DE202006006508U1

DE202006006508U1 - Elektrowerkzeug-Sicherheitssystem

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Publication number: DE202006006508U1
Application number: DE202006006508U
Authority: DE
Original assignee: Steinel GmbH and Co KG
Current assignee: Steinel GmbH and Co KG
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2016-04-21
Also published as: US20060238946A1

Abstract

Elektrowerkzeug-Sicherheitssystem mit
einem mit einer Stromversorgungsquelle (AC Input) verbindbaren Anschluss (18),
einer in einem Elektrowerkzeug (12) vorgesehenen elektrischen Last (33),
einem mit der Last verbundenen EIN-/AUS-Schalter, (20) wobei der EIN-/AUS-Schalter das Anlegen elektrischer Leistung an die Last verhindert, wenn der EIN-/AUS-Schalter in einem ersten Schaltzustand steht, und das Anlegen elektrischer Leistung an die Last ermöglicht, wenn der EIN-/AUS-Schalter in einem zweiten Schalterzustand steht, und
einer zwischen dem Anschluss und dem EIN-/AUS-Schalter verbundenen Sicherheitsschaltung (32), die ausgebildet ist zum Erfassen, ob sich der EIN-/AUS-Schalter im ersten Schaltzustand oder im zweiten Schaltzustand befindet, und zum Steuern elektrischer Leistung für den EIN-/AUS-Schalter in Abhängigkeit von dem erfassten Schaltzustand, wobei die Sicherheitsschaltung elektrische Leistung von dem Anschluss an den EIN-/AUS-Schalter anlegt, wenn in dem ersten Schaltzustand des EIN-/AUS-Schalters elektrische Leistung an dem Anschluss anliegt und wobei die Sicherheitsschaltung das Anlegen elektrischer Leistung an den EIN-/AUS-Schalter verhindert, bis der EIN-/AUS-Schalter in...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft generell Sicherheitslösungen zum Einsatz mit Elektrowerkzeugen und im vorliegenden Fall ein Sicherheitssystem, welches verhindert, dass elektrische Leistung an ein Elektrowerkzeug bei Verbindung mit einer Spannungsquelle angelegt wird, wenn der EIN-/AUS-Schalter des Elektrowerkzeugs sich in der EIN-Position befindet.
Ein potentiell gefährliches und kostenträchtiges Risiko am Arbeitsplatz ist der versehentliche Betrieb von unbeaufsichtigten Elektrowerkzeugen. Ein typisches Szenario kennt dabei Elektrowerkzeuge, die von einem Anschluss (typischerweise einer Wechselstromsteckdose) ausgesteckt sind, während ein EIN-/Aus-Schalter oder Leistungsschalter in der EIN-Position verblieben ist. Ohne festzustellen, dass sich der EIN-/AUS-Schalter in der EIN-Position befindet, verbindet eine Bedienperson das Elektrowerkzeug mit dem Anschluss (d.h. steckt z.B. das Versorgungskabel ein). Häufig ist der Anschluss zudem von dem Elektrowerkzeug selbst weit entfernt und ist mit diesem über ein langes Verlängerungskabel verbunden. Wenn in dieser Situation die Bedienperson das Elektrowerkzeug mit dem Anschluss verbindet, arbeitet das Elektrowerkzeug unbeabsichtigt und nicht überwacht. Dies kann sowohl für Menschen, die sich in der Nähe des Elektrowerkzeugs befinden, gefährlich sein, als auch kostenträchtig für den Fall, dass das unbeaufsichtigte und unkontrollierte Elektrowerkzeug signifikanten Schaden verursacht. Zahlreiche weitere Situationen existieren, bei welchen es von kritischer Wichtigkeit ist, dass Elektrowerkzeuge nicht unbeobachtet in Betrieb gesetzt werden.
Ein weiteres Problem liegt darin, dass eingesetzte Sicherheitssysteme, die zum Verhindern eines unbeabsichtigten Starts unbeobachteter Geräte eingesetzt werden, absichtlich übergangen bzw. überbrückt werden. In vielen Fällen wird typischerweise ein manueller Reset-Knopf oder ein Lasttrennschalter eingesetzt, welcher durch so einfache Verfahren überbrückt werden kann, wie das Aufbringen eines Stück Klebebands über den Reset-Knopf, so dass er sich stets in seiner Reset-Position befindet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung, insbesondere ein Elektrowerkzeug-Sicherheitssystem, zu schaffen, welches das unbeabsichtigte und/oder unüberwachte Inbetriebsetzen von Elektrowerkzeugen wirksam verhindert.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung bzw. das System nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
So weist das Elektrowerkzeug einen EIN-/AUS-Schalter sowie eine Last auf. Ein Sicherheitsschaltkreis ist zwischen einem eine Verbindung zu einer Versorgungsspannung herstellenden Anschluss sowie dem EIN-/AUS-Schalter des Elektrowerkzeugs vorgesehen. Der Sicherheitsschaltkreis erkennt den Schaltzustand des EIN-/AUS-Schalters, und wenn der EIN-/AUS-Schalter in der AUS-Position (bei mit der Spannungsversorgung verbundenem Zustand) steht, leitet der Sicherheitsschaltkreis elektrische Leistung von dem Eingangsanschluss zum EIN-/AUS-Schalter.
