DE4119941A1

DE4119941A1 - Protecting drive motor of electrical power tool - controlling zero voltage releaser and excess current releaser by drive current

Info

Publication number: DE4119941A1
Application number: DE19914119941
Authority: DE
Inventors: Manfred Freitag
Original assignee: Frischmuth & Freitag Diamant U
Current assignee: Frischmuth & Freitag Diamant U
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1993-01-07

Abstract

The device is partic. for the motor of a portable drilling machine for concrete drilling, and protects against thermic overload. The temp. of a winding part of the drive motor (1) is monitored with a temp. probe (14). The temp. thus determined, after surpassing a predetermined limit value, brings about release and, after the temp. limit value has not been exceeded, switches on the zero voltage releaser (5). In a transition range between a value below max. permitted operating load and overload two control elements (18,19) produce indications, whereby with rising load the indication intensity of the first control element reduces and that of the second control element increases. USE/ADVANTAGE - Thermic overload protection for concrete drill driven by electric motor which does not involve complicated circuitry.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz eines elek trischen Antriebsmotors eines Elektrowerkzeugs, das mit einem Nullspannungsauslöser und mit einem durch den Aufnahme strom gesteuerten Überstromauslöser versehen ist, insbe sondere eines Motors einer transportierbaren Bohrmaschine für den Antrieb von Betonbohrern, gegen thermische Über lastung. The invention relates to a method for protecting an elec tric drive motor of a power tool that with a zero voltage release and with one through the receptacle current controlled overcurrent release is provided, esp special of a motor of a portable drill for driving concrete drills, against thermal over burden.

Üblicherweise werden zum Schutz von Antriebsmotoren bestimm ter Elektrowerkzeuge, insbesondere von sogenannten Kernbohr maschinen, zweipolige Schutzschalter verwendet, bei denen in einem gemeinsamen Gehäuse sowohl der Nullspannungsauslöser als auch der Überstromauslöser untergebracht sind. Der Null spannungsauslöser kann dabei als Magnetspule ausgebildet sein, die mittels eines Schaltstiftes auf einen inneren Schalthebel einwirkt. Auf den gleichen Schalthebel wirkt gleichsinnig ein Bimetallhebel ein, der bevorzugt vom Auf nahmestrom durchflossen wird. Der besagte Schalthebel be tätigt seinerseits zwei parallele Kontaktpaare, die durch eine äußere Schaltwippe betätigbar sind. Durch einen be sonderen Schaltmechanismus wird dafür Sorge getragen, daß der innere Schalthebel die Kontaktpaare auch in der Ein schaltstellung der Schaltwippe öffnen kann, und daß ferner bei betätigtem inneren Schalthebel die Kontaktpaare nicht geschlossen werden können. Der Schaltmechanismus ermöglicht eine sogenannte Freiauslösung. Zahlreiche Varianten dieses Schaltertyps werden von der Firma ETA Elektrotechnische Apparate GmbH in D-8503 Altdorf bei Nürnberg/Deutschland unter der Gruppenbezeichnung 3120-F . . . vertrieben.Usually are used to protect drive motors ter power tools, especially of so-called core drilling machines, two-pole circuit breakers used, in which a common housing both the zero voltage release as well as the overcurrent release are housed. The zero The voltage release can be designed as a magnetic coil be that by means of a switching pin on an inner Shift lever acts. Works on the same gear lever in the same direction a bimetallic lever, which preferably from the up current is flowed through. Said shift lever be in turn makes two parallel contact pairs through an outer rocker switch can be actuated. By a be special switching mechanism is ensured that the inner shift lever also makes the contact pairs in the on Switch position of the rocker switch can open, and that further the contact pairs are not when the inner shift lever is actuated can be closed. The switching mechanism enables a so-called free release. Numerous variants of this Switch types are made by ETA Elektrotechnische Apparate GmbH in D-8503 Altdorf near Nuremberg / Germany under the group designation 3120-F. . . expelled.

Der Nullspannungsauslöser dient zum Schutz der Bedienungs person bei einem Spannungsausfall: Das Elektrowerkzeug läuft nach dem Wiederanstehen der Betriebsspannung ohne eine Schalterbetätigung nicht wieder an. Der Überstromauslöser dient zum Schutz des Antriebsmotors gegen thermische Überlastung.The zero voltage release is used to protect the operator person in the event of a power failure: the power tool is running after resuming the operating voltage without one Switch actuation not on again. The overcurrent release serves to protect the drive motor against thermal Overload.

Das Schaltverhalten des Überstromauslösers wird durch sogenannte Zeit-/Strom-Kennlinien charakterisiert, die für jeden Schaltertyp festgelegt sind, der seinerseits wieder dem Antriebsmotor angepaßt sein muß. Die Zusammenhänge werden weiter unten noch anhand der Fig. 3 näher erläutert; es sei derzeit nur so viel angemerkt, daß die Gesamtabschalt zeit mit zunehmendem Aufnahmestrom rapide sinkt. Die Kennlinie ist ihrerseits wiederum im Hinblick auf die maximal zulässige Wicklungstemperatur des Antriebsmotors ausgelegt; sie berücksichtigt aber nur diejenige Endtemperatur der Motorwicklung, die - ausgehend von einer vorgegebenen Ausgangstemperatur für Motor und Schalter - beim ersten Einschalten erreicht wird. Typische Ausgangstemperaturen, für die die besagten Kennlinien für jeden Schaltertyp festgelegt werden, sind -30° C, +23° C und +60° C.The switching behavior of the overcurrent release is characterized by so-called time / current characteristics, which are defined for each switch type, which in turn must be adapted to the drive motor. The relationships are explained in more detail below with reference to FIG. 3; it should only be noted so much at the moment that the total switch-off time drops rapidly with increasing intake current. The characteristic curve is in turn designed with regard to the maximum permissible winding temperature of the drive motor; however, it only takes into account the final temperature of the motor winding that - starting from a specified initial temperature for the motor and switch - is reached when it is switched on for the first time. Typical output temperatures for which the characteristic curves are defined for each switch type are -30 ° C, + 23 ° C and + 60 ° C.

