DE10241868A1 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Elektrischer Schalter

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DE10241868A1
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DE10241868A
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Daniel Hafen
Michael Bufe
Peter Broghammer
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Marquardt GmbH
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Marquardt GmbH
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • HELECTRICITY
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter (1), insbesondere für ein Elektrowerkzeug mit einem Elektromotor (2), wie eine Elektrobohrmaschine, einen Bohrhammer, einen Elektroschrauber o. dgl., mit einem zwischen einer Ausgangs- und einer Endstellung verstellbaren Betätigungsorgan (4). In Wirkverbindung mit dem Betätigungsorgan (4) steht eine Sollwerteinrichtung (7) zur Erzeugung eines dem Verstellweg des Betätigungsorgans (4) zugeordneten Sollwertes. Weiter besitzt der Schalter (1) eine Steuereinrichtung (8) zum Betrieb, insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors (2) in Abhängigkeit vom Sollwert. Der Verstellweg zwischen der Ausgangs- und der Endstellung ist in mehrere Abschnitte, insbesondere in wenigstens zwei Abschnitte, in der Art von Stufen eingeteilt, wobei jedem Abschnitt ein unterschiedlicher Digitalcode zugeordnet ist. Die Sollwerteinrichtung (7) erzeugt den dem Verstellweg des Betätigungsorgans (4) zugeordneten Digitalcode als Sollwert, wobei die Steuereinrichtung (8) den Digitalcode anschließend zum dementsprechenden Betrieb des Elektromotors (2) verarbeitet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Solche Schalter werden für Elektrowerkzeuge, wie Elektrobohrmaschinen, Bohrhämmer, Elektroschrauber o. dgl., verwendet.
  • Aus der DE 197 08 939 A1 ist ein elektrischer Schalter mit einem manuell zwischen einer Ausgangs- und einer Endstellung verstellbaren Betätigungsorgan bekannt. Das Betätigungsorgan steht in Wirkverbindung mit einem Potentiometer, das eine dem Verstellweg des Betätigungsorgans entsprechende elektrische Spannung abgibt. Das Potentiometer dient somit als Sollwerteinrichtung zur Erzeugung eines zugeordneten Sollwertes, der in diesem Fall durch die elektrische Spannung repräsentiert wird. Dieser Sollwert wird einer Steuereinrichtung im Schalter zugeführt, wobei die Steuereinrichtung einen Elektromotor in Abhängigkeit von diesem Sollwert betreibt, steuert und/oder regelt. Beispielsweise stellt die Steuereinrichtung die Drehzahl des Elektrowerkzeugs entsprechend der vom Benutzer vorgenommenen Verstellung des Betätigungsorgans ein.
  • Das Potentiometer im Schalter besteht aus einem Schleifer sowie einer Widerstandsbahn, wobei der Schleifer durch die Wirkverbindung mit dem Betätigungsorgan auf der Widerstandsbahn gleitet. Üblicherweise ist die Widerstandsbahn durch Druck einer Widerstandspaste auf einer Leiterplatte hergestellt. Die Herstellung der Widerstandsbahn ist aufwendig und toleranzempfindlich. Das Potentiometer ist zum einen daher ein teueres Bauteil und zum anderen kann dies nachteiligerweise auch zu erhöhtem Ausschuß führen.
  • Weiter ist aus der GB 2 314 980 A ein elektrischer Schalter für ein Elektrowerkzeug bekannt geworden, bei dem die Widerstandsbahn für das Potentiometer durch einzelne diskrete Widerstände ersetzt ist. Abgesehen von den dadurch bedingten noch höheren Kosten aufgrund der Vielzahl der Widerstände, die letztendlich eine noch aufwendigere Herstellung der Sollwerteinrichtung bedingen, ist auch hier das genannte Problem der Toleranzempfindlichkeit vorhanden.
