DE4010971C2 - Sicherheitsschaltung für eine Elektrowerkzeug-Sauggerät-Kombination - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung für eine Elektrowerkzeug-Sauggerät-Kombination gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1.

Eine derartige Elektrowerkzeug-Sauggerät-Kombination für Zahntechniker-Arbeitsplätze ist aus der DE 37 10 619 A1 bekannt, wobei Elektrowerkzeuge wie handgeführte Schleifgeräte, Sägen, Bohrmaschinen und dgl. über einen Stecker am Sauggerät angeschlossen werden und somit eine Koppelung des Betriebsverhaltens bei Maschinen erreicht wird. Beispielsweise wird mit dem Einschalten des Elektrowerkzeuges zugleich das Sauggerät eingeschaltet, so daß der anfallende Staub abgesaugt wird. Zudem kann bei höheren Drehzahlen der Elektrowerkzeuge die Saugerdrehzahl proportional erhöht werden, um die bei höheren Drehzahlen des Elektro-Schleifgerätes anfallende größere Staubmenge mit entsprechend höherer Saugleistung abzusaugen. Ferner kann in Rückkoppelung vom Sauggerät zum Elektrowerkzeug bei vollem Staubfilter sowohl das Sauggerät als auch das Elektrowerkzeug abgeschaltet werden. Der Filterfüllgrad kann dabei durch Sensoren oder durch Ansaugdruckmessung überwacht werden und die Saugleistung durch ein beiden Geräten zugeordnetes Steuerteil dementsprechend geregelt werden.

Diese Steuerung erfolgt dabei mittels Elektronikschaltkreisen, die z. B. die Abschaltpunkte bei einem abgespeicherten Grenzwert des Filterfüllgrades bestimmen. Aus Gründen der Arbeitssicherheit, insbesondere der maximal zulässigen Staubbelastung am Arbeitsplatz, wird die Wiederinbetriebnahme des Sauggerätes und des Elektrowerkzeuges durch die Steuerelektronik erst dann wieder zugelassen, wenn zuvor der volle Filter gegen einen neuen Filter ausgetauscht worden ist. Durch einen Sensor, der den Filterwechsel oder den nunmehr geringen Filterflügelgrad erfaßt, wird dann ein Freigabeschalter angesteuert und damit das Elektrowerkzeug mit dem Netz verbunden.

Bei dieser automatischen Abschaltung kann es jedoch vorkommen, daß die Bedienperson vergißt, das Elektrowerkzeug abzuschalten, so daß nach dem Filterwechsel das Sauggerät und das Elektrowerkzeug automatisch wieder anlaufen. Bei Sägen oder Winkelschleifern kann dies zu schweren Verletzungen führen, wenn das unachtsam weggelegte Werkzeug zur Überraschung der Bedienperson plötzlich anläuft und auf dem Boden oder dem Arbeitstisch herumwirbelt. Diese Gefahr besteht auch, wenn bei Arbeitsende oder einer Arbeitspause nur der Hauptschalter betätigt wird oder der Netzstecker des Sauggerätes aus der Wandsteckdose herausgezogen wird, wie dies bei Handwerkern oft üblich ist, obwohl in der Betriebsanleitung ausdrücklich vorgeschrieben ist, auch das Elektrowerkzeug über dessen Bedienungsschalter abzuschalten. Beim Einschalten des Hauptschalters oder des Netzsteckers kann dann das Elektrowerkzeug wieder anlaufen. Ferner ist diese Gefahr gegeben, wenn bei einem Stromausfall oder einem Ansprechen einer Netzsicherung die Elektrowerkzeug-Sauggerät-Kombination abgeschaltet wird, jedoch das Elektrowerkzeug dann aufgrund der Koppelung wieder anläuft, wenn die Stromversorgung wiederhergestellt ist.

Die DE 31 46 495 A1 beschreibt eine Anlaufsicherungsschaltung für Elektrowerkzeuge mit einem in der Einschaltstellung verriegelbaren Schalter. Um ein unbeabsichtigtes Anlaufes des Werkzeuges bei verriegeltem Tastschalter zu verhindern, ist ein Schaltkreis vorgesehen, der über der Netzspannung vor dem Tastschalter liegt und aus der gleichgerichteten Netzspannung über eine monostabile Kippstufe einen Impuls erzeugt, der eine bistabile Kippstufe setzen kann. Hinter dem Tastschalter wird die Betriebsspannung für die bistabile Kippstufe und für eine Motorsteuerung abgegriffen. Ist der Tastschalter beim Einstecken des Steckers geöffnet, dann hat der erzeugte Impuls keine Wirkung auf die bistabile Kippschaltung, da an dieser keine Betriebsspannung anliegt. Wird nun der Tastschalter geschlossen, so fließt Strom durch den Motor des Elektrowerkzeuges. Ist andererseits der Tastschalter geschlossen, wenn der Stecker eingesteckt wird, dann ist die Betriebsspannung für die bistabile Stufe und die Motorsteuerung bei Auftreten des Impulses vorhanden, die bistabile Kippschaltung wird umgesetzt und ein an die Motorsteuerung angelegtes Signal veranlaßt diese, einen im Hauptstromkreis des Motors liegenden Triac, den Stromfluß zum Motor zu unterbrechen.

