DE3007833A1

DE3007833A1 - Tragbares, elektromotorisch angetriebenes werkzeug

Info

Publication number: DE3007833A1
Application number: DE19803007833
Authority: DE
Inventors: Edward Valentine Sahrbacker
Original assignee: Lucerne Products Inc
Current assignee: Lucerne Products Inc
Priority date: 1979-03-02
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1980-09-11
Also published as: US4314170A; GB2046029A; GB2046029B; MX148296A; JPS55125911A; JPS6026641B2; DE3007833C2

Description

Tragbares, elektromotorisch angetriebenes Werkzeug

Die Erfindung betrifft elektrische Steuereinheiten für motorisch angetriebene Handwerkzeuge und insbesondere elektrische Steuereinheiten mit einer einen Thyristor und einen Wärmeabführkörper bzw. Kühlkörper aufweisenden Baugruppe.

Mittels Abzug gesteuerte, motorisch betriebene Werkzeuge, Geräte o. dgl. sind bekannt. Manche von diesen umfassen elektrische Steuerschaltungen zum Steuern der Drehzahl des Werkzeugmotors durch Bewegen des Abzugsmechanismus. Bei vielen dieser Werkzeuge, insbesondere elektrischen Bohrern, verwendet man einen Thyristor, wie beispielsweise eine gesteuerte Silizium-Gleichrichtereinheit (gewöhnlich SCR genannt), oder einen Triac in deren elektrischen Steuersystemen (im folgenden werden solche Bauelemente der Kürze halber mit Thyristor bezeichnet). Im Betrieb erzeugen solche Thyristoren Wärme, wenn sie sich im normalen Betrieb befinden. Solche Wärme verursacht oft einen vorzeitigen Ausfall der Einheiten. Oftmals sind die Thyristoren der erste Teil des Steuersystems, der ausfällt, was das Werkzeug vollständig funktionsunfähig macht.

Bei einigen elektrischen Handwerkzeugen ist das Problem der Thyristorüberhitzung teilweise dadurch gelindert worden, daß der Thyristor direkt im abfließenden Luftstrom, der von einem den Motor kühlenden Gebläse erzeugt wird, angeordnet ist. Wenn auch eine solche Kühlung des Thyristors dessen Ausfall herabgesetzt oder hinausgeschoben hat, bleibt doch die Tat-

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sache, daß selbst bei Werkzeugen mit einem gebläsegekühlten Thyristor das erste Teil, das ausfällt, immer noch der Thyristor ist. Wenn auch ein Thyristor im Vergleich zu anderen Teilen des Werkzeugs relativ preiswert ist_f ist dessen Austausch recht schwierig, wenn nicht unmöglich. Dies liegt an dessen Unzugänglichkeit im Werkzeug und an der Schwierigkeit des Austausche in der Steuerschaltung,selbst dann, wenn er zugänglich gemacht ist.

Das Problem der überhitzung des SCR oder Triacs (oder ähnlichen Thyristors) ist auch teilweise dadurch vermindert worden, daß man einen Steuerschaltungsnebenschlußschalter verwendet hat, der den SCR oder Triac von der Steuerschaltung abschaltet, wenn der Motor im wesentlichen volle Drehzahl erreicht, wie es in der US-PS 3 536 973 gezeigt und beschrieben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Handwerkzeug mit einer Thyristor-Kühlkörper-Baugruppe in dessen elektrischer Steuerschaltung verfügbar zu machen, das einen einfachen Aufbau aufweist, preiswert herzustellen ist und hochwirksam arbeitet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben und kann den OnteranSprüchen entsprechend vorteilhaft weitergebildet werden.

Ein Werkzeug entsprechend dieser Lösung oder deren Fortbildungen weist den Vorteil auf, daß seine Thyristor-Kühlkörper-Baugruppe leicht austauschbar ist. Der Kühlkörper kann für eine optimale Wärmeabführung vom Thyristor ausgelegt sein. Die Triac- oder Thyristor-Kühlkörper-Baugruppe kann dauernd luftgekühlt werden, wodurch die Stromzuführfähigkeit des Triacs bis zu dem Punkt erhöht wird, bei welchem ein solcher Triac in der Steuerschaltung selbst dann bleiben kann,

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wenn der Motor mit voller Drehzahl betrieben wird, wodurch die Notwendigkeit eines NebenschlüBschalters beseitigt ist.

