DE102021201359A1

DE102021201359A1 - Softstart für elektrowerkzeug mit drucktastenschalter und mechanischem richtungswahlschalter

Info

Publication number: DE102021201359A1
Application number: DE102021201359.7A
Authority: DE
Inventors: Abhishek Suhas MOGHE; Naga Penmetsa
Original assignee: Ridge Tool Co
Current assignee: Ridge Tool Co
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2021-02-12
Publication date: 2021-11-04
Also published as: CN113595448A

Abstract

Es werden Softstart-Systeme für elektrisch angetriebene Werkzeuge beschrieben. Die Softstart-Systeme nutzen Richtungsrückkopplungssignal(e) von einem Richtungswahlschalter des Elektrowerkzeugs. Außerdem werden Elektrowerkzeuge, die solchen Softstart-Systemen verwenden, beschrieben. Darüber hinaus werden elektrische Leistungsschaltungen, die die Softstart-Systeme verwenden, beschrieben.

Description

FELD
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrowerkzeuge, wie Gewindeschneidmaschinen und Abflussreinigungsmaschinen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Leistungsschaltungen für Elektrowerkzeuge, Softstartsysteme und Elektrowerkzeuge mit solchen Softstartsystemen.
HINTERGRUND
Elektrowerkzeuge wie Gewindeschneidmaschinen werden typischerweise von einem Universalmotor angetrieben und verwenden einen Drucktastenschalter, z. B. einen Fußschalter, und einen mechanischen Richtungswahlschalter, der z. B. ein Drehschalter sein kann, um den Leistungsfluss von einer AC Leistungsquelle zum Universalmotor zu steuern. Derzeit sind Gewindeschneidmaschinen nicht mit einer Softstartschaltung ausgestattet. In herkömmlichen Softstartschaltungen wird ein Softstart-Algorithmus mit Hilfe von Stromrückführungs- und Steuerschaltungen auf Leiterplatten verwendet.
Herkömmliche Softstart-Schaltungen sind jedoch nicht für Gewindeschneidmaschinen geeignet. Dies liegt typischerweise daran, dass in Gewindeschneidmaschinen sowohl ein Drucktastenschalter als auch ein mechanischer Richtungsschalter verwendet wird. Darüber hinaus können die Leiterplatten der derzeit bekannten Softstart-Schaltungen nicht für verschiedene Maschinen oder Werkzeuge verwendet werden, insbesondere nicht für solche, die Steuerungen wie in Gewindeschneidmaschinen verwenden. Das heißt, aufgrund der besonderen Steuerkonfiguration vieler, wenn nicht aller Gewindeschneidmaschinen, sind herkömmliche Schaltungen für traditionelle Softstart-Schaltungen nicht für den Einsatz in solchen Gewindeschneidmaschinen geeignet. Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Softstart-Schaltungen besteht darin, dass in Ermangelung einer Richtungsrückkopplung ein HOT-Start auftreten kann, wenn ein Benutzer eine Maschine mit einem blockierten Taster betätigt, was gemäß den Normen IEC62481 und IEC61000:3-3 nicht zulässig ist.
Ein weiteres Problem bei Gewindeschneidmaschinen, die mit einem Drucktastenschalter und einem mechanischen Richtungsschalter bereitgestellt sind, besteht darin, dass die Stromversorgung der Maschine, insbesondere der Ankerwicklung des Motors, sowohl über den Drucktastenschalter als auch über den mechanischen Richtungsschalter gesteuert wird. Genauer gesagt, wenn nicht beide Schalter eingeschaltet sind, kann die Gewindeschneidmaschine nicht eingeschaltet werden. Daher ist es notwendig, die Position des mechanischen Richtungsschalters zu identifizieren und diese Information zur Steuerung des Softstart-Algorithmus zu verwenden.
Daher besteht ein Bedarf an einer Softstart-Schaltung und damit zusammenhängenden Vorkehrungen für ein Elektrowerkzeug mit einem Drucktastenschalter und einem mechanischen Richtungswahlschalter, die die oben genannten Nachteile abmildern.
ZUSAMMENFASSUNG
Die mit den bisherigen Ansätzen verbundenen Schwierigkeiten und Nachteile werden in der vorliegenden Offenbarung wie folgt adressiert.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine elektrische Leistungsschaltung bereit, die einen Drucktastenschalter, einen Richtungswahlschalter, ein Softstart-System und mindestens ein Richtungsrückkopplungssignal von dem Richtungswahlschalter zu dem Softstart-System umfasst.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Softstart-System bereit, das einen Drucktastenschalter zum Schalten einer elektrischen Leistungsquelle umfasst. Der Drucktastenschalter liefert ein Drucktastenbetätigungssignal. Das Softstart-System umfasst außerdem eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen einer Nulldurchgangs-Detektions-Eingangs- AC-versorgung. Das Softstart-System umfasst zusätzlich einen Treiber zum Schalten und Steuern der elektrischen Leistungsquelle. Der Treiber hat einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals. Das Softstart-System umfasst außerdem einen Richtungswahlschalter zum Umschalten der Motordrehrichtung. Der Richtungswahlschalter liefert ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal. Das Softstart-System umfasst auch einen Mikrocontroller zur Durchführung eines Softstart-Algorithmus. Der Mikrocontroller empfängt das Drucktastenschalter-Betätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal oder das Rückwärtsrichtungssignal. Der Mikrocontroller ist so konfiguriert, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt. Das Treibersteuersignal wird dem Eingang des Treibers bereitstellt.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Elektrowerkzeug bereit, das einen Elektromotor, der einen Drehausgang bereitstellt, einen Drucktastenschalter zum Schalten einer elektrischen Leistungsquelle zu dem Motor, einen Richtungswahlschalter zum Schalten der Motordrehrichtung zu dem Motor und ein Softstart-System zum Steuern des Betriebs des Elektromotors umfasst.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Elektrowerkzeug bereit, das einen Elektromotor, der einen Drehausgang bereitstellt, und ein Softstart-System zum Steuern des Betriebs des Elektromotors umfasst. Das Softstart-System enthält (i) einen Drucktastenschalter zum Schalten einer elektrischen Leistungsquelle, wobei der Drucktastenschalter ein Drucktastenbetätigungssignal bereitstellt, (ii) eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen eines Nulldurchgangs-Detektionssignals, (iii) einen Treiber zum Schalten und Steuern der elektrischen Leistungsquelle, der Treiber hat einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals, (iv) einen Richtungswahlschalter zum Schalten der Motordrehrichtung, wobei der Richtungswahlschalter ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal bereitstellt, und (v) einen Mikrocontroller zur Durchführung eines Softstart-Algorithmus. Der Mikrocontroller empfängt das Drucktastenschalter-Betätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal und das Rückwärtsrichtungssignal. Der Mikrocontroller ist so konfiguriert, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt. Das Treibersteuersignal wird dem Eingang des Treibers bereitgestellt.
Wie man erkennen wird, ist der hier beschriebene Gegenstand zu anderen und unterschiedlichen Ausführungsformen fähig, und seine verschiedenen Details sind zu Modifikationen in verschiedener Hinsicht fähig, alle ohne von dem beanspruchten Gegenstand abzuweichen. Dementsprechend sind die Zeichnungen und die Beschreibung als illustrativ und nicht restriktiv zu betrachten.
Figurenliste

1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Leistungsschaltung in einer herkömmlichen Gewindeschneidmaschine.
2 zeigt einen internen schematischen Struktur eines Richtungswahlschalters.
3 zeigt die elektrischen Verbindungen eines Richtungsschalters in einer Vorwärtsrichtung (FWD).
4 zeigt die elektrischen Verbindungen eines Richtungsschalters in einer Rückwärtsrichtung (REV).
5 zeigt die Richtung des Stroms, der durch eine Ankerwicklung in einem Motor der Gewindeschneidmaschine und den Richtungsschalter in der Vorwärtsrichtung (FWD) fließt.
6 zeigt die Änderung der Richtung des Stroms, der durch die Ankerwicklung in dem genannten Motor fließt, und den Richtungsschalter in der Rückwärtsrichtung (REV).