Es ist auch bereits bekannt, Antriebsmotoren von Elektrowerk zeugen statt mit einem Überstromauslöser mit einem Temperatur fühler auszustatten, der in der Motorwicklung untergebracht ist. Dieser Temperaturfühler kann beispielsweise eine Bauein heit mit einem Kontaktpaar bilden. Beispielsweise kann ein solcher Temperaturschalter eine Bimetall-Scheibe enthalten, die ein sprunghaftes Schaltverhalten besitzt. Ein solcher Schalter besitzt jedoch eine erhebliche Schaltdifferenz. Da keine Vorwarnung vor dem Erreichen der eingestellten Grenz temperatur auftritt, spricht der Temperaturschalter unver mittelt an und setzt das Elektrowerkzeug für längere Zeit außer Betrieb, wobei diese Stillstandszeit ohne weiteres 30 Minuten übersteigert kann. It is also already known to drive motors from electrical works testify with a temperature instead of an overcurrent release to equip the sensor, which is housed in the motor winding is. This temperature sensor can, for example, be a component unit with a pair of contacts. For example, a such temperature switches contain a bimetallic disc, which has an erratic switching behavior. Such a However, the switch has a significant switching differential. There no warning before reaching the set limit temperature occurs, the temperature switch does not speak averages and sets the power tool for a long time out of service, this downtime easily May exceed 30 minutes.

Ein mit dem weiter oben beschriebenen Schutzschalter ver sehenes Elektrowerkzeug kann nun aber ohne weiteres bis zur Zerstörung durch thermische Überlastung der Wicklung betrie ben werden: Wenn das Elektrowerkzeug entsprechend der Zeit-/ Stromkennlinie unter Überlast betrieben wird, dann unter bricht der Überstromauslöser beim Erreichen der besagten Kennlinie den Stromkreis des Elektrowerkzeugs. Da die be sagte Kennlinie aber dem Aufheizverhalten des Antriebsmotors, ausgehend von vorgegebenen Anfangsbedingungen, entspricht, ist beim Ansprechen des Überstromauslösers die vorgegebene Grenztemperatur der Motorwicklung zumindest im wesentlichen bereits erreicht. Die Zeitkonstante des Überstromauslösers vom Abschalten bis zum Wiedereinschalten beträgt aber nur etwa 5 bis 10 Sekunden, das seine Wärmeträgheit erheblich geringer ist als diejenige der Motorwicklung. Mit anderen Worten: Während die Kennlinie des Überstromauslösers noch im wesentlichen das Aufheizverhalten der Motorwicklung simu liert, ist dies in Bezug auf das Abkühlverhalten nicht der Fall. Versucht also die Bedienungsperson, das Elektrowerk zeug nach einem Ansprechen des Überstromauslösers nach verhältnismäßig kurzer Zeit wieder einzuschalten, ge gebenenfalls sogar mehrfach hintereinander, so pumpt sie gewissermaßen Energiestöße in den noch immer unter der mechanischen Last anstehenden Antriebsmotor hinein, dessen Kühlung zusätzlich noch durch erheblich verringerte Drehzahl oder gar Stillstand reduziert bzw. unterbrochen ist. Die Folge ist eine Überhitzung des Antriebsmotors, die ohne Warnung bis zur Zerstörung der Wicklung betrieben werden kann.A ver with the circuit breaker described above Power tool can now be seen up to Destruction due to thermal overloading of the winding If the power tool is in accordance with the time / Current characteristic is operated under overload, then under the overcurrent release breaks when said Characteristic curve of the power tool circuit. Since the be said characteristic curve but the heating behavior of the drive motor, starting from given initial conditions, is the default when the overcurrent release trips Limit temperature of the motor winding at least essentially already reached. The time constant of the overcurrent release from switching off to switching on again is only about 5 to 10 seconds, which is its thermal inertia considerably is less than that of the motor winding. With others Words: While the characteristic of the overcurrent release is still in essentially the heating behavior of the motor winding simu lated, this is not the case with regard to the cooling behavior Case. So try the operator, the electrical plant after a response of the overcurrent release switch on again relatively short time, ge if necessary, even several times in succession, so it pumps in a way energy surges in the still under the mechanical load applied drive motor, whose Cooling additionally through significantly reduced speed or even standstill is reduced or interrupted. The The result is overheating of the drive motor, which without Warning can be operated until the winding is destroyed can.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schutz verfahren der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, durch das ohne großen schaltungstechnischen Aufwand eine Überhitzung der Motorwicklung wirksam verhindert werden kann.The invention is therefore based on the object of protection to specify the method of the genus described at the outset, through the one without great circuit engineering effort Overheating of the motor winding can be prevented effectively can.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß man die Temperatur eines Wicklungsteils des Antriebsmotors mit einem Temperaturfühler überwacht und die vom Temperaturfühler bestimmte Temperatur des Wicklungsteils nach Überschreiten eines vorgegebenen Temperatur-Grenzwerts zum Auslösen und, nach Unterschreiten des Temperatur-Grenzwerts, zum Einschalten des Nullspannungsauslösers verwendet.The task is solved at the beginning described method according to the invention in that the Temperature of a winding part of the drive motor with one Temperature sensor monitors and that of the temperature sensor certain temperature of the winding part after exceeding a predetermined temperature limit for triggering and, after falling below the temperature limit, to Switching on the zero voltage release used.

