DE3611884A1 - Hand tool, especially a screwdriver, driven by a rechargeable battery (accumulator) - Google Patents
Hand tool, especially a screwdriver, driven by a rechargeable battery (accumulator)Info
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein mit einem Akku betriebenes Handwerkzeug, insbesondere einen Schrauber. Bei derartigen Werk zeugen ist es, um einerseits am Werkzeug selbst, insbesondere am Antriebsmotor, Schäden zu verhindern und andererseits die Werk stücke angemessen zu be- bzw. verarbeiten, erforderlich, automa tische Sicherheitsabschaltungen vorzunehmen.The invention relates to a battery powered Hand tool, especially a screwdriver. With such a work It is to testify on the one hand on the tool itself, in particular on the Drive motor to prevent damage and on the other hand the factory pieces to be processed or processed appropriately, required, automa table safety shutdowns.
Die Aufgabe der vor liegenden Erfindung ist es, mit möglichst geringem elektrischem und elektronischem Aufwand möglichst viele Abschaltmöglichkeiten in wenigen Bauelementen zusammenzufassen. Dies wird erfindungs gemäß durch Verwendung eines wenigstens von einer Flip-Flop Schaltung gesteuertes Abschaltrelais für die Stromzufuhr er reicht, wobei die Flip-Flop-Schaltung von einem Wechselschalter für die Drehzahlumkehr, von einem Unterspannungswächter und von einer Einschaltsperrvorrichtung steuerbar ist. Man kommt also zu nächst einmal mit einem einzigen Relais und einer Flip-Flop- Schaltung aus, wobei die letztgenannte ihre Steuerungsimpule je weils von den genannten Vorrichtungen erhält. Um einen optischen Hinweis über die Abschaltung zu erhalten, steuert die Flip-Flop- Schaltung zusätzlich eine bei Abschaltung des Relais aufleuchten de Anzeigevorrichtung, insbesondere in Form einer LED-Anzeige.The task of before lying invention is with the lowest possible electrical and electronic effort as many switch-off options as possible to summarize in a few components. This will be inventive according to using at least one of a flip-flop Circuit controlled shutdown relay for power supply enough, the flip-flop circuit from a changeover switch for speed reversal, from an undervoltage monitor and from a switch-on blocking device is controllable. So you come to next time with a single relay and a flip-flop Circuit off, the latter their control impulses each because receives from the devices mentioned. To an optical The flip-flop controls the Circuit additionally light up when the relay is switched off de display device, in particular in the form of an LED display.
Bei einem Drehzahlwechsel des Gerätes ohne vorheriges Abschalten besteht die Gefahr, daß zu große Ströme auftreten und unter Um ständen die Motorwicklung durchbrennt oder das Getriebe Schaden erleidet. Es muß daher Vorsorge getroffen werden, daß bei einer Umschaltung mitten während des Laufes vor Wirksamwerden der Dreh zahlumkehr eine selbsttätige Abschaltung des Motors erfolgt. Hierzu ist lediglich die Anordnung eines die Flip-Flop-Schaltung steuernden Schalttransistors erforderlich, dessen Basis über zwei gleichgerichtete Dioden mit den beiden Anschlußklemmen des Motors verbunden ist. Sobald der Umschalter für die Drehzahlumkehr be tätigt wird, ergibt sich, zumindest für einen kurzen Moment, an der Basis des Schalttransistors ein spannungsloser Zustand. Dies reicht aus, um den Transistor abzuschalten und entweder direkt oder über einen weiteren Schalttransistor die Flip-Flop-Schaltung in den anderen Schaltzustand und damit das Abschaltrelais zum Ab fall zu bringen. When changing the speed of the device without first switching off there is a risk that excessive currents will occur and under Um the motor winding burns out or the gearbox is damaged suffers. Therefore, precautions must be taken to ensure that a Switchover in the middle of the run before the shoot takes effect reverse the number of times the motor switches off automatically. For this purpose, only the arrangement of the flip-flop circuit controlling switching transistor required, the base of which over two rectified diodes with the two terminals of the motor connected is. As soon as the switch for the speed reversal be is done, at least for a short moment the base of the switching transistor is de-energized. This is enough to turn the transistor off and either directly or the flip-flop circuit via a further switching transistor in the other switching state and thus the switch-off relay for down to bring down.
