DE3250056C2 - Safety system for hand-held power tool - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist eine Sicherheitseinrichtung dieser Art für eine Mo­ torkettensäge bekannt, deren Sägekette von einem Verbren­ nungsmotor angetrieben wird (US 31 31 277). Für die Beid­ handsicherung sind zwei Bedienungselemente vorgesehen, von denen das eine ein elektrischer Schalter ist, der den Zünd­ stromkreis des Motors kurzschließt. Bei Betätigung des Schalters wird der Kurzschluß aufgehoben, und der Motor kann anlaufen, wenn auch der Gashebel betätigt wird, der das an­ dere Bedienungselement bildet. Wenn der Haltegriff, an dem sich der elektrische Schalter befindet, vom Benutzer des Ge­ rätes losgelassen und dadurch der Zündstromkreis kurzge­ schlossen wird, so fällt die Motordrehzahl ab. Bei Erreichen der Leerlaufdrehzahl wird der Antrieb der Sägekette abge­ schaltet, da sich im Antrieb üblicherweise eine Fliehkraft­ kupplung befindet. Danach kommt der Motor zum Stillstand. Bei erneuter Inbetriebnahme verzögert sich der Antrieb der Sägekette, weil der Motor zunächst über die Leerlaufdrehzahl hinaus seine Betriebsdrehzahl erreichen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheits­ einrichtung so auszubilden, daß sie auch bei elektromoto­ risch angetriebenen Geräten eingesetzt werden kann, wobei sowohl bei diesen als auch beim Antrieb mit Verbrennungsmo­ tor nach einer gewollten Betriebsunterbrechung ein unverzö­ gertes Einsetzen des Werkzeugantriebs möglich sein soll.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Sicherheitseinrichtung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1 gelöst. Hierdurch wird erreicht, daß der den Werkzeugantrieb steuernde Stromkreis bei Betäti­ gung des einen Bedienungselementes aktiviert und mittels der elektronischen Sperreinrichtung lediglich gesperrt ist, so­ lange der das andere Bedienungselement bildende Schalter nicht betätigt wird, über den die Sperre unverzögert aufzu­ heben ist.

Ist für den Antrieb ein Verbrennungsmotor vorgesehen, so ist die Sperreinrichtung Bestandteil einer elektronischen Steu­ ereinrichtung, die nach dem Einschalten des Motors dessen Drehzahl auf Leerlaufdrehzahl begrenzt, so daß das Werkzeug - bei einer Motorkettensäge die Sägekette - nicht angetrie­ ben wird. Sobald das Sperrglied mittels des elektrischen Schalters in seinen unwirksamen Zustand umgesteuert wird, wird ohne merkliche Verzögerung die Betriebsdrehzahl er­ reicht und damit das Werkzeug angetrieben. Der Motor wird daher beim Loslassen des den elektrischen Schalter aufwei­ senden Haltegriffes nicht abgeschaltet, sondern nur vom An­ trieb getrennt, so daß mit dem Gerät sofort weitergearbeitet werden kann, sobald der betreffende Haltegriff wieder erfaßt wird, vorausgesetzt, daß das andere Bedienungselement betä­ tigt bleibt. Trotzdem ist sichergestellt, daß das Gerät beim Arbeiten mit angetriebenem Werkzeug mit beiden Händen gehal­ ten und geführt werden muß.

Bei einem elektromotorisch angetriebenen Gerät liegt die Sperreinrichtung im Stromversorgungskreis des Motors. Die Betriebsspannung wird dabei mittels des einen Bedienungsele­ mentes angelegt, das beispielsweise ein zweipoliger Schalter ist, und der Stromkreis wird durch Umsteuern des Sperrglie­ des geschlossen, sobald der elektrische Schalter betätigt wird, der das andere Bedienungselement bildet.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprü­ chen 2 bis 7.