Wenn allerdings der EIN-/AUS-Schalter in der EIN-Position steht (im dann mit der Versorgungsspannung verbundenen Zustand), verhindert der Sicherheitsschaltkreis, dass elektrische Leistung vom Eingangsanschluss zum EIN-/AUS-Schalter geleitet wird, bis der EIN-/AUS-Schalter zunächst in die AUS-Position geschaltet wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit einem Elektrowerkzeug und einer Leistungssteuerungsvorrichtung für dieses Elektrowerkzeug; und
2: ein Schaltbild der Leistungssteuerungsvorrichtung.
In der 1 ist schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines Sicherheitssystems gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Sicherheitssystem 10 weist ein im vorliegenden Beispiel als Heißluftpistole realisiertes Elektrowerkzeug 12 auf, ferner ein Versorgungsspannungskabel 14, eine Leistungssteuerungsvorrichtung 16 sowie einen Spannungsversorgungsstecker 18. Der Spannungsversorgungsstecker ist mit einem Anschluss (Steckdose, nicht gezeigt) verbindbar, womit elektrische Leistung zur Leistungssteuerungsvorrichtung 16 gelangt. Die Leistungssteuerungsvorrichtung 16, die weiter im Detail im Zusammenhang mit 2 beschrieben wird, wirkt als Schnittstelle bzw. Übergangselement (gateway) zwischen dem Stecker 18 und der Heißluftpistole 12. Ein EIN-/AUS-Schalter 20, der an der Heißluftpistole 12 vorgesehen ist, ermöglicht das Schalten der Heißluftpistole 12 zwischen zwei Schaltzuständen, EIN und AUS. Wenn der EIN-/AUS-Schalter 20 in der EIN-Position steht, ist der EIN-/AUS-Schalter 20 geschlossen und ein Strompfad ist durch die Heißluftpistole 12 geschaltet. Wenn ein Wechselstrom über die Leistungssteuerungsvorrichtung 16 anliegt, erzeugt das Heißluftgebläse 12 in der EIN-Position einen Luftstrom mit Temperaturen, die zwischen typischerweise 10°C und mehr als 537°C (entsprechend 1000°F) liegen. Wenn sich der EIN-/AUS-Schalter 20 in der AUS-Position befindet, ist der EIN-/AUS-Schalter 20 geöffnet, und der elektrische Stromkreis durch die Heißluftpistole 12 ist geöffnet. Selbst wenn Wechselstrom durch die Leistungssteuerungsvorrichtung 16 bereitgestellt wird, arbeitet das Heißluftgebläse 12 nicht, bis der EIN-/AUS-Schalter 20 in die EIN-Position geschaltet wird. Die Leistungssteuerungsvorrichtung 16 erfasst den. Schaltzustand des EIN-/AUS-Schalters 20 und verhindert, dass elektrische Spannung an dem Heißluftgebläse 12 anliegt, wenn der EIN-/AUS-Schalter 20 in der EIN-Position steht und eine Wechselspannung an das Sicherheitssystem angelegt wird. Beispielsweise verhindert die Leistungssteuerungsvorrichtung 16 bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass Wechselspannung an den EIN-/AUS-Schalter 20 und damit das Heißluftgebläse 20 angelegt wird, wenn sich der EIN-/AUS-Schalter 20 in der EIN-Position befindet und plötzlich Wechselspannung an das Sicherheitssystem 10 angelegt wird. Hierdurch wird ein unbeabsichtigter Betrieb des Heißluftgebläses 12 verhindert, wenn dieses unbeaufsichtigt ist. Ein typisches Szenario, bei welchem ein Elektrowerkzeug (hier: Heißluftgebläse) mit Wechselspannung unbeaufsichtigt versehen wird, tritt dann auf, wenn das Elektrowerkzeug von der Steckdose abgezogen wird, während der EIN-/AUS-Schalter in der EIN-Position verbleibt. Ohne elektrische Leistung wird das Gerät nicht mehr betrieben, so dass eine Bedienperson irrtümlich annehmen könnte, dass sich der EIN-/Aus-Schalter in der AUS-Position befindet. Wenn dann die Bedienperson oder jemand anderes zum entfernten Ende des Versorgungskabels geht und dieses wieder in die Steckdose steckt, wird das Elektrowerkzeug unbeaufsichtigt mit Wechselstrom versorgt, was zu einem potentiell gefährlichen Betriebszustand führt. In dieser Situation verhindert das Sicherheitssystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, dass Wechselspannung an das Heißluftgebläse 12 angelegt wird, so dass ein unbeabsichtigter Betrieb des Heißluftgebläses 12 verhindert werden kann.
Bei der beispielhaften Realisierungsform gemäß 1 sind die Leistungssteuerungsvorrichtung 16 und der Stecker 18 gemeinsam in einem Gehäuse vorgesehen, so dass eine Bedienperson die Leistungssteuerungsvorrichtung 16 nicht vom Heißluftgebläse 12 trennen kann, etwa in der Absicht, die Sicherheitsfunktion des Sicherheitssystems 10 zu übergehen. In anderen Realisierungsformen kann die Leistungssteuerungsvorrichtung 16 innerhalb des Heißluftgebläses 12 vorgesehen sein (anstatt in einer Entfernung vom Heißluftgebläse 12 entlang eines Versorgungskabels 14). In noch einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Leistungssteuerungsvorrichtung 16 getrennt vom Versorgungsstecker 18 vorliegen und kann von dem Elektrowerkzeug lösbar vorgesehen sein. Dies würde es ermöglichen, dass eine Bedienperson die Leistungssteuerungsvorrichtung 16 von dem Sicherheitssystem 10 trennt (und damit das System potentiell aushebelt), würde es jedoch auch ermöglichen, dass die Sicherheitsschaltung mit älteren Elektrowerkzeugen betrieben werden kann, die nicht mit den Sicherungsmerkmalen der vorliegenden Erfindung versehen sind.