Es wird mithin über den bekannten Schutzschalter hinaus, ein Temperaturbegrenzer verwendet, der keine eigenen Lastschaltkon takte benötigt, sondern auf den ohnehin vorhandenen Null spannungsauslöser einwirkt und in diesem praktisch Spannungs losigkeit simuliert. Pumpt also die Bedienungsperson kurz zeitig nach dem ersten Ansprechen des Überstromauslösers durch wiederholte Betätigung des Geräteschalters Wärme energie in den Antriebsmotor hinein, so wird das getreue Ab bild der Wicklungstemperatur von dem besagten Temperatur fühler erfaßt und zum Betätigen des Nullspannungsauslösers verwendet. Die Antriebsmaschine wird genau so stillgesetzt, als ob ein totaler Spannungsausfall vorliegen würde, und sie wird beim Unterschreiten der besagten Grenztemperatur auch nicht selbsttätig wieder eingeschaltet, wie dies bei Verwendung eines herkömmlichen Temperaturbegrenzers der Fall wäre, der unmittelbar auf den Stromkreis des Antriebsmotors einwirkt. Das Wiederanlaufen des Antriebsmotors ist mithin nur bei gleichzeitiger Erfüllung folgender Bedienungen möglich:It is therefore a well-known circuit breaker Temperature limiter used, which does not have its own load switching con clocks needed, but to the already existing zero voltage release acts and in this practically voltage simulates looseness. So the operator pumps briefly early after the overcurrent release has tripped by repeated actuation of the device switch heat energy into the drive motor, so the true Ab image of the winding temperature from said temperature sensor detected and for actuating the zero voltage release used. The drive machine is stopped exactly as if there was a total power failure, and she is also when the temperature falls below the said limit not automatically switched on again, as is the case with Using a conventional temperature limiter would be that directly on the circuit of the drive motor acts. The restart of the drive motor is therefore only if the following operations are performed at the same time possible:

1. The full operating voltage is present,
2. The winding temperature is below one predetermined limit,
3. the switch (main or device switch) is switched on the operator operated.

Üblicherweise haben derartige Temperaturfühler in Verbindung mit dem zugehörigen Schaltglied eine Schaltdifferenz. Es existieren mithin zwei Temperatur-Grenzwerte, nämlich ein oberer Grenzwert für das Abschalten und ein unterer Grenzwert für das Wiedereinschalten (vorausgesetzt, daß die volle Betriebsspannung ansteht). Diese Schaltdifferenz bringt den zusätzlichen Vorteil mit sich, daß die Motorwicklung ausreichend abkühlen kann, bevor eine Wieder-Inbetriebnahme möglich ist.Such temperature sensors usually have a connection a switching difference with the associated switching element. It there are therefore two temperature limit values, namely one upper limit for switching off and a lower one Limit value for restarting (provided that the full operating voltage is present). This switching differential brings the additional advantage that the Motor winding can cool sufficiently before one Re-commissioning is possible.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn man im Zuge einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schutzver fahrens den Aufnahmestrom des Antriebsmotors erfaßt und ihn auf ein Unter- oder Überschreiten eines vorgegebenen Strom- Grenzwertes hin untersucht und beim Unterschreiten des Grenzwertes ein erstes Kontrollelement und beim Überschrei ten des Grenzwertes ein zweites Kontrollelement zur Anzeige bringt. In besonders vorteilhafter Weise wird als erstes Kontrollelement eine Leuchtdiode der Farbe "grün" verwendet und als zweites Kontrollelement eine Leuchtdiode der Farbe "rot".It is particularly advantageous if you are in the course of a further embodiment of the protection ver driving detects the current of the drive motor and him on falling below or exceeding a specified current Limit value examined and if the value falls below the Limit a first control element and when exceeded a second control element for display brings. In a particularly advantageous manner, the first Control element uses a light-emitting diode of the color "green" and as a second control element a light-emitting diode of the color "red".

Die Bedienungsperson kann also bei jedem Einschalten je nach dem Ansprechen eines der Kontrollelemente sofort erkennen, ob die Maschine im Normalbetrieb, d. h. bei Unterschreiten des Nennstromes, oder im Überlastbereich betrieben wird. Beachtet die Bedienungsperson die betreffende Anzeige, so erfolgt ein Einschalten nur bei Einhaltung folgender Zusatzbedingung:The operator can, therefore, each time it is switched on immediately recognize the response of one of the control elements, whether the machine is in normal operation, i.e. H. when falling below of the nominal current, or is operated in the overload range. If the operator observes the relevant display, see above is only switched on if the following are observed Additional condition:

4. The current consumption is below the nominal current.

Es ist dabei wiederum besonders vorteilhaft, wenn man in einem Übergangsbereich zwischen einem Wert unterhalb maximal zulässiger Betriebslast (Nennlast) und Überlast beide Kontroll elemente zur Anzeige bringt, wobei man mit steigender Last die Anzeigeintensität des ersten Kontrollelements (grün) allmählich verringert und die Anzeigeintensität des zweiten Kontrollelements (rot) allmählich vergrößert.It is again particularly advantageous if you are in a transition range between a value below maximum permissible operating load (nominal load) and overload both control brings elements to the display, whereby with increasing load the display intensity of the first control element (green) gradually decreased and the display intensity of the second Control element (red) gradually enlarged.

Die Bedienungsperson kann also beim Übergang der Kontrollfarbe "grün" zur Kontrollfarbe "rot" sofort erkennen, daß sich das Antriebsdrehmoment und damit die Stromaufnahme vergrößert. Die betreffende Erkenntnis kann beispielsweise dazu ver wendet werden, den Vorschub bzw. die Anpreßkraft des Elektro werkzeugs zu verringern. The operator can therefore at the transition of the control color "green" to the control color "red" immediately recognize that the Drive torque and thus the current consumption increased. The relevant knowledge can be used, for example be applied, the feed or the contact pressure of the electric reduce tool.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Durchführung des eingangs beschriebenen Verfahrens mit einem Nullspannungs auslöser und mit einem durch den Aufnahmestrom gesteuerten Überstromauslöser.The invention also relates to an arrangement for carrying out the method described at the beginning with a zero voltage trigger and with a controlled by the intake current Overcurrent release.