7 zeigt ein schematisches Systemblockdiagramm eines Leistungsschaltung mit einer Softstart-Schaltplatine, die in ein Elektrowerkzeug eingebaut ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Softstart-Systems, einer Schaltung oder Platine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 zeigt ein schematisches Diagramm einer Leistungsversorgung und eines Wandlers, die in Verbindung mit der Softstart-Schaltung verwendet werden.
10 zeigt eine Drucktastenschalter-Detektionsschaltung und eine Nulldurchgangs-Detektionsschaltung.
zeigt eine Richtungsdetektionschaltung und zugehörige Wellenformen.
zeigt einen Wellenformzustand, bei dem ein Mikrocontroller eine Softstart-Routine oder einen Softstart-Algorithmus wiederholt.
zeigt Wellenformen, die mit einer unerwünschten HOT-Startbedingung verbunden sind.
zeigt eine modifizierte Richtungsrückkopplungsschaltung.
zeigt eine Wellenform einer modifizierten Richtungsdetektion.
zeigt eine Wellenform eines TRIAC-Gate-Pulse.
zeigt Wellenformen mit einer modifizierten Richtungsrückkopplung.
zeigt Wellenformen eines Softstarts.
zeigt eine alternative Ausführungsform eines Elektrowerkzeugsystems, bei dem ein Softstart verwendet wird, aber die Motordrehrichtung elektronisch geändert wird.
20 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einschalten eines Werkzeugs in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Gegenstand zeigt.
21 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugs gemäß dem vorliegenden Gegenstand zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Einige der Ziele der vorliegenden Offenbarung, die zumindest eine Ausführungsform hierin erfüllt, sind wie folgt:
Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines Softstarts für ein Elektrowerkzeug mit einem Drucktastenschalter und einem mechanischen Richtungswahlschalter.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Softstart für ein Elektrowerkzeug mit einem Drucktastenschalter und einem mechanischen Richtungswahlschalter bereitzustellen, der das Vorhandensein einer Richtungsdetektion erleichtert.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Softstart für ein Elektrowerkzeug mit einem Drucktastenschalter und einem mechanischen Richtungswahlschalter bereitzustellen, der einen Softstart ohne die Notwendigkeit eines Stromsensors erleichtert.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Softstart für ein Elektrowerkzeug mit einem Drucktastenschalter und einem mechanischen Richtungswahlschalter bereitzustellen, der eine Lösung bietet und Probleme behebt, die ansonsten mit Gewindeschneidmaschinen verbunden sind, die einen Drucktastenschalter und einen Richtungswahlschalter enthalten.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines Softstarts für ein Elektrowerkzeug mit einem Drucktastenschalter und einem mechanischen Richtungswahlschalter, der für Gewindeschneidmaschinen verwendet werden kann, die in einem Leistungsbereich von 0,5 HP bis 3 HP arbeiten.
Elektrowerkzeuge wie Gewindeschneidmaschinen mit einem Drucktastenschalter und einem mechanischen Richtungswahlschalter enthalten typischerweise eine Vielzahl von Schalterpositionen oder Kombinationen von Positionen, um den Stromfluss von einer AC Leistungsquelle oder -versorgung zum Motor des Elektrowerkzeugs zu steuern. Typischerweise sind sowohl der Drucktastenschalter als auch der mechanische Richtungswahlschalter in Reihe geschaltet, so dass der Motor nicht eingeschaltet werden kann, wenn nicht beide eingeschaltet sind.
Der Begriff „Softstart“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Eigenschaft eines Elektromotors, der allmählich auf eine typische oder gewünschte Ausgangsdrehzahl im Zusammenhang mit dem Betrieb des Elektrowerkzeugs übergeht. Beispielsweise tritt dieser allmähliche Übergang typischerweise auf, wenn ein Elektromotor aktiviert wird und seine Drehleistung von 0 RPM auf eine Drehzahl von etwa 18100 RPM innerhalb eines Zeitraums von 0 msec bis 800 msec erhöht wird.
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Leistungsschaltung in einer herkömmlichen Gewindeschneidmaschine. Solche Gewindeschneidmaschinen sind typischerweise mit einem Universalmotor mit Feld- und Ankerwicklungen ausgestattet. Die Drehrichtung des Motors wird durch Änderung der Richtung des durch die Ankerwicklung fließenden Stroms umgeschaltet. Konkret ist in 1 ein Drucktastenschalter 105 gezeigt, der, wie bereits erwähnt, als Fußschalter ausgeführt sein kann. In 1 ist auch ein Unterdrücker 110 gezeigt, bei dem es sich beispielsweise um einen Überspannungsschutz handeln kann, der die dem Motor und/oder anderen elektrischen Komponenten zugeführte Spannung begrenzt. Unterdrücker oder Überspannungsschützer schützen vor Spannungsspitzen. In 1 ist zusätzlich ein mechanischer Richtungswahlschalter 120 oder „richtungsweisender Schalter“ oder „Richtungsschalter“ gezeigt, auf den hier regelmäßig Bezug genommen wird. Der Unterdrücker 110 ist zwischen und in elektrischer Kommunikation mit dem Taster 105 und dem mechanischen Richtungsschalter 120 angeordnet. In 1 ist auch ein Motor 170 gezeigt. Der mechanische Richtungswahlschalter 120 ist zwischen und in elektrischer Kommunikation mit dem Unterdrücker 110 und dem Motor 170 angeordnet. Der Motor 170 enthält eine Feldwicklung 171 und eine Ankerwicklung 172, wie in der Technik bekannt.
Der mechanische Richtungsschalter, wie Schalter 120, wird verwendet, um die Drehrichtung des Motors von einer Vorwärtsrichtung (FRD) in eine Rückwärtsrichtung (REV) zu ändern. 2 zeigt einen internen schematischen Aufbau des Richtungsschalters 120. 3 ist eine Detailansicht eines Teils der internen schematischen Struktur des Richtungsschalters 120, die repräsentative Kontakte und deren Nummerierung für den Motor 170 zur Drehung in FRD-Richtung (Position 1) zeigt. 4 ist eine Detailansicht eines Teils der internen schematischen Struktur des Richtungsschalters 120, die repräsentative Kontakte und deren Nummerierung für den Motor 170 zur Drehung in REV-Richtung (Position 2) zeigt. Aus 2 ist ersichtlich, dass die Schalterkontakte 8-6, 7-3, 4-2, 5-1 immer in elektrischer Verbindung oder „kurzgeschlossen“ sind. Wenn der Richtungsschalter 120 in FRD-Richtung steht, sind neben den oben genannten Kontakten aus 2 auch die Kontakte 12-11, 6-5, 4-3 kurzgeschlossen, wie in 3 zu sehen ist. Wenn sich der Richtungsschalter 120 hingegen in REV-Richtung befindet, sind die Kontakte 12-11, 8-7, 1-2 zusammen mit den oben genannten Kontakten aus 2 kurzgeschlossen, wie in 4 zu sehen ist. Sobald der Drucktastenschalter 105 gedrückt oder anderweitig betätigt wird, liegt eine AC-Eingangsspannung an den Kontakten 12 und 8 am Eingang des FRD/REV mechanischen Richtungswahlschalters 120 an. Wenn der mechanische Richtungswahlschalter 120 in FRD-Richtung positioniert ist, ist die Richtung des Stromflusses durch die Ankerwicklung wie in 5 dargestellt. Wenn der mechanische Richtungswahlschalter 120 in der REV-Richtung positioniert ist, ändert sich die Richtung des durch die Ankerwicklung fließenden elektrischen Stroms wie in 6 gezeigt.
Beim Vergleich von 5 und 6 ist zu erkennen, dass sich die Richtung der Ankerwicklungsspannung in Bezug auf die Position des mechanischen Richtungswahlschalters, wie z.B. des Schalters 120, ändert und es daher möglich ist, die Richtung des Motorbetriebs zu erkennen, wenn die Ankerspannung richtig erfasst wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Softstart-Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein Elektrowerkzeug mit einem Drucktastenschalter, z.B. einem Fußschalter 105, und einem mechanischen Richtungswahlschalter, z. B. Schalter 120, wird nun unter Bezugnahme auf die angeführten Figuren im Detail beschrieben.