Eine erfindungsgemäße Lösung besteht in einem tragbaren, elektromotorisch angetriebenen Werkzeug mit einem Elektromotor und einem elektrischen Steuersystem zum Steuern der Motordrehzahl. Das Steuersystem umfaßt einen elektrischen Schalter zum Steuern des elektrischen Stromflusses zum Motor und eine Thyristor-Kühlkörper-Verbundbaugruppe, wobei elektrischen Strom führende Leiterdrähte den Schalter mit der Baugruppe verbinden. Der Motor besitzt ein Gebläse, das einen Luftstrom zur Kühlung des Motors erzeugt. Das Motorgehäuse weist einen Hohlraum auf, der im Luftstrom angeordnet und zur Aufnahme der Thyristor-Kühlkörper-Baugruppe und deren elektrischen Leiterdrähten in rasch lösbarer Weise konzipiert ist. Der Kühlkörper umfaßt eine längliche Basis mit seitlich abstehenden Wärmeabführfahnen verschiedener Abmessungen, wobei jede Fahne einen Flügelteil aufweist, der seitlich von der Fahne absteht und einer zusätzlichen Wärmeabführung dient. Mit diesem Aufbau besorgt der Kühlkörper eine sehr schnelle Abführung von Wärme vom Thyristor. Und sollte einmal ein Austausch des Thyristors erforderlich sein, so kann dieser sehr leicht bewirkt werden, indem die alte Thyristor-KühlkÖrper-Baugruppe einfach ausgerastet und eine neue Baugruppe eingerastet wird.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der zugehörigen. Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine vertikale Teilschnittansicht eines erfindungsgemäß ausgerüsteten Handbohrers;

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Bohrerabzugschalters und einer damit verbundenen Thyristor- und Kühlkörper-Baugruppe der bei dem Bohrer nach Fig. 1 verwendeten Art;

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Fig. 3 eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten Baugruppe; Fig. 4 eine Teilschnittansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 2; Fig. 5 eine Ansicht längs der Linie 5-5 der Fig. 4;
Fig. 6 eine Ansicht längs der Linie 6-6 der Fig. 4; und

Fig. 7 eine Seitenansicht der Thyristor- und Kühlkörper-Baugruppe, wobei Teile von dieser in Durchsicht gezeigt
sind.

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugsζiffern und/oder -buchstaben gleiche Teile.

Fig. 1 zeigt den rückwärtigen oder Handgriffteil eines elektrischen Bohrers D mit einem Bohrergehäuse 10, das einen üblichen, luftgekühlten Bohrermotor 12, ein Motorgebläse 13 und einen
abzuggesteuerten Schalter 14 mit einem fingerbetätigten Abzug 16 und einem Umschalter 18 aufweist. Eine Baugruppe mit einem SCR, Triac (oder ähnlichem Thyristor) und einem Kühlkörper,
die allgemein mit A bezeichnet ist, ist mittels elektrischer Leiterdrähte 20 und 22 elektrisch mit dem Schalter 14 verbunden .

Der Bohrer D und dessen Grundkomponenten sind in US-Patentschriften der Anmelderin gezeigt und beschrieben. Beispielsweise ist ein Bohrer mit einem gebläsegekühlten Motor in der US-PS 3 671 699 gezeigt. Der Abzugsschalter und das elektrische Steuersystem mit einer Einheit in Form eines SCR, Triacs oder ähnlichen Thyristors ist in der bereits erwähnten US-PS 3 536 973 gezeigt. Der Umschalter ist in der US-PS 3 603 757 gezeigt. Solche Grundkomponenten werden im weiteren nicht im einzelnen beschrieben, da solche Komponenten an sich nicht
die vorliegende Erfindung bestimmen.

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Wie bereits erwähnt, ist der Motor 12 mit einem Gebläse 13 versehen, das einen Luftstrom erzeugt, der im Bohrer D am Motor 12 vorbei nach rückwärts fließt, um diesen zu kühlen. Dieser Luftstrom verläßt den Bohrer durch obere Luftlöcher 26 und hintere Luftlöcher 28. Das Bohrergehäuse 10 weist eine Kammer oder einen Hohlraum 30 auf, die bzw. der im Weg des Luftstroms angeordnet ist. Eine Gehäusewand 3 2 ist mit einer Gehäusezunge 34 versehen, die dazu ausgebildet ist, die Thyristor-Kühlkörper-Baugruppe A in einer nachfolgend zu beschreibenden Weise aufzunehmen. Durch diesen Aufbau ist die Baugruppe A direkt im austretenden Luftstrom angeordnet.