Die Erfindung wird anhand mehrerer in den Zeichnungen darge­ stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Motorkettensäge mit Sicherheitseinrichtung schematisch in Draufsicht,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Steuerung des Verbren­ nungsmotors der Motorkettensäge nach Fig. 1, un­ ter Einbeziehung eines Schalters der Sicherheits­ einrichtung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Steuerung des Elektro­ motors eines handgeführten Gerätes mit Sicher­ heitseinrichtung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungs­ form der Steuerung des Elektromotors eines hand­ geführten Gerätes mit Sicherheitseinrichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch in Draufsicht eine in bekannter Bauweise mit Verbrennungsmotor ausgeführte Motorkettensäge, die ein Gehäuse 1 aufweist, an dem ein vorderer Griffbügel 2 und ein rückwärtiger Griff 3 zum Halten und Führen des Gerä­ tes befestigt sind. Die - nicht dargestellte - Sägekette läuft wie üblich auf einer Kettenschiene 4 um. Der rückwär­ tige Haltegriff 3 wird beim Arbeiten mit der rechten Hand gehalten und enthält ein Bedienungselement 5, das als Sperr­ hebel ausgeführt ist, der gleichzeitig mit dem (nicht darge­ stellten) Gashebel betätigt sein muß, um den Verbrennungsmo­ tor in Gang zu setzen. Diese Anordnung ist allgemein üblich und bedarf darum keiner näheren Erläuterung. Der Griffbügel 2 ist mit einem Schalter 6 versehen, der sich im Ausfüh­ rungsbeispiel über die gesamte Länge des oberen und des seitlichen, nach unten gerichteten Bügelabschnittes er­ streckt.

Fig. 2 zeigt im Blockschaltbild die Steuerung des Zündstrom­ kreises für den Verbrennungsmotor mittels einer elektroni­ schen Steuereinheit 54 unter Einbeziehung des Schalters 6. Im Betrieb ist der Sperrhebel 5 zugleich mit dem (nicht dar­ gestellten) Gashebel mit der rechten Hand des Sägenführers betätigt und der Schalter 6 mit der linken Hand in Schließ­ stellung gehalten. Die Steuereinheit 54 wirkt als Drehzahl­ begrenzer für den Fall, daß der Schalter 6 geöffnet ist, also der Griffbügel 2 nicht von der Hand des Benutzers um­ faßt wird. Die Drehzahl des Motors wird dann auf die Leer­ laufdrehzahl begrenzt, so daß sie nicht ausreicht, den An­ trieb der Sägekette mit der Motorwelle zu kuppeln. Üblicher­ weise ist zwischen Motorwelle und Antrieb der Sägekette eine Fliehkraftkupplung angeordnet, die erst bei Überschreiten der vorgegebenen Leerlaufdrehzahl die kraftschlüssige Ver­ bindung zum Antrieb herstellt.