  • Der Erfindung liegt ausgehend von der DE 197 08 939 A1 die Aufgabe zugrunde, den elektrischen Schalter derart weiterzuentwickeln, daß dieser weniger toleranzempfindlich ist. Insbesondere soll auf die Verwendung einer Widerstandsbahn und/oder Widerständen in der Sollwerteinrichtung verzichtet werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Schalter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Beim erfindungsgemäßen Schalter ist der Verstellweg für das Betätigungsorgan zwischen der Ausgangs- und der Endstellung in mehrere Abschnitte in der Art von Stufen eingeteilt, wobei jedem dieser Abschnitte ein unterschiedlicher Digitalcode zugeordnet ist. Die Sollwerteinrichtung ist derart ausgestaltet, daß sie diesen dem Verstellweg des Betätigungsorgans zugeordneten Digitalcode als Sollwert erzeugt. In der Steuereinrichtung wird dann dieser Digitalcode zum dementsprechenden Betrieb des Elektromotors verarbeitet. Da der Digitalcode im Gegensatz zu einem analogen Widerstandswert keinen Toleranzen unterworfen ist, weist der erfindungsgemäße Schalter die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile nicht auf. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Der von der Sollwerteinrichtung erzeugte Digitalcode kann unmittelbar und direkt der Steuereinrichtung zugeführt werden. Eine Vor- oder auch Weiterverarbeitung in der Sollwerteinrichtung ist nicht erforderlich, womit die erfindungsgemäße Sollwerteinrichtung eine insgesamt kostengünstige Lösung darstellt. Im Hinblick auf die in der Digitaltechnik üblichen Verarbeitungsmethoden bietet es sich an, die Anzahl der Abschnitte als Zweierpotenz zu wählen. Um ohne hohen Aufwand eine genügend große Auflösung der Sollwerteinrichtung zu erzielen, hat es sich als günstig herausgestellt, den Verstellweg in acht Abschnitte einzuteilen.
  • Die Sollwerteinrichtung kann einen Schleifer sowie dem jeweiligen Abschnitt des Verstellweges zugeordnete Kontaktflächen aufweisen. Der Schleifer wirkt entsprechend seines Verstellweges dann mit den jeweiligen Kontaktflächen elektrisch kontaktierend zusammen, derart daß der jeweilige Digitalcode von den elektrisch kontaktierten Kontaktflächen in einfacher Art und Weise abgreifbar ist. Hierzu wird zweckmäßigerweise eine kontaktierte Kontaktfläche als logische "Eins" und eine nichtkontaktierte Kontaktfläche als logische "Null" gewertet.
  • In weiterer Ausbildung besitzt der Schalter ein Gehäuse. Am Betätigungsorgan ist ein in das Gehäuse reichender Stößel befestigt. Im Inneren des Gehäuses ist am Stößel ein Ansatz zur Befestigung des Schleifers angeordnet. Das Äußere dieses Schalters ist somit im wesentlichen in herkömmlicher Weise ausgestaltet, so daß der erfindungsgemäße Schalter ohne weitere Änderungen im Elektrowerkzeug anstelle eines herkömmlichen Schalters einsetzbar ist.
  • Zweckmäßigerweise befinden sich die Kontaktflächen auf einer Leiterplatte. Die Kontaktflächen können in der Art von Leiterbahnen, insbesondere in unterschiedlicher Anordnung und/oder Länge, ausgestaltet sein, wodurch die Sollwerteinrichtung unter geringem Bauraum realisierbar ist. Die Leiterplatte ist vor schädlichen Einflüssen geschützt im Gehäuse des Schalters angeordnet, und zwar derart, daß der Schleifer auf den Kontaktflächen entlang des Verstellweges in der Art einer Schleiferbahn bewegbar ist. Im Hinblick auf eine kompakte Ausgestaltung ist es weiter günstig, den Schleifer mit mehreren Schleiferfingern auszustatten, wobei jeweils ein Schleiferfinger mit einer Kontaktfläche zusammenwirkt.