Die 2 zeigt ein Schaltbild der Leistungssteuerungsvorrichtung 16, eingeschlossen Eingänge (Anschlüsse) X1 und X2, Ausgänge X3 und X4, Wechselspannungs-Gleichspannungswandler (AC/DC-Converter = Gleichrichter 30) sowie eine Sicherheitsschaltung 32. Die Eingangsanschlüsse X1 und X2 legen Wechselspannung vom Stecker 18 an den Gleichrichter 30 sowie die Sicherheitsschaltung 32 an. Die Ausgangsanschlüsse X3 und X4 stellen Wechselspannung für das Heißluftgebläse 12 bereit, wenn die Sicherheitsschaltung 16 dies gestattet. Der Eingangsanschluss X1 ist der Phasenanschluss, Anschluss X2 ist der Nullleiter-Anschluss; entsprechend ist der Ausgangsanschluss X3 der Phasen-Ausgangsanschluss und Ausgang X4 beschreibt den Nullleiter. Das Heißluftgebläse 12 ist mit den Ausgangsanschlüssen X3 und X4 der Leistungssteuerungsvorrichtung 16 verbunden. Um den Betrieb der Leistungssteuerungsvorrichtung 16 in Verbindung mit dem Heißluftgebläse 12 zu beschreiben, sind die Schalt elemente des Heißluftgebläses 12 gezeigt. In Reihe zwischen den Ausgangsanschlüssen X3 und X4 ist ein EIN-/AUS-Schalter 20 sowie eine Wechselstromlast 33 vorgesehen. Der EIN-/AUS-Schalter 20 ist mit dem Anschluss X3 verbunden, so dass elektrischer Strom durch den EIN-/AUS-Schalter 20 fließen muss, bevor er an der Wechselspannungslast 33 anliegt. Die Wechselspannungslast 33 kann ein Motor, eine Heizwicklung oder ein anderes Element sein, welches mit elektrischer Leistung betrieben wird.
Der Gleichrichter (AC/DC-Converter) 30 wirkt so, dass er Wechselspannung in Gleichspannung (DC) umsetzt. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel empfängt der Gleichrichter 30 als Eingangssignal am Eingangsanschluss X1 anliegende Wechselspannung und setzt diese in 24 Volt Gleichspannung V_dc um. Der Gleichrichter 30 weist eine Spannungsteilerschaltung 34, einen Brückengleichrichter 36 sowie eine Stabilisierungsschaltung 38 auf. Die Spannungsteilerschaltung 34 ist mit dem Eingangsanschluss X1 verbunden und weist Widerstände R1 und R2 sowie einen Kondensator C1 auf. An die Spannungsteilerschaltung 34 angelegte Wechselspannung (typischerweise zwischen 110 und 220 Volt) wird mittels der Spannungsteilerschaltung 34 auf eine niedrigere Spannung umgesetzt, bevor sie an dem Brückengleichrichter 36 anliegt. Der Brückengleichrichter 36 weist die Dioden D1, D2, D3 sowie D4 auf, die zum Gleichrichten des Wechselspannungssignals in ein Gleichspannungssignal wirken. Das Ausgangssignal des Brückengleichrichters 36 ist ein grobes, unstabilisiertes Gleichspannungssignal, das an die Stabilisierungsschaltung 38 angelegt wird. Die Stabilisierungsschaltung 38 weist eine Zenerdiode D5 sowie einen Kondensator C2 auf. Die Zenerdiode D5 stellt sicher, dass die vom Brückengleichrichter 36 erzeugte Spannung nicht über die gewünschten 24 Volt steigt, während der Kondensator C2 hilft, die vom Brückengleichrichter 36 erzeugte Spannung nicht unter die gewünschten 24 Volt abfallen zu lassen. Der in 2 gezeigte Gleichrichter 30 ist ein Ausführungsbeispiel, und dem einschlägigen Durchschnittsfachmann stehen zahlreiche weitere Wege, einen Gleichrichter zu realisieren, offen. Das Ausgangssignal V_dc des Gleichrichters liegt an einer Sicherheitsspaltung 32 (safety circuit in 2) an. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Spannung V_dc 24 Volt, obwohl die Spannung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen, bei welchen eine Spannung von einer Gleichspannungsquelle bereitgestellt werden würde, wäre ein Gleichrichter nicht notwendig; statt dessen würde eine Spannungsabsenkerschaltung oder ein Transformator anstelle des Gleichrichters eingesetzt werden.
Die Sicherheitsschaltung 32 arbeitet so, dass sie verhindert, dass Wechselspannung am Heißluftgebläse 12 anliegt, wenn der EIN-/AUS-Schalter 20 auf EIN steht und Wechselspannung plötzlich am Sicherheitssystem anliegt. Die Sicherheitsschaltung 32 weist eine Überwachungsschaltung 40, einen Relais-Kontakt 42 sowie eine Relais-Steuerschaltung 44 auf. Die Überwachungsschaltung 40 ist mit dem Eingangsanschluss X1 und dem Ausgangsanschluss X3 verbunden und funktioniert so, dass er den Zustand des EIN-/AUS-Schalters 20 auf der Basis des Widerstands zwischen den Ausgängen X3 und X4 detektiert. Wenn der EIN-/AUS-Schalter 20 im AUS-Zustand steht (d.h. der Schalter 20 geöffnet ist), dann ist der elektrische Widerstand zwischen den Ausgangsanschlüssen X3 und X4 sehr hoch. Wenn der EIN-/AUS-Schalter 20 in der EIN-Stellung steht (d.h. der Schalter 20 geschlossen ist), ist der elektrische Widerstand zwischen den Anschlüssen X3 und X4 viel geringer (etwa entsprechend dem elektrischen Widerstand durch die Wechselstromlast 33). Wenn der EIN-/AUS-Schalter 20 auf EIN steht, wenn Wechselspannung an der Sicherheitsschaltung 16 anliegt, dann verhindert der Überwachungsschaltkreis 40 mittels des Relais-Kontakts 42, dass Wechselspannung an das Heißluftgebläse 12 angelegt wird.