Es werden nun die Fig. 2, 3 und 7 betrachtet. Die Thyristor-Kühlkörper-Baugruppe A umfaßt eine Einheit eines SCR oder Triac (oder ähnlichen Thyristors) 40, die bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem mit ihr zusammenwirkenden Kühlkörper 42 integriert ist, um eine wirksame Wärmeabführung zum Kühlkörper zu erreichen. Der Kühlkörper 42 umfaßt eine längliche Basis 44 mit mehreren seitlich abstehenden, wärmeabführenden Fahnen 46. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Fahnen 46 für eine zusätzliche Wärmeabführung zunehmend größer (in Fig. 7 von rechts nach links) ausgebildet. Jede der Fahnen 46 kann einen Flügel 48 aufweisen, der seitlich von ihr absteht, vorzugsweise unter einem rechten Winkel, wie es gezeigt ist, und zwar für eine noch weitere zusätzliche Wärmeabführung.

Die Kühlkörperbasis 44 weist einen seitlich abstehenden Tragarm 52 auf, an dem eine halbelastische Baugruppenhülsenklemme bzw. ein halbelastischer Baugruppenhülsenclip 56 befestigt ist, die bzw. der dazu ausgebildet ist, auf der Gehäusezunge 34 festzuschnappen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wodurch die Thyristor-Kühlkörper-Baugruppe A im Hohlraum 3 0 des Bohrergehäuses festgelegt wird. Bei diesem Merkmal des Einschnappens handelt es sich vorzugsweise um eine formschlüssige Befesti-

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gungsvorrichtung, insbesondere eine Bajonettbefestigungsvorrichtung, und dieses Merkmal wird bewirkt durch beabstandete, zusammenwirkende federnd nachgiebige Flügel 60,62 (Fig. 3) auf der Klemme bzw. dem Clip 56. Die Flügel sind so ausgebildet, daß sie sich in federnd nachgiebiger Weise teilweise zueinander hin und voneinander weg biegen, um die Gehäusezunge 34 in einer Bajonettverschlußart zu greifen. Wenn also die Thyristoreinheit 40 ausfallen sollte, kann die Thyristor-Kühlkörper-Baugruppe A leicht aus dem Bohrer D entnommen und durch eine neue Baugruppe ersetzt werden.

In ähnlicher Weise können die Baugruppenleiterdrähte 20 und leicht vom Schalter 14 entfernt werden. Beispielsweise weist der Leiterdraht 22 eine halbelastische Leiterhülsenklemme 66 (Fig. 7) auf, die ähnlich wie die Baugruppenklemme 56 aufgebaut ist. Eine solche Leiterklemme oder ein solcher Leiterclip 66 ist so ausgebildet, daß er auf die Schalteranschlußzunge nach Art eines Bajonettverschlusses aufschnappen kann, wie man am besten in den Fig. 4, 5 und 6 sehen kann.

Mit der vorliegenden Erfindung ist somit ein tragbares, elektromotorisch angetriebenes Werkzeug verfügbar gemacht, umfassend ein Werkzeuggehäuse 10, einen in dem Gehäuse funktionsgerecht angeordneten Elektromotor 12, ein elektrisches Steuersystem oder eine Baugruppe, die in dem Gehäuse zur Steuerung der Motordrehzahl angeordnet ist und den elektrischen Schalter zur Steuerung des elektrischen Stromflusses zum Motor und eine Baugruppe A mit einer Einheit eines gesteuerten Silizium-Gleichrichters oder Triacs (oder ähnlichen Thyristors) 40 und einem Kühlkörper 42 aufweist, und elektrischen Strom zuführende Leiterdrähte 20 und 22, die den Schalter 14 mit der Baugruppe A verbinden, wobei der Motor 12 ein Gebläse 13 aufweist, das einen Luftstrom zum Kühlen des Motors erzeugt. Das Gehäuse 10 weist einen Hohlraum 30 auf, der im Luftstrom angeordnet ist und so ausgelegt ist, daß er die Baugruppe A mit

