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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere einen Stabschrauber, einen Bohrschrauber oder einen Akku-Bohrschrauber, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit einem in Rotation versetzbaren Werkzeugträger, der über ein Getriebe von einem Antriebsmotor antreibbar ist, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Handwerkzeugmaschine gemäß Anspruch 12.
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Stand der Technik
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Handwerkzeugmaschinen mit einem Getriebe, wie zum Beispiel ein Akku-Bohrschrauber oder eine Bohrmaschine weisen in der Regel eine Sicherheitskupplung auf, so dass die Handwerkzeugmaschine bei Überschreiten eines vordefinierten Drehmomentes nicht unkontrolliert weiterdreht. Ferner ist bekannt, dass derartige Handwerkzeugmaschinen Stellelemente aufweisen, mittels derer das zu übertragende Drehmoment eingestellt wird, was eine Auswahl zwischen verschiedenen Betriebsarten ermöglicht. So offenbart die
US4307325 beispielsweise eine Handwerkzeugmaschine mit einem Gehäuse, einem Elektromotor, einem Getriebe und einen Schalter zur Einstellung der Drehzahl des Elektromotors über ein Stellelement und einen Mikroprozessor.
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Ferner ist bereits bekannt, dass bei Handwerkzeugmaschinen die Drehzahl des Elektromotors stufenlos vom Stillstand bis zur Maximaldrehzahl veränderbar ist, je nachdem, wie weit eine Schaltertaste durch die Bedienperson hineingedrückt wird, wobei die Regulierung über ein Potentiometer erfolgt.
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Dabei erweist es sich als Nachteil, dass der Schaltweg der Schaltertaste sehr klein ist und die Bedienung bereits durch kleinere äußere Einflüsse, unbeabsichtigt, etwa durch einen Ruck beim Verkannten eines Bohrers, beeinflusst werden kann, d.h. die angestrebte Drehzahl nicht zuverlässig beibehalten wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu verbessern und eine Handwerkzeugmaschine bereitzustellen, die eine einfachere, sichere und flexible Einstellung der Drehzahl des Elektromotors ermöglicht und dabei möglichst einfach aufgebaut und kostengünstig ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Handwerkzeugmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Varianten und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Gemäß der Erfindung ist eine Handwerkzeugmaschine offenbart, umfassend ein in einem Gehäuse angeordnetes Getriebe mit einem Drehschlagwerk zur Übertragung eines von einem Elektromotor erzeugten drehschlagenden Drehmomentes auf eine Antriebswelle, und wenigstens einen Schalter zur Einstellung einer Drehzahl mit welcher der Elektromotor die Antriebswelle antreibt, wobei der Schalter über ein am Gehäuse angeordnetes erstes Stellelement einstellbar ist, wobei dass das erste Stellelement in Form eines mechanisch direkt betätigten Stellelementes, insbesondere in Form eines Schiebestellelementes ausgebildet ist; und wenigstens eine, insbesondere im elektrischen Schalter angeordnete, Steuerungseinheit zur Ausführung von Steuerungsprozessen in der Handwerkzeugmaschine, wobei wenigstens ein Steuerungsprozess zur Ansteuerung des Elektromotors dient; wobei die Steuerungseinheit derart mit dem Schalter verbunden ist, dass die Steuerungseinheit ein elektrisches Signal von dem Schalter empfangen und auswerten kann; und wobei die Steuerungseinheit dazu ausgelegt ist, den Elektromotor entsprechend der mittels des ersten Stellelements eingestellten Drehzahl zu betreiben. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erste Stellelement ein Schiebestellelement, welches beispielsweise am Gehäuse der Handwerkzeugmaschine vorgesehen ist und entweder linear entlang der Antriebswelle oder in Umfangsrichtung des Gehäuses verschoben werden kann.
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Vorteilhafterweise ist das erste Stellelement einer Oberseite des Gehäuses, vorzugsweise an einer dem Elektromotor gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordnet. Der elektrische Schalter ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses benachbart zum Elektromotor, vorzugsweise unmittelbar an einem Motorgehäuse des Elektromotors angeordnet, so dass ermöglicht werden kann, dass das erste Stellelement an der Außenseite des Gehäuses und vorzugsweise oberhalb und gegenüber vom elektrischen Schalter angelegt werden kann, um dessen manuelle Betätigung durch den Bediener zu ermöglichen. Der sicheren Bedienung halber ist erste Stellelement am Gehäuse, und zwar oberhalb des Elektromotors angeordnet. Auf diese Weise kann zum einen eine einfache Bedienbarkeit des Schalters über das erste Stellelement und zum anderen eine hohe Robustheit der Handwerkzeugmaschine gewährleistet werden.