In die Steuereinheit 54 ist eine Zündspule 58 einbezogen, die im normalen Betrieb wie üblich arbeitet und über eine (nicht dargestellte) Anschlußklemme mit impulsförmiger Zündspannung versorgt wird. Der Zündspule 58 ist eine Steuer­ schaltung 57 parallel geschaltet, die als Sperreinrichtung arbeitet. Sie überbrückt für die Dauer ihrer Einschaltung die Zündspule 58 im Nebenschluß, wobei also die Zündspannung kurzgeschlossen wird. Die Steuereinheit 54 enthält einen Drehzahlmesser 61, der die Drehzahl des Motors mißt und ein der Drehzahl proportionales Signal an einen nachgeschalteten Komparator 55 abgibt. In den Komparator 55 ist ein fester Soll­ wert eingegeben, der der vorgegebenen Leerlaufdrehzahl ent­ spricht. Ist der gemessene Istwert der Drehzahl gleich oder größer als der Sollwert, so gibt der Komparator 55 ein Signal an eine elektronische Schalteinrichtung 56, die dadurch bei diesem Schwellwert eingeschaltet wird und die Steuerschal­ tung 57 in Betrieb setzt. Die Baugruppen 61, 55, 56 und 57 bilden einen Regelkreis; die Zündspannung wird kurzgeschlos­ sen, sobald die Drehzahl des Motors den Sollwert übersteigt, und der Kurzschluß wird aufgehoben, wenn nach diesem Ab­ schalten die Motordrehzahl auf einen unter dem Sollwert lie­ genden Wert abgesunken ist, so daß die Zündung wieder ein­ setzt und die Drehzahl wieder ansteigt. Die elektronische Schalteinrichtung 56 hat einen zweiten Eingang, der über eine Steuerleitung 59 an Masse gelegt werden kann, wodurch die Schalteinrichtung 56 gesperrt wird und die Steuerschal­ tung 57 nicht mehr in Betrieb setzen kann. In der Steuerlei­ tung 59 liegt der elektrische Schalter 6, der - wie be­ schrieben - geschlossen wird, sobald die Motorkettensäge am Griffbügel 2 gehalten wird. Durch Schließen des Schalters 6 wird der Regelkreis 61, 55, 56, 57 unterbrochen bzw. die von der Steuerschaltung 57 gebildete Sperreinrichtung unwirksam gemacht, so daß die Drehzahl des Motors auf den Betriebswert ansteigt und der Antrieb der Sägekette über die Fliehkraft­ kupplung ohne merkliche Verzögerung eingeschaltet wird.

Wenn die Motorkettensäge bei eingeschaltetem Sperrhebel 5 nicht oder nicht mehr am Griffbügel 2 gehalten wird, ist der Schalter 6 geöffnet. Damit ist die Regelung bzw. Steuerung wirksam, so daß die Motordrehzahl bis zur Leerlaufdrehzahl absinkt und der Antrieb der Sägekette über die Fliehkraft­ kupplung unterbrochen ist. Dabei ist der Verbrennungsmotor nicht stillgesetzt, sondern behält die vorgegebene, dem Schwellwert entsprechende Leerlauf-Drehzahl, so daß zum Be­ ginn oder zum Fortsetzen der Arbeit mit der Motorsäge nur der Griffbügel 2 erneut erfaßt werden muß, wodurch der Schalter 6 geschlossen wird. Mit einem Kurzschlußschalter 60 kann die Zündspannung im Gefahrenfalle auch in bekannter Weise vollständig kurzgeschlossen und damit der Motor abge­ schaltet werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen je eine Schaltungsanordnung für eine elektromotorisch angetriebene Motorkettensäge, die prinzi­ piell gleich aufgebaut ist, wie in Fig. 1 gezeigt, wobei das Bedienungselement 5 ein zweipoliger elektrischer Schalter ist, der im Stromversorgungskreis 64 des Elektromotors M liegt. Als Speisespannung ist Netz-Wechselspannung vorgese­ hen.

Der Schalter 6 liegt in einem Stromkreis 62, mit dem ein elektronischer Schalter 63 gesteuert wird, der die Sperrein­ richtung bildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser elektronische Schalter 63 ein Triac, der also aus zwei antiparallel geschalteten Siliziumgleichrichtern (SCR) besteht. Der Triac 63 liegt im Stromversorgungskreis 64 des Motors M. Solange der Schalter 6 geöffnet ist, bleibt der elektronische Schalter 63 in beiden Richtungen gesperrt, so daß der Elektromotor M nicht anlaufen kann. Wird der Schal­ ter 6 geschlossen, so werden die beiden Dioden des Triac 63 entsperrt, und damit wird der Stromversorgungskreis 64 für den Motor M geschlossen, wenn auch der Schalter 5 betätigt ist.