Eine solche Anordnung ist zur Lösung der gleichen Aufgabe erfindungsgemaß gekennzeichnet durch einen mindestens einem Wicklungsteil des Antriebsmotors zugeordneten Temperatur fühler zur Erfassung der Wicklungstemperatur, dessen Ausgang dem Nullspannungsauslöser aufgeschaltet ist, derart, daß beim Überschreiten eines vorgegebenen Temperatur-Grenzwerts ein Abschalten des Nullspannungsauslösers und beim Unterschreiten des Temperatur-Grenzwerts und gleichzeitigem Anstehen der Betriebsspannung ein Wiedereinschalten des Nullspannungsauslösers erfolgt.Such an arrangement is to solve the same problem characterized according to the invention by at least one Temperature associated with the winding part of the drive motor sensor for recording the winding temperature, its output the zero voltage release is connected in such a way that when a specified temperature limit is exceeded switching off the zero voltage release and at Falling below the temperature limit and at the same time When the operating voltage is present, the Zero voltage release takes place.

Es ist dabei gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn im Stromkreis des Antriebsmotors ein Strommeßglied angeordnet ist, dessen dem Aufnahmestrom proportionale Ausgangsspannung einem Komparator aufgeschaltet ist, in dem der Meßwert mit einem Sollwert verglichen wird, und wenn der Komparator zwei Ausgänge aufweist, von denen der eine Ausgang dem ersten Kontrollelement für die Anzeige des normalen Betriebsstroms und der andere Ausgang dem zweiten Kontrollelement für die Anzeige der Überlast aufgeschaltet ist.According to a further embodiment, it is Invention particularly advantageous if in the circuit of Drive motor a current measuring element is arranged, the Input current proportional output voltage one Comparator is connected in which the measured value with a Setpoint is compared, and if the comparator two Has outputs, of which one output the first Control element for the display of the normal operating current and the other output to the second control element for the Display of the overload is activated.

Als Strommeßglied kann dabei bevorzugt der vom Aufnahmestrom durchflossene Heizwiderstand für den Überstromauslöser verwendet werden, d. h. das Bimetall-Schaltelement selbst, wenn dieses vom Aufnahmestrom durchflossen wird.The current measuring element can preferably be that of the absorption current flowed heating resistor for the overcurrent release be used, d. H. the bimetal switching element itself, if the intake current flows through it.

Die Verwendung von Leuchtdioden als Kontrollelemente ist deswegen besonders vorteilhaft, weil diese mit Niederspannung betrieben werden können, keinen Verschleiß und keine Alterung aufweisen und im Falle eines Bruchs der Abdeckung keine Gefahr für die Bedienungsperson darstellen.The use of light emitting diodes as control elements is especially advantageous because these with Low voltage can be operated, no wear and show no aging and in the event of breakage the Cover pose no danger to the operator.

Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Leuchtdioden über je einen Optokoppler mit dem jeweiligen Ausgang des Kompa rators verbunden sind und wenn für die Erzeugung des Be triebsstromes der Leuchtdioden neben einem ersten Trans formator für die Erzeugung der Steuerspannung ein zweiter Transformator vorhanden ist, der als Trenntransformator gegenüber den Leuchtdioden ausgeführt ist.This is especially the case when the LEDs are over one optocoupler each with the respective output of the Kompa rators are connected and if for the generation of the Be drive current of the LEDs in addition to a first Trans second for generating the control voltage Transformer is present, which acts as an isolating transformer compared to the LEDs.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen standes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further advantageous refinements of the counterpart of the invention status result from the other subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert.An embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 4.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der vollständigen Schaltung bzw. Anordnung eines als Kernbohrmaschine ausgeführten Elektrowerkzeugs, Fig. 1 is a block diagram of the complete circuit or arrangement of a power tool constructed as a core drill,

Fig. 2 die wesentlichen Elemente des Steuerblocks nach Fig. 1, Fig. 2 shows the essential elements of the control block of Fig. 1,

Fig. 3 eine Zeit-/Strom-Kennlinie des in Fig. 1 dargestellten Schutzschalters, und Fig. 3 is a time / current characteristic of the circuit breaker shown in Fig. 1, and

Fig. 4 eine zeichnerische Darstellung der Anzeige intensität des ersten und des zweiten Kontroll elements. Fig. 4 is a graphical representation of the display intensity of the first and second control elements.

In Fig. 1 ist ein elektrischer Antriebsmotor 1 einer Kernbohrmaschine dargestellt, von der weitere Einzelheiten wie Getriebe, Bohrspindel und die diamantbestückte Bohrkrone der Einfachheit halber weggelassen sind. Die gesamte, nachstehend näher beschriebene, Schaltungsanordnung ist in die Kernbohrmaschine integriert. Der Anschluß an das Netz erfolgt über eine dreiadrige Leitung 2 und einen Stecker 3, der nur in der angegebenen Pollage L, N und PE in die zugehörige Steckdose eingeführt werden kann (CEE-Stecker).In Fig. 1, an electric drive motor 1 of a core drilling machine is shown, from which further details such as gear, drilling spindle and the diamond-tipped drill bit are omitted for the sake of simplicity. The entire circuit arrangement, described in more detail below, is integrated in the core drilling machine. The connection to the network is made via a three-wire cable 2 and a plug 3 , which can only be inserted into the associated socket in the specified pole positions L, N and PE (CEE plug).