Die Überwachungsschaltung 40 weist einen Widerstand R3 sowie einen Optokoppler 46 auf, welcher wiederum lichtemittierende Dioden (LEDs) L1 und L2 sowie einen Phototransis tor T1 aufweist. Der Relais-Kontakt ist ferner mit dem Eingangsanschluss X1 und dem Ausgangsanschluss X3 verbunden. Wenn er geschlossen ist, erzeugt der Relais-Kontakt 42 einen Strompfad zwischen dem Eingang X1 und dem Ausgang X3, so dass eine am Eingang X1 anliegende Wechselspannung an das Heißluftgebläse 12 angelegt wird. Der Relais-Kontakt 42 wird durch die Relais-Steuerschaltung 44 geöffnet und geschlossen. Die Relais-Steuerschaltung 44 ist mit der Gleichspannung V_dc, wie vom Gleichrichter 30 bereitgestellt, verbunden. Die Relais-Steuerschaltung 44 weist eine Relais-Spule 48, Widerstände R4, R5 und R6, einen Kondensator C3, einen Transistor T2, eine Diode D6 sowie eine LED D7 auf.
Wenn Spannung an das Sicherheitssystem 10 angelegt wird, gibt es zwei mögliche Szenarien. Im ersten Szenario benutzt die Relais-Steuerschaltung 44 die vom Gleichrichter 30 erzeugte Spannung zum Aktivieren der Relais-Spule 48 und Schließen des Relais-Kontaktes 42. Der EIN-/AUS-Schalter 20 befindet sich in der AUS-Position, und die Relais-Steuerschaltung 44 schließt den Relais-Kontakt 42, so dass Spannung an das Heißluftgebläse 12 angelegt wird. Wenn der EIN-/AUS-Schalter 20 durch eine Bedienperson in die EIN-Position geschaltet wird, was verdeutlicht, dass das Heißluftgebläse 12 beabsichtigt betrieben wird, arbeitet das Heißluftgebläse 12 in der üblichen Weise. Im zweiten Szenario befindet sich der EIN-/AUS-Schalter 20 in der EIN-Position, wenn Wechselspannung angelegt wird, was darauf hinweist, dass das Heißluftgebläse 12 möglicherweise unbeaufsichtigt ist. In diesem Szenario stellt die Überwachungsschaltung 40 fest, dass der EIN-/AUS-Schalter 20 in der EIN-Position steht und verhindert, dass die Relais-Steuerschaltung 44 die Relais-Spule 48 aktiviert, wodurch das Schließen des Relais-Kontakts 42 verhindert wird. Das Heißluftgebläse 12 wird nicht betreibbar sein, bis der EIN-/AUS-Schalter 20 zunächst in die AUS-Position bewegt wird. Die Funktionsweise der Sicherheitsschaltung 32 im Hinblick auf diese zwei Szenarien wird im weiteren beschrieben.
Im ersten Szenario befindet sich der EIN-/AUS-Schalter 20 in der AUS-Position, was zu einem geöffneten Schaltkreis führt und einen großen Widerstand zwischen den Ausgängen X3 und X4, wie für die Sicherheitsschaltung 32 sichtbar, führt. Der geöffnete Schaltkreis zwischen den Ausgängen X3 und X4 verhindert, dass Strom durch die Überwachungsschaltung 40 mit den Widerständen R3 und den LEDs L1 und L2 zur Heißluftpistole 12 fließt. Entsprechend ist zu diesem Zeitpunkt der Relaiskontakt 42 geöffnet, was bedeutet, dass kein Strom vom Eingang X1 zum Ausgang X3 durch den Relais-Kontakt 42 fließt. Am Anschluss X1 anliegende Spannung wird an die Gleichrichter 30 angelegt, was zur Erzeugung Gleichspannung V_dc führt. Die Gleichspannung V_dc wird dann an die Relais-Steuerschaltung 44 angelegt und ist mit der Relais-Spannung 48 verbunden, genauso wie mit dem Kondensator C3, wodurch der Kondensator C3 geladen wird. Ein vollständig geladener Kondensator C3 erzeugt eine ausreichende Spannung am Transistor T2 über den Widerstand R5, so dass der Transistor T2 einschaltet. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Transistor T2 als Schalter mit zwei Schaltzuständen benutzt, welche abhängig sind von der durch den Kondensator C3 an den Transistor T2 angelegten Spannung. Bei dieser besonderen Ausführungsform ist der Transistor T2 als Bipolar-Transistor (BJT) realisiert, wobei für den einschlägigen Fachmann offensichtlich ist, dass der Transistor T2 auf zahlreiche alternative Weisen realisiert werden kann. Wenn keine Spannung oder nur eine sehr geringe Spannung durch den Kondensator C3 bereitgestellt wird, befindet sich der Transistor T2 im ersten Schaltzustand (bzw. ausgeschaltet). Im Ausschaltzustand ist der Transistor T2 nicht leitend bzw. weist einen hohen Widerstand auf, so dass er das Fließen eines Stroms durch den Transistor T2 verhindert. Wenn eine ausreichende Spannung durch den Kondensator C3 angelegt wird, befindet sich der Transistor T2 im zweiten Schaltzustand bzw. Einschaltzustand. Im Einschaltzustand ist der Transistor T2 leitend bzw. weist einen niedrigen Widerstand auf, so