Wird der Motor M mit Gleichstrom gespeist, z. B. aus einer Bat­ terie, so kann als elektronischer Schalter 63 beispielsweise ein Thyristor oder ein Transistor verwendet werden, der bei geöffnetem Schalter 6 gesperrt ist und über den Steuerkreis 62 entsperrt wird, sobald der Schalter 6 geschlossen wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 liegt im Stromversor­ gungskreis 64 des Motors M ebenfalls der elektronische Schalter 63, der in diesem Fall über eine logische Schaltung 66 betä­ tigt wird, die ihrerseits durch Schließen des Schalters 6 in Betrieb gesetzt wird. Die logische Schaltung 66 kann eine Schaltung zur Drehzahlsteuerung enthalten, mit der der elek­ tronische Schalter 63 stetig von seiner Schließstellung in die Öffnungsstellung übergeht, so daß der Motor M einen stetig bis zum Maximalwert ansteigenden Betriebsstrom erhält und damit seine Nenndrehzahl nur allmählich erreicht. Außerdem oder statt dessen kann die logische Schaltung 66 als Überlastsi­ cherung wirksam sein und/oder als eine Operation eine Tempe­ raturüberwachung für den Motor M ausführen. In jedem Fall wird die logische Schaltung 66 durch Schließen des Schalters 6 über den Steuerstromkreis 62 wirksam gemacht, um den elektroni­ schen Schalter 63 zu entsperren. Hat die logische Schaltung 66 auch Überwachungsfunktionen, so kann sie den elektroni­ schen Schalter 63 auch dann sperren, wenn der Schalter 6 geschlossen ist.

Claims (7)

1. Sicherheitseinrichtung für ein von Hand zu führendes Ge­ rät mit motorischem Werkzeugantrieb, insbesondere für eine Motorkettensäge, bei dem am Gehäuse (1) zum Tragen und Führen des Gerätes mit beiden Händen zwei Haltegriffe (2 und 3) angeordnet sind, denen je eines von zwei Bedie­ nungselementen (5 und 6) zugeordnet ist, die beide zum Betrieb des Gerätes betätigt sein müssen, und von denen mindestens eines als elektrischer Schalter (6) ausgeführt ist, mit dem der Werkzeugantrieb ein- und ausschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Schalters (6) eine elektronische Sperreinrichtung (57; 63) unwirksam zu schalten ist, die in einem den Antrieb steuernden Strom­ kreis liegt.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, für ein elektro­ motorisch betriebenes Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (63) im Stromversorgungskreis (64) des Elektromotors (M) liegt.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (63) ein elektronischer Schalter ist, der mittels des Schalters (6) vom Sperrzustand in den Durchlaßzustand umsteuerbar ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (6) mit der Sperreinrichtung (63) über eine logische Schaltung (66) gekoppelt ist, die als Operationsglied zur Drehzahlsteue­ rung, Temperaturüberwachung und/oder Überlastsicherung des Elektromotors (M) ausgebildet ist und außerdem bei Betä­ tigung des Schalters (6) das Entsperren der Sperreinrich­ tung (63) bewirkt.

5. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, für ein Gerät mit Verbrennungsmotor zum Werkzeugantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Sperrein­ richtung (57) Bestandteil einer die Drehzahl des Motors auf Leerlaufdrehzahl begrenzenden elektronischen Steuer­ einheit (54) ist, die durch Umschalten der Sperreinrichtung (57) mittels des Schalters (6) in einen unwirksamen Zu­ stand umsteuerbar ist.

6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (57) eine der Zündspule (58) des Motors zugeordnete Steuer­ schaltung ist, die in ihrem wirksamen Zustand die Zünd­ impulse unterdrückt und die an eine elektronische Schalt­ einrichtung (56) angeschlossen ist, die bei Überschreiten der Leerlaufdrehzahl des Motors die Sperreinrichtung (57) in den wirksamen Zustand schaltbar ist und mittels des Schal­ ters (6) unwirksam zu schalten ist.

7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuer­ einheit (54) einen die Drehzahl des Motors aufnehmenden Drehzahlmesser (61) enthält, dem ein Komparator (55) nachgeordnet ist, dem als Sollwert die Leerlaufdrehzahl eingegeben ist, und der bei Überschreiten des Sollwertes an die elektronische Schalteinrichtung (56) ein Signal zum Wirksamschalten der Sperreinrichtung (57) gibt.