Wesentlicher Teil der Schaltungsanordnung ist ein zweipoliger thermischer Schutzschalter 4, bei dem es sich um ein Fabrikat der Firma ETA Elektrotechnische Apparate GmbH mit der Gruppenbezeichnung 3120-F . . . handelt. Dieser Schutzschalter weist gegenüber der listenmäßigen Ausführung ein abweichendes Merkmal auf, auf das nachfolgend näher eingegangen wird. Der Schutzschalter 4 besitzt einen Nullspannungsauslöser 5 mit einer Magnetspule 6, die über einen nicht besonders dargestellten Schaltstift auf einen Schaltmechanismus einwirkt, der letztendlich die beiden parallelen Kontaktpaare 7 und 8 betätigt. An essential part of the circuit arrangement is a two-pole thermal circuit breaker 4 , which is a product of the company ETA Elektrotechnische Apparate GmbH with the group name 3120-F. . . acts. This circuit breaker has a different feature from the list version, which will be discussed in more detail below. The circuit breaker 4 has a zero-voltage release 5 with a magnetic coil 6 , which acts on a switching mechanism via a switching pin, not shown, which ultimately actuates the two parallel contact pairs 7 and 8 .

Der Schutzschalter 4 besitzt weiterhin einen Überstromaus löser 9, dessen wesentliches Element ein nicht besonders dargestelltes Bimetall-Schaltelement ist, das durch direkten Stromdurchfluß des Aufnahmestroms beheizt wird. Dadurch wird ein Widerstand 10 gebildet, der gleichzeitig als Heizwider stand und als Strommeßglied für den Aufnahmestrom des An triebsmotors 1 dient. Sowohl der Nullspannungsauslöser 5 als auch der Überstromauslöser 9 wirken in der weiter oben be schriebenen Weise über einen nicht gezeigten Schalthebel auf die Kontaktpaare 7 und 8 ein, und zwar in der Weise, daß so wohl bei einem Spannungsausfall als auch beim Auftreten eines Überstroms eine endgültige Abschaltung erfolgt, die erst beim Vorliegen der weiter oben beschriebenen Betriebsbedingungen durch die Bedienungsperson wieder aufgehoben werden kann. Eine eingebaute und gleichfalls nicht dargestellte Freiauslösung sorgt dafür, daß ein Abschalten auch bei gedrückter Schaltwippe erfolgt, und daß ein Einschalten nicht möglich ist, solange die beschriebenen Einschaltbedingungen nicht vorliegen. Eine Leuchtdiode 11 dient zur Anzeige der Betriebsbereitschaft des Elektrowerkzeugs.The circuit breaker 4 also has an overcurrent release 9 , the essential element of which is a bimetallic switching element, not shown, which is heated by direct current flow through the receiving current. This forms a resistor 10 , which was at the same time as a heating resistor and serves as a current measuring element for the input current of the drive motor 1 . Both the zero voltage release 5 and the overcurrent release 9 act in the manner described above be on a switching lever, not shown, on the contact pairs 7 and 8 , in such a way that a final as well as a voltage failure and when an overcurrent occurs Shutdown takes place, which can only be canceled by the operator when the operating conditions described above exist. A built-in free release, which is also not shown, ensures that switching off takes place even when the rocker switch is pressed, and that switching on is not possible as long as the switch-on conditions described do not exist. A light-emitting diode 11 is used to indicate the operational readiness of the power tool.

Wesentlicher Unterschied des Schutzschalters 4 gegenüber der listenmäßigen Ausführung ist ein Abgriff 12 zwischen dem Kontaktpaar 7 und dem Widerstand 10, der als Meßleitung M einem Schaltblock 13 zugeführt ist. Diesem Schaltblock werden weiterhin die Leitungen L und N zugeführt, d. h. Netzspannung, sofern die Kontaktpaare 7 und 8 geschlossen sind. Vom Schaltblock 13 führt ein Ausgang A zu dem besagten Antriebsmotor, dessen anderer Pol mit der Leitung N verbunden ist.The essential difference between the circuit breaker 4 and the list-like design is a tap 12 between the contact pair 7 and the resistor 10 , which is fed to a switching block 13 as a measuring line M. The lines L and N continue to be supplied to this switching block, ie mains voltage, provided that the contact pairs 7 and 8 are closed. From switch block 13 , an output A leads to said drive motor, the other pole of which is connected to line N.

Einem Wicklungsteil des Antriebsmotors 1 ist ein Temperatur fühler 14 zugeordnet, der ein Kontaktpaar 15 besitzt, das durch ein nicht gezeigtes Bimetall-Element nach Überschrei ten einer oberen Grenztemperatur geöffnet und nach Unter schreiten einer unteren Grenztemperatur selbsttätig wieder geschlossen wird. Derartige Temperaturbegrenzer sind im Handel, beispielhaft unter der Bezeichnung "Clixon".A winding part of the drive motor 1 is assigned a temperature sensor 14 which has a pair of contacts 15 which is opened by a bimetallic element, not shown, after an upper limit temperature has been exceeded and is automatically closed again after a lower limit temperature has been undershot. Such temperature limiters are commercially available, for example under the name "Clixon".