7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Leistungsschaltung, die ein Softstart-System, eine Schaltung oder Platine 115 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst. Die Leistungsschaltung wird in einem Elektrowerkzeug 250 verwendet, wie hierin beschrieben. Das Softstart-System, die Schaltung oder die Platine 115 ist zwischen dem Unterdrücker 110 und dem mechanischen Richtungswahlschalter 120 angeordnet, und ein oder mehrere Richtungsrückkopplungssignal(e) 210, 212 werden der Softstart-Platine 115 bereitgestellt, um das oben erwähnte HOT-Start-Problem zu vermeiden. Weiter referenzierend auf 7 ist der Unterdrücker 110 auf einer Eingangsseite des Softstart-Systems, der Schaltung oder der Platine 115 angeordnet. Ein Vorwärtsrichtungsrückkopplungssignal 210 wird vom Richtungswahlschalter 120 an das Softstart-System 115 bereitgestellt. Ein Rückwärtsrichtungssignal 212 wird vom Richtungswahlschalter 120 an das Softstart-System 115 bereitgestellt.
In der vorliegenden Offenbarung kann eine Vielzahl von Schaltern verwendet werden. Obwohl die Richtungswahlschalter hier als mechanisch beschrieben werden, d.h. mit physikalischen Komponenten wie Kontakten, Klemmen und/oder Wurf- oder beweglichen Schaltelementen; es versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung die Verwendung von elektromechanischen und elektronischen Schaltern enthält. Die in der vorliegenden Offenbarung verwendeten Richtungsschalter sind Mehrstellungsschalter und ermöglichen typischerweise die Auswahl einer ersten Position, einer zweiten Position, einer dritten Position und in vielen Ausführungen einer vierten Position oder zusätzlicher Positionen. In vielen Ausführungsformen können die Richtungsschalter zwei Positionen, drei Positionen oder vier oder mehr Positionen bereitstellen. Die Schalterpositionen korrelieren typischerweise mit den Betriebsarten des Motors, des Werkzeugs oder der Maschine, wie z. B. vorwärts, rückwärts und neutral. Es kann eine Vielzahl von Drucktastenschaltern verwendet werden.
8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des Softstart-Systems, der Schaltung oder der Platine 115 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Bezugnehmend auf 8 ist in einer Ausführungsform, wenn der Drucktastenschalter 105 (in 7 dargestellt) gedrückt oder anderweitig betätigt wird, eine AC-Netzspannung am Eingang einer nicht isolierten Leistungsversorgung 150 verfügbar. Die nicht isolierte Leistungsversorgung 150 erzeugt DC-Spannung und wird an den Eingang eines isolierten DC-DC-Wandlers 155 angelegt, um alle digitalen Schaltung(en) des Systems 115 mit Leistung zu versorgen. Typischerweise ist die Leistungsversorgung 150 ein AC-DC-Transformator, und der Wandler 155 ist ein Abwärtswandler, der die an seinem Eingang anliegende DC-Spannung auf eine DC-Ausgangsspannung reduziert, die typischerweise in einem Bereich von 5 Volt bis 3,3 Volt liegt. Das System 115 umfasst im Allgemeinen eine Drucktastenschalter-/Fußschalter-Detektionsschaltung oder eine andere Vorkehrung 130, eine Nulldurchgangs-Detektions- (ZCD) Schaltung oder andere Vorkehrung 135, einen oder mehrere TRIAC-Treiber 140, eine Vorwärtsrichtungs-Detektionsschaltung oder Vorkehrung 165, eine Rückwärtsrichtungs-Detektionsschaltung oder Vorkehrung 175, eine Signalverarbeitungsschaltung oder Vorkehrung 180 und einen Mikrocontroller 185. In einigen Versionen kann das Softstart-System 115 außerdem die nicht-isolierte Leistungsversorgung 150 und den isolierten DC-DC-Wandler 155 umfassen. Das Softstart-System 115 empfängt elektrische Leistung von einer AC-Leistungsquelle oder -Leitung 125 und einem zugehörigen Nullleiter 145. Das Softstart-System 115 steht in elektrischer Kommunikation mit einem FRD/REV Richtungsschalter 160 (ähnlich oder gleich wie der zuvor erwähnte Richtungsschalter 120), der wiederum in elektrischer Kommunikation mit einem Motor 170 steht.
9 zeigt ein schematisches Diagramm einer typischen Leistungsversorgung 150 und eines Wandlers 155, die in der Softstart-Schaltung 115 verwendet werden. Eine On-Board-Schaltung erkennt das Drücken oder Betätigen des Drucktastenschalters 105 (7) und stellt ein Signal an den Mikrocontroller 185 (8) bereit. Die Softstart-Schaltung oder Platine 115 erkennt auch den „Nulldurchgang“ des AC-Netzsignals und erzeugt einen oder mehrere Puls(e) 220 (8). Diese Pulse 220 werden zur Identifizierung der Eingangssignalfrequenz an den Mikrocontroller 185 zurückgegeben. Die Drucktastenschalter-Detektion 130 zusammen mit der Nulldurchgangs-Detektion (ZCD) 135 stellt Eingaben an den Mikrocontroller 185 bereit, um eine Softstart-Routine oder einen Softstart-Algorithmus zu starten oder anderweitig zu initiieren.
10 zeigt eine Drucktastenschalter-Detektion 130 und eine Nulldurchgangs-Detektions- (ZCD) Schaltung 135. Die Motordrehrichtung wird anhand der Ankerspannung detektiert, und um eine Rückkopplung zu erhalten, muss daher eine Spannung am Anker anliegen, und dies ist nur möglich, wenn sich der mechanische Richtungswahlschalter 120 (7) entweder in der FRD Position oder der REV Position befindet. Befindet sich der mechanische Richtungswahlschalter 120 in einer anderen Position, z.B. in der Null- oder „o“-Stellung oder in der OFF-Stellung, liegt keine Spannung über dem Anker an und somit ist keine Richtungsrückkopplung möglich. Wenn ein Benutzer den mechanischen Richtungswahlschalter 120 in die ON-Position bringt und dann den Drucktastenschalter 105 drückt, wird bei Standardbetriebsbedingungen die Softstart-Routine eingeleitet oder anderweitig angewendet und der Motor schaltet sich allmählich ein.
11 zeigt die Richtungsdetektionsschaltungen 165, 175 und die zugehörigen Wellenformen. Aus 11 ist ersichtlich, dass die Richtungsrückkopplung mit steigender Ankerspannung allmählich zunimmt. Es dauert etwa 280 msec, bis die Richtungsdetektionsschaltungen 165, 175 die erwähnte Rückkopplung dem Mikrocontroller 185 bereitstellt. In einem Fall, in dem der Benutzer den Drucktastenschalter 105 blockiert hat, aber der mechanische Richtungswahlschalter 120 sich in der o-Position befindet, empfängt der on-Board Mikrocontroller 185 ein Signal vom Drucktastenschalter 105 und dem Nulldurchgangs-Detektor (ZCD) 135, und daher leitet der Controller 185 die Softstart-Routine ein. Da sich der mechanische Richtungswahlschalter 120 jedoch in der o-Position befindet, liegt keine Spannung über dem Anker an und somit gibt es keine Richtungsrückkopplung, so dass die Softstart-Routine angehalten wird und der Mikrocontroller 185 die Routine erneut startet, wie in 12 gezeigt. Dies führt zu einer Schleife oder Wiederholung der Softstart-Routine oder des Algorithmus. Da der On-Board-Controller 185 keine Kontrolle über den Zeitpunkt hat, zu dem der Benutzer den Richtungsschalter 120 einschaltet, kann diese Situation zu einer unerwünschten HOT-Start-Bedingung führen, wie in den Wellenformen der 13 gezeigt.