dass Strom durch den Transistor fließen kann. Wenn der Transistor T2 eingeschaltet ist, ist ein Stromkreis zwischen der Gleichspannung V_dc über die Relais-Spule 48 und den Transistor T2 zu Masse geschlossen. Durch die Relais-Spule 48 fließender Strom bewirkt das Schließen des Relais-Kontakts 42, wodurch ein Strompfad zwischen dem Eingang X1 und dem Ausgang X3 geschlossen wird, so dass Spannung an dem Heißluftgebläse 12 anliegt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der EIN-/AUS-Schalter 20 in der AUS-Position (offener Schaltkreis), und daher, obwohl Wechselspannung an der Heißluftpistole 12 durch die offene Schaltung anliegt, wird keine Spannung an die Wechselspannungslast 33 angelegt. Sobald der EIN-/AUS-Schalter 20 in die EIN-Position (Stromkreis geschlossen) geschaltet wird, liegt elektrische Spannung an der Wechselstromlast 33 an und das Heißluftgebläse 12 arbeitet wie vorgesehen. Die Diode D6 wirkt so, dass sie die Relais-Spannung 48 von unerwarteten Spannungs- bzw. Stromspitzen schützt, und der Widerstand R6 sowie die LED D7 wirken so, dass sie einem Bediener anzeigen, dass Leistung an dem Ausgangsanschluss X3 anliegt, so dass das Heißluftgebläse 12 betriebsbereit ist. Wenn der Transistor T2 eingeschaltet ist, wodurch Gleichspannung V_dc einen Stromfluss durch die Relais-Spule 48 erzeugt, wird Strom durch den Widerstand R6 und LED D7 fließen, so dass die LED D7 Licht emittiert und einer Bedienperson anzeigt, dass elektrische Leistung an dem Heißluftgebläse 12 anliegt.
Im zweiten Szenario, wenn der EIN-/AUS-Schalter 20 in der EIN-Position steht (geschlossener Schaltkreis), existiert ein Strompfad durch das Heißluftgebläse 12. Wenn in diesem Szenario plötzlich Wechselspannung an das Sicherheitssystem 10 angelegt wird, verhindert die Sicherheitsschaltung 12, dass Wechselspannung an das Heißluftgebläse 12 angelegt wird, durch Verhindern, dass sich der Relais-Kontakt 42 schließt. Wenn der EIN-/AUS-Schalter 20 sich in der EIN-Position befindet (geschlossener Schaltkreis), liegt ein geschlossener Stromkreis vom Eingangsanschluss X1 über die Überwachungsschaltung 40 und den EIN-/AUS-Schalter 20 zur Wechselspannungslast 33 vor. Der durch die Überwachungsschaltung 40 (und damit durch das Heißluftgebläse 12 über den Ausgang X3) fließende Strom wird mittels des Widerstands R3 relativ klein gehalten, was verhindert, dass zum Betrieb ausreichende elektrische Leistung am Heißluftgebläse 12 anliegt. Allerdings ist der durch die LEDs L1 und L2 des Optokopplers 46 fließende Strom ausreichend, um die lichtemittierenden Dioden zu aktivieren. Wenn die Phase des Wechselstroms positiv ist, wird Strom durch die LED L2 fließen und eine Lichterzeugung hervorrufen. Bei negativer Phase wird Strom durch die LED L1 fließen und auch für eine Lichtstrahlung sorgen. Auf diese Weise wird daher, wenn immer Strom durch die Überwachungsschaltung 40 fließt, Licht entweder von der LED L1 oder der LED L2 emittiert. Wenn Licht von der LED L1 oder L2 emittiert wird, was auf einen Stromfluss durch die Überwachungsschaltung 40 hindeutet, wird der Phototransistor T1 eingeschaltet. Wie oben im Zusammenhang mit Transistor T2 diskutiert, schaltet der Phototransistor T1 auch zwischen zwei Schaltungszuständen auf der Basis des Lichtsignals, wie von den LEDs L1 und L2 erzeugt. Im ersten Schaltzustand, wenn kein Signal von den LEDs L1 und L2 erzeugt wird, ist der Phototransistor T1 nichtleitend oder ausgeschaltet. Wenn der Phototransistor T1 ausgeschaltet ist, kann die Gleichspannung V_dc den Kondensator C3 laden, wodurch der Transistor T2 eingeschaltet wird. Wenn Strom durch die LEDs L1 und L2 fließt, wird der Phototransistor T1 eingeschaltet, wodurch durch die Gleichspannung V_dc erzeugter Strom über den Phototransistor T1 abfließt, statt den Kondensator C3 zu laden. Entsprechend wird im Kondensator C3 gespeicherte Ladung über den Phototransistor T1 entladen, anstatt Spannung für den Transistor T2 bereitzustellen. Solange wie der Phototransistor T1 eingeschaltet ist, ist der Kondensator C3 nicht in der Lage, sich vollständig aufzuladen und kann daher nicht den Transistor T2 einschalten, was wiederum das Schließen des Relais-Kontakts 42 verhindert. Auf diese Weise kann kein Strom vom Eingangsanschluss X1 über den Relais-Kontakt 42 zum Ausgangsanschluss X3 und damit zum Heißluftgebläse 12 fließen.
