DE19954931A1 - Schalteinrichtung an einem von Hand führbaren, auf ein pulsierendes Drehmoment umschaltbaren Elektrowerkzeug - Google Patents

Abstract

Eine solche Schalteinrichtung dient dazu, in erster Betriebsart die Werkzeugspindel mit einem kontinuierlichen Drehmoment und in zweiter Betriebsart mit einem pulsierenden Drehmoment anzutreiben. Es soll während einer Betriebsphase in einfacher Weise von der einen Betriebsart in die andere Betriebsart von der Bedienungsperson umgeschaltet werden können, ohne das Elektrowerkzeug jeweils absetzen zu müssen. Dies geschieht über einen am Elektrowerkzeug derart plazierten Umschalter mit einem Betätigungsglied, das von der Bedienungshand erreichbar ist, und dieser Schalter steuert bei jeder Betätigung während einer Betriebsphase den Motor des Elektrowerkzeugs von der momentanen Betriebsart in die andere Betriebsart um.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung an einem von Hand führbaren Elektrowerkzeug, wie Bohrmaschine oder Schrauber, dessen Motor zwischen zwei Betriebsarten elektrisch umschaltbar ist, in deren erster Betriebsart die Werkzeugspindel mit einem kontinuierlichen Drehmoment und in deren zweiter Betriebsart mit einem pulsierenden Drehmo­ ment angetrieben ist.

Aus der Offenlegungsschrift WO 96/11525 A1 ist ein Elektro­ werkzeug bekannt, welches mit einer solchen Schalteinrich­ tung ausgestattet ist. In der praktischen Ausführung ist an einem derartigen Elektrowerkzeug ein Funktionsvorwähler oder Betriebsartenwähler vorhanden, über den eine der bei­ den Betriebsarten voreingestellt wird, in der das Elektro­ werkzeug während einer Betriebsphase betrieben wird. Ein Wechsel der Betriebsarten während einer Betriebsphase ist hierbei nicht vorgesehen, deshalb ist der Betriebsartenwäh­ ler auch nicht so am Elektrowerkzeug angeordnet, daß er während der Betriebsphase leicht bedient werden kann.

Man hat deshalb Möglichkeiten geschaffen, um in eine Be­ triebsphase, die mit der ersten Betriebsart, also mit einem kontinuierlichen Drehmoment begonnen wird, automatisch in die zweite Betriebsart überzuwechseln, in der das Elektro­ werkzeug mit einem pulsierenden Drehmoment arbeitet, wo­ durch sich vor allem bei Belastung ein mehr oder weniger stark ruckender Betrieb der Spindel ergibt. Der pulsende Betrieb wird hierbei bei ansteigendem Drehmoment mit dem Erreichen eines Grenzdrehmomentes eingeschaltet, vgl. DE 196 09 896 A1.

Es ist des weiteren noch vorgeschlagen worden, während der Betriebsphase des Elektrowerkzeugs mit kontinuierlichem Drehmoment in Abhängigkeit von unterschiedlichen Parametern auf die Betriebsart mit dem pulsierenden Drehmoment umzu­ schalten, wobei auch noch die Pulsfrequenz und die Stärke der einzelnen Pulse variiert werden sollen.

Mit den Weiterentwicklungen der eingangs genannten Schalt­ einrichtung soll vermieden werden, das Elektrowerkzeug von der Arbeitsposition während einer Betriebsphase absetzen zu müssen, um die Voreinstellung von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart zu ändern. Bei einem Schraubvorgang muß diese Umstellung jedesmal dann vorgenommen werden, wenn die betreffende Schraube bis zu einem bestimmten Grad ein­ gedreht worden ist und von da ab zum endgültigen Anziehen der Schraube die ruckende Betriebsart gewählt werden soll. So muß bei einem Schraubvorgang das Elektrowerkzeug zweimal an die Schraube angesetzt werden. Das selbsttätige Über­ wechseln von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebs­ art hat jedoch auch einen erheblichen Nachteil.