Spezieller und in bestimmten Ausführungsformen werden die Vorwärtsrichtung und die Rückwärtsrichtung durch Spannungsmessung an den Drehschaltern überwacht. Diese Messung (wie in 11 gezeigt) wird verwendet, um zu erkennen, ob die Schalterauswahl eine Vorwärtsrichtung oder eine Rückwärtsrichtung ist, indem die Spannung an den Klemmen über der Ankerwicklung gemessen wird. Die Schaltung zeigt ein träges Verhalten, und wenn der Benutzer den Drucktastenschalter 105 blockiert hat (was nicht empfohlen wird, aber im Feld vorkommen kann), kann dies zum Verlust der Softstart-Funktionalität führen. Um diesen Verlust der Softstart-Funktionalität zu vermeiden, wird die Schaltung der 14 verwendet.
13 zeigt verschiedene Zeitpunkte, zu denen ein Benutzer den Richtungsschalter 120 entweder in eine FRD/REV Position einschalten kann, und basierend auf der Motorspannung zu diesem Zeitpunkt wird ein entsprechender Strom vom Motor 170 abgerufen. Dies führt zu einem HOT-Start. Daher, um diesen Zustand zu beheben, wurde es gemäß dem vorliegenden Gegenstand als notwendig erachtet, die Ansprechzeit der Richtungsrückkopplung zu verbessern und eine konstante Spannung an den Motoranker anzulegen. Dies wurde entdeckt, um sowohl träges Verhalten als auch plötzliches Einschalten oder „Ruckeln“ des Motors 170 zu vermeiden.
14 zeigt modifizierte Richtungsrückkopplungsschaltungen 165A, 175A in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Der Richtungsrückkopplungsausgang 210, 212 wird dem On-Board-Mikrocontroller 185 bereitgestellt und signalisiert dem Mikrocontroller 185 basierend auf dieser Rückkopplung und mehreren anderen Rückkopplungen, die Softstart-Funktionalität auszuführen. Die Schaltung der 14 stellt sicher, dass das Timing der Schaltung schnell genug ist, um einen HOT-Start zu vermeiden. ISO1/ISO2 stellen Isolierung von der AC-Netzspannung bereit, die am mechanischen Richtungsschalter/an der Ankerwicklung anliegt. Außerdem wandeln IS01/IS02 die AC-Netzversorgung in eine DC Spannung mit niedrigem Pegel um (z.B. von o bis 3 VDC), die dann durch zusätzliche Signalverarbeitungsschaltung(en) (180 in 8) verarbeitet wird, bevor die Spannung mit niedrigem Pegel an den Mikrocontroller 185 bereitgestellt wird. Die Schaltung der 14 ermöglicht eine frühzeitige Richtungsdetektion, d.h. eine Richtungsdetektion bei niedrigem Motorstrom. Die Schaltung enthält einen Operationsverstärker, der die Richtung des Drehschalters, d.h. des Richtungsschalters, bei sehr niedrigen Ankerspannungspegeln und damit niedrigem Ankerstrom detektiert und dies dem Mikrocontroller 185 kommuniziert. Die Schaltung lässt eine AC-Spannung über dem Drehschalter erscheinen, und zwar für eine sehr kleine Zeitspanne, z. B. ein fester Tastgrad, der nicht zu einem „Ruck“ des Motors 170 oder einem trägen Verhalten des Motors 170 führt. Wenn der Benutzer den Drehschalter entweder in die FRD- oder REV-Stellung bringt, wird diese AC-Spannung an die Ankerwicklung des Motors 170 angelegt. Die Schaltung der 14 erfasst diese niedrige Spannung und gibt innerhalb von 100 msec ein Signal an den On-Board Mikrocontroller 185, um eine Softstart-Routine auszuführen, die vom Benutzer nicht detektiert werden kann. Dieser Vorgang macht die gesamte Schaltung einzigartig, insbesondere beim Betrieb mit einer Gewindeschneidmaschine mit dem erwähnten Drucktastenschalter 105 und dem mechanischen Richtungsschalter 120.
15 zeigt eine Wellenform einer modifizierten Richtungsdetektion. Mit diesem reduzierten Detektionslevel ist es nun nicht mehr notwendig, eine komplette Softstart-Routine für die Richtungsdetektion vorzusehen. Es wird ein optimaler TRIAC-Tastgrad identifiziert, der das festgestellte träge Verhalten und/oder den festgestellten Motorruck vermeidet, und dieser Tastgrad kann unabhängig von der Stellung des mechanischen Richtungswahlschalters kontinuierlich auf den Motor 170 angewendet werden. Dieser TRIAC-Gate-Pulse wird mit einem Nulldurchgangs-Detektionssignal abgesenkt, wie in der in 16 dargestellten Wellenform gezeigt. Wellenformen mit modifizierter Richtungsrückkopplung sind in 17 zu sehen.
Die Wellenformen wurden ausgewertet, wenn der Drucktastenschalter 105 blockiert und der mechanische Richtungswahlschalter 120 ON/OFF geschaltet wird. Wie in der Wellenform von 18 zu sehen ist, wird bei jedem ON-Schalten ein Softstart beobachtet, unabhängig von der Fehlbedienung der Maschine.
In vielen Ausführungsformen zielt die vorliegende Offenbarung auf das Vorhandensein einer Richtungsdetektion ab und stellt einen Softstart ohne einen Stromsensor bereit. Infolgedessen werden die Zuverlässigkeit, die Kosten und die Größenreduzierung des resultierenden Systems verbessert, da Spannungssensoren typischerweise länger halten als Stromsensoren.
Des Weiteren bietet die vorliegende Offenbarung eine Lösung für Gewindeschneidmaschinen, die einen Drucktastenschalter, wie z. B. den Schalter 105, und einen Richtungsschalter, wie z. B. den Schalter 120, aufweisen, und kann für Gewindeschneidmaschinen und insbesondere für solche mit einem Leistungsbereich von 0,5 HP bis 3 HP verwendet werden. Es versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung auch bei Elektrowerkzeugen mit einem Leistungsbereich von weniger als 0,5 HP und/oder mehr als 3 HP verwendet werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform kann eine ähnliche Lösung für Elektrowerkzeuge implementiert werden, bei denen ein Softstart essentiell ist, aber die Drehrichtung elektronisch geändert wird, d.h., ein mechanischer Schalter ist nicht vorhanden, z.B. durch Drücken eines On-Board-Tasters oder einer anderen Komponente. Das System kann mit einer Kombination von Relais realisiert werden, die dazu verwendet werden können, die Richtung des Stroms, der durch den Anker des Motors fließt, basierend auf dem/den empfangenen elektronischen Signal(en) zu ändern. 19 zeigt ein schematisches Systemblockdiagramm für diese Konfiguration. Die Relais können extern auf einer Schalttafel oder auf einer elektronischen Steuerplatine montiert werden, die z. B. in das Elektrowerkzeug eingebaut ist. 19 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaltung für ein Elektrowerkzeug mit einem Softstart-System, bei dem die Motordrehrichtung elektronisch geändert wird. Eine AC-Leistungsquelle oder -Leitung 125 und ein zugehöriger Nullleiter 145 werden am Drucktastenschalter 105 bereitgestellt. Der Ausgang des Schalters 105 steht in elektrischer Kommunikation mit einer elektronischen Steuerplatine 195. Die elektronische Steuerplatine 195 enthält typischerweise einen Mikrocontroller und andere Schaltungen, wie hier beschrieben. Die elektronische Steuerplatine 195 empfängt ein Betätigungssignal von einem Drucktaster, Kippschalter oder Raketenschalter 200. Die AC-Leistungsquelle und der Neutralleiter 125, 145 stellen dem Motor 170 elektrische Leistung bereit. Zwei Relais RL1 und RL2, jedes mit einer Spule 205, stehen in elektrischer Kommunikation mit der Feldwicklung bzw. der Ankerwicklung 172. Die elektronische Steuerplatine 195 empfängt Ankerspannungs-Messsignale, die von der elektronischen Steuerplatine 195 zur Bestimmung der Drehrichtung des Motors 170 verwendet werden. Die Relais RL1 und RL2 und die zugehörigen Spulen 205 können erregt werden, z. B. durch die elektronische Steuerplatine 195, um die Richtung des Stroms zu ändern, der durch die Ankerwicklung 172 des Motors 170 fließt, basierend auf den Ankerspannungsmesssignalen oder anderen Parameter(n).