Um den Relais-Kontakt 42 zu schließen und das Heißluftgebläse 12 zu betreiben, muss zunächst der EIN-/AUS-Schalter 20 in die AUS-Position bewegt werden und dann wieder zurück in die EIN-Position. Wenn das Heißluftgebläse 12 in die AUS-Position geschaltet ist, wird durch den EIN-/AUS-Schalter 20 zwischen dem Ausgang X3 und dem Ausgang X4 ein geöffneter Schaltkreis erzeugt, so dass kein Strom mehr zwischen dem Wechselspannungseingang X1 über die Überwachungsschaltung 40 zum Ausgang X3 fließen kann. Hierdurch wird verhindert, dass der Phototransistor T1 eingeschaltet wird, so dass die Gleichspannung V_dc den Kondensator C3 vollständig laden kann. Ein vollständig geladener Kondensator C3 führt zu einem eingeschalteten Transistor T2, und die Gleichspannung V_dc erzeugt einen Strom durch die Relais-Spule 48 und den Transistor T2 nach Masse, wodurch der Relais-Kontakt 42 schließt. Wenn daher Wechselspannung an das Sicherheitssystem 10 angelegt wird, wenn sich der EIN-/AUS-Schalter auf EIN befindet, dann besteht die einzige Möglichkeit für eine Bedienperson zur Inbetriebnahme des Heißluftgebläses 12 darin, den EIN-/AUS-Schalter 20 in die AUS-Position zu schalten und dann zurück in die EIN-Position. Auf diese Weise bewirkt das Sicherheitssystem 20, dass eine Bedienperson tatsächlich sich bei der Heißluftpistole 12 befindet, wenn elektrische Leistung an dem Heißluftgebläse 12 (oder irgendeinem andren Elektrowerkzeug) anliegt.
Die nachfolgende Tabelle 1 beschreibt eine Stückliste, welche zur Realisierung des Ausführungsbeispiels der 2 benutzt wird, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf diese Stückliste bzw. die darin enthaltenen Werte beschränkt ist.

Claims

Elektrowerkzeug-Sicherheitssystem mit einem mit einer Stromversorgungsquelle (AC Input) verbindbaren Anschluss (18), einer in einem Elektrowerkzeug (12) vorgesehenen elektrischen Last (33), einem mit der Last verbundenen EIN-/AUS-Schalter, (20) wobei der EIN-/AUS-Schalter das Anlegen elektrischer Leistung an die Last verhindert, wenn der EIN-/AUS-Schalter in einem ersten Schaltzustand steht, und das Anlegen elektrischer Leistung an die Last ermöglicht, wenn der EIN-/AUS-Schalter in einem zweiten Schalterzustand steht, und einer zwischen dem Anschluss und dem EIN-/AUS-Schalter verbundenen Sicherheitsschaltung (32), die ausgebildet ist zum Erfassen, ob sich der EIN-/AUS-Schalter im ersten Schaltzustand oder im zweiten Schaltzustand befindet, und zum Steuern elektrischer Leistung für den EIN-/AUS-Schalter in Abhängigkeit von dem erfassten Schaltzustand, wobei die Sicherheitsschaltung elektrische Leistung von dem Anschluss an den EIN-/AUS-Schalter anlegt, wenn in dem ersten Schaltzustand des EIN-/AUS-Schalters elektrische Leistung an dem Anschluss anliegt und wobei die Sicherheitsschaltung das Anlegen elektrischer Leistung an den EIN-/AUS-Schalter verhindert, bis der EIN-/AUS-Schalter in den ersten Schaltzustand versetzt wird, wenn der EIN-/AUS-Schalter sich im zweiten Schaltzustand befindet und elektrische Leistung an den Anschluss angelegt wird.
Elektrowerkzeug-Sicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschaltung aufweist: einen in einem ersten elektrischen Pfad zwischen dem Anschluss und dem EIN-/AUS-Schalter vorgesehenen Re lais-Kontakt (42), welcher so ausgebildet ist, dass bei offenem Relais keine elektrische Leistung an den EIN-/AUS-Schalter von dem Anschluss über den ersten elektrischen Pfad angelegt wird, und bei geschlossenem Relais elektrische Leistung an den EIN-/AUS-Schalter von dem Anschluss über den elektrischen Pfad angelegt wird, eine in einem zweiten elektrischen Pfad zwischen dem Anschluss und dem EIN-/AUS-Schalter vorgesehene Überwachungsschaltung (40), die so ausgebildet ist, dass bei dem EIN-/AUS-Schalter in dem ersten Schaltzustand kein Strom durch den zweiten elektrischen Pfad fließt und bei dem EIN-/AUS-Schalter in dem zweiten Schaltzustand Strom durch den zweiten elektrischen Pfad fließt, und eine Relais-Steuerschaltung (44), die so ausgebildet ist, dass bei dem EIN-/AUS-Schalter in dem ersten Schaltzustand die Relais-Steuerschaltung ein Schließen des Relais-Kontakts bewirkt und bei dem ein EIN-/AUS-Schalter in dem zweiten Schaltzustand ein in der Überwachungsschaltung fließender Strom verhindert, dass die Relais-Steuerschaltung den Relais-Kontakt schließt.