Die bekannte Anlaufsicherungsschaltung ist verhältnismäßig kompliziert. Der als Freigabeschalter wirkende Triac ist normalerweise leitend. Das heißt, daß bei geschlossenem Tastschalter ein Strom fließt, der erst durch die Motorsteuerung unterbrochen wird, falls der Stecker bei geschlossenem Tastschalter eingesteckt wird. Somit ist bei Ausfall dieser Anlaufsicherungsschaltung bzw. bei Veränderung ihrer Parameter die Anlaufsicherung nicht mehr funktionsfähig ist. Eine Kombination dieses Elektrowerkzeugs mit einem Sauggerät ist nicht offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsschaltung für Elektrowerkzeug-Sauggerät-Kombinationen zu schaffen, bei der auf einfache Weise ein selbsttätiges In-Betrieb-Setzen des bei einer Stromunterbrechung zuvor noch eingeschalteten Elektrowerkzeugs vermieden wird, wobei selbst bei Funktionsuntüchtigkeit des elektrischen Teils der Sicherheitsschaltung das Elektrowerkzeug ausgeschaltet bleibt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Sicherheitsschaltung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Da der äußerst einfach aufgebaute Prüfkreis hochohmig ist, fließt während der Prüfung kein nennenswerter Strom durch den Motor. Dieser bleibt deshalb praktisch von der Netzspannung abgetrennt, solange der Freigabeschalter nicht nach positiver Prüfung geschlossen wird. Dies bedeutet ferner, daß auch bei Ausfall der Sicherheitsschaltung der Motor nicht an Netzspannung gelegt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung nach Anspruch 1 sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Sicherheitsschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform; und

Fig. 2 eine erweiterte, zweite Ausführungsform der Sicherheitsschaltung.

In Fig. 1 ist eine Sicherheitsschaltung in schematischer Weise dargestellt, wobei mit Strichlinien umrandet ein Sauggerät 1 und ein Elektrowerkzeug 2 angedeutet sind. Das Sauggerät 1 und das Elektrowerkzeug 2 sind über einen Stecker 3 miteinander elektrisch gekoppelt, so daß beide Geräte 1, 2 vom Netzeingang 4 mit elektrischer Energie versorgt werden. Im Sauggerät 1 ist ein Saugmotor 5 vorgesehen, der über ein Steuerteil 6 angesteuert wird, wie dies mit Pfeilen angedeutet ist. Dieses Steuerteil 6 steht über ein Kopplungsbauteil 7 mit einem Antriebsmotor 8 des Elektrowerkzeuges 2 in Verbindung, so daß die Drehzahlen des Saugmotors 5 und des Antriebsmotors 8 in gegenseitiger Anpassung, insbesondere drehzahl-proportional zueinander gesteuert werden können. Das Kopplungsbauteil 7 dient der Erkennung des über den Stecker 3 angeschlossenen Elektrowerkzeuges 2, wobei im Betrieb durch die Messung der Stromaufnahme das angeschlossene Elektrowerkzeug 2 identifiziert wird und entsprechend einem in dem Steuerteil 6 abgelegten Kennfeld je nach Staubanfall eine entsprechende Motordrehzahl und damit Saugleistung des Saugmotors 5 zugeordnet wird.