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Als Signal, das die Steuerungseinheit bereitstellt, bietet sich insbesondere ein pulsweitenmoduliertes oder PWM Signal an. Somit ist durch den Schalter die Drehzahl des Elektromotors unmittelbar einstellbar. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuerungseinheit ein Mikroprozessor, insbesondere ein Mikrocontroller oder ein Einchip-Mikroprozessor.
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Handwerkzeugmaschinen mit permanent erregten Gleichstrommotoren (DC-Elektromotoren) können auf diese Weise die auf die Antriebswelle übertragene Drehzahl flexibel, einfach und kostengünstig regulieren.
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Flexibel einsetzbare Handwerkzeugmaschinen werden häufig mit einer Versorgungsspannung aus einem mobilen Energiespeicher, insbesondere einem Akkupack betrieben. Die Spannungsversorgung der Elektronik zur Ansteuerung des Elektromotors, und damit insbesondere der Steuerungseinheit, erfolgt dann zweckmäßigerweise mit Hilfe der Versorgungsspannung aus demselben mobilen Energiespeicher.
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Bevorzugterweise weist der Schalter ein Schaltergehäuse auf, wobei der Schalter an geeigneter, gut zugänglicher Stelle an der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuerungseinheit innerhalb des Schaltergehäuses angeordnet. Bei einem derartigen modularen Aufbau des elektrischen Schalters können alle für eine Wirkverbindung zwischen dem Elektromotor und dem ersten Stellelement notwendigen Elemente des Schalters, wie zum Beispiel die Steuerungseinheit und das zweite Stellelement, innerhalb des Schaltergehäuses angeordnet werden. Auf diese Weise sind diese Teile geschützt. Ein modularer Aufbau vereinfacht zudem die Montage, da das zweite Stellelement und die Steuerungseinheit bereits in dem Schaltergehäuse vormontiert sind und bei einer Montage des elektrischen Schalters nicht erst zusammengeführt werden müssen.
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Erfindungsgemäß ist das erste Stellelement in Form eines mechanisch direkt betätigten Stellelementes, insbesondere in Form eines Schiebestellelementes ausgebildet, wobei das erste Stellelement vorteilhafterweise mit dem zweiten Stellelement am Schaltergehäuse zusammenwirkt.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn über das erste Stellelement eine Mehrzahl von Position für unterschiedliche Drehzahleinstellungen, vorzugsweise zwei, drei oder vier Drehzahleinstellungen einstellbar sind, wobei der elektrische Schalter in Abhängigkeit von der eingestellten Drehzahleinstellung des ersten Stellelementes ein Signal, insbesondere ein Spannungssignal an die Steuerungseinheit sendet. Vorzugsweise regelt die Steuerungseinheit in Abhängigkeit vom übertragenen Spannungssignal die Drehzahl des Elektromotors, vorzugsweise über die Motorspannung. Entsprechend wir in einer konstruktiven Umsetzung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Steuerung in Abhängigkeit von dem korrespondierenden Signal einen Betriebszustand an der Handwerkzeugmaschine mit einer Kombination von vordefinierten Parametern aktiviert, wodurch gewährleistet werden kann, dass die Handwerkzeugmaschine immer in einem der Situation angepassten und somit in einem optimalen Betriebszustand läuft.
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In einer weiteren Ausführungsvariante ist in der Steuerungseinheit ein Speicher zur Ablage wenigstens eines Programmes angeordnet.
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Insgesamt wird somit der Betrieb der Handwerkzeugmaschine verbessert sowie für den Benutzer einfacher. Außerdem wird die Funktionalität der Handwerkzeugmaschine in kostengünstiger Weise gesteigert. Insbesondere kann durch die vorliegende Erfindung auf eine aufwendige und platzintensive Erweiterung des Getriebes verzichtet werden, die nach dem derzeitigen Stand der Technik notwendig wäre, um die Umsetzung mehrerer auswählbarer Geschwindigkeitsstufen durch das Einrichten zusätzlicher Getriebestufen zu erreichen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Handwerkzeugmaschine ein Akku-Bohrschrauber, eine Bohrmaschine, eine Schlagbohrmaschine oder ein Bohrhammer, wobei als Werkzeug ein Bohrer, eine Bohrkrone oder verschiedene Bitaufsätze verwendet werden können.