Denn im praktischen Betrieb ist es überhaupt nicht reali­ sierbar, für jeden einzelnen Schraubfall mit dem gleichen Grenzdrehmoment zu arbeiten. So sind durch Inhomogenitäten der Werkstoffe die Einschraubkräfte selbst bei zwei an sich identischen Schraubfällen oft stark unterschiedlich, wes­ halb man für die Umschaltung vom Betrieb mit kontinuierli­ chem Drehmoment auf den Betrieb mit dem pulsierenden Drehmoment mit variablen Grenzdrehmomenten arbeiten müßte. Erst recht ist es für den praktischen Betrieb ausgeschlos­ sen, für jeden Schraubvorgang aus einer Vielzahl von mögli­ chen Einstellungen die jeweils passende auszuwählen. Dies ist auch nicht aufgrund vorheriger Versuche möglich, die in der Praxis gar nicht durchführbar sind. Nach den bisherigen Erkenntnissen ist somit eine automatische Umschaltung von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart unprak­ tisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltein­ richtung der oben genannten Art zu schaffen, mit der wäh­ rend einer Betriebsphase, insbesondere also während eines Schraubvorganges beim Eindrehen oder beim Lösen einer Schraube, in einfacher Weise von der einen Betriebsart auf die andere Betriebsart von der Bedienungsperson umgeschal­ tet werden kann, ohne das Elektrowerkzeug aus der jeweili­ gen Arbeitsposition herauszunehmen.

Diese Aufgabe wird bei einer Schalteinrichtung der gat­ tungsbildenden Art gelöst durch einen am Elektrowerkzeug derart plazierten Umschalter, daß dieser mit einer das Elektrowerkzeug während einer Betriebsphase führenden Be­ dienungshand erreichbar ist, und ferner durch eine solche elektrische Schaltung des Umschalters, daß dieser bei jeder Betätigung während der Betriebsphase den Motor von der mo­ mentanen Betriebsart in die andere Betriebsart umsteuert.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß man bei der betref­ fenden Bohrmaschine oder dem jeweiligen Schrauber mit der wenigstens einen Bedienungshand während einer Betriebsphase den Umschalter erreichen und so von der augenblicklichen Betriebsart auf die andere Betriebsart umsteuern kann. Ohne den Schraubvorgang durch Absetzen des Elektrowerkzeugs un­ terbrechen zu müssen, kann deshalb umgehend zeitsparend von der einen Betriebsart in die andere gewechselt werden, was von der Bedienungsperson in Abhängigkeit von den Verhält­ nissen des einzelnen Schraubfalls bestimmt werden kann.

Grundsätzlich kann der Umschalter als separater Schalter an dem Elektrowerkzeug neben dem üblichen Hauptschalter vorge­ sehen sein, wobei es sich versteht, daß der Umschalter ge­ genüber dem Hauptschalter nachrangig ist, denn ein Vorwäh­ len der Betriebsart vor der Betätigung des Hauptschalters soll nach der Erfindung gerade nicht in Betracht kommen. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Umschalter zugleich der Hauptschalter des Elektrowerkzeugs ist, der während einer Betriebsphase mit jedem Wiedereinschalten des Motors die Betriebsart um­ steuert. Unter einer Betriebsphase ist hier ein kompletter Schraubvorgang vom Ansetzen an die betreffende Schraube bis zum Festziehen der Schraube bzw. in umgekehrter Drehrich­ tung vom Losbrechen bis zum völligen Herausdrehen der je­ weiligen Schraube zu verstehen. Hierbei kann in üblicher Ausstattung eines Elektrowerkzeugs auch die Drehzahl des Motors bzw. der Werkzeugspindel variiert werden, wenn näm­ lich der als Hauptschalter vorgesehene Umschalter zugleich als Triggerschalter ausgebildet ist. Unter Triggern kann im Sinne der Erfindung aber auch das Ansteuern der jeweiligen Betriebsart verstanden werden, denn es liegt im Ermessen der Bedienungsperson, den entsprechenden Triggerimpuls zum Umschalten von der einen Betriebsart in die andere zu ge­ ben.

Bei sich wiederholenden Schraubvorgängen, also bei jeder Betriebsphase, ist es wünschenswert, jeweils mit der pas­ senden Betriebsart zu beginnen. Dies ist beim Einschrauben der Betrieb mit kontinuierlichem Drehmoment bis zum Beginn einer merklichen Schwergängigkeit, von wo ab dann in den Betrieb mit pulsierendem, ruckendem Drehmoment umgeschaltet wird. Hierzu sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Er­ findung der Motor des Elektrowerkzeugs und der Umschalter mittels einer Steuerschaltung miteinander elektrisch ver­ knüpft, die ein Zeitglied hat und die nach Ablauf einer hierüber festlegbaren Ausschaltdauer das Wiedereinschalten des Motors in einer der beiden Betriebsarten als vorgewähl­ te Startbetriebsart bewirkt. So spielt es also keine Rolle, in welcher Betriebsart die jeweils vorangegangene Be­ triebsphase beendet worden ist, es startet beim zeitverzö­ gerten Wiedereinschalten das Elektrowerkzeug nicht in der unpassenden Betriebsart.

Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, die Steuerschaltung mit einem Meßglied zur Erfassung eines Grenzdrehmomentes auszustatten, wobei dann innerhalb einer Betriebsphase diese erweiterte Steuerschaltung bei Erreichen des Grenzdrehmomentes den Motor ausschaltet. Die Be­ dienungsperson ist dadurch gezwungen, über den zugleich als Umschalter fungierenden Hauptschalter den Motor wiederein­ zuschalten, womit der Wechsel in die jeweils andere Be­ triebsphase sebsttätig vorgenommen wird. Damit ist ein halbautomatischer Betrieb möglich, denn der Benutzer kann bereits vor Erreichen des Grenzdrehmomentes, bevor er also gezwungen wird, durch Wiedereinschalten des Motors auch zu­ gleich die Betriebsart umzuschalten, schon durch vorzeiti­ ges kurzes Aus- und Wiedereinschalten des Motors die Be­ triebsart wechseln.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an ei­ nem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung für einen mitbe­ triebenen Antriebsmotor eines Elektrowerkzeugs.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Motor 1, bei dem es sich um einen Universalmotor handelt, der in Hauptschlußschal­ tung sowohl an Wechselstrom wie auch an Gleichstrom betrie­ ben werden kann. In der Zeichnung ist der Wechselstrombe­ trieb wiedergegeben, und hierbei wird der Motor 1 über ei­ nen Triac zweck veränderbarer Drehzahl aus dem Netz ver­ sorgt. Weiter ist in der Zeichnung ein Hauptschalter 3 mit einem Betätigungsglied 4 dargestellt, letzteres ist als Drücker ausgebildet, wobei mit zunehmender Eindrücklage des Betätigungsgliedes 4 die Drehzahl des Motors 1 erhöht wer­ den kann. Der Hauptschalter 3 weist einen Netztrenner 4 und ein Potentiometer 6 auf, welches mit einer Steuereinheit 7 verbunden ist, die eine Triggerschaltung umfaßt und dem Triac 2 entsprechend Zündimpulse zuleitet. Somit kann dem Motor 1 im Wege einer Phasenanschnittsteuerung eine unter­ schiedliche Effektivspannung zwecks Drehzahlsteuerung zur Verfügung gestellt werden. Bei fortdauernder Zündung des Triacs 2 im Rhythmus der Netzfrequenz wird hierbei der Mo­ tor 1 mit einem kontinuierlichen Drehmoment betrieben.

Der Motor 1 kann aber auch in einem diskontinuierlichen Be­ trieb arbeiten, wie es für ein Schrauberwerkzeug erforder­ lich ist. Hierbei wird der Motor 1 mit einer lückenden Spannung versorgt, indem unabhängig von dem jeweiligen Pha­ senanschnitt für die gewählte Drehzahl die Versorgungsspan­ nung für den Motor 1 in regelmäßigen Abständen für die Dau­ er einer bestimmten Halbwellenfolge unterbrochen wird. Dies erfolgt über die Steuereinheit 7, die entsprechend den Triac 2 steuert.

Zum einen kann dafür an dem entsprechenden Elektrowerkzeug, also dem Schrauber, ein externer Triggerschalter vorgesehen sein, der in der Zeichnung nicht wiedergegeben ist und über einen Signaleingang 8 einen entsprechenden Steuerimpuls der Steuereinheit 7 liefert. Dieser Triggerschalter wirkt als Umschalter, denn bei jeder Betätigung steuert die Steuer­ einheit 7 den Triac 2 derart, daß von dem kontinuierlichen Betrieb des Motors 1 in den diskontinuierlichen Betrieb bzw. umgekehrt vom diskontinuierlichen Betrieb des Motors 1 in den kontinuierlichen Betrieb umgeschaltet wird. Der Um­ schalter wird so außen am Gehäuse des Elektrowerkzeugs er­ gonomisch günstig plaziert, daß er beispielsweise mit einem Finger der Bedienungshand während jeder Betriebsphase, in der das Schrauberwerkzeug an der betreffenden Schraube an­ gesetzt ist, betätigbar ist und von der augenblicklichen Betriebsart, wie dem kontinuierlichen Betrieb, in die zwei­ te Betriebsart, wie dem diskontinuierlichen Betrieb, umge­ schaltet werden kann. Über den Signaleingang 8 der Steuer­ einheit 7 kann grundsätzlich auch eine Betriebsartenvorwahl erfolgen, damit bei jedem Einschalten des Elektrowerkzeugs zunächst mit der voreingestellten Betriebsart die jeweilige Betriebsphase begonnen und innerhalb dieser Betriebsphase die Betriebsart gewechselt werden kann.

