-
Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug, insbesondere ein Elektrohandwerkzeug, mit einem Überlastungsschutz.
-
Handwerkzeuge mit Überlastungsschutz etwa gemäß der
DE 10 2013 202 434 A1 umfassen in der Regel eine Vorrichtung zur Begrenzung einer Leistungsaufnahme eines Elektromotors im Überlastfall. Bei dem bekannten Handwerkzeug wird die Leistungsabgabe an den elektrischen Antrieb überwacht und die Spannung des Elektromotors über mindestens einen Leistungsschalter gesteuert. Bei Überschreiten eines Überlastmomentes oder der Leistungsaufnahme wird das Ansteuersignal und damit die Leistungsaufnahme des Elektromotors angepasst, sodass das Handwerkzeug in einem Schonbetrieb mit definierter, reduzierter Leistung betrieben wird.
-
Bei oszillierenden Handwerkzeugen ist es ferner bekannt, eine vibrationsmäßige Entkopplung zwischen dem Werkzeug und dem Antrieb zu verwenden. Gemäß der
DE 10 2014 103 856 A1 weist das Handwerkzeug eine drehoszillatorisch antreibbare Werkzeugspindel auf, mit einem Außengehäuse, das zumindest einen Griffbereich aufweist, und mit einem Innengehäuse, das zumindest abschnittsweise im Außengehäuse angeordnet ist und mit diesem über elastisch verformbare Dämpfungselemente gekoppelt ist. Auf diese Weise wird die Vibrationsexposition am Handgriff reduziert, um so ein entspanntes Arbeiten zu ermöglichen.
-
Es hat sich nun gezeigt, dass die betroffenen Dämpfungselemente je nach Einsatzbedingungen und Arbeitsbelastung im praktischen Betrieb überlastet werden können, wodurch die Betriebsdauer und Funktionsfähigkeit des Handwerkzeuges beeinträchtigt werden.
-
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Handwerkzeug mit einem ersten Gehäuseteil und mindestens einem zweiten Gehäuseteil, zwischen denen wenigstens ein vorzugsweise elastisches Dämpfungselement angeordnet ist, einen Überlastungsschutz zu realisieren.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Handwerkzeug der vorstehend genannten Art durch einen Überlastungsschutz mit einem Temperatursensor zur Überwachung der Temperatur des Dämpfungselements gelöst, dessen Ausgangssignal einer Auswerteeinheit zugeführt ist.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise gelöst.
-
Erfindungsgemäß wird die durch Schwingungsbelastung verursachte dissipative Erwärmung des mindestens einen Dämpfungselementes durch einen Temperatursensor überwacht, sodass bei einem zu starken Temperaturanstieg eine Abschaltung des Antriebs oder eine Reduzierung der Antriebsleistung erfolgen kann.
-
Hierzu kann der Temperatursensor als Temperaturfühler ausgebildet sein, vorzugsweise als NTC, als PTC oder als Thermoelement. In diesem Fall wird vorzugsweise die Masse des Temperaturfühlers möglichst gering im Vergleich zur Masse des überwachten Dämpfungselementes ausgebildet, um ein möglichst schnelles Ansprechen zu ermöglichen.
-
Sofern es sich bei dem Dämpfungselement um ein elastisch verformbares Dämpfungselement handelt, kann der Temperatursensor in das Dämpfungselement eingebettet sein. Alternativ kann der Temperatursensor an mindestens einem Dämpfungselement von außen angreifen.
-
Indem der Temperatursensor in das Dämpfungselement eingebettet ist, werden ein besonders intensiver Kontakt und ein schnelles Ansprechen ermöglicht.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Temperatursensor Anschlüsse auf, die unmittelbar an dem Gehäuseteil austreten, welches mit der Auswerteeinheit starr verbunden ist.
-
Auch auf diese Weise sind eine einfache Montage und eine sichere Funktion gewährleistet.
-
Alternativ kann der Temperatursensor auch als Strahlungssensor, etwa als Infrarot-Strahlungssensor, ausgebildet sein.
-
Die zugeordnete Auswerteeinheit zur Auswertung des Ansteuersignals des Temperatursensors kann zur Überwachung der Temperatur oder eines Temperaturgradienten ausgebildet sein.
-
Indem ein Temperaturgradient überwacht wird, das heißt der Temperaturanstieg in einem bestimmten Zeitintervall, kann ein besonders schnelles Ansprechen auf einen Überlastzustand erreicht werden.
-
Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit zur Abschaltung des Handwerkzeuges oder zur Drosselung der Leistung des Handwerkzeuges ausgebildet, wenn die Temperatur oder der Temperaturgradient einen bestimmten Wert überschreitet.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zur Überwachung weiterer Betriebsparameter vorgesehen, die mit der Auswerteeinheit gekoppelt sind.