  • Weiterhin bietet es sich an, die Steuereinrichtung ebenfalls auf der Leiterplatte anzuordnen, was wiederum zur kompakten Ausgestaltung des Schalters beiträgt. Die Steuereinrichtung kann als elektronische und/oder elektrische Schaltung zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors ausgebildet sein. Die Schaltung für die Steuereinrichtung ist als elektronische Digital- und/oder Analogschaltung ausgestaltet. Bevorzugterweise handelt es sich bei der Steuereinrichtung um einen Mikroprozessor und/oder einen Mikrocontroller, insbesondere um einen Einchip-Mikroprozessor. Der Mikroprozessor und/oder Mikrocontroller ist zwecks guter Auflösung mit wenigstens drei Eingängen für den Digitalcode ausgestattet, so daß der Verstellweg in wenigstens acht Abschnitte einteilbar ist. Da sich der Mikroprozessor und/oder Mikrocontroller ebenfalls auf der Leiterplatte befindet, können die Eingänge direkt mit jeweils einer Kontaktfläche elektrisch verbunden werden, wodurch Bauraum und Kosten eingespart werden. Mit Hilfe des Mikroprozessors und/oder Mikrocontrollers ist zum einen die Haptik des Schalters einfach an die Wünsche des Benutzers anpaßbar sowie zum anderen sind zusätzliche Funktionen der Steuereinrichtung ohne Mehraufwand realisierbar.
  • Insbesondere wird die Steuereinrichtung verwendet, um die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Elektromotors in funktionaler Abhängigkeit von dem durch die Sollwerteinrichtung erzeugten Digitalcode zu steuern und/oder zu regeln. Der erfindungsgemäße Schalter enthält dann als Steuereinrichtung eine Pulsweitenmodulationssteuerung für einen mit Gleichspannung betriebenen Elektromotor oder eine Phasenanschnittsteuerung für einen mit Wechselspannung betriebenen Elektromotor.
  • Bei dem Digitalcode kann es sich um einen Binär- bzw. Dual-Code handeln. Bevorzugterweise ist dieser Code einschrittig ausgestaltet. Beispielsweise kann es sich um einen Gray-Code handeln, der vorteilhafterweise eine besonders hohe Fehlersicherheit aufweist.
  • Darüberhinaus läßt sich die Sollwerteinrichtung nicht nur in elektrischen Schaltern einsetzen, sondern kann auch selbständig verwendet werden. Eine solche Sollwerteinrichtung steht wiederum mit einem zwischen einer Ausgangs- und einer Endstellung verstellbaren Betätigungsorgan derart in Wirkverbindung, daß ein dem Verstellweg des Betätigungsorgans zugeordneter Sollwert erzeugbar ist. Die Sollwerteinrichtung besitzt einen elektrischen Ausgang zur Bereitstellung des Sollwertes. Wiederum ist der Verstellweg zwischen der Ausgangs- und der Endstellung in mehrere Abschnitte, insbesondere in wenigstens zwei Abschnitte, in der Art von Stufen eingeteilt, wobei jedem Abschnitt ein unterschiedlicher Digitalcode zugeordnet ist. Als Sollwert wird der dem Verstellweg des Betätigungsorgans zugeordnete Digitalcode erzeugt und dieser an einem aus elektrischen Anschlüssen bestehenden Ausgang bereitgestellt. Die Sollwerteinrichtung kann selbstverständlich ebenfalls mit den beschriebenen Ausgestaltungen versehen sein.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die großen Toleranzen, welche herkömmlicherweise beim Druck der Widerstandsbahn und/oder bei einzelnen diskreten Widerständen auftreten, nicht weiter zu berücksichtigen sind. Die Steuereinrichtung, wie eine an sich übliche Pulsweitenmodulations-Schaltung, weist keine Serienstreuungen des Tastverhältnisses und der Arbeitsfrequenz mehr auf. Ebensowenig treten Schwankungen im Verlaufe der Betriebsdauer des Schalters auf. Außerdem wird die Lebensdauer der Sollwerteinrichtung im Vergleich zum bisher verwendeten Potentiometer erhöht. Die Herstellung der Sollwerteinrichtung, insbesondere der hierin verwendeten Leiterplatte, ist vereinfacht. Darüber hinaus benötigt der Anteil der Sollwerteinrichtung auf der Leiterplatte weniger Platz, so daß nunmehr zusätzliche Funktionen, die bisher aufgrund des im Schalter beschränkten Platzangebots nur sehr aufwendig realisierbar sind, in den erfindungsgemäßen Schalter mit lediglich geringem Aufwand sowie weitgehend ohne Mehrkosten integriert werden können.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
  • Fig. 1 ein Prinzipschaltbild für die Anordnung des elektrischen Schalters in einem Elektrowerkzeug,
  • Fig. 2 den elektrischen Schalter in Seitenansicht,
  • Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus Fig. 2,
  • Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf die im Schalter befindliche Leiterplatte,
  • Fig. 5 einen die Sollwerteinrichtung enthaltenden Teil des Schalters in perspektivischer Ansicht,
  • Fig. 6 die Sollwerteinrichtung in perspektivischer Ansicht und
  • Fig. 7 ein Diagramm zur Abhängigkeit zwischen Verstellweg des Betätigungsorgans und Drehzahl des Elektromotors.