Das Softstart-System und verwandte Aspekte der vorliegenden Offenbarung können in ein breites Spektrum von Elektrowerkzeugen integriert und/oder verwendet werden, wie z. B. das in 7 schematisch dargestellte Elektrowerkzeug 250. Nahezu jedes Elektrowerkzeug das einen Elektromotor, einen Drucktastenschalter und einen Richtungsschalter verwendet kann in Verbindung mit der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Nicht einschränkende Beispiele für solche Elektrowerkzeuge enthalten Gewindeschneidmaschinen, Abflussreiniger, Handbohrmaschinen, Schlagschrauber, Drehbänke und dergleichen.
Generell, in einer Ausführungsform umfassen die Elektrowerkzeuge einen Elektromotor, der einen Drehausgang bereitstellt, einen Drucktastenschalter zum Schalten einer elektrischen Leistungsquelle zu dem Motor, einen Richtungswahlschalter zum Schalten der Motordrehrichtung zu dem Motor und ein Softstart-System zum Steuern des Betriebs des Elektromotors. In bestimmten Ausführungen kann das Elektrowerkzeug einen Unterdrücker enthalten, der an einer Eingangsseite des Softstart-Systems angeordnet ist. Das Elektrowerkzeug kann mindestens ein Richtungsrückkopplungssignal vom Richtungswahlschalter oder einer anderen Schaltung an das Softstart-System enthalten. Das Elektrowerkzeug kann ein Vorwärtsrichtungssignal vom Richtungswahlschalter oder einer anderen Schaltung zum Softstart-System enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann das Elektrowerkzeug ein Rückwärtsrichtungssignal vom Richtungswahlschalter oder von einer anderen Schaltung zum Softstart-System enthalten. Das Softstart-System kann (i) eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen eines Nulldurchgangs-Detektionssignals, (ii) einen Treiber zum Schalten und Steuern der elektrischen Leistungsquelle, der Treiber hat einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals, und (iii) einen Mikrocontroller zum Ausführen eines Softstart-Algorithmus enthalten. Der Drucktastenschalter oder eine andere Schaltung stellt ein Drucktastenbetätigungssignal bereit. Der Richtungswahlschalter oder die Schaltung stellt ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal bereit. Der Mikrocontroller empfängt das Drucktastenschalter-Betätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal und das Rückwärtsrichtungssignal. Der Mikrocontroller ist so konfiguriert, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt. Das Treibersteuersignal wird dem Eingang des Treibers bereitgestellt. In bestimmten Versionen ist der Richtungswahlschalter ein mechanischer Richtungswahlschalter. Und in anderen Versionen ist der Richtungswahlschalter ein elektronischer Richtungswahlschalter.
In einer anderen Ausführungsform umfassen die Elektrowerkzeuge einen Elektromotor, der einen Drehausgang bereitstellt, und ein Softstart-System zur Steuerung des Betriebs des Elektromotors. Das Softstart-System enthält (i) einen Drucktastenschalter zum Schalten einer elektrischen Leistungsquelle, wobei der Drucktastenschalter oder eine andere Schaltung ein Drucktastenbetätigungssignal bereitstellt, (ii) eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen eines Nulldurchgangs-Detektionssignals, (iii) einen Treiber zum Schalten und Steuern der elektrischen Leistungsquelle, wobei der Treiber einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals aufweist, (iv) einen Richtungswahlschalter zum Schalten der Motordrehrichtung, wobei der Richtungswahlschalter oder eine andere Schaltung ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal bereitstellt, und (v) einen Mikrocontroller zum Ausführen eines Softstart-Algorithmus. Der Mikrocontroller empfängt das Drucktastenschalter-Betätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal und das Rückwärtsrichtungssignal. Der Mikrocontroller ist so konfiguriert, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt. Das Treibersteuersignal wird dem Eingang des Treibers bereitgestellt. In bestimmten Versionen ist das Softstart-System frei von einem Stromsensor. Der Richtungswahlschalter kann ein mechanischer Richtungswahlschalter sein. Alternativ dazu kann der Richtungswahlschalter ein elektronischer Richtungswahlschalter sein.
20 zeigt ein Verfahren 300 zum Einschalten eines Werkzeugs oder Werkzeugsystems gemäß dem vorliegenden Gegenstand. Das Verfahren 300 umfasst die Betätigung eines Leistungsschalters oder einer Startroutine, die mit dem Werkzeug oder Werkzeugsystem verbunden ist, dargestellt als Vorgang 305. In Vorgang 310 wird das System eingeschaltet, was dem Benutzer z. B. durch Anzeigen oder Lichter angezeigt werden kann. In Vorgang 320 werden Takt(e) und/oder Controller im Werkzeugsystem gestartet, was in einigen Anwendungen ein Zurücksetzen beinhalten kann. In Vorgang 330 werden GPIO-Steuerungen (General Purpose Input/Output), die mit dem Werkzeug oder Werkzeugsystem verbunden sind, initiiert und/oder anderweitig konfiguriert. Dies kann zum Beispiel die Konfiguration der Controller-Pins als Eingang oder Ausgang beinhalten, je nach Art der Schaltung, an die sie angeschlossen sind. Der GPIO-Pin kann als Eingang konfiguriert werden, um die Richtungsrückkopplung zu detektieren, ebenso kann GPIO als Ausgang konfiguriert werden, um Gate-Pulse zum Einschalten des TRIAC zu erzeugen. In Vorgang 340 werden die Peripheriekomponenten konfiguriert. Dies kann z. B. die Konfiguration des Timers im Mikrocontroller beinhalten, der für die Timing-Berechnungen erforderlich ist, sowie die Konfiguration der Mikrocontroller-Pins als Kommunikationskanal wie UART oder I2C. In Vorgang 350 werden die Systemvariablen initialisiert. Dies kann zum Beispiel die Initialisierung einiger Standardvariablen wie die Entprellungsverzögerung der Nulldurchgangsdetektion und die Standard-Eingangsfrequenz sowie die feste Gate-Pulse Breite enthalten, die an den TRIAC angelegt werden muss, bevor eine Richtungsrückkopplung empfangen wird. In Vorgang 360 beginnt eine Anwendungshauptschleife. Dies wird in Verbindung mit 21 beschrieben. In Vorgang 370 wird das Verfahren 300 beendet. Die Beendigung kann aus einer Bedieneraktion und/oder aus anderen betrieblichen Aspekten resultieren.
21 zeigt ein Verfahren 400 zur Durchführung einer Anwendungshauptschleife in Verbindung mit dem Werkzeug oder Werkzeugsystem, wie z. B. die Hauptschleife, auf die in 20 Bezug genommen wird. Das Verfahren 400 enthält eine anfängliche Erlaubnisstufe, die als 405 dargestellt ist. Wenn erlaubt, wird ein Zustand eines Schalters, wie z. B. eines Fußschalters 410, in Vorgang 410 bewertet. Wenn der Schalter in Vorgang 410 betätigt ist, fährt das Verfahren mit einem Vorgang 415 fort, in der die Frequenz detektiert wird. Wenn der Schalter in Vorgang 410 nicht betätigt ist, fährt das Verfahren mit der hier beschriebenen Schleifenstufe 455 fort. Wenn in Vorgang 415 eine Frequenz detektiert wird, fährt das Verfahren mit einer Stufe fort, die unmittelbar vor dem hier beschriebenen Vorgang 425 liegt. In Vorgang 415, wenn die Frequenz nicht detektiert wird, wird ein Vorgang 420 durchgeführt, in der die Versorgungsfrequenz detektiert wird, was als Nulldurchgangsdetektion bezeichnet wird. In Vorgang 425 wird ein fester Gate-Pulse an einen oder mehrere TRIAC(s) angelegt. Wenn in Vorgang 430 eine Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung detektiert wird, fährt das Verfahren mit dem hier beschriebenen Vorgang 435 fort. Wenn in Vorgang 430 keine Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung erkannt wird, führt das Verfahren erneut den Vorgang 425 aus. In Vorgang 435 wird ein Softstart an den Motor angelegt. In Stufe 440 ist der Motor in Betrieb. In Vorgang 445 wird der Motor in Vorgang 450 gestoppt, wenn der Fußschalter oder ein anderer Aktuator unbetätigt ist oder die Richtung geändert wird. Wenn der Fußschalter oder ein anderer Aktuator nicht betätigt wird und wenn die Richtung unverändert bleibt, arbeitet der Motor wie in Stufe 440 weiter. Nach dem Anhalten des Motors im Vorgang 450 erreicht das Verfahren die Schleifenstufe 455, in der das Verfahren ab 405 wiederholt wird.