Der Temperaturfühler 14 dient zur Erfassung der Wicklungs temperatur und liegt im gleichen Stromkreis 16, in dem auch die Magnetspule 6 des Nullspannungsauslösers 5 liegt. Da durch ist der Ausgang 14a des Temperaturfühlers 14 über eine Leitung 16a dem Nullspannungsauslöser 5 aufgeschaltet. Dies hat zur Folge, daß beim Überschreiten des oberen Temperatur grenzwerts ein Abschalten des Antriebsmotors durch den Null spannungsauslöser erfolgt und beim Unterschreiten des unteren Temperaturgrenzwerts (und gleichzeitigem Anstehen der Betriebsspannung) ein Wiedereinschalten des Nullspannungs auslösers erfolgt. Der Nullspannungsauslöser ist also gleich zeitig das Schaltelement für die Stromaufnahme des Antriebs motors, während über das Kontaktpaar 15 nur der Steuerstrom für die Magnetspule 6 geführt wird.The temperature sensor 14 is used to detect the winding temperature and is in the same circuit 16 in which the solenoid 6 of the zero-voltage release 5 is located. Since the output 14 a of the temperature sensor 14 is connected to the zero-voltage release 5 via a line 16 a. This has the result that when the upper temperature limit is exceeded, the drive motor is switched off by the zero voltage release and when the temperature falls below the lower limit (and the operating voltage is present) the zero voltage release is switched on again. The zero-voltage release is therefore the switching element for the current consumption of the drive motor at the same time, while only the control current for the solenoid 6 is conducted via the contact pair 15 .

Der Schaltblock 13 ist mit einem Betriebsstundenzähler 17 verbunden sowie mit einem ersten Kontrollelement 18 verbunden, das als grüne Leuchtdiode ausgeführt ist, und mit einem zweiten Kontrollelement 19, das als rote Leuchtdiode ausgeführt ist. The switching block 13 is connected to an operating hours counter 17 and to a first control element 18 , which is designed as a green light-emitting diode, and with a second control element 19 , which is designed as a red light-emitting diode.

Weitere wesentliche Einzelheiten des Schaltblocks 13 sind in Fig. 2 dargestellt. Die Stromversorgung des Antriebsmotors 1 erfolgt in der bereits beschriebenen Weise über die Leitungen L und N. In diesem Stromkreis liegt der vom Aufnahmestrom durchflossene Widerstand 10, der gemäß den obigen Ausführungen gleichzeitig der Heizwiderstand für das Bimetall-Schaltelement des Überstromauslöser ist. Auf die Wiederholung dieser Einzelheiten wird in Fig. 2 verzichtet.Further essential details of the switching block 13 are shown in FIG. 2. The power supply to the drive motor 1 takes place in the manner already described via the lines L and N. In this circuit is the resistance 10 through which the absorption current flows. These details are not repeated in FIG. 2.

Die Leitung L führt über eine Leitungsverzweigung zu einer ersten Stromquelle 20 und zu einer zweiten Stromquelle 21, die beide als Transformatoren mit Gleichrichter ausgeführt sind, um eine geeignete Steuerspannung zu erzeugen. Mindestens die zweite Stromquelle 21 ist als Trenntransformator ausgeführt, worauf nachfolgend noch näher eingegangen wird.The line L leads via a line branch to a first current source 20 and to a second current source 21 , both of which are designed as transformers with rectifiers, in order to generate a suitable control voltage. At least the second current source 21 is designed as an isolating transformer, which will be discussed in more detail below.

Die beiderseitigen Anschlüsse des Strommeßgliedes 10 erfassen eine dem Aufnahmestrom proportionale Potentialdifferenz, die über einen Verstärker 22 einem Komparator 23 aufgeschaltet ist. Der Verstärker 22 erhält seinen Betriebsstrom von der Stromquelle 20. In dem Komparator 23 wird die Ausgangs spannung des Verstärkers 22 mit einem Sollwert verglichen, der dem Grenzwert zwischen der normalen Betriebslast des Antriebsmotors und einer Überlast entspricht. Der normale Betriebsbereich liegt zwischen zwei zur Abszisse (Zeitachse) parallelen Linien 24 und 25, von denen die untere Linie 24 dem Leerlaufstrom entspricht. Über der Linie 25 liegt der Überlastbereich. Der Komparator 23 besitzt zwei Ausgänge 26 und 27, von denen der eine Ausgang 26 dem ersten Kontroll element 18 (grün) für die Anzeige des normalen Betriebsstromes und der andere Ausgang 27 dem zweiten Kontrollelement 19 (rot) für die Anzeige der Überlast aufgeschaltet ist.The connections of the current measuring element 10 on both sides detect a potential difference which is proportional to the absorption current and which is applied to a comparator 23 via an amplifier 22 . The amplifier 22 receives its operating current from the current source 20 . In the comparator 23 , the output voltage of the amplifier 22 is compared with a target value which corresponds to the limit value between the normal operating load of the drive motor and an overload. The normal operating range is between two lines 24 and 25 parallel to the abscissa (time axis), of which the lower line 24 corresponds to the no-load current. Overload line is above line 25 . The comparator 23 has two outputs 26 and 27 , of which one output 26 is the first control element 18 (green) for displaying the normal operating current and the other output 27 is connected to the second control element 19 (red) for displaying the overload.

Dabei sind die Kontrollelemente 18 und 19 über je einen Optokoppler 28 und 29 mit dem jeweiligen Ausgang 26 bzw. 27 des Komparators verbunden. Der für die Erzeugung des Betriebsstromes der Leuchtdioden dienende Transformator 21 ist als sogenannter Trenntransformator ausgeführt. Durch diesen Trenntransformator und die Optokoppler 28 und 29 werden die Kontrollelemente bzw. Leuchtdioden galvanisch vollständig vom Netzspannungsteil des Schaltblocks 13 getrennt, was in Fig. 2 durch den gestrichelten Kurvenzug im rechten Teil des Schaltplanes angedeutet ist.The control elements 18 and 19 are each connected via an optocoupler 28 and 29 to the respective output 26 or 27 of the comparator. The transformer 21 used to generate the operating current of the light-emitting diodes is designed as a so-called isolating transformer. By means of this isolating transformer and the optocouplers 28 and 29 , the control elements or light-emitting diodes are completely electrically isolated from the mains voltage part of the switching block 13 , which is indicated in FIG. 2 by the dashed curve in the right part of the circuit diagram.