  • Der elektrische Schalter 1 wird in einem elektrischen Gerät verwendet, das von einer Spannungsquelle versorgt wird. Bevorzugterweise wird der elektrische Schalter 1 in einem Elektrowerkzeug, wie einer Elektrobohrmaschine, einem Bohrhammer, einem Elektroschrauber o. dgl., eingesetzt. In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild für die Anordnung des elektrischen Schalters 1 in einem Elektrowerkzeug, das von der Netzwechselspannung U versorgt wird, näher gezeigt.
  • Das Elektrowerkzeug besitzt einen Elektromotor 2 mit Feldwicklungen 3. Der Elektromotor 2 wird durch Betätigung des Schalters 1, der sich beispielsweise im Handgriff des Elektrowerkzeugs befindet, vom Benutzer ein- und ausgeschaltet sowie dessen Drehzahl mittels des Schalters 1 eingestellt. Hierfür besitzt der Schalter 1 ein als Drücker ausgebildetes Betätigungsorgan 4, das als Handhabe für den Benutzer dient und manuell zwischen einer Ausgangs- und einer Endstellung verstellbar ist. Bei Bewegung steht das Betätigungsorgan 4 zum einen in Wirkverbindung mit einer Sollwerteinrichtung 7 und wirkt zum anderen in bestimmten Stellungen schaltend auf zwei Kontaktsysteme 5, 6 ein. Die eigentliche Steuerung und/oder Regelung zum Betrieb des Elektromotors 2 erfolgt mittels einer mit einem Leistungshalbleiter 9, wie einem Triac o. dgl., in Verbindung stehenden Steuereinrichtung 8. Die Steuereinrichtung 8 sowie der Leistungshalbleiter 9 arbeiten in der Art einer Phasenanschnittsteuerung.
  • Durch die manuelle Bewegung des Betätigungsorgans 4 aus der Ausgangsstellung wird zunächst das Kontaktsystem 5 geschlossen und die Netzwechselspannung U über den Leistungshalbleiter 9 an den Elektromotor 2 gelegt. Weiter wird von der Sollwerteinrichtung 7 ein Sollwert erzeugt, der dem Verstellweg des Betätigungsorgans 4 ausgehend von der Ausgangsstellung zugeordnet ist. Dieser Sollwert wird dann der Steuereinrichtung 8 zugeführt. Die Steuereinrichtung 8 zündet in funktionaler Abhängigkeit vom Sollwert den Leistungshalbleiter 9 beim entsprechenden Phasen- bzw. Stromflußwinkel der Netzwechselspannung U, so daß letztendlich die der Stellung des Betätigungsorgans 4 entsprechende Drehzahl des Elektromotors 2 eingestellt und gegebenenfalls geregelt wird. Befindet sich das Betätigungsorgan 4 in seiner Endstellung, die dem maximalen Verstellweg ausgehend von der Ausgangsstellung entspricht, so wird das Kontaktsystem 6 geschlossen, wodurch die Steuereinrichtung 8 und der Leistungshalbleiter 9 überbrückt werden. Damit liegt die volle Netzwechselspannung U am Elektromotor 2 an und dieser bewegt sich mit der maximalen Drehzahl.