Elektrowerkzeug-Sicherheitssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Relais-Steuerschaltung (44) aufweist: eine Stromversorgung (30), eine mit der Stromversorgung verbundene Relais-Spule (48), wobei durch die Relais-Spule fließender Strom das Schließen des Relais-Kontakts (42) bewirkt, einen mit der Stromversorgung verbundenen Kondensator (C3), wobei die Stromversorgung eine Ladung für den Kondensator bereitstellt, einen zweiten, mit der Relais-Spule verbundenen Schalter (T2), welcher einen ersten sowie einen zweiten, durch die vom Kondensator gelieferte Ladung bestimmten Schaltzustand anbietet, wobei Strom am Fließen durch die Relais-Spule gehindert wird, wenn der zweite Schalter im ersten Schaltzustand steht und Strom durch die Relais-Spule fließen kann, wenn der zweite Schalter im zweiten Schaltzustand steht, wodurch der Relais-Kontakt schließt.
Elektrowerkzeug-Sicherheitssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung (40) aufweist: einen mit dem Anschluss verbundenen Widerstand (R3), eine mit dem Widerstand verbundene lichtemittierende Diode LED (L1, L2), die bei durch die Überwachungsschaltung fließendem Strom Licht emittiert, und einen dritten, mit dem Kondensator verbundenen Schalter (T1), welcher einen ersten und einen zweiten, durch von der LED emittiertes Licht bestimmten ersten und zweiten Schaltzustand aufweist, wobei der dritte Schalter im ersten Schaltzustand steht, wenn die LED kein Licht emittiert und ein Schließen des Relais-Kontakts durch die Relais-Steuerschaltung bewirkt wird, und wobei der dritte Schalter sich im zweiten Schaltzustand befindet, wenn die LED Licht emittiert, wodurch die Relais-Steuerschaltung daran gehindert wird, den Relais-Kontakt zu schließen.
Elektrowerkzeug-Sicherheitssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand einen Widerstandswert von etwa 47k Ohm aufweist.
Elektrowerkzeug-Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei im zweiten Schaltzustand stehendem EIN-/AUS-Schalter in der Überwachungsschaltung fließender Strom nicht ausreicht, um das Elektrowerkzeug mit Betriebsenergie zu versehen.
Elektrowerkzeug-Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schalter (T2) ein Bipolar-Transistor ist.
Elektrowerkzeug-Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Schalter (T1) ein Phototransistor ist.
Elektrowerkzeug mit: einem EIN-/AUS-Schalter (20), einer Versorgungsspannungsleitung (14); einem am distalen Ende der Versorgungsspannungsleitung vorgesehenen Stecker (16) mit einem Anschluss (18) zur Verbindung mit Netz-Wechselspannung und einer mit und/oder in dem/den Stecker integrierten Sicherheitsschaltung (32), die elektrisch zwischen dem Anschluss und dem EIN-/AUS-Schalter vorgesehen ist, wobei die Sicherheitsschaltung das Anlegen von Wechselspannung an das Elektrowerkzeug zulässt, wenn bei dem EIN-/AUS-Schalter in einer AUS-Position Wechselspannung an den Anschluss angelegt wird, und wobei die Sicherheitsschaltung das Anlegen von Wechselspannung an das Elektrowerkzeug verhindert, wenn bei dem EIN-/AUS-Schalter in einer EIN-Position Wechselspannung an den Anschluss angelegt wird, wobei das Anlegen der Wechselspannung an das Elektrowerkzeug verhindert wird, bis der EIN-/AUS-Schalter zuerst in die AUS-Position geschaltet wird.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschaltung aufweist: einen in einem ersten elektrischen Pfad zwischen dem Anschluss und dem Elektrowerkzeug vorgesehenen Relais-Kontakt, welcher so ausgebildet ist, dass bei offenem Relais keine elektrische Leistung von dem Anschluss angelegt wird, und bei geschlossenem Re lais elektrische Leistung an das Elektrowerkzeug von dem Anschluss angelegt wird, eine in einem zweiten elektrischen Pfad zwischen dem Anschluss und dem Elektrowerkzeug vorgesehene Überwachungsschaltung, die so ausgebildet ist, dass bei dem EIN-/AUS-Schalter in dem AUS-Schaltzustand kein Strom durch den zweiten elektrischen Pfad fließt und bei dem EIN-/AUS-Schalter in dem EIN-Schaltzustand Strom durch den zweiten elektrischen Pfad fließt, und eine Relais-Steuerschaltung, die so ausgebildet ist, dass bei dem EIN-/AUS-Schalter in dem AUS-Schaltzustand die Relais-Steuerschaltung ein Schließen des Relais-Kontakts bewirkt und bei dem ein EIN-/AUS-Schalter in dem EIN-Schaltzustand ein in der Überwachungsschaltung fließender Strom verhindert, dass die Relais-Steuerschaltung den Relais-Kontakt schließt, und dass Strom an das Elektrowerkzeug angelegt wird.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Relais-Steuerschaltung aufweist: eine Gleichspannungsquelle, eine mit der Gleichspannungsquelle verbundene Relais-Spule, wobei durch die Relais-Spule fließender Strom das Schließen des Relais-Kontakts bewirkt, einen mit der Gleichspannungsquelle verbundenen Kondensator, wobei die Gleichspannungsquelle eine Ladung für den Kondensator bereitstellt, und einen zweiten, mit der Relais-Spule verbundenen Schalter, welcher einen ersten sowie einen zweiten, durch die vom Kondensator gehaltene Ladung bestimmten Schaltzustand anbietet, wobei Strom am Fließen durch die Relais-Spule gehindert wird, wenn der zweite Schalter im ersten Schaltzustand steht und Strom durch die Relais-Spule fließen und den Relais- Kontakt schließen kann, wenn der zweite Schalter im zweiten Schaltzustand steht.