Die hier beschriebene Offenbarung bietet mehrere technische Vorteile, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Realisierung eines Softstarts für ein Elektrowerkzeug mit einem Drucktastenschalter und einem mechanischen Richtungswahlschalter. Wie erwähnt, kann das Elektrowerkzeug in bestimmten Ausführungen einen elektronischen Richtungswahlschalter verwenden. Diese Vorteile enthalten, sind aber nicht beschränkt auf, die Vereinfachung des Vorhandenseins einer Richtungsdetektion, die Vereinfachung eines Softstarts ohne die Notwendigkeit eines Stromsensors, die Bereitstellung einer gemeinsamen Lösung für Gewindeschneidmaschinen, die einen Drucktastenschalter und einen Richtungsschalter enthält, und/oder die Ermöglichung der Verwendung für Gewindeschneidmaschinen, die in einem Leistungsbereich von 0,5 HP bis 3 HP arbeiten.
Es werden Ausführungsbeispiele bereitgestellt, um dem Fachmann den Umfang der vorliegenden Offenbarung umfassend und vollständig zu vermitteln. Zahlreiche Details sind dargelegt in Bezug auf bestimmte Komponenten und Verfahren, um ein vollständiges Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird für den Fachmann offensichtlich sein, dass die in den Ausführungsbeispielen angegebenen Details nicht so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränken. In einigen Ausführungsformen werden bekannte Verfahren, bekannte Vorrichtungsstrukturen und bekannte Techniken nicht im Detail beschrieben.
Die in der vorliegenden Offenbarung verwendete Terminologie dient nur zur Erläuterung einer bestimmten Ausführungsform, und eine solche Terminologie ist nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zu betrachten. Die in der vorliegenden Offenbarung verwendeten Formen „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ schließen auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes nahelegt. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend‟, „beinhaltend“ und „haben“ sind offene Übergangsphrasen und spezifizieren daher das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Elemente, Module, Einheiten und/oder Komponenten, verbieten aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon.
Wenn ein Element als „montiert auf‟, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element bezeichnet wird, kann es direkt auf dem anderen Element montiert, in Eingriff gebracht, verbunden oder gekoppelt sein. Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Elemente ein.
Begriffe wie „innen“, „außen“, „unter“, „unten“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen können in der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, um Beziehungen zwischen verschiedenen Elementen zu beschreiben, wie sie in den Figuren dargestellt sind.
Die Verwendung des Ausdrucks „mindestens“ oder „mindestens eines“ deutet auf die Verwendung von einem oder mehreren Elementen oder Bestandteilen oder Mengen hin, wie sie in der Ausführungsform der Offenbarung verwendet werden können, um eines oder mehrere der gewünschten Objekte oder Ergebnisse zu erreichen.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient der Veranschaulichung und ist nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken. Einzelne Komponenten einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind austauschbar. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von der vorliegenden Offenbarung zu betrachten, und alle derartigen Modifikationen werden als im Rahmen der vorliegenden Offenbarung liegend angesehen.
Die hierin enthaltenen Ausführungsformen und die verschiedenen Merkmale und vorteilhaften Details davon werden unter Bezugnahme auf die nicht einschränkenden Ausführungsformen in der folgenden Beschreibung erläutert. Beschreibungen von bekannten Komponenten und Verarbeitungstechniken werden weggelassen, um die Ausführungsformen hier nicht unnötig zu verwirren. Die hier verwendeten Beispiele sollen lediglich das Verständnis dafür erleichtern, wie die hier beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden können, und sollen dem Fachmann die Möglichkeit geben, die hier beschriebenen Ausführungsformen anzuwenden. Dementsprechend sollten die Beispiele nicht als Einschränkung des Umfangs der Ausführungsformen hierin ausgelegt werden.
Die vorstehende Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen offenbart die allgemeine Natur der hierin enthaltenen Ausführungsformen so vollständig, dass andere durch Anwendung des aktuellen Wissensstands solche spezifischen Ausführungsformen ohne weiteres modifizieren und/oder für verschiedene Anwendungen anpassen können, ohne vom allgemeinen Konzept abzuweichen, und daher sollten und sollen solche Anpassungen und Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Bereichs der Äquivalente der offenbarten Ausführungsformen verstanden werden. Es ist zu verstehen, dass die hier verwendete Phraseologie oder Terminologie zum Zweck der Beschreibung und nicht der Einschränkung dient. Während die Ausführungsformen hier in Form von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurden, wird der Fachmann daher erkennen, dass die Ausführungsformen hier mit Modifikationen innerhalb des Geistes und des Umfangs der Ausführungsformen, wie hier beschrieben, praktiziert werden können.
Jegliche Diskussion von Dokumenten, Handlungen, Materialien, Vorrichtungen, Artikeln oder Ähnlichem, die in diese Beschreibung aufgenommen wurde, dient ausschließlich dem Zweck, einen Kontext für die Offenbarung zu schaffen. Sie ist nicht als ein Eingeständnis zu verstehen, dass einige oder alle dieser Dinge Teil des Standes der Technik sind oder allgemeines Wissen auf dem für die Offenbarung relevanten Gebiet waren, wie es irgendwo vor dem Prioritätsdatum dieser Anmeldung existierte.
Obwohl hier ein erheblicher Schwerpunkt auf die Komponenten und Komponententeile der bevorzugten Ausführungsformen gelegt wurde, wird man verstehen, dass viele Ausführungsformen möglich sind und dass viele Änderungen an den bevorzugten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien der Offenbarung abzuweichen. Diese und andere Änderungen in der bevorzugten Ausführungsform sowie andere Ausführungsformen der Offenbarung werden für den Fachmann aus der vorliegenden Offenbarung ersichtlich sein, wobei deutlich zu verstehen ist, dass die vorangehende Beschreibung lediglich als Veranschaulichung der Offenbarung und nicht als Einschränkung zu verstehen ist.
Viele weitere Vorteile werden zweifellos aus der zukünftigen Anwendung und Entwicklung dieser Technologie ersichtlich werden.
Alle hier erwähnten Patente, Anwendungen, Normen und Artikel werden hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen.
Der vorliegende Gegenstand umfasst alle funktionsfähigen Kombinationen der hierin beschriebenen Merkmale und Aspekte. Wenn also zum Beispiel ein Merkmal in Verbindung mit einer Ausführungsform und ein anderes Merkmal in Verbindung mit einer anderen Ausführungsform beschrieben wird, wird davon ausgegangen, dass der vorliegende Gegenstand Ausführungsformen mit einer Kombination dieser Merkmale beinhaltet.
Wie oben beschrieben, löst der vorliegende Gegenstand viele Probleme, die mit früheren Strategien, Systemen und/oder Vorrichtung verbunden sind. Es wird jedoch anerkannt, dass verschiedene Änderungen in den Details, Materialien und Anordnungen von Komponenten, die hier beschrieben und gezeigt wurden, um die Natur des vorliegenden Gegenstandes zu erklären, von den Fachleuten auf dem Gebiet gemacht werden können, ohne von dem Prinzip und Umfang des beanspruchten Gegenstandes, wie in den beigefügten Ansprüchen ausgedrückt, abzuweichen. Im Folgenden werden zum besseren Verständnis der Erfindung weitere Beispiele beschrieben:

Beispiel 1. Eine elektrische Leistungsschaltung umfassend:
- einen Drucktastenschalter;
- einen Richtungswahlschalter;
- ein Softstartsystem;
- mindestens ein Richtungsrückkopplungssignal von dem Richtungswahlschalter
- zu dem Softstartsystem.