Um eine Spannungsüberwachung zu erreichen, ist nur die zusätzli che Vorschaltung einer Zenerdiode vor die Basis des Schalttran sistors erforderlich. Wenn die Spannung an dieser Zenerdiode ent sprechend abfällt, sperrt diese und wird der Schalttransistor wieder stromlos. Es erfolgt dann über die Flip-Flop-Schaltung wiederum die Abschaltung des Relais.To achieve voltage monitoring, only the additional one is che upstream of a zener diode before the base of the switching trans sistors required. If the voltage at this zener diode ent falls off speaking, blocks it and becomes the switching transistor again without power. It then takes place via the flip-flop circuit again the relay is switched off.
Sofern beim Akkuwechsel vergessen wird, vorher den Hauptschalter zu betätigen, besteht die Gefahr, daß das Werkzeug ungewollt an läuft. Um dies zu verhindern, ist eine Einschaltsperrvorrichtung vorgesehen, die aus einem zur Zenerdiode und dem Emitter des Schalttransistors parallelen Kondensator besteht. Beim Anschluß des neuen Akkus lädt sich dieser Kondensator relativ langsam auf, so daß an der Zenerdiode eine Unterspannung liegt, was wiederum die Abschaltung des Relais, wie oben beschrieben, zur Folge hat.If the battery is forgotten, the main switch beforehand to operate, there is a risk that the tool on unintentionally running. To prevent this, there is a switch-on blocking device provided that from a to the Zener diode and the emitter of the Switching transistor parallel capacitor exists. When connecting of the new battery, this capacitor charges relatively slowly, so that there is an undervoltage at the Zener diode, which in turn the relay is switched off as described above.
Vor allem bei Schraubern ist eine Drehmomentabschaltung in vielen Fällen erwünscht. Diese läßt sich bei einem nach der Erfindung ausgebildeten Gerät relativ leicht durch eine weitere Flip-Flop- Schaltung erreichen, welche das Relais zusätzlich steuert. Diese Flip-Flop-Schaltung wird durch einen vom Werkzeug mechanisch ge steuerten Schalter betätigt und hat ebenfalls ein Abfallen des Schaltrelais zur Folge. Um diese Art der Abschaltung von den oben beschriebenen anderen zu unterscheiden, wird von dieser Flip- Flop-Schaltung eine weitere Anzeige, insbesondere LED-Anzeige, gesteuert. Um beim Abschalten des Motors eine rasche Abbremsung zu erreichen, weist das Schaltrelais einen Schalter auf, welcher die Motorklemmen beim Abfallen des Relais kurzschließt.Especially with screwdrivers there is a torque shutdown in many Cases desired. This can be done according to the invention trained device relatively easily through another flip-flop Reach circuit that also controls the relay. These The flip-flop circuit is mechanically driven by a tool controlled switch operated and also has a drop of Switching relays result. To this type of shutdown from the above to distinguish other described is from this flip Flop circuit another display, especially LED display, controlled. In order to brake quickly when the engine is switched off to achieve, the switching relay has a switch, which short-circuits the motor terminals when the relay drops out.
Bei einem Werkzeug mit Drehzahlregelung bzw. -stellung sind vor zugsweise im Stromkreis des Motors ein oder mehrere Schalter an geordnet, welche durch einen astabilen Multivibrator gesteuert werden. Je nachdem, mit welcher Frequenz diese Schalter geöffnet und geschlossen werden, entsteht am Motor im Mittel eine variable Spannung. Dabei ist die Frequenz des Multivibrators durch einen regelbaren Widerstand einstellbar. Sofern eine maximale Leistung des Motors gewünscht ist, kann dies durch einen zusätzlichen Schalter erreicht werden, welcher die Leistungsschalter über brückt.In the case of a tool with speed control or position, preferably one or more switches in the motor circuit ordered, which is controlled by an astable multivibrator will. Depending on the frequency with which these switches are opened and closed, a variable is created on the motor on average Tension. The frequency of the multivibrator is one adjustable resistance adjustable. Provided maximum performance the motor is desired, this can be done by an additional Switch can be reached, which the circuit breaker over bridges.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es stellen dar:The drawing shows an embodiment of the invention. It represent:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Sicherheits abschaltung, Fig. 1 is a schematic representation of the shutdown safety,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Drehmoment abschaltung, Fig. 2 is a schematic illustration of the shut-off torque,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Drehzahlschaltung und Fig. 3 is a schematic representation of the speed switching and