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Unter einer Handwerkzeugmaschine sollen generell sämtliche Handwerkzeugmaschinen mit einem in Rotation versetzbaren Werkzeugträger, der über ein Planetengetriebe von einem Antriebsmotor antreibbar ist, wie beispielsweise Stabschrauber, Akku-Bohrer, Schlagbohrmaschinen, Multifunktionswerkzeuge, und/ oder Bohrschrauber verstanden werden. Unter Übertragung elektrischer Energie soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Handwerkzeugmaschine über einen Akku und/oder über eine Stromkabelanbindung an den Korpus Energie weiterleitet.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches in der Zeichnung dargestellt ist. Dabei ist zu beachten, dass die in den Figuren beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung nur einen beschreibenden Charakter hat und nicht dazu gedacht ist, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
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Zeichnungen
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine in Form eines Akku-Bohrschraubers;
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2 eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils der Handwerkzeugmaschine aus 1;
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3 eine schematische Seitenansicht eines elektrischen Schalters aus 2; und
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4 ein Flussbild eines erfindungsgemäßen Verfahren.
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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 dem Akkupack 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 ein Werkzeug 322 in Drehungen versetzen, wie beispielsweise eine Akku-Schlagbohrmaschine oder ein Stabschrauber oder eine Schlagbohrmaschine. 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 Akkupack 100 ist als Schiebeakkupack ausgebildet. 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 Längseinheit 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 und ein Betätigungselement 220. Durch Betätigung des Betätigungselements 220 kann der Akkupack 100 von dem Handgriff 315 der Handwerkzeugmaschine 300 gelöst werden.
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Wie in 2 im Detail zu erkennen, sind in dem Grundkörper 305 der Handwerkzeugmaschine 300 ein mit Strom versorgter, elektrischer Elektromotor 335 und ein Getriebe 330 mit einem Drehschlagwerk angeordnet. Der Elektromotor 335 ist über das Getriebe 330 mit einer Antriebswelle 337 verbunden. Der Elektromotor 335 ist illustrativ in einem Motorgehäuse 336 angeordnet und das Getriebe 330 in einem Getriebegehäuse 331, wobei das Getriebegehäuse 331 und das Motorgehäuse 336 beispielhaft in dem Grundkörper 305 angeordnet sind. Der Elektromotor 335 ist beispielsweise über ein Bedienelement 310 betätigbar, d. h. ein- und ausschaltbar. Das Bedienelement 310 ist dazu mit einer Schalteinheit 312 gekoppelt. 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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Die Antriebswelle 337 ist über eine Lageranordnung drehbar im Grundkörper 305 gelagert und mit einer Werkzeugaufnahme 320 versehen, die im Bereich einer Stirnseite 307 des Grundkörpers 305 angeordnet ist und beispielhaft ein Bohrfutter 321 aufweist. Die Werkzeugaufnahme 320 dient zur Aufnahme eines Werkzeugs 322 und kann an die Antriebswelle 337 angeformt sein oder aufsatzförmig mit dieser verbunden sein.
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Ferner weist die Handwerkzeugmaschine 300 einen elektrischen Schalter 350 zur Einstellung einer Drehzahl, mit welcher der Elektromotor 335 die Antriebswelle 337 drehend antreibt, auf, wobei der Schalter 350 über ein am Gehäuse 305 angeordnetes erstes Stellelement 325 einstellbar ist. Der elektrische Schalter 350 umfasst ein Schaltergehäuse 352 und ein zweites Stellelement 353, welches mit dem ersten Stellelement 325 korrespondiert. Das zweite Stellelement 353 befindet sich im Inneren des Gehäuses 305 und ist somit bedienerabgewandt im Gehäuse 305 angeordnet. Dabei ist von Vorteil, wenn der Schalter 350 benachbart zum Elektromotor 335, vorzugsweise unmittelbar an dem Motorgehäuse 336 des Elektromotors 335 angeordnet ist. Wohingegen das erste Stellelement 325 bedienerzugewandt an einer Oberseite des Gehäuses 305, vorzugsweise gegenüber vom elektrischen Schalter 350 befindlich ist, um dessen manuelle Betätigung durch den Bediener zu ermöglichen. Der sicheren Bedienung halber ist das erste Stellelement 325 am Gehäuse 305, und zwar oberhalb des Elektromotors 335 angeordnet. Der elektrische Schalter 350 ist mit einer im Inneren des Schaltergehäuses 352 angeordnete Steuerungseinheit 355 zur Ausführung von Steuerungsprozessen in der Handwerkzeugmaschine 300 elektrisch verbunden. Zumindest ein Steuerungsprozess dient dabei der Ansteuerung des Elektromotors 335. Die Steuerungseinheit 355 ist derart mit dem Schalter 350 verbunden, dass die Steuerungseinheit ein elektrisches Signal von dem Schalter 350 empfangen und auswertet kann. Auf Basis der mittels des ersten Stellelements 325 eingestellten Drehzahleinstellung kann die Steuerungseinheit 355 die vom Benutzer über den Schalter 350 festgelegte Drehzahl an den Elektromotor 335 weitergeben.