Beispiel 2. Elektrische Leistungsschaltung nach Beispiel 1 ferner umfassend:
- einen an einer Eingangsseite des Softstartsystems angeordneten Unterdrücker.
Beispiel 3. Elektrische Leistungsschaltung nach Beispiel 1, wobei das mindestens eine Richtungsrückkopplungssignal ein Vorwärtsrichtungssignal von dem Richtungswahlschalter an das Softstartsystem enthält.
Beispiel 4. Elektrische Leistungsschaltung nach Beispiel 1, wobei das mindestens eine Richtungsrückkopplungssignal ein Rückwärtsrichtungssignal von dem Richtungswahlschalter zu dem Softstartsystem enthält.
Beispiel 5. Elektrische Leistungsschaltung nach Beispiel 1, wobei das Softstartsystem (i) eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen eines Nulldurchgangs-Detektionssignals, (ii) einen Treiber zum Schalten und Steuern einer elektrischen Leistungsquelle, der Treiber hat einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals, und (iii) einen Mikrocontroller zur Durchführung eines Softstart-Algorithmus enthält; wobei der Drucktastenschalter ein Drucktastenbetätigungssignal bereitstellt; wobei der Richtungswahlschalter ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal bereitstellt; wobei der Mikrocontroller das Drucktastenbetätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal und das Rückwärtsrichtungssignal empfängt, wobei der Mikrocontroller so konfiguriert ist, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt, wobei das Treibersteuersignal dem Eingang des Treibers bereitgestellt wird.
Beispiel 6. Elektrische Leistungsschaltung nach Beispiel 5, wobei der Treiber ein TRIAC Treiber ist.
Beispiel 7. Elektrische Leistungsschaltung nach Beispiel 5, wobei das Softstartsystem frei von einem Stromsensor ist.
Beispiel 8. Elektrische Leistungsschaltung nach Beispiel 1, wobei der Richtungswahlschalter ein mechanischer Richtungswahlschalter ist.
Beispiel 9. Elektrische Leistungsschaltung nach Beispiel 1, wobei der Richtungswahlschalter ein elektronischer Richtungswahlschalter ist.
Beispiel 10. Ein Softstartsystem, umfassend:
- einen Drucktastenschalter zum Schalten einer elektrischen Leistungsquelle, wobei der Drucktastenschalter ein Drucktastenbetätigungssignal bereitstellt;
- eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen eines Nulldurchgangs-Detektionssignals;
- einen Treiber zum Schalten und Steuern der elektrischen Leistungsquelle, der Treiber hat einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals;
- einen Richtungswahlschalter zum Schalten der elektrischen Leistungsquelle, wobei der Richtungswahlschalter ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal bereitstellt;
- einen Mikrocontroller zur Durchführung eines Softstart-Algorithmus, wobei der Mikrocontroller das Drucktastenbetätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal und das Rückwärtsrichtungssignal empfängt, wobei der Mikrocontroller so konfiguriert ist, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt, wobei das Treibersteuersignal dem Eingang des Treibers bereitgestellt wird.
Beispiel 11. Softstartsystem nach Beispiel 10, wobei der Treiber ein TRIAC-Treiber ist.
Beispiel 12. Softstartsystem nach Beispiel 10, wobei das Softstartsystem frei von einem Stromsensor ist.
Beispiel 13. Ein Elektrowerkzeug umfassend:
- einen Elektromotor, der einen Drehausgang bereitstellt;
- einen Drucktastenschalter zum Schalten einer elektrischen Leistungsquelle zum Motor;
- einen Richtungswahlschalter zum Umschalten der Motordrehrichtung zum Motor;
- ein Softstartsystem zum Steuern des Betriebs des Elektromotors.
Beispiel 14. Elektrowerkzeug nach Beispiel 13, wobei das Elektrowerkzeug eine Gewindeschneidmaschine ist.
Beispiel 15. Elektrowerkzeug nach Beispiel 13, wobei das Elektrowerkzeug eine Abflussreinigungsmaschine ist.
Beispiel 16. Elektrowerkzeug nach Beispiel 13, wobei der Elektromotor des Elektrowerkzeugs eine Leistungsabgabe in einem Bereich von 0,5 HP bis 3,0 HP aufweist.
Beispiel 17. Elektrowerkzeug nach Beispiel 13 ferner umfassend:
- einen Unterdrücker, der an einer Eingangsseite des Softstartsystems angeordnet ist.
Beispiel 18. Elektrowerkzeug nach Beispiel 13, ferner umfassend:
- mindestens ein Richtungsrückkopplungssignal von dem Richtungswahlschalter zu dem Softstartsystem.
Beispiel 19. Elektrowerkzeug nach Beispiel 18, wobei das mindestens eine Richtungsrückkopplungssignal ein Vorwärtsrichtungssignal von dem Richtungswahlschalter zu dem Softstartsystem enthält.
Beispiel 20. Elektrowerkzeug nach Beispiel 18, wobei das mindestens eine Richtungsrückkopplungssignal ein Rückwärtsrichtungssignal von dem Richtungswahlschalter zu dem Softstartsystem enthält.
Beispiel 21. Elektrowerkzeug nach Beispiel 13, wobei das Softstartsystem (i) eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen eines Nulldurchgangs-Detektionssignals, (ii) einen Treiber zum Schalten und Steuern der elektrischen Leistungsquelle, der Treiber hat einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals, und (iii) einen Mikrocontroller zur Durchführung eines Softstart-Algorithmus enthält; wobei der Drucktastenschalter ein Drucktastenbetätigungssignal bereitstellt; wobei der Richtungswahlschalter ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal bereitstellt; wobei der Mikrocontroller das Drucktastenbetätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal und das Rückwärtsrichtungssignal empfängt, wobei der Mikrocontroller so konfiguriert ist, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt, wobei das Treibersteuersignal dem Eingang des Treibers bereitgestellt wird.
Beispiel 22. Elektrowerkzeug nach Beispiel 21, wobei der Treiber ein TRIAC-Treiber ist.
Beispiel 23. Elektrowerkzeug nach Beispiel 21, wobei das Softstartsystem frei von einem Stromsensor ist.
Beispiel 24. Elektrowerkzeug nach Beispiel 21, wobei der Richtungswahlschalter ein mechanischer Richtungswahlschalter ist.
Beispiel 25. Elektrowerkzeug nach Beispiel 21, wobei der Richtungswahlschalter ein elektronischer Richtungswahlschalter ist.
Beispiel 26. Ein Elektrowerkzeug umfassend:
- einen Elektromotor, der einen Drehausgang bereitstellt;
- ein Softstartsystem zum Steuern des Betriebs des Elektromotors, das Softstartsystem enthaltend (i) einen Drucktastenschalter zum Schalten einer elektrischen Leistungsquelle, wobei der Drucktastenschalter ein Drucktastenbetätigungssignal bereitstellt, (ii) eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen eines Nulldurchgangs-Detektionssignals, (iii) einen Treiber zum Schalten und Steuern der elektrischen Leistungsquelle, der Treiber hat einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals, (iv) einen Richtungswahlschalter zum Schalten der Motordrehrichtung, wobei der Richtungswahlschalter ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal bereitstellt, und (v) einen Mikrocontroller zur Durchführung eines Softstart-Algorithmus, wobei der Mikrocontroller das Drucktastenschalter-Betätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal und das Rückwärtsrichtungssignal empfängt, wobei der Mikrocontroller so konfiguriert ist, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt, wobei das Treibersteuersignal dem Eingang des Treibers bereitgestellt wird.
Beispiel 27. Elektrowerkzeug nach Beispiel 26, wobei das Elektrowerkzeug eine Gewindeschneidmaschine ist.
Beispiel 28. Elektrowerkzeug nach Beispiel 26, wobei das Elektrowerkzeug eine Abflussreinigungsmaschine ist.
Beispiel 29. Elektrowerkzeug nach Beispiel 26, wobei der Elektromotor des Elektrowerkzeugs eine Leistungsabgabe in einem Bereich von 0,5 HP bis 3,0 HP aufweist.