Fig. 4 ein vollständiges Schaltbild, wobei die einzelnen Schaltgruppen nach den Fig. 1 bis 3 durch strich punktierte Linien hervorgehoben sind. Fig. 4 is a complete circuit diagram, the individual switching groups according to FIGS. 1 to 3 are highlighted by dash-dotted lines.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten schematischen Schaltgrup pen sind die folgenden. Von der Flip-Flop-Schaltung 2 werden das Relais RL sowie die rote LED-Anzeige LD 2 gesteuert. Auf die Flip- Flop-Schaltung wiederum wirken der Wechselschalter US sowie die Unterspannungsabschaltung UA und die Einschaltsperre ES ein. Wie Fig. 2 zeigt, wird das Relais RL zusätzlich durch eine zweite Flip-Flop-Schaltung FF 1 gesteuert, welche eine grüne LED-Anzeige LD 2 betätigt. Die Flip-Flop-Schaltung wiederum wird durch den Momentschalter MS betätigt. In Fig. 3 ist ein astabiler Multivi brator AM dargestellt, welcher durch Schalter T 7, T 8 eine variab le Spannung am Motor M erzeugt.The schematic Schaltgrup pen shown in Figs. 1 to 3 are the following. The relay RL and the red LED display LD 2 are controlled by the flip-flop circuit 2 . On the flip-flop again a changeover switch US as well as the undervoltage shutdown UA and the power on IT act. As FIG. 2 shows, the relay RL is additionally controlled by a second flip-flop circuit FF 1 , which actuates a green LED display LD 2 . The flip-flop circuit in turn is actuated by the momentary switch MS . In Fig. 3 an astable Multivi brator AM is shown, which generates a variable voltage on the motor M by switches T 7 , T 8 .
In der folgenden Erläuterung des Schaltbildes gemäß Fig. 4 sind die bei Schaltungen dieser Art üblichen Schaltmittel der Über sichtlichkeit halber nicht besonders erläutert worden.In the following explanation of the circuit diagram according to FIG. 4, the switching means customary in circuits of this type have not been particularly explained for the sake of clarity.
Die Klemmen des Motors M sind mit einem Umschalter US verbunden, durch welchen der Motor zur Drehzahlumkehr wechselweise mit den Polen der nicht dargestellten Batterie verbunden werden kann. Beide Klemmen des Motors sind über zwei gleichgerichtete Dioden D 2, D 3 mit der Basis des Transistors T 5 über eine Zenerdiode D 6 verbunden. Parallel zur Zenerdiode D 6 und dem Emitter des Transi stors T 5 liegen ein Kondensator C 4 und ein Entladungswiderstand R 13. Der Transistor T 5 steuert über einen weiteren Transistor T 4 die Flip-Flop-Schaltung FF 2, welche ihrerseits über den Transi stor T 2 auf das Abschaltrelais RL einwirkt. Dieses Relais kann über den Hauptschalter HS an Spannung gelegt werden. Der Schalter RLS des Relais ist als Wechselschalter ausgebildet und schließt bei Abfall des Relais RL in der in der Zeichnung nicht darge stellten Stellung den Motor M kurz, so daß er abgebremst wird. In der anderen Stellung liegt er bei geschlossenem Schalter LS am Massepol des Akkus.The terminals of the motor M are connected to a changeover switch US , by means of which the motor can alternately be connected to the poles of the battery, not shown, in order to reverse the speed. Both terminals of the motor are connected via two rectified diodes D 2 , D 3 to the base of transistor T 5 via a Zener diode D 6 . Parallel to the Zener diode D 6 and the emitter of the transistor T 5 are a capacitor C 4 and a discharge resistor R 13 . The transistor T 5 controls the flip-flop circuit FF 2 via a further transistor T 4 , which in turn acts on the switch-off relay RL via the transistor T 2 . This relay can be energized via the main switch HS . The switch RLS of the relay is designed as a two-way switch and shorts the motor M when the relay RL drops in the position not shown in the drawing, so that it is braked. In the other position, when the switch LS is closed, it is connected to the ground pole of the battery.
Auf das Relais RL wirkt noch eine zweite Flip-Flop-Schaltung FF 1 ein, welche von einem Schalter MS gesteuert wird. Hierbei handelt es sich um einen bei zu großem Drehmoment vom Werkzeug mechanisch gesteuerten Schalter.A second flip-flop circuit FF 1 acts on the relay RL and is controlled by a switch MS . This is a switch that is mechanically controlled by the tool if the torque is too high.
Außerdem ist jede Flip-Flop-Schaltung FF 1 und FF 2 noch mit einer LED-Anzeige LD 1 und LD 2 verbunden, welche dann aufleuchten, wenn das Relais RL durch die entsprechende Flip-Flop-Schaltung abge schaltet wird. Zur Unterscheidung der Anzeigen ist zweckmaßig LD 1 grün und LD 2 rot.In addition, each flip-flop circuit FF 1 and FF 2 is still connected to an LED display LD 1 and LD 2 , which light up when the relay RL is switched off by the corresponding flip-flop circuit. To distinguish the displays, it is advisable to use LD 1 green and LD 2 red.