Vom Netzeingang 4 führen die beiden Netzleitungen Phase L und Null-Leiter N zum Sauggerät 1 und zum Elektrowerkzeug 2, wobei die beiden Netzleitungen zum einen durch einen Hauptschalter 9 für die Elektrowerkzeug-Sauggerät-Kombination und zum anderen durch einen Bedienungsschalter 10 für das Elektrowerkzeug 2 unterbrochen sind. Weiterhin ist die Phase L durch einen Freigabeschalter 11 unterbrochen, der durch einen Überwachungsschaltkreis 12 angesteuert wird. Mit dem Überwachungsschaltkreis 12 ist zum einen das Steuerteil 6 verbunden und zum anderen in bevorzugter Ausführung ein Filtersensor 13, der den Filterfüllgrad erfaßt. Ferner ist an den Überwachungsschaltkreis 12 ein in Strichlinien angedeuteter Prüfkreis 14 angeschlossen, der den Durchgang am Stecker 3 bzw. am Bedienungsschalter 10 überprüft. Wenn das Elektrowerkzeug 2 an dem Stecker 3 angeschlossen ist und der Bedienungsschalter 10 des Elektrowerkzeuges 2 geschlossen ist, ist der Prüfkreis 14 leitfähig und meldet damit an den Überwachungsschaltkreis 12, daß der Motor 8 bei Spannungsversorgung anlaufen würde. In diesem Falle wird vom Überwachungsschaltkreis 12 ein Signal an den Freigabeschalter 11 abgegeben, der sodann in die Offenstellung geschaltet wird und somit die Phase L unterbricht. In diesem Betriebszustand ist selbst bei eingeschaltetem Hauptschalter 9 und Bedienungsschalter 10 ein Anlaufen des Motors 8 unterbunden.

Andererseits ist bei ausgeschaltetem Bedienungsschalter 10 am Prüfkreis 14 kein Durchgang vorhanden, so daß durch den Überwachungsschaltkreis 12 der Freigabeschalter 11 geschlossen wird, da ein Anlaufen des Motors 8 dann erst bei Betätigen des Bedienungsschalters 10 durch die Bedienperson erfolgt. Die Stellungen des Bedienungsschalters 10 und des Freigabeschalters 11 sind somit jeweils zueinander invers geschaltet.

Die Freigabe der Stromversorgung für das Elektrowerkzeug 2 über den Freigabeschalter 11 ist neben dem Abfragen der Prüfbedingung des Prüfkreises 14 in bevorzugter Ausführung an die Freigabe durch den Filtersensor 13 und das Steuerteil 6 gebunden. Der Filtersensor 13 gibt sein Freigabesignal nur ab, wenn der Filter erneuert ist, während bei vollem Filter über den Überwachungsschaltkreis 12 der Freigabeschalter 11 geöffnet wird und somit das Elektrowerkzeug 2 abgeschaltet wird bzw. eine Wiederinbetriebnahme verhindert wird. Entsprechendes gilt für das Ausgangssignal des Steuerteils 6, das den ordnungsgemäßen Zustand des Saugmotors 5 überprüft. Sind beispielsweise die Kohlen des Saugmotors 5 abgenützt oder wird ein sonstiger Defekt festgestellt, so wird die Freigabe des Steuerteils 6 gesperrt, so daß der Überwachungsschaltkreis 12 ebenfalls wieder den Freigabeschalter 11 öffnet und somit das Elektrowerkzeug 2 und das Sauggerät 1 außer Betrieb setzt. Dadurch wird erreicht, daß das Elektrowerkzeug 2 nur dann betrieben werden kann, wenn das Sauggerät 1 betriebsbereit ist, so daß der Staub zuverlässig abgesaugt wird.

Neben den Eingängen aus dem Prüfkreis 14, dem Filtersensor 13 und dem Steuerteil 6 kann der Überwachungsschaltkreis 12 auch noch weitere Überwachungssensoren aufweisen, die beispielsweise eine Temperaturüberwachung des Saugmotors 5 durchführen und bei Überlastung den Betrieb der Elektrowerkzeug-Sauggerät- Kombination über den Freigabeschalter 11 sperren. Ein weiterer Überwachungssensor 13a kann beispielsweise den Unterdruck an einer Saugleitung 15 zwischen dem Sauggerät 1 und dem Elektrowerkzeug 2 erfassen und beim Überschreiten eines Grenzwertes den Betrieb sperren.

Der Überwachungsschaltkreis 12 stellt somit eine zentrale, mit höchster Priorität arbeitende Komponente dar, die über die Ansteuerung des Freigabeschalters 11 abhängig von den Prüfeingängen 6, 3, 14 den Betrieb des Elektrowerkzeuges 2 steuert. Da dem Prüfkreis 14 zum Testen der Schaltstellung des Bedienungsschalters 10 dabei die höchste Wichtigkeit zukommt, wird dieser Prüfkreis 14 gegenüber den Prüfeingängen vom Steuerteil 6 und Filtersensor 13 im Überwachungsschaltkreis 12 bevorzugt bearbeitet. Als Überwachungsschaltkreis 12 eignen sich dem Fachmann bekannte analoge, digitale oder mikroprozessor­ gesteuerte Schaltungen.