Der Schaltblock 13 wird bevorzugt durch eine einheitliche Leiterplatte gebildet. Sämtliche Bauelemente nach den Fig. 1 und 2 werden bevorzugt in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das mit seinen Bedienungs- und Kontrollelementen in der Weise am Antriebsmotor bzw. am Elektrowerkzeug befestigt ist, daß eine gute Beobachtungs möglichkeit für die Bedienungsperson gewährleistet ist. Für den Fall, daß dieses Gehäuse im Bereich der Kontrollelemente beschädigt werden sollte, steht der Anzeigeteil nicht unter Netzspannung, so daß eine Gefährdung der Bedienungsperson ausgeschlossen ist, wenn sie beispielsweise die in der Nähe der Kontrollelemente (Leuchtdioden) liegende Schaltwippe des Schutzschalters betätigt. Auf die übrigen Vorteile bei der Verwendung von Leuchtdioden wurde bereits weiter oben hingewiesen.The switching block 13 is preferably formed by a uniform printed circuit board. All the components of FIGS. 1 and 2 are preferably housed in a common housing, which is attached with its operating and control elements in such a manner on the drive motor or the power tool that good observation is possible ensured for the operator. In the event that this housing should be damaged in the area of the control elements, the display part is not live, so that there is no danger to the operator if, for example, he actuates the rocker switch of the circuit breaker located near the control elements (LEDs). The other advantages of using light-emitting diodes have already been mentioned above.

In Fig. 3 symolisiert die Abszisse relative Werte zum Nennstrom. Auf eine Angabe von Zahlenwerten wurde verzichtet, da die Bestückung des Antriebsmotors mit einem entsprechenden Schutzschalter sehr vielfältig sein kann. Auf der Ordinate sind übliche Auslösezeiten derartiger Schutzschalter in Sekunden aufgetragen. Die senkrechte gestrichelte Linie 30 charakterisiert den Leerlauf Strom. Es versteht sich im übrigen, daß der Schaltblock 13 einen hier nicht näher dargestellten Anlauf Strombegrenzer enthält, zu dem ein Anlaufwiderstand und ein diesen Widerstand überbrückender Schalter gehören, der durch ein Zeitglied betätigt wird, das den Schalter beispielsweise nach 0,6 Sekunden schließt.In Fig. 3, the abscissa symbolizes values relative to the nominal current. No numerical values have been given, since equipping the drive motor with an appropriate circuit breaker can be very diverse. Conventional tripping times of such circuit breakers are plotted on the ordinate in seconds. The vertical dashed line 30 characterizes the idle current. It goes without saying that the switching block 13 contains a starting current limiter, not shown here, which includes a starting resistor and a switch bridging this resistor, which is actuated by a timer which closes the switch, for example, after 0.6 seconds.

Die rechte strichpunktierte Linie 31 charakterisiert den Nennstrom, bei dem das Elektrowerkzeug im Dauerbetrieb betrieben werden kann. Auf der rechten Seite der Linie 31 liegt der sogenannte Überlastbereich, in der je nach der Größe der Überlast eine frühere oder spätere Abschaltung des Antriebsmotors erfolgt. Dieses Abschaltverhalten wird durch die bereits erörterte Zeit-/Strom-Kennlinie 32 charakterisiert, die im wesentlichen das Aufheizverhalten der Wicklung des Antriebsmotors simuliert. Unterhalb der maximal zulässigen Betriebslast gemäß der Linie 31 wird durch eine hierzu parallele Linie 33 ein Übergangsbereich 34 abgegrenzt, der durch die Auslegung des Komparators 23 definiert wird. Hierbei wird durch die Auslegung des Komparators 23 zweckmäßig so verfahren, daß man in dem Übergangsbereich 34 beide Kontrollelemente 18 und 19 zur Anzeige bringt, wobei man mit steigender Last die Anzeige intensität des ersten Kontrollelements 18 allmählich ver ringert und die Anzeigeintensität des zweiten Kontroll elements 19 allmählich vergrößert.The right dash-dotted line 31 characterizes the nominal current at which the power tool can be operated in continuous operation. On the right-hand side of line 31 is the so-called overload range, in which, depending on the size of the overload, the drive motor is switched off earlier or later. This switch-off behavior is characterized by the time / current characteristic curve 32 already discussed, which essentially simulates the heating behavior of the winding of the drive motor. Below the maximum permissible operating load according to line 31 , a transition area 34 is delimited by a line 33 parallel thereto, which is defined by the design of the comparator 23 . Here, the design of the comparator 23 expediently proceeds such that both control elements 18 and 19 are displayed in the transition region 34 , the display intensity of the first control element 18 gradually being reduced with increasing load and the display intensity of the second control element 19 gradually increased.

