieben werden. Die Handwerkzeugmaschine 300 weist einen Grundkörper 305, an welchem eine Werkzeugaufnahme 320 befestigt ist, sowie einen Handgriff 315 mit einer Schnittstelle 380 auf, an welchem eine korrespondierende Schnittstelle 180 eines erfindungsgemäßen Akkupacks 100, hier in verriegelter Stellung angeordnet ist. Der in 1 dargestellte Akkupack 100 ist als Schiebeakkupack ausgebildet.
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Beim Anbringen des Akkupacks 100 an der Handwerkzeugmaschine 300 werden an der Handwerkzeugmaschine 300 vorgesehene Aufnahmemittel, z. B. Führungsnuten und Führungsrippen mit korrespondierenden Führungselementen 110 des Akkupacks 100 in Eingriff gebracht, wobei der Akkupack 100 in einer Schieberichtung y entlang der Aufnahmemittel des Handgriffs 315 eingeführt wird, und wobei der Akkupack 100 entlang einer unteren, im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Handgriffs 315 ausgerichteten Außenfläche 316 des Handgriffs 315 in die Akkupackaufnahme einer Handwerkzeugmaschine 300 geschoben wird. In der in der 1 gezeigten Position ist der Akkupack 100 an dem Handgriff 315 der Handwerkzeugmaschine 300 befestigt und durch Verriegelungsmittel verriegelt. Die Verriegelungsmittel umfassen unter anderem ein Verriegelungselement 210 und ein Betätigungselement 220. Durch Betätigung des Betätigungsmittels 220 kann der Akkupack 100 von dem Handgriff 315 der Handwerkzeugmaschine 300 gelöst werden.
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Die 2 und 3 zeigen den in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Akkupack 100 für eine Handwerkzeugmaschine 300 im Detail. Dieser weist ein Gehäuse 110 aus einer ersten Gehäusekomponente 120 und einer zweiten Gehäusekomponente 130 auf, wobei das Gehäuse zwischen der ersten Gehäusekomponente 120 und der zweiten Gehäusekomponente 130 zumindest eine, vorzugsweise und hier dargestellt eine Mehrzahl parallel oder seriell verschaltete Akkuzellen 400 aufnimmt. Die Akkuzellen 400 werden bevorzugterweise zwischen den beiden Gehäusekomponenten 120, 130 positioniert. Der Akkupack 100 ist in der dargestellten Ausführungsvariante als Schiebeakkupack ausgebildet.
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Zum lösbaren Anbringen des Akkupacks 100 an einer Handwerkzeugmaschine 300 oder an einem Ladegerät weist der Akkupack 100 eine Schnittstelle 180 zur lösbaren mechanischen und elektrischen Verbindung mit einer korrespondierenden Schnittstelle 380 der Handwerkzeugmaschine 300 oder einer korrespondierende Schnittstelle des Ladegerätes auf. Beim Anbringen des Akkupacks 100 werden Aufnahmemittel, z. B. Führungsnuten und Führungsrippen, der Handwerkzeugmaschine 300 oder des Ladegerätes zur Aufnahme der korrespondierenden Führungselemente des Akkupacks 100 mit diesen in Eingriff gebracht, wobei der Akkupack 100 in einer Kontaktierungsrichtung y entlang der Aufnahmemittel eingeführt und die Schnittstelle 180 des Akkupacks 100 in die korrespondierende Schnittstelle 380 der Handwerkzeugmaschine 300 oder die korrespondierende Schnittstelle des Ladegerätes geschoben wird. Über die Schnittstellen 180, 380 kann der Akkupack 100 der Handwerkzeugmaschine 300 und/oder dem Ladegerät zugeordnet werden.