  • Erfindungsgemäß ist beim elektrischen Schalter 1 der Verstellweg zwischen der Ausgangs- und der Endstellung in mehrere Abschnitte, jedoch wenigstens in zwei Abschnitte, eingeteilt. In der Praxis als zweckmäßig hat sich dabei die Einteilung in acht Abschnitte erwiesen. Jedem Abschnitt ist ein unterschiedlicher Digitalcode zugeordnet. Der jeweilige Digitalcode wird von der Sollwerteinrichtung 7 als Sollwert erzeugt, wenn das Betätigungsorgan 4 in den entsprechenden Abschnitt bewegt ist. Dieser Digitalcode wird dann von der Steuereinrichtung 8 zum dementsprechenden Betrieb des Elektromotors 2 verarbeitet, wobei der Elektromotor 2 wie beschrieben angesteuert wird, um so mit der in funktionaler Abhängigkeit vom Sollwert stehenden Drehzahl betrieben zu werden. Da jeder Abschnitt einem Digitalcode zugeordnet ist, sind diese Abschnitte im Hinblick auf die dazu korrespondierende Drehzahl in der Art von Stufen ausgebildet. Diese treppenförmige Einteilung der Abschnitte ist näher in Fig. 7 zu sehen, in der die Drehzahl n des Elektromotors 2 in Zusammenhang mit dem Verstellweg s des Betätigungsorgans 4 für eine bestimmte funktionale Abhängigkeit zwischen Sollwert und Drehzahl dargestellt ist.
  • Nachfolgend soll nun die weitere Ausgestaltung des Schalters 1 näher beschrieben werden.
  • Der Schalter 1 besitzt zur Aufnahme der elektrischen Komponenten, wie der Kontaktsysteme 5, 6 u. dgl., ein Gehäuse 10, wie näher aus Fig. 2 hervorgeht. Am Betätigungsorgan 4 ist ein in das Gehäuse 10 reichender Stößel 11 befestigt. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, weist die Sollwerteinrichtung 7 einen Schleifer 12 sowie Kontaktflächen 15 auf. Der Schleifer 12 ist an einem im Inneren des Gehäuses 10 am Stößel 11 angeordneten Ansatz 13 befestigt. Die Kontaktflächen 15 befinden sich auf einer Leiterplatte 14. Die Leiterplatte 14 ist derart im Gehäuse 10 angeordnet, daß der Schleifer 12 mit den Kontaktflächen 15 zusammenwirken kann, was insbesondere in der perspektivischen Ansicht gemäß Fig. 5 zu erkennen ist. Wie weiterhin in der vergrößerten Darstellung nach Fig. 6 zu sehen ist, wirkt der Schleifer 12 nun mit den dem jeweiligen Abschnitt des Verstellweges zugeordneten Kontaktflächen 15 elektrisch kontaktierend zusammen, derart daß der Digitalcode von den elektrisch kontaktierten Kontaktflächen 15 abgreifbar ist. Der Digitalcode wird dann unmittelbar sowie direkt von der Sollwerteinrichtung 7 zu der Steuereinrichtung 8 zugeführt.
  • Wie anhand von Fig. 6 zu sehen ist, sind die Kontaktflächen 15 insbesondere in der Art von Leiterbahnen auf der Leiterplatte 14 ausgebildet. Dabei bestehen die Kontaktflächen 15 aus nebeneinander unterschiedlich angeordneten sowie eine unterschiedliche Länge besitzenden einzelnen Kontaktflächen 15a, 15b, 15c, 15d, wie deutlich in Fig. 4 zu erkennen ist. Die Kontaktflächen 15a, 15b, 15c, 15d sind mit elektrischen Anschlüssen 16 versehen, die als Ausgang für die Sollwerteinrichtung 7 dienen. Mit den elektrischen Anschlüssen 16 des Ausgangs der Sollwerteinrichtung 7 steht dann der entsprechende Eingang der Steuereinrichtung 8 in elektrischer Verbindung.