In Fig. 2 ist unter weitgehender Beibehaltung der Bauteile aus Fig. 1 eine erweiterte Sicherheitsschaltung mit dem Überwachungsschaltkreis 12 dargestellt. Bei vielen Elektrowerkzeugen 2 wird ein Schutzleiter PE benötigt, der über einen Steckkontakt 17 mit dem Netz verbunden ist. Bei ordnungsgemäßem Betieb darf PE nicht mit den Netzleitungen N oder L verbunden sein. Ist dies dennoch der Fall, meldet eine Meßschaltung 18 an den Überwachungsschaltkreis 12, daß das Elektrowerkzeug 2 defekt ist. In diesem Falle gibt der Freigabeschalter 11 die Spannung für das Elektrowerkzeug 2 nicht frei, wobei der Freigabeschalter 11 zumindest die Netzleitung L, bevorzugt auch den Null-Leiter N abschaltet. Es versteht sich von selbst, daß der Überwachungsschaltkreis 12 mit dem zugeordneten Prüfkreis 14 (Fig. 1) bzw. Prüfkreis 14′ (Fig. 2) und der Meßschaltung 18 sowie dem Steuerteil 6 und ggf. dem Kopplungsbauteil 7 als integrierte Schaltung aufgebaut sein kann. Gegenüber der Ausführungsform in Fig. 1 ist ein Widerstand 16, der den Freigabeschalter 11 überbrückt, vorgesehen. Bei geschlossenem Hauptschalter 9 und geschlossenem Bedienungsschalter 10 entsteht ein ständiger Stromfluß über den Widerstand 16, der so hochohmig ist, daß das Elektrowerkzeug 2 jedoch nicht anläuft. Der gegenüber dem Prüfkreis 14 in Fig. 1 leicht abgewandelte Prüfkreis 14′ mißt den Spannungsabfall über den Widerstand 16 und gibt das Ergebnis an den Überwachungsschaltkreis 12 weiter. Wird ein Spannungsabfall erkannt, bedeutet dies, daß der Bedienungsschalter 10 geschlossen ist. Das Elektrowerkzeug 2 wird somit über den Freigabeschalter 11 nicht mit Spannung versorgt, da dieser in diesem Fall nicht durch den Überwachungsschaltkreis 12 angesteuert wird. Wird kein Spannungsabfall am Widerstand 16 erkannt, ist der Bedienungsschalter 10 geöffnet. Somit wird der Freigabeschalter 11 über den Überwachungsschaltkreis 12 erst nach Abfrage des Prüfkreises 14 geschlossen und das Elektrowerkzeug 2 mit Spannung versorgt.

Claims (6)

1. Sicherheitsschaltung für eine Elektrowerkzeug-Sauggerät- Kombination, bei der ein von einem Elektromotor angetriebenes Elektrowerkzeug, wie ein handgeführtes Schleifgerät, eine Säge, eine Bohrmaschine und dergleichen über einen Stecker mit einem Steuerteil eines Sauggerätes elektrisch gekoppelt und an eine gemeinsame Stromversorgung angeschlossen ist und das Sauggerät zum Absaugen des vom Elektrowerkzeug erzeugten Staubes vorgesehen ist, wobei das Elektrowerkzeug durch einen in Einschaltstellung verriegelbaren Bedienungsschalter ein- bzw. ausschaltbar ist, und mit einem einen im Motorstromkreis liegenden Schalter beeinflussenden Überwachungsschaltkreis, der bei verriegeltem Bedienungsschalter die Stromversorgung des Elektromotors verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingang des Überwachungsschaltkreises (12) ein hochohmiger Prüfkreis (14; 14′) angeschlossen ist, in dem bei geschlossenem Bedienungsschalter (10) ein Prüfstrom fließt, und der Ausgang des Überwachungsschaltkreises (12) mit dem Schalter (11) verbunden ist, der nur bei geöffnetem Bedienungsschalter (10) unter Schließen die Stromversorgung für das Elektrowerkzeug (2) freigibt.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Überwachungsschaltkreis (12) das Steuerteil (6) für den Saugmotor (5) des Sauggerätes (1) angeschlossen ist.

3. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Überwachungsschaltkreis (12) ein Filtersensor (13) angeschlossen ist.

4. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Überwachungsschaltkreis (12) der Prüfkreis (14) vorrangig geschaltet ist.

5. Sicherheitsschaltung wenigstens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerteil (6) eine Überprüfungsschaltung für den Saugmotor (5) vorgesehen ist.

6. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zustandsüberprüfung des Bedienungsschalters (10) ein zum Freigabeschalter (11) parallel geschalteter hochohmiger Widerstand (16) vorgesehen ist, dessen Spannungsabfall im Überwachungsschaltkreis (12) ausgewertet wird.