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dem Thyristor und dem Kühlkörper in sich aufnehmen kann. Eine lösbare Baugruppenbefestigungsvorrichtung 34,56 ist im Hohlraum 30 angeordnet, um die den Thyristor und den Kühlkörper aufweisende Baugruppe A innerhalb des Hohlraums 30 und in dem die Baugruppe kühlenden Luftstrom lösbar zu befestigen. Eine lösbare Leiterbefestigungsvorrichtung 66,68 zum lösbaren Befestigen der Leiterdrähte am Schalter ist ebenfalls vorgesehen.

Der Kühlkörper 42 ist mit der Einheit des gesteuerten Silizium-Gleichrichters oder Triacs (oder eines ähnlichen Thyristors) integriert ausgebildet, um eine Einheitsverbundbaugruppe oder Struktur A zu bilden. Die lösbare Baugruppenbefestigungsvorrichtung ist bevorzugterweise eine Bajonettbefestigungsvorrichtung, wobei das Gehäuse 10 eine an einer Wand 32 des Hohlraums 30 angeordnete Gehäusezunge 34 und die Baugruppe A eine mit dieser zusammenwirkende, federnd nachgiebige Baugruppenhülsenklemme 56 aufweist, die am Kühlkörper 42 angeordnet und gleitend auf die Gehäusezunge 34 aufschiebbar ist, und zwar in lösbarer Beziehung zu dieser. Die lösbare Leiterbefestigungsvorrichtung ist bevorzugtermaßen eine Bajonettbefestigungsvorrichtung, wobei der Schalter 14 wenigstens eine Schalterzunge 68 aufweist, die einen elektrischen Anschluß für den Schalter bildet, und wobei wenigstens einer der Leiterdrähte 20, 22, die von der Baugruppe A wegführen, an seinem freien Ende eine mit der Schalterzunge zusammenwirkende, federnd nachgiebige Drahthülsenklemme 66 aufweist, die in lösbarer Beziehung auf der Schalterzunge 68 gleiten kann, um eine elektrische Verbindung mit dieser herzustellen.

Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung ist der SCR oder Triac (oder ähnliche Thyristor) 40 dauernd luftgekühlt, wodurch dessen Betriebstemperatur herabgesetzt und dessen Ausfallquote wesentlich herabgesetzt wird. Sollte ein Ausfall auftreten, kann der Austausch der Thyristor-Kühlkörper-Baugruppe A mit der lösbaren Bajonettbefestigungsvorrichtung 34,56 an der

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Baugruppe A und der lösbaren Bajonettverschlußvorrichtung 66, 68 an den Baugruppenleiterdrähten 20,22, wie sie beschrieben worden sind, leicht durchgeführt werden.

Wenn ein Triac verwendet wird, wird dessen Stromleitfähigkeit wesentlich erhöht, da die konstante Luftkühlung dessen Arbeitstemperatur auf einen tolerierbaren Wert absenkt, wodurch der Triac zu allen Zeiten in der Kontrollschaltung gelassen werden kann (selbst wenn der Motor mit voller Drehzahl arbeitet) . Somit ist die Notwendigkeit für einen Nebenschlußschalter der Art, wie sie in der Steuerschaltung gemäß US-PS 3 536 973 verwendet wird, beseitigt.

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Claims

Tragbares, elektromotorisch angetriebenes Werkzeug Patentansprüche

1.J Tragbares, elektromotorisch angetriebenes Werkzeug, mit einem Werkzeuggehäuse,
mit einem im Werkzeuggehäuse funktionsgerecht angeordneten E1ektromotor,

mit einer im Werkzeuggehäuse angeordneten elektrischen Steuereinrichtung zum Steuern der Drehzahl des Motors, wobei die Steuereinrichtung einen elektrischen Schalter zur Steuerung des zum Motor fließenden elektrischen Stroms und einen Tyristor aufweist,