Der Verlauf der Anzeigeintensitäten der beiden Kontroll elemente 18 und 19 wird anhand von Fig. 4 verdeutlicht. Bis zum Erreichen des Übergangsbereichs 34 hat das Kontroll element 18 die volle Anzeigeintensität, d. h. bei dem gegebenen Ausführungsbeispiel leuchtet die Leuchtdiode mit voller Helligkeit. Jenseits des Übergangsbereichs 34 hat das zweite Kontrollelement 19 die volle Anzeigeintensität, d. h. die beim Ausführungsbeispiel vorhandene rote Leuchtdiode hat die volle Leuchtintensität. Innerhalb des Übergangsbereichs 34 wird - mit steigender Last - die Anzeigeintensität des ersten Kontrollelements 18 allmählich verringert und die Anzeigeintensität des zweiten Kontrollelements 19 allmählich vergrößert. Dies wird durch die im Übergangsbereich 14 schräg verlaufende Linie 35 zwischen den waagrecht und senkrecht schraffierten Bereichen 18a und 19a angedeutet. Man macht sich hierbei bevorzugt die Arbeitsweise des Komparators zunutze: Die Eingangsspannung des Komparators 23 hat eine gewisse Rest-Welligkeit, deren Frequenz der Netzfre quenz entspricht. In dem vorgegebenen Übergangsbereich liegen nunmehr entsprechende Amplitudenanteile abnehmend bzw. zunehmend oberhalb und unterhalb des voreingestellten Sollwerts. Dadurch tritt eine Art Dimmer-Effekt in Bezug auf die jeweils aufgesteuerten Leuchtdioden ein. Die Bedienungs person kann also frühzeitig erkennen, wann sie mit steigender Motorbelastung in den Übergangsbereich eintritt und diesen unter Eintritt in den Überlastbereich verläßt. Bei entsprechender Aufmerksamkeit der Bedienungsperson kann mithin verhindert werden, daß der Temperaturbegrenzer mit dem Temperaturfühler 14 überhaupt anspricht. Dies ermöglicht eine sehr weitgehende Ausnutzung des normalen Betriebsbe reichs unter Verzicht auf längere Wartezeiten, die durch das Abkühlverhalten des Antriebsmotors und durch die Schalt differenz des Temperaturbegrenzers bedingt sind.The course of the display intensities of the two control elements 18 and 19 is illustrated in FIG. 4. Until the transition region 34 is reached , the control element 18 has the full display intensity, ie in the given exemplary embodiment the light-emitting diode lights up at full brightness. Beyond the transition region 34 , the second control element 19 has the full display intensity, ie the red light-emitting diode present in the exemplary embodiment has the full light intensity. Within the transition region 34 - with increasing load - the display intensity of the first control element 18 is gradually reduced and the display intensity of the second control element 19 is gradually increased. This is indicated by the line 35 running obliquely in the transition region 14 between the horizontally and vertically hatched regions 18 a and 19 a. One preferably makes use of the mode of operation of the comparator: The input voltage of the comparator 23 has a certain residual ripple, the frequency of which corresponds to the mains frequency. Corresponding amplitude components are now decreasing or increasing above and below the preset target value in the predetermined transition range. This creates a kind of dimmer effect in relation to the light-emitting diodes that are triggered. The operator can thus recognize at an early stage when they enter the transition area with increasing engine load and leave it when entering the overload area. With appropriate attention of the operator, it can thus be prevented that the temperature limiter responds with the temperature sensor 14 at all. This enables a very extensive utilization of the normal operating range without long waiting times, which are caused by the cooling behavior of the drive motor and by the switching difference of the temperature limiter.

Claims

1. A method for protecting an electric drive motor ( 1 ) of a power tool, which is provided with a zero voltage release ( 5 ) and with an overcurrent release ( 9 ) controlled by the absorption current, in particular a motor of a transportable drilling machine for driving concrete drills, against thermal overload, characterized in that the temperature of a winding part of the drive motor ( 1 ) is monitored with a temperature sensor ( 14 ) and the temperature of the winding part determined by the temperature sensor after exceeding a predetermined temperature limit value for triggering and, after falling below the Temperature limit value used to switch on the zero voltage release ( 5 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that one detects the absorption current of the drive motor ( 1 ) and examines it for falling below or exceeding a predetermined current limit value and when the limit value is undershot a first control element ( 18 ) and If the limit value is exceeded, a second control element ( 19 ) is displayed.

3. The method according to claim 2, characterized in that in a transition area ( 34 ) between a value below the maximum permissible operating load and overload, both control elements ( 18 and 19 ) are displayed, the display intensity of the first control element ( 18 ) gradually reduced and the display intensity of the second control element ( 19 ) gradually increased.

4. Arrangement for performing the method according to claim 1 with a zero voltage release ( 5 ) and with a controlled by the input current overload release ( 9 ), characterized by at least one winding development part of the drive motor ( 1 ) associated temperature sensor ( 14 ) for detecting the winding temperature , whose output ( 14 a) the zero-voltage release ( 5 ) is switched on, such that when a predetermined temperature limit is exceeded, the zero-voltage release ( 5 ) is switched off, and when the temperature falls below the limit and the operating voltage is present, the zero-voltage release is switched on again ( 5 ) is done.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the zero voltage release ( 5 ) is a magnetic switch with a conductor circuit ( 16 ) which can be interrupted by the temperature sensor ( 14 ) and closed again.

6. Arrangement according to claim 4, characterized in that the overcurrent release ( 9 ) is a thermally heatable by the receiving current breaker.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the overcurrent release ( 9 ) has a resistance-heated bi-metal switching element.

8. Arrangement according to claim 7, characterized in that the heating resistor ( 10 ) of the bimetallic switching element has a tap ( 12 ) for determining the current consumption of the drive motor ( 1 ).

9. Arrangement according to claim 4, characterized in that a current measuring element ( 10 ) is arranged in the circuit of the drive motor ( 1 ), the output current proportional output voltage to a comparator ( 23 ) is switched on, in which the measured value is compared with a desired value , and that the comparator has two outputs ( 26 and 27 ), of which one output ( 26 ) to the first control element ( 18 ) for displaying the normal operating current and the other output ( 27 ) to the second control element ( 19 ) for display the overload is applied.

10. The arrangement according to claim 9, characterized in that the heating resistor for the overcurrent release ( 9 ) is connected as a current measuring element ( 10 ).

11. The arrangement according to claim 9, characterized in that the control elements ( 18 , 19 ) are out as LEDs.

12. The arrangement according to claim 11, characterized in that the LEDs are each connected via an opto-coupler ( 18 , 29 ) to the respective output ( 26 or 27 ) of the comparator ( 23 ) and that for the generation of the operating current of the LEDs In addition to a first transformer ( 20 ) for generating the control voltages, a second transformer ( 21 ) is provided, which is designed as an isolating transformer with respect to the light-emitting diodes.