  • Der Schleifer 12 ist auf den Kontaktflächen 15 entlang des Verstellweges in der Art einer Schleiferbahn bewegbar. Der Schleifer 12 weist mehrere Schleiferfinger 12a, 12b, 12c, 12d auf, so daß dabei jeweils ein Schleiferfinger 12a, 12b, 12c, 12d mit jeweils einer Kontaktfläche 15a, 15b, 15c, 15d zusammenwirkt. Je nach Verstellweg des viergliedrigen Schleifers 12 entsprechend der Stellung des Betätigungsorgans 4 überbrückt der Schleifer 12 mit Hilfe seiner Schleiferfinger 12a, 12b, 12c, 12d die Kontaktfläche 15d mit einzelnen oder mehreren der Kontaktflächen 15a, 15b, 15c, wodurch an diesen Kontaktflächen 15a, 15b, 15c entweder aufgrund der Kontaktierung dasselbe elektrische Potential wie an der Kontaktfläche 15d oder aufgrund der Nichtkontaktierung ein davon unterschiedliches elektrisches Potential anliegt.
  • Zweckmäßigerweise sind die Kontaktflächen 15a, 15b, 15c an eine Spannung, beispielsweise 5 Volt, und die Kontaktfläche 15d an Masse gelegt. Bei Überbrückung durch die Schleiferfinger 12a, 12b, 12c wird die entsprechende Kontaktfläche 15a, 15b, 15c dann ebenfalls auf Masse gezogen. Das jeweilige elektrische Potential an den Kontaktflächen 15a, 15b, 15c stellt somit einen Binärzustand gemäß einer logischen "0" oder "1" (Bit) dar, so daß der Digitalcode entsprechend dem Verstellweg des Schleifers 12 durch einen Binär- bzw. Dual-Code repräsentiert wird, wie insbesondere anhand von Fig. 4 verdeutlicht ist.
  • Mittels der in Fig. 4 gezeigten drei Kontaktflächen 15a, 15b, 15c, die jeweils einer Stelle des Digitalcodes entsprechen, lassen sich als Zweierpotenz somit acht (gleich 2 hoch 3 Bit) Zustände im Binär/Dual-Code unterscheiden, wodurch die in Fig. 7 gezeigten acht Abschnitte des Verstellweges dem Binär/Dual-Code eindeutig zuordenbar sind. Selbstverständlich kann je nach Bedarf an Abschnitten für den Verstellweg auch eine andere Anzahl von Kontaktflächen 15 gewählt werden. Entsprechend der Anordnung der Kontaktflächen 15a, 15b, 15c läßt sich dieser Binär/Dual-Code einschrittig ausgestalten, so daß der Digitalcode sich bei zwei aufeinander folgenden Abschnitten lediglich in einem Bit ändert. Beispielsweise kann es sich bei dem Binär/Dual-Code um einen Gray-Code, und zwar um einen 3-Bit-Gray-Code gemäß den drei Kontaktflächen 15a, 15b, 15c handeln. Der Gray-Code besitzt vorteilhafterweise eine hohe Fehlersicherheit und läßt sich äußerst platzsparend mit den vier Kontaktflächen 15a, 15b, 15c, 15d auf der Leiterplatte 14 realisieren.
  • Die Steuereinrichtung 8 ist ebenfalls auf der Leiterplatte 14 im Gehäuse 10 befindlich. Die Steuereinrichtung 8 ist als elektronische und/oder elektrische Schaltung, und zwar bevorzugterweise in der Art eines Chips ausgestaltet, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Es kann sich bei der Steuereinrichtung 8 um eine elektronische Digital- und/oder Analogschaltung zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors 2 handeln. Insbesondere ist ein Mikroprozessor/Mikrocontroller als Steuereinrichtung 8 geeignet, wobei es sich zweckmäßigerweise um einen Einchip-Mikroprozessor handeln kann, der mit wenigstens drei Eingängen für den Digitalcode entsprechend den elektrischen Anschlüssen 16 an den Kontaktflächen 15a, 15b, 15c ausgestattet ist.