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mit elektrischen Leiterdrähten, die den Schalter mit der Baugruppe verbinden,

und mit einem dem Motor zugeordneten Gebläse zur Erzeugung eines den Motor kühlenden Luftstroms, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeuggehäuse (32) einen im Luftstrom liegenden Hohlraum (3 0) aufweist, der zur Aufnahme einer den Thyristor (40) und einen Kühlkörper (42) aufweisenden Baugruppe (A) ausgelegt ist,

daß im Hohlraum (3 0) eine lösbare Baugruppenbefestigungsvorrichtung (56) zum lösbaren Befestigen der den Thyristor (40) und den Kühlkörper (42) aufweisenden Baugruppe (A) im Hohlraum (30) und im die Baugruppe (A) kühlenden Luftstrom angeordnet ist,

und daß eine lösbare Leiterbefestigungsvorrichtung (66) zum lösbaren Befestigen der Leiterdrähte (20,22) am Schalter (14) vorgesehen ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (42) zur Bildung einer Einheitsverbundstruktur einstückig mit dem Thyristor (40) ausgebildet ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Baugruppenbefestigungsvorrichtung (56) eine Bajonettbefestigungsvorrichtung ist, die eine zum Werkzeuggehäuse (3 2) gehörende und an einer Wand des Hohlraums (30) angeordnete Gehäusezunge (34) und eine mit dieser zusammenwirkende, zur Baugruppe (A) gehörende federnde Baugruppenhülsenklemme (56), die gleitend auf die Gehäusezunge (34) in lösbarer Beziehung zu dieser aufschiebbar ist, aufweist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Leiterbefestigungsvorrichtung (60) eine Bajonettbefestigungsvorrichtung ist, die wenigstens

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eine dem Schalter (14) zugeordnete Schalterzunge (68) zur Bildung eines elektrischen Anschlusses für den Schalter (14) aufweist sowie an wenigstens einem der von der Baugruppe (A) wegführenden Leiterdrähte (20,22) eine hiermit zusammenwirkende, federnde Leiterhülsenkleitune (66), die am freien Ende dieses Leiterdrahtes angeordnet ist und in lösbarer Weise gleitend auf die Schalterzunge (68) aufschiebbar ist, um mit dieser eine elektrische Verbindung herzustellen.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (42) eine längliche Basis

(44) aufweist, von der sich mehrere seitlich abstehende Wärmeabführfahnen (46) erstrecken.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Fahnen (46) zur zusätzlichen Wärmeabführung einen sich seitlich von ihr erstreckenden Flügel (48) aufweist.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (48) rechtwinklig von den Fahnen (46) abstehen.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahnen (46) von einem Ende der Basis (44) zu deren anderem Ende zunehmend größere Abmessungen aufweisen.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppenhülsenklemme (56) am Kühlkörper (42) angeordnet ist.

10. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (42) zur Bildung einer Einheitsverbundstruktur mit dem Thyristor (40) integriert ist, daß die lösbare Baugruppenbefestigungsvorrichtung eine Bajonettbe-

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festigungsvorrichtung ist, wobei das Werkzeuggehäuse (3 2) eine Gehäusezunge (34) aufweist, die an einer Wand des Hohlraums (3 0) angeordnet ist, und wobei die Baugruppe (A) eine damit zusammenwirkende federnde Baugruppenhülsenklemme (56) aufweist, die am Kühlkörper (42) angeordnet ist und auf der Gehäusezunge (34) in lösbarer Beziehung zu dieser gleitend verschiebbar ist, daß die lösbare Leiterbefestigungsvorrichtung (66) eine Bajonettbefestigungsvorrichtung ist, wobei der Schalter (14) wenigstens eine Schalterzunge (68) aufweist, die einen elektrischen Anschluß für den Schalter (14) bildet, und wobei wenigstens einer der von der Baugruppe (A) wegführenden Leiterdrähte (20,22) an seinem freien Ende eine damit zusammenwirkende federnde Leiterhülsenklemme (66) aufweist, die auf der Schalterzunge (68) in lösbarer Beziehung gleitend verschiebbar ist, um mit dieser eine elektrische Verbindung herzustellen, daß der Kühlkörper (42) eine längliche Basis (44) mit mehreren sich von dieser erstreckenden, seitlich abstehenden Wärmeabfuhrfahnen (46) aufweist, daß jede der Fahnen (46) zur zusätzlichen Wärmeabführung einen rechtwinklig von ihr abstehenden Flügel (48) aufweist und daß die Fahnen (46) von einem zum anderen Ende der Basis (44) zunehmend größere Abmessungen aufweisen.

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