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In der dargestellten Ausführungsvariante ist der elektrische Schalter 350 unmittelbar oberhalb des Elektromotors 335 angeordnet, so dass das erste Stellelement 325, welches der Auswahl der Drehzahleinstellung dient, gut sichtbar und einfach zu bedienen an der Oberseite der Handwerkzeugmaschine 300 angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann das erste Stellelement 325, welches ein Schiebestellelement ist, zwischen einer ersten Drehzahleinstellung 960 und einer zweiten Drehzahleinstellung 958 verstellt werden. Alternativ kann das erste Stellelement 325 auch als Schiebestellelement, als Druckstellelement oder ein über Sensoren betätigtes Stellelement 325 ausgebildet sein, welches mit dem entsprechend ausgebildeten zweiten Stellelement 353 am Schaltergehäuse 352 zusammenwirkt.
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3 zeigt einen elektrischen Schalter 350. Dieser weist ein Schaltergehäuse 352 auf. Der elektrische Schalter 350 arbeitet über das zweite Stellelement 353 mit dem korrespondierenden ersten Stellelement 325 an dem Gehäuse 305 der Handwerkzeugmaschine 300 derart zusammen, dass ein Benutzer den Schalter 350 und damit die Drehzahl, mit welcher der Elektromotor 335 die Antriebswelle 337 antreibt, über das erste Stellelement 325 einstellen kann. Dabei kann der Benutzer in der in 3 dargestellten Ausführungsvariante zwischen einer ersten Drehzahleinstellung 960, einer zweiten Drehzahleinstellung 958 und einer dazwischen liegenden dritten Drehzahleinstellung 959 wählen. Der elektrische Schalter 350 ist elektrisch mit der Steuerungseinheit 355 verbunden.
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In 4 ist ein Flussbild eines möglichen Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In einem ersten Schritt 950 wird überprüft, ob die Handwerkzeugmaschine 300 und damit auch die Steuerungseinheit 355 angeschaltet ist, wobei dies durch einen Signalgeber 952 angezeigt wird. Anschließend kontrolliert die Steuerungseinheit 355, ob die Temperatur des Halbleiters (NTC) in einem zuvor definierten Bereich liegt, welcher der Betriebstemperatur der Handwerkzeugmaschine entspricht. liegt. Ist dies nicht der Fall, schaltet sich die Handwerkzeugmaschine 300 wieder ab und der Vorgang ist beendet 970. Befindet sich die Temperatur des NTC in dem zuvor definierten Bereich, wird dies durch die Steuerungseinheit 355 erkannt, und somit kann die Steuerungseinheit 355 die vom Benutzer über den Schalter 350 festgelegte Drehzahl an den Elektromotor 335 weitergeben, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel der Benutzer zwischen einer ersten Drehzahleinstellung 958 und einer zweiten Drehzahleinstellung 960 wählen kann. Während des Betriebes überwacht die Steuerungseinheit 355 den Stromzustand 964 der Akkuzellen und den Spannungszustand 966 der Akkuzellen. Ist der Stromzustand 964 noch ausreichend hoch, läuft die Handwerkzeugmaschine 300 weiter. Ist dies nicht der Fall, wird die Handwerkzeugmaschine 300 abgeschaltet 970. Ist der Spannungszustand 966 der Akkuzellen in Ordnung, läuft die Handwerkzeugmaschine 300 weiter. Ist dies nicht der Fall, wird die Handwerkzeugmaschine 300 abgeschaltet 970.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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