Beispiel 30. Elektrowerkzeug nach Beispiel 26, wobei der Treiber ein TRIAC-Treiber ist.
Beispiel 31. Elektrowerkzeug nach Beispiel 26, wobei das Softstartsystem frei von einem Stromsensor ist.
Beispiel 32. Elektrowerkzeug nach Beispiel 26, wobei der Richtungswahlschalter ein mechanischer Richtungswahlschalter ist.
Beispiel 33. Elektrowerkzeug nach Beispiel 26, wobei der Richtungswahlschalter ein elektronischer Richtungswahlschalter ist.

Claims

Eine elektrische Leistungsschaltung umfassend: einen Drucktastenschalter; einen Richtungswahlschalter; ein Softstartsystem; mindestens ein Richtungsrückkopplungssignal von dem Richtungswahlschalter zu dem Softstartsystem.
Elektrische Leistungsschaltung nach Anspruch 1 ferner umfassend: einen an einer Eingangsseite des Softstartsystems angeordneten Unterdrücker.
Elektrische Leistungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine Richtungsrückkopplungssignal ein Vorwärtsrichtungssignal von dem Richtungswahlschalter an das Softstartsystem enthält.
Elektrische Leistungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Richtungsrückkopplungssignal ein Rückwärtsrichtungssignal von dem Richtungswahlschalter zu dem Softstartsystem enthält.
Elektrische Leistungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Softstartsystem (i) eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen eines Nulldurchgangs-Detektionssignals, (ii) einen Treiber zum Schalten und Steuern einer elektrischen Leistungsquelle, der Treiber hat einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals, und (iii) einen Mikrocontroller zur Durchführung eines Softstart-Algorithmus enthält; wobei der Drucktastenschalter ein Drucktastenbetätigungssignal bereitstellt; wobei der Richtungswahlschalter ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal bereitstellt; wobei der Mikrocontroller das Drucktastenbetätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal und das Rückwärtsrichtungssignal empfängt, wobei der Mikrocontroller so konfiguriert ist, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt, wobei das Treibersteuersignal dem Eingang des Treibers bereitgestellt wird.
Elektrische Leistungsschaltung nach Anspruch 5, wobei der Treiber ein TRIAC Treiber ist.
Elektrische Leistungsschaltung nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Softstartsystem frei von einem Stromsensor ist.
Elektrische Leistungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Richtungswahlschalter ein mechanischer Richtungswahlschalter ist.
Elektrische Leistungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei der Richtungswahlschalter ein elektronischer Richtungswahlschalter ist.
Ein Softstartsystem, umfassend: einen Drucktastenschalter zum Schalten einer elektrischen Leistungsquelle, wobei der Drucktastenschalter ein Drucktastenbetätigungssignal bereitstellt; eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen eines Nulldurchgangs-Detektionssignals; einen Treiber zum Schalten und Steuern der elektrischen Leistungsquelle, der Treiber hat einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals; einen Richtungswahlschalter zum Schalten der elektrischen Leistungsquelle, wobei der Richtungswahlschalter ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal bereitstellt; einen Mikrocontroller zur Durchführung eines Softstart-Algorithmus, wobei der Mikrocontroller das Drucktastenbetätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal und das Rückwärtsrichtungssignal empfängt, wobei der Mikrocontroller so konfiguriert ist, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt, wobei das Treibersteuersignal dem Eingang des Treibers bereitgestellt wird.
Softstartsystem nach Anspruch 10, wobei der Treiber ein TRIAC-Treiber ist.
Softstartsystem nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Softstartsystem frei von einem Stromsensor ist.
Ein Elektrowerkzeug umfassend: einen Elektromotor, der einen Drehausgang bereitstellt; einen Drucktastenschalter zum Schalten einer elektrischen Leistungsquelle zum Motor; einen Richtungswahlschalter zum Umschalten der Motordrehrichtung zum Motor; ein Softstartsystem zum Steuern des Betriebs des Elektromotors.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 13, wobei das Elektrowerkzeug eine Gewindeschneidmaschine ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 13, wobei das Elektrowerkzeug eine Abflussreinigungsmaschine ist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Elektromotor des Elektrowerkzeugs eine Leistungsabgabe in einem Bereich von 0,5 HP bis 3,0 HP aufweist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 13 ferner umfassend: einen Unterdrücker, der an einer Eingangsseite des Softstartsystems angeordnet ist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 17, ferner umfassend: mindestens ein Richtungsrückkopplungssignal von dem Richtungswahlschalter zu dem Softstartsystem.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 18, wobei das mindestens eine Richtungsrückkopplungssignal ein Vorwärtsrichtungssignal von dem Richtungswahlschalter zu dem Softstartsystem enthält.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 18 oder 19, wobei das mindestens eine Richtungsrückkopplungssignal ein Rückwärtsrichtungssignal von dem Richtungswahlschalter zu dem Softstartsystem enthält.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Softstartsystem (i) eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen eines Nulldurchgangs-Detektionssignals, (ii) einen Treiber zum Schalten und Steuern der elektrischen Leistungsquelle, der Treiber hat einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals, und (iii) einen Mikrocontroller zur Durchführung eines Softstart-Algorithmus enthält; wobei der Drucktastenschalter ein Drucktastenbetätigungssignal bereitstellt; wobei der Richtungswahlschalter ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal bereitstellt; wobei der Mikrocontroller das Drucktastenbetätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal und das Rückwärtsrichtungssignal empfängt, wobei der Mikrocontroller so konfiguriert ist, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt, wobei das Treibersteuersignal dem Eingang des Treibers bereitgestellt wird.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 21, wobei der Treiber ein TRIAC-Treiber ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 21 oder 22, wobei das Softstartsystem frei von einem Stromsensor ist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei der Richtungswahlschalter ein mechanischer Richtungswahlschalter ist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei der Richtungswahlschalter ein elektronischer Richtungswahlschalter ist.
Ein Elektrowerkzeug umfassend: einen Elektromotor, der einen Drehausgang bereitstellt; ein Softstartsystem zum Steuern des Betriebs des Elektromotors, das Softstartsystem enthaltend (i) einen Drucktastenschalter zum Schalten einer elektrischen Leistungsquelle, wobei der Drucktastenschalter ein Drucktastenbetätigungssignal bereitstellt, (ii) eine Nulldurchgangs-Detektionsvorkehrung zum Bereitstellen eines Nulldurchgangs-Detektionssignals, (iii) einen Treiber zum Schalten und Steuern der elektrischen Leistungsquelle, der Treiber hat einen Eingang zum Empfangen eines Treibersteuersignals, (iv) einen Richtungswahlschalter zum Schalten der Motordrehrichtung, wobei der Richtungswahlschalter ein Vorwärtsrichtungssignal und ein Rückwärtsrichtungssignal bereitstellt, und (v) einen Mikrocontroller zur Durchführung eines Softstart-Algorithmus, wobei der Mikrocontroller das Drucktastenschalter-Betätigungssignal, das Nulldurchgangs-Detektionssignal, das Vorwärtsrichtungssignal und das Rückwärtsrichtungssignal empfängt, wobei der Mikrocontroller so konfiguriert ist, dass er ein Treibersteuersignal unter Verwendung des Softstart-Algorithmus erzeugt, wobei das Treibersteuersignal dem Eingang des Treibers bereitgestellt wird.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 26, wobei das Elektrowerkzeug eine Gewindeschneidmaschine ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 26, wobei das Elektrowerkzeug eine Abflussreinigungsmaschine ist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei der Elektromotor des Elektrowerkzeugs eine Leistungsabgabe in einem Bereich von 0,5 HP bis 3,0 HP aufweist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 26 bis 29, wobei der Treiber ein TRIAC-Treiber ist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 26 bis 30, wobei das Softstartsystem frei von einem Stromsensor ist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 26 bis 31, wobei der Richtungswahlschalter ein mechanischer Richtungswahlschalter ist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 26 bis 31, wobei der Richtungswahlschalter ein elektronischer Richtungswahlschalter ist.