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Zum Verriegeln des Akkupacks 100 am Handgriff 315 wird der Akkupack 100 in einer Schieberichtung y entlang des Handgriffs 315 geschoben, und zwar entlang einer unteren, im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Handgriffs 315 ausgerichteten Außenfläche des Handgriffs 315. In der in der 1 gezeigten Position ist der Akkupack 100 durch Verriegelungsmittel 200 am Handgriff 315 verriegelt. Die Verriegelungsmittel 200 umfassen unter anderem ein nur schematisch angedeutetes Verriegelungselement 210 und ein Betätigungselement 220. Durch Betätigung des Betätigungsmittels 220 kann der Akkupack 100 von dem Handgriff 315 der Handwerkzeugmaschine 300 gelöst werden. Nach Entriegelung des Akkupacks 100 kann dieser vom Handgriff 315 getrennt werden, und zwar durch ein Schieben des Akkupacks 100 entgegen der Schieberichtung y entlang einer unteren Fläche des Handgriffs 315. Beim Anbringen des Akkupacks 100 an einer Handwerkzeugmaschine 300 wird das Verriegelungselement 210 in Eingriff mit einer nicht näher gezeigten korrespondierenden Aufnahme im Handgriff 315 der Handwerkzeugmaschine 300 gebracht.
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Wie in 3 zu erkennen ist, umfasst die Schnittstelle 180 außerdem Kontaktelemente 140 zur elektrischen Kontaktierung des Akkupacks 100 mit der Handwerkzeugmaschine 300 oder dem Ladegerät. Die Kontaktelemente 143 sind als Spannungskontaktelemente ausgebildet und dienen als Lade- und/oder Entladekontaktelemente. Die Kontaktelemente 144 sind als Signalkontaktelemente ausgebildet und dienen der Signalübertragung vom Akkupack 100 zu der Handwerkzeugmaschine 300 oder dem Ladegerät und/oder von der Handwerkzeugmaschine 300 oder dem Ladegerät zum Akkupack 100.
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Die 4 zeigt eine Handwerkzeugmaschine 300 mit einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Akkupacks 100. Der in 4 dargestellte Akkupack 100 ist als Steck- bzw. Stabakkupack ausgebildet.
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Beim Anbringen des Akkupacks 100 an der Handwerkzeugmaschine 300 wird der Akkupack 100 in den Handgriff 315 der Handwerkzeugmaschine 300 hineingeschoben. Dafür weist die Handwerkzeugmaschine 300 nicht dargestellte Aufnahmemittel, z. B. Führungsnuten und Führungsrippen auf, in die korrespondierende nicht dargestellten Führungselementen des Akkupacks 100 aufgenommen werden können. Der Akkupack 100 wird in Schieberichtung y in den Handgriffs 315 eingeführt. In der in der 4 gezeigten Position ist der Akkupack 100 im Handgriff 315 der Handwerkzeugmaschine 300 befestigt und durch Verriegelungsmittel verriegelt. Die Verriegelungsmittel umfassen unter anderem ein Verriegelungselement und ein Betätigungselement 220. Durch Betätigung des Betätigungsmittels 220 kann der Akkupack 100 aus dem Handgriff 315 der Handwerkzeugmaschine 300 herausgezogen werden.
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Die 5 zeigt den in 4 dargestellten erfindungsgemäßen Akkupack 100 für eine Handwerkzeugmaschine 300 im Detail. Dieser weist ein Gehäuse 110 aus einer ersten Gehäusekomponente 120 und einer zweiten Gehäusekomponente 130 auf, wobei das Gehäuse zwischen der ersten Gehäusekomponente 120 und der zweiten Gehäusekomponente 130 zumindest eine, vorzugsweise und hier dargestellt eine Mehrzahl parallel oder seriell verschaltete Akkuzellen 400 aufnimmt. Die Akkuzellen 400 werden bevorzugterweise entweder mittels eines Zellhalters oder mittels Papphülsen zur Isolation der Akkuzellen 400 untereinander zwischen den beiden Gehäusekomponenten 120, 130 positioniert. Der Akkupack 100 ist in der dargestellten Ausführungsvariante als Steck- bzw. Stabakkupack ausgebildet und weist eine Schnittstelle 180 zum Herstellen einer mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen dem Akkupack 100 und der Handwerkzeugmaschine 300 und/oder dem Ladegerät auf. Die Schnittstelle 180 umfasst Kontaktelemente 140 zur elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung korrespondierender Gegenkontaktelemente an der Handwerkzeugmaschine 300 und/oder korrespondierender Gegenkontaktelemente an dem Ladegerät.