Mit der beschriebenen Schaltung lassen sich eine Reihe von auto matischen Abschaltungen erreichen. Wie oben beschrieben wurde, liegt an der Basis des Transistors T 5 über die Dioden D 2 und D 3 eine positive Spannung. Sofern der Umschalter US betätigt wird, ergibt sich für einen kurzen Moment an den Klemmen des Motors M ein spannungsloser Zustand. Damit fällt auch die Spannung an der Basis des Schalttransistors T 5 ab, worauf die Flip-Flop-Schaltung FF 2 über den Transistor T 4 ihre andere Lage einnimmt, die LED-An zeige LD 2 unter Spannung setzt und über den Transistor T 2 das Re lais RL abfallen läßt. Der Schalter RLS schwenkt in die entgegen gesetzte Stellung und schließt den Motor M kurz. Die gleichen Schaltvorgänge erhält man, wenn die Akkuspannung zu gering wird, so daß die Spannung an der Zenerdiode D 6 abfällt und die Basis des Transistors T 5 wiederum spannungslos wird.With the circuit described, a number of automatic shutdowns can be achieved. As described above, there is a positive voltage at the base of transistor T 5 via diodes D 2 and D 3 . If the changeover switch US is actuated, there is a voltage-free state at the terminals of the motor M for a short moment. This also drops the voltage at the base of the switching transistor T 5 , whereupon the flip-flop circuit FF 2 assumes its other position via the transistor T 4 , the LED display at LD 2 sets voltage and the transistor T 2 that Relay RL drops. The switch RLS swings into the opposite position and shorts the motor M. The same switching operations are obtained when the battery voltage becomes too low, so that the voltage at the Zener diode D 6 drops and the base of the transistor T 5 is in turn de-energized.
Sofern bei geschlossenem Hauptschalter HS der Akku gewechselt wird, erfolgt über die Dioden D 2 und D 3 sowie den Widerstand R 12 zunächst eine langsame Aufladung des Kondensators C 4, so daß die Spannung vor der Zenerdiode D 6 unterhalb der Schaltspannung liegt. Auch in diesem Falle fällt das Relais RL ab und man erhält eine Anzeige von LD 2.If the battery is changed when the main switch HS is closed, the diodes D 2 and D 3 and the resistor R 12 initially charge the capacitor C 4 slowly, so that the voltage in front of the Zener diode D 6 is below the switching voltage. In this case too, the relay RL drops out and you get an indication of LD 2 .
Falls das Werkzeug das eingestellte Drehmoment erreicht hat, schließt der Schalter MS, so daß die Flip-Flop-Schaltung FF 1 ihre andere Lage einnimmt, was eine Anzeige von LD 1 sowie ein Abfallen des Relais RL über den Transistor T 2 zur Folge hat.If the tool has reached the set torque, the switch MS closes, so that the flip-flop circuit FF 1 assumes its other position, which results in an indication of LD 1 and a drop in the relay RL via the transistor T 2 .
Sofern der Schalter LS offen ist, erfolgt eine Drehzahlregelung bzw. -stellung, wobei zwei als Leistungsschalter dienende Feldef fekt-Transistoren T 7 und T 8 in der Masseleitung zur Wirkung kom men. Diese werden durch einen astabilen Multivibrator AM ge steuert, welcher eine Rechteckschwingung erzeugt. Die Frequenz dieser Schwingung ist durch Änderung des Widerstandes R 15 mög lich. Die Transistoren T 7 und T 8 schalten entsprechend der Fre quenz des Multivibrators die Masseverbindung zu oder ab, so daß sich dadurch am Motor M im Mittel eine variable Spannung ergibt. Bei gewünschter maximaler Leistung kann dann wiederum der Schal ter LS geschlossen werden.If the switch LS is open, a speed control or position takes place, two field-effect transistors T 7 and T 8 serving as circuit breakers coming into effect in the ground line. These are controlled by an astable multivibrator AM , which generates a square wave. The frequency of this vibration is possible by changing the resistance R 15 . The transistors T 7 and T 8 switch the ground connection to or from the frequency of the multivibrator so that this results in a variable voltage on the motor M. At the desired maximum power, the switch ter LS can then be closed.
Claims (12)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8141 | Disposal/no request for examination |