Besonders zweckmäßig ist, wenn der Hauptschalter 3 des Mo­ tors 1 zugleich als Umschalter zum Wechsel der Betriebsart genutzt wird. Zum einen kann hierzu die Steuereinheit 7 über den Potentiometerschalter 6 des Hauptschalters 3 be­ einflußt werden. Dazu ist das Potentiometer 6 des Haupt­ schalters 3 mittels einer Abfrageleitung 12 mit der Steuer­ einheit 7 verbunden. Jedesmal, wenn bei entsprechender Be­ tätigung des Betätigungsgliedes 4 des Hauptschalters 3 über das Potentiometer 6 die Drehzahl Null oder eine sehr gerin­ ge Drehzahl vorgegeben wird, wechselt die Steuereinheit 7 von der momentan eingestellten Betriebsart in die zweite Betriebsart. Gleiches kann auch durch Abfrage der Netzspan­ nung erfolgen, und alternativ hierzu ist die Steuereinheit 7 mittels einer Abfrageleitung 9 mit dem Strompfad zwischen dem Hauptschalter 3 und dem Triac 2 verbunden. So wird in jeder Ausschaltstellung des Hauptschalters 3, bei der des­ sen Netztrenner 5 geöffnet ist, von der eingestellten Be­ triebsart in die andere Betriebsart gewechselt.

In der Zeichnung ist noch ein Shunt 10 in der Versorgungs­ leitung des Motors 1 dargestellt, der es erlaubt, über eine weitere Steuerleitung 11, die zur Steuereinheit 7 hinführt, in Abhängigkeit von dem jeweils gezogenen Motorstrom einen Wechsel der Betriebsart zu erzwingen. Denn der gezogene Mo­ torstrom ist vom Drehmoment des Motors 1 abhängig, und so kann man ein Grenzdrehmoment vorgeben, bei dem der Motor 1 abgeschaltet wird. Daraufhin ist während der betreffenden Betriebsphase die Bedienungsperson gezwungen, über den Hauptschalter 3 den Motor 1 wieder einzuschalten, hierbei erfolgt dann ein Wechsel der Betriebsart, womit ein halbau­ tomatischer Betrieb möglich ist. Eine andere Möglichkeit zur Erfassung des Drehmomentes des Motors 1 zu diesem Zweck ist, an geeigneter Stelle, wie beispielsweise der Werk­ zeugspindel, Drehmomentsensoren anzuordnen.

In analoger Weise kann der Motor 1 auch mit Gleichstrom be­ trieben werden, wie es bei Elektrowerkzeugen der Fall ist, die netzunabhängig mittels eines Akkus versorgt werden. Hierbei kommt dann ein anderer Schaltertyp, wie ein Mos- Fet, zum Einsatz.

Claims (6)

1. Schalteinrichtung an einem von Hand führbaren Elektro­ werkzeug, wie Bohrmaschine oder Schrauber, dessen Motor zwischen zwei Betriebsarten elektrisch umschaltbar ist, in deren erster Betriebsart die Werkzeugspindel mit ei­ nem kontinuierlichen Drehmoment und in deren zweiter Be­ triebsart mit einem pulsierenden Drehmoment angetrieben ist, gekennzeichnet durch einen am Elektrowerkzeug derart plazierten Umschalter (3), daß dessen Betätigungsglied (4) mit einer das Elektrowerkzeug während einer Be­ triebsphase führenden Bedienungshand erreichbar ist, und durch eine solche elektrische Schaltung des Umschalters (3), daß dieser bei jeder Betätigung während der Be­ triebsphase den Motor von der momentanen Betriebsart in die andere Betriebsart umsteuert.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter zusätzlich zu einem Hauptschalter an dem Elektrowerkzeug vorhanden und gegenüber diesem nach­ rangig geschaltet ist.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß der Umschalter (3) zugleich der Hauptschalter des Elektrowerkzeugs ist, der mit jedem Wiedereinschalten des Motors während der Betriebsphase die Betriebsart um­ steuert.

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (3) ein Triggerschalter für die Dreh­ zahlsteuerung des Motors ist.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) des Elektrowerkzeugs und der Umschal­ ter (3) mittels einer Steuerschaltung miteinander elek­ trisch verknüpft sind, die ein Zeitglied hat und die nach Ablauf einer hiermit festlegbaren Ausschaltdauer das Wiedereinschalten des Motors in einer der beiden Be­ triebsarten als vorgewählte Startbetriebsart bewirkt.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung ein Meßglied zur Erfassung eines Grenzdrehmomentes aufweist und bei Erreichen des Grenz­ drehmomentes den Motor ausschaltet.