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Das Akkupack umfasst ferner wenigstens eine Akkupackelektronik 800, welche mit der zumindest einen Akkuzelle 400 und mit zumindest einem Kontaktelement 140 elektrisch verbunden ist. Die Akkupackelektronik 800 ist dazu ausgelegt, wenigstens einen Betriebsmodus der Antriebseinheit 330 der Handwerkzeugmaschine 300 zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Ferner weist das Akkupack 100 einen Bewegungssensor 850 auf, welcher auf der Akkupackelektronik 800 angeordnet und mit dieser elektrisch verbunden ist. Als Bewegungssensor 850 kann ein Sensor aus der Gruppe der Beschleunigungssensoren und/oder der Drehratensensoren verwendet werden.
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Die Akkupackelektronik 800 umfasst eine Auswerteeinheit 830 um ein von Seiten des Bewegungssensors 850 empfangenes Bewegungssignal auszuwerten und mit zumindest einem vorgegebenen Schwellwert zu vergleichen. Bei Überschreiten eines zuvor definierten Schwellwertes aktiviert die Akkupackelektronik 800 einen zu dem Schwellwert korrespondierenden Betriebsmodus. Um dies zu gewährleisten ist in der Akkupackelektronik 800 ein Schaltelement vorgesehen, das in Abhängigkeit von dem aktivierten Betriebsmodus die elektrische Verbindung zwischen der zumindest einen Akkuzelle 400 und dem Pluspol und/oder dem Minuspol trennt. Ferner umfassen die Kontaktelemente 140 wenigstens ein Signalkontaktelement 144, wobei die Akkupackelektronik 800 dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem aktivierten Betriebsmodus ein über das Signalkontaktelement 144 übertragbares erstes Signal zu initiieren oder zu verändern. Entsprechend kann in Abhängigkeit von dem aktivierten Betriebsmodus eine Stromaufnahme des Akkupacks 100 während des Aufladens des Akkupacks 100 und/oder eine Stromabgabe des Akkupacks 100 während des Betriebs des Akkupacks an der Handwerkzeugmaschine 300 beschränkt werden. Vorteilhafterweise kann hierzu das zumindest eine Signalkontaktelement 144, das zur Identifizierung des Akkupacks 100 gegenüber der Handwerkzeugmaschine 300 und/oder den Ladegerät dient, elektrisch verändert werden, z.B. durch Absenken des Widerstandes, so dass in Abhängigkeit von dem aktivierten Betriebsmodus eine dauerhafte Einschränkung der Stromaufnahme und/oder der Stromabgabe des Akkupacks 100 bewirkt werden kann. In der dargestellten Ausführungsvariante ist die Akkupackelektronik 800 in der Schnittstelle 180 auf einer Kontaktplatte 810 montiert, wobei alternativ in einer nicht dargestellten Variante die Akkupackelektronik 800 als separates Bauelement vorgesehen sein kann.
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Das Akkupack 100 umfasst ferner einen nicht im Detail dargestellten Temperatursensor. Der Temperatursensor ist elektrisch mit dem Signalkontaktelement 144 verbunden. Das erste Signal ist ein Temperatursignal, welches über das Signalkontaktelement 144 an die Handwerkzeugmaschine 300 und/ oder an das Ladegerät übertragen wird. In Abhängigkeit von dem aktivierten Betriebsmodus trennt die Akkupackelektronik die elektrische Verbindung zwischen dem Temperatursensor und dem Signalkontaktelement 144 und veranlasst die Elektronik der Handwerkzeugmaschine 300 die elektrische Verbindung zwischen Plus- und Minuspol zu unterbrechen. Somit kann je nach Ausführung eine reversible Unterbrechung der Stromaufnahme bzw. Stromabgabe veranlasst werden, wenn der entsprechende Schwellwert, der auf eine unzulässige Gehäusebewegung schließt, überschritten wird.
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Eine weitere Ausführung führt eine dauerhafte Unterbrechung der Stromaufnahme bzw. Stromabgabe durch eine dauerhafte Trennung des Temperaturkontaktes herbei, wenn der entsprechende Schwellwert, der auf eine Schädigung z.B. der Akkuzellen 400 schließt, überschritten wird. In einer alternativen Ausführung kann der Widerstand der Verbindung des Temperatursensors verändert werden, wenn der Schwellenwert überschritten ist. Somit kann die Elektronik der Handwerkzeugmaschine 300 veranlasst werden, die Stromentnahme des Akkupacks 100 zu reduzieren und somit eine Einschränkung der maximalen Stromaufnahme und/oder der maximalen Stromabgabe erzielen.
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Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen sowie Kombinationen von Merkmalen umfassen können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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