  • Wie ausgeführt, kann die Steuereinrichtung 8 die Drehzahl des Elektromotors 2 in funktionaler Abhängigkeit von dem durch die Sollwerteinrichtung 7 erzeugten Digitalcode steuern und/oder regeln. In Fig. 7 ist beispielhaft eine gekrümmt und bei höheren Drehzahlen überproportional verlaufende Kennlinie gezeigt. Selbstverständlich kann auch eine andere Kennlinie gewählt werden, beispielsweise mit einer im wesentlichen linearen Abhängigkeit zwischen Verstellweg s und Drehzahl n. Hervorzuheben ist, daß bei Verwendung eines Mikroprozessors/Mikrocontrollers die Zuordnung zwischen dem Digitalcode und der Drehzahl mittels Programmierung auf einfache Art und Weise vorgebbar ist, so daß vorteilhafterweise eine individuelle und einfache Einstellung ermöglicht und die Haptik des Schalters 1 in dem vom Benutzer gewünschten Sinne einstellbar ist. Selbstverständlich kann das Drehmoment des Elektromotors 2 alternativ oder auch ergänzend zur Drehzahl gemäß dem Digitalcode gesteuert und/oder geregelt werden, was beispielsweise bei einem Elektroschrauber wünschenswert sein kann.
  • Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann ein derartiger Schalter nicht nur an einem mit Netzwechselspannung betriebenen Elektrowerkzeug sondern auch an einem mit Gleichspannung betriebenen Akkuelektrowerkzeug eingesetzt werden. In diesem Fall wird als Leistungshalbleiter 9 ein FET, MOS-FET o. dgl. verwendet und die Steuereinrichtung 8 arbeitet mittels einer Pulsweiten-Modulation. Durch entsprechende Zuordnung des Digitalcodes zu der Frequenz und/oder dem Tastverhältnis der Pulsweiten- Modulation wird auch hier die gewünschte funktionale Abhängigkeit der Drehzahl vom Verstellweg eingestellt. Weiter kann ein derartiger Schalter auch in sonstigen, von einer Spannungsquelle versorgten elektrischen Geräten, wie Gartengeräten, Küchengeräten o. dgl., Verwendung finden. Schließlich kann die erfindungsgemäße Sollwerteinrichtung auch selbständig, beispielsweise als Ersatz für ein Potentiometer, eingesetzt werden. Bezugszeichen-Liste 1 elektrischer Schalter
    2 Elektromotor
    3 Feldwicklung
    4 Betätigungsorgan
    5, 6 Kontaktsystem
    7 Sollwerteinrichtung
    8 Steuereinrichtung
    9 Leistungshalbleiter
    10 Gehäuse
    11 Stößel
    12 Schleifer
    12a-d Schleiferfinger
    13 Ansatz (am Stößel)
    14 Leiterplatte
    15(a-d) Kontaktfläche
    16 elektrischer Anschluß

Claims (10)

1. Elektrischer Schalter, insbesondere für ein Elektrowerkzeug mit einem Elektromotor (2), wie eine Elektrobohrmaschine, einen Bohrhammer, einen Elektroschrauber o. dgl., mit einem zwischen einer Ausgangs- und einer Endstellung verstellbaren Betätigungsorgan (4), mit einer in Wirkverbindung mit dem Betätigungsorgan (4) stehenden Sollwerteinrichtung (7) zur Erzeugung eines dem Verstellweg des Betätigungsorgans (4) zugeordneten Sollwertes, und mit einer Steuereinrichtung (8) zum Betrieb, insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors (2), wie dessen Drehzahl, Drehmoment o. dgl., in Abhängigkeit vom Sollwert, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg zwischen der Ausgangs- und der Endstellung in mehrere Abschnitte, insbesondere in wenigstens zwei Abschnitte, in der Art von Stufen eingeteilt ist, daß jedem Abschnitt ein unterschiedlicher Digitalcode zugeordnet ist, daß die Sollwerteinrichtung (7) den dem Verstellweg des Betätigungsorgans (4) zugeordneten Digitalcode als Sollwert erzeugt, und daß die Steuereinrichtung (8) den Digitalcode zum dementsprechenden Betrieb des Elektromotors (2) verarbeitet.
2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg in acht Abschnitte eingeteilt ist, und daß vorzugsweise der Digitalcode von der Sollwerteinrichtung (7) unmittelbar sowie direkt der Steuereinrichtung (8) zugeführt wird.
