DE4334863A1

DE4334863A1 - Blockierschutz für ein Elektrowerkzeug

Info

Publication number: DE4334863A1
Application number: DE4334863A
Authority: DE
Inventors: Vinzenz Dipl Ing Haerle; Georg Dr Ing Asche
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2013-10-14
Also published as: DE4334863C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Schutzvorrichtung für ein Elektrowerkzeug nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon bekannt, ein Elektrowerkzeug, wie es als Bohrmaschine oder Elektroschrauber verwendet wird, mittels einer Schaltvorrichtung abzuschalten, wenn beispielsweise ein vorgegebenes Drehmoment oder eine vorgegebene Temperatur erreicht wird. In der Praxis kann es jedoch vorkommen, daß das vorgegebene Drehmoment so hoch eingestellt ist, daß das Elektrowerkzeug, insbesondere auch bei einem batteriebetriebenen Elektrowerkzeug, dieses nicht erreicht und die Drehzahl des Elektro motors des Elektrowerkzeuges stark abfällt, bis schließlich der Motor stehenbleibt. Bei diesem Betriebszustand fließt weiterhin ein Strom, der zur Erwärmung des Motors und dessen Zerstörung führen kann. Bei batteriebetriebenen Werkzeugen (Akku-Werkzeugen) wird in diesem Betriebszustand auch die Batterie sehr stark belastet, da sie einen hohen Kurzschlußstrom liefert, der auch zu einer unzulässigen Erwärmung der Batterie führen kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung für ein Elektrowerkzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß mittels des Drehzahlsensors der starke Drehzahl abfall erkannt wird, so daß bei Unterschreiten einer vorgegebenen Mindestdrehzahl das Elektrowerkzeug sich selbst abschaltet. Dadurch wird nicht nur der Motor des Elektrowerkzeuges geschont, sondern beispielsweise bei einem batteriebetriebenen Werkzeug auch dessen Batterie. Dies ist insbesondere bei einer schwach geladenen Batterie von Vorteil, da dadurch auch ein ungewolltes Tiefentladen der Batterie vermieden wird.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schutzvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß der Drehzahlsensor erst bei etwa null Umdrehungen pro Minute das Elektrowerkzeug abschaltet, weil dadurch bei starken Last schwankungen ein ungewolltes Abschalten des Elektrowerkzeuges ver mieden wird. Dadurch wird ein zügiges Arbeiten mit dem Elektro werkzeug begünstigt.

Als Drehzahlsensor kann vorteilhaft ein Tachogenerator verwendet werden, der entsprechend der Drehzahl eine analoge Spannung ausgibt. Ist die Spannung bei null Volt, dann kann davon ausgegangen werden, daß das Elektrowerkzeug steht.

Eine günstige Anordnung ergibt sich auch bei Verwendung eines elektromagnetischen oder optischen Impulsgebers als Drehzahlsensor. Derartige Impulsgeber geben bei einer