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle einen mit Wechselspannung versehenen Gleichrichter aufweist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung aufweist: einen ersten, mit dem Anschluss verbundenen Widerstand, eine mit dem Widerstand verbundene lichtemittierende Diode (LED), die bei durch die Überwachungsschaltung fließendem Strom Licht emittiert, und einen dritten, mit dem Kondensator verbundenen Schalter, welcher einen ersten und einen zweiten, durch von der LED emittiertes Licht bestimmten ersten und zweiten Schaltzustand aufweist, wobei der dritte Schalter im ersten Schaltzustand steht, wenn die LED kein Licht emittiert und ein Schließen des Relais-Kontakts durch die Relais-Steuerschaltung bewirkt wird, und wobei der dritte Schalter sich im zweiten Schaltzustand befindet, wenn die LED Licht emittiert, wodurch die Relais-Steuerschaltung daran gehindert wird, den Relais-Kontakt zu schließen.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der dritte Schalter im ersten Schaltzustand steht, der Kondensator ausreichend geladen ist, um den zweiten Schalter in den zweiten Schaltzustand zu versetzen, wodurch Strom von der Gleichspannungsquelle durch die Relais-Spule und den zweiten Schalter fließt und der durch die Relais-Spule fließende Strom das Schließen der Relais-Kontakte bewirkt.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der dritte Schalter sich im zweiten Schaltzustand befindet, der Kondensator über den dritten Schalter entladen wird und keine ausreichende Ladung aufweist, um den zweiten Schalter in den zweiten Schaltzustand zu versetzen, wodurch kein Strom von der Gleichspannungsquelle über die Relais-Spule und den zweiten Schalter fließt und ein Schließen der Relais-Kontakte verhindert wird.
Zwischen einem Netzspannungsanschluss und einem Elektrowerkzeug verbindbare Sicherheitsschaltung mit einen in einem ersten elektrischen Pfad zwischen dem Anschluss und dem Elektrowerkzeug vorgesehenen Relais-Kontakt, welcher so ausgebildet ist, dass bei offenem Relais keine elektrische Leistung an das Elektrowerkzeug von dem Anschluss über den Relais-Kontakt angelegt wird, und bei geschlossenem Relais elektrische Leistung an das Elektrowerkzeug von dem Anschluss über den Relais-Kontakt angelegt wird, einer in einem zweiten elektrischen Pfad zwischen dem Anschluss und dem Elektrowerkzeug vorgesehenen Überwachungsschaltung, die so ausgebildet ist, dass bei dem Elektrowerkzeug in einem AUS-Schaltzustand kein Strom durch den zweiten elektrischen Pfad fließt und bei dem Elektrowerkzeug in einem EIN-Schaltzustand Strom durch den zweiten elektrischen Pfad fließt, und einer Relais-Steuerschaltung, die so ausgebildet ist, dass bei dem Elektrowerkzeug in dem AUS-Schaltzustand die Relais-Steuerschaltung ein Schließen des Relais-Kontakts bewirkt und Leistung an das Elektrowerkzeug angelegt wird und bei dem in dem EIN-Schaltzustand ein in der Überwachungsschaltung fließender Strom verhindert, dass die Relais-Steuerschaltung den Relais-Kontakt schließt und das Anlegen der Leistung verhindert.
Sicherheitsschaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Relais-Steuerschaltung aufweist: eine Gleichspannungsquelle, eine mit der Gleichspannungsquelle verbundene Relais-Spule, wobei durch die Relais-Spule fließender Strom das Schließen des Relais-Kontakts bewirkt, einen mit der Gleichspannungsquelle verbundenen Kondensator, wobei die Gleichspannungsquelle eine Ladung für den Kondensator bereitstellt, einen mit der Relais-Spule verbundenen ersten Transistor, welcher einen leitenden sowie einen nicht-leitenden, durch die vom Kondensator gelieferte Ladung bestimmten Schaltzustand anbietet, wobei Strom am Fließen durch die Relais-Spule gehindert wird, wenn der erste Transistor im nichtleitenden Schaltzustand steht und Strom durch die Relais-Spule fließen kann, wenn der erste Transistor im leitenden Schaltzustand steht, wodurch der Relais-Kontakt schließt.
Sicherheitsschaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung aufweist: einen mit dem Anschluss verbundenen Widerstand, eine mit dem Widerstand verbundene, lichtemittierende Diode (LED), die Licht emittiert, wenn Strom durch die Überwachungsschaltung fließt und einen mit dem Kondensator verbundenen Phototransistor, welcher einen nicht-leitenden sowie einen weitenden, durch von der LED erzeugtes Licht jeweils bestimmten Zustand aufweist, wobei der Phototransistor im ersten Zustand das Schließen der Relais-Kontakte ermöglicht und dann, wenn der Phototransistor im zweiten Zustand steht, ein Schließen der Relais-Kontakte verhindert wird.
Sicherheitsschaltung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Phototransistor im nicht-leitenden Zustand steht, der Kondensator mit Gleichspannung geladen wird, was bewirkt, dass der erste Transistor in den leitenden Zustand versetzt wird und Strom aus der Gleichspannungsquelle über die Relais-Spule und dem ersten Transistor fließt und den Relais-Kontakt schließt.
Sicherheitsschaltung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Phototransistor im leitenden Zustand steht, der Kondensator über den Phototransistor entladen wird, was bewirkt, dass der erste Transistor im nicht-leitenden Zustand steht und kein Strom aus der Gleichspannungsquelle über die Relais-Spule und den ersten Transistor fließen kann und die Relais-Kontakte nicht schließen.