3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerteinrichtung (7) einen Schleifer (12) aufweist, und daß vorzugsweise der Schleifer (12) mit Kontaktflächen (15), die dem jeweiligen Abschnitt des Verstellweges zugeordnet sind, elektrisch kontaktierend zusammenwirkt, derart daß der jeweilige Digitalcode von den Kontaktflächen (15), insbesondere in Abhängigkeit von deren elektrischer Kontaktierung sowie Nichtkontaktierung in der Art einer logischen "1" oder "0", abgreifbar ist.
4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (1) ein Gehäuse (10) besitzt, daß vorzugsweise am Betätigungsorgan (4) ein in das Gehäuse (10) reichender Stößel (11) befestigt ist, und daß weiter vorzugsweise im Inneren des Gehäuses (10) am Stößel (11) ein Ansatz (13) zur Befestigung des Schleifers (12) angeordnet ist.
5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (15) sich auf einer Leiterplatte (14) befinden, daß vorzugsweise die Kontaktflächen (15) in der Art von Leiterbahnen, insbesondere in unterschiedlicher Anordnung und/oder Länge, ausgestaltet sind, daß weiter vorzugsweise die Leiterplatte (14) derart im Gehäuse (10) angeordnet ist, daß der Schleifer (12) auf den Kontaktflächen (15) entlang des Verstellweges in der Art einer Schleiferbahn bewegbar ist, und daß noch weiter vorzugsweise der Schleifer (12) mehrere Schleiferfinger (12a, 12b, 12c, 12d) aufweist, wobei jeweils ein Schleiferfinger (12a, 12b, 12c, 12d) mit einer Kontaktfläche (15a, 15b, 15c, 15d) zusammenwirkt.
6. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) als elektronische und/oder elektrische Schaltung zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors (2) ausgebildet ist, daß vorzugsweise die Steuereinrichtung (8) als elektronische Digital- und/oder Analogschaltung ausgestaltet ist, und daß weiter vorzugsweise die Steuereinrichtung (8) auf der Leiterplatte (14) befindlich ist.
7. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Steuereinrichtung (8) um einen Mikroprozessor und/oder einen Mikrocontroller, insbesondere um einen Einchip-Mikroprozessor, mit wenigstens drei Eingängen für den Digitalcode handelt, und daß vorzugsweise die Eingänge der Steuereinrichtung (8) in elektrischer Verbindung, insbesondere an einem elektrischen Anschluß (16), mit jeweils einer Kontaktfläche (15a, 15b, 15c) stehen.
8. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Elektromotors (2) in funktionaler Abhängigkeit von dem durch die Sollwerteinrichtung (7) erzeugten Digitalcode steuert und/oder regelt, und daß vorzugsweise die Steuereinrichtung (8) eine Pulsweitenmodulationssteuerung für einen mit Gleichspannung betriebenen Elektromotor (2) oder eine Phasenanschnittsteuerung für einen mit Wechselspannung betriebenen Elektromotor (2) beinhaltet.
9. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Digitalcode um einen Binär- bzw. Dual-Code, der insbesondere einschrittig ausgestaltet ist, beispielsweise um einen Gray-Code, handelt.
10. Sollwerteinrichtung, mit der ein zwischen einer Ausgangs- und einer Endstellung verstellbares Betätigungsorgan (4) derart in Wirkverbindung steht, daß ein dem Verstellweg des Betätigungsorgans (4) zugeordneter Sollwert erzeugbar ist, und mit einem elektrischen Ausgang zur Bereitstellung des Sollwertes, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg zwischen der Ausgangs- und der Endstellung in mehrere Abschnitte, insbesondere in wenigstens zwei Abschnitte, in der Art von Stufen eingeteilt ist, daß jedem Abschnitt ein unterschiedlicher Digitalcode zugeordnet ist, daß als Sollwert der dem Verstellweg des Betätigungsorgans (4) zugeordnete Digitalcode erzeugt wird, und daß der Digitalcode an einem aus elektrischen Anschlüssen (16) bestehenden Ausgang bereitgestellt wird.
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