-
Auf diese Weise können Fehlabschaltungen vermieden werden und ein selektives Ansprechen auf bestimmte Überlastzustände erreicht werden.
-
Die Auswerteeinheit ist vorzugsweise zur Abschaltung des Handwerkzeuges oder zur Änderung eines Betriebsparameters des Handwerkzeuges ausgebildet, etwa um die Leistung zu drosseln, wenn die Temperatur oder der Temperaturgradient einen bestimmten Wert überschreitet und zusätzlich mindestens ein weiterer Betriebsparameter ein bestimmtes Kriterium erfüllt.
-
Als weiterer Betriebsparameter kann beispielsweise die Motorleistung oder die Drehzahl überwacht werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Vibrationssensor vorgesehen, der mit der Auswerteeinheit gekoppelt ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Beschleunigungssensor handeln.
-
Auf diese Weise kann besser zwischen einem Arbeiten unter hoher Last und einer Überlastung des Handwerkzeugs durch Vibration unterschieden werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Mehrzahl von Dämpfungselementen zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil vorgesehen, wobei jedem Dämpfungselement ein Temperatursensor zugeordnet ist.
-
Durch die Überwachung jedes einzelnen Dämpfungselementes kann so eine vollständige Überwachung gewährleistet werden. Die Auswerteeinheit kann dazu ausgebildet sein, nur dann auf einen Überlastzustand anzusprechen, wenn mindestens einer der Temperatursensoren einen bestimmten Temperaturanstieg oder einen bestimmten Temperaturgradienten übersteigt oder aber wenn mehrere Dämpfungselemente einen entsprechenden Anstieg signalisieren.
-
Alternativ kann auch bei mehreren Dämpfungselementen nur einem der Dämpfungselemente ein Temperatursensor zugeordnet sein. Dieser wird dann vorzugsweise an dem thermisch am meisten belasteten Dämpfungselement vorgesehen.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel vorgesehen, die mit der Auswerteeinheit gekoppelt sind, um einen Überlastzustand des Handwerkzeugs optisch und/oder akustisch zu signalisieren.
-
Auf diese Weise wird für den Benutzer ohne Weiteres erkennbar, dass ein Überlastzustand vorliegt.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Auswerteeinheit Mittel zur Speicherung eines registrierten Überlastzustands und vorzugsweise zusammen mit zugeordneten Daten, die den Überlastzustand kennzeichnen.
-
Auf diese Weise ist es möglich, Überlastzustände zur späteren Auswertung etwa durch Wartungspersonal zu analysieren. Hierzu kann auch eine geeignete Schnittstelle zur externen Auslesung vorgesehen sein.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Handwerkzeuges, und
- 2einen schematischen Teil-Ausschnitt aus zwei zugeordneten Gehäuseteilen, die über elastische Dämpfungselemente miteinander verbunden sind, mit einer zugeordneten Auswerteeinheit.
-
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Handwerkzeug dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.
-
Das Handwerkzeug 10 gemäß 1 ist als Oszillationswerkzeug ausgebildet, mit einem ersten Gehäuseteil 12 in Form eines Winkelkopfes, aus dem eine Werkzeugspindel 20 nach außen hervorsteht.
-
An der Werkzeugspindel 20 kann ein Werkzeug befestigt werden, das in der Längsachse 22 der Werkzeugspindel 20 drehoszillierend angetrieben wird, wie durch den Doppelpfeil 24 angedeutet ist. Dabei wird die Werkzeugspindel 20 typischerweise mit hoher Frequenz im Bereich von etwa 8.000 bis 25.000 Oszillationen pro Minute und mit geringem Verschwenkwinkel von etwa 0,5 bis 7° drehoszillierend angetrieben.
-
Das erste Gehäuseteil 12 ist mit einem zweiten Gehäuseteil 14 in nachfolgend noch näher beschriebener Weise über elastische Dämpfungselemente miteinander verbunden. Das zweite Gehäuseteil 14 ist als längliches Gehäuseteil in Form eines Griffteils ausgebildet, das mit einer Hand umgriffen werden kann. Auf der Oberseite des ersten Gehäuseteils 12 befindet sich ein Schwenkhebel 18, der zur Betätigung einer werkzeuglosen Schnellspanneinrichtung zur Klemmbefestigung eines Werkzeugs an der Werkzeugspindel 20 in grundsätzlich bekannter Weise vorgesehen ist.
-
Am rückwärtigen Ende des zweiten Gehäuseteils 14 ist eine Aufnahme 26 zur Aufnahme eines Akkumulators 28 vorgesehen.
-
Es versteht sich, dass alternativ auch ein Netzanschlusskabel im Falle eines Netzbetriebes vorgesehen sein kann.
-
Ferner ist im Übergangsbereich zwischen dem ersten Gehäuseteil 12 und dem zweiten Gehäuseteil 14 auf der Oberseite ein Ein-/Ausschalter 16 vorgesehen.
-
Im zweiten Gehäuseteil ist ein mit der Ziffer 17 angedeuteter Antriebsmotor in Form eines bürstenlosen Gleichstrommotors aufgenommen. Die Rotationsbewegung des Anstriebsmotors 17 wird in grundsätzlich bekannter Weise über ein Oszillationsgetriebe in die drehoszillierende Abtriebsbewegung der Werkzeugspindel umgesetzt. Es versteht sich, dass alternativ auch Ein DC-Motor oder ein Universalmotor vorgesehen sein kann.
-
In grundsätzlich aus der
DE 10 2014 103 856 A1 bekannter Weise sind das erste Gehäuseteil
12 und das zweite Gehäuseteil
14 über elastisch deformierbare Dämpfungselemente
30,
32 miteinander gekoppelt, wie in
2 dargestellt ist.
-
Diese Kopplung zwischen den beiden Gehäuseteilen 12, 14 erlaubt eine Entkopplung zwischen der Antriebsbewegung des im zweiten Gehäuseteil 14 aufgenommenen Antriebsmotors 17 und der Abtriebsbewegung eines auf der Werkzeugspindel 20 befestigten Werkzeugs.
-
Somit kann die Übertragung von Vibrationen auf das zweite Gehäuseteil 14 reduziert werden, das mit der Hand umgriffen wird.
-
Erfindungsgemäß ist den Dämpfungselementen 30, 32, die zwischen den beiden Gehäuseteilen 12, 14 vorgesehen sind, jeweils ein Temperatursensor 34, 36 zugeordnet.
-
In dem in 2 gezeigten Beispiel ist in jedem Dämpfungselement 30, 32 ein Temperatursensor 34, 36 eingegossen, der über eine zugeordnete Anschlussleitung 38, 40 mit einer Auswerteeinheit 42 gekoppelt ist. Vorzugsweise sind die Temperatursensoren 34, 36 als NTC oder PTC ausgebildet, da solche Halbleiter kostengünstig in hoher Empfindlichkeit zur Verfügung stehen.
-
Von der Auswerteeinheit 42, die mikroprozessorgesteuert sein kann, wird nun vorzugsweise der Temperaturgradient, das heißt der Temperaturanstieg in einem bestimmten Zeitintervall, überwacht und in dem Falle, dass wenigstens einer der Temperatursensoren 34, 36 einen bestimmten Temperaturgradienten überschreitet, entweder der Antriebsmotor 17 abgeschaltet, dessen Drehzahl geändert oder dessen Leistung derart gedrosselt, dass ein Weiterarbeiten ohne Beschädigungsgefahr ermöglicht ist.
-
Zusätzlich können weitere Betriebsparameter überwacht werden, wozu weitere Sensoren 44 vorgesehen sind. Bei dem in 2 gestrichelt dargestellten zusätzlichen Sensor 44 kann es sich beispielsweise um einen Drehmomentsensor, um einen Beschleunigungssensor, um einen Stromsensor oder dergleichen handeln.
-
Durch eine Verknüpfung der Signale der Temperatursensoren 34, 36 mit dem zusätzlichen Signal des wenigstens einen weiteren Sensors 44 kann ein zuverlässiges, schnelles Ansprechen auf einen Überlastzustand realisiert werden. Hierbei kann mit hoher Präzision zwischen einem hohen Belastungszustand bei einer zeitweise starken Belastung und einem Überlastzustand unterschieden werden, der zu einer Beschädigung der Dämpfungselemente 30, 32 führen könnte.
-
Grundsätzlich ist es denkbar, die Dämpfungselemente als nicht elastische Dämpfungselemente auszuführen, sondern als aktive Dämpfungselemente, etwa in Form von Piezoelementen, die einer übermäßigen Vibration aktiv entgegenwirken, wie grundsätzlich aus der
DE 10 2014 108 401 A1 bekannt. Auch in einem solchen Fall ist eine Überwachung mittels eines Temperatursensors zum Schutz gegen eine Überlastung sinnvoll.
-
Die Auswerteeinheit 42 weist ferner einen internen oder externen Speicher auf, wie durch 48 in 2 angedeutet ist. Wird ein Überlastzustand registriert, so kann dies im Speicher 48 registriert werden, ggf. zusammen mit den Daten, die diesen Überlastzustand kennzeichnen, wie Uhrzeit, registrierter Temperaturanstieg von einem oder mehreren Sensoren etc. Es kann ferner eine Schnittstelle 52 vorgesehen sein, über die solche gespeicherten Überlastfälle extern ausgelesen werden können.
-
Ferner kann ein Signalmittel 50 oder ein Indikator vorgesehen sein, um einen Überlastzustand optisch und/oder akustisch zu signalisieren.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102013202434 A1 [0002]
- DE 102014103856 A1 [0003, 0041]
- DE 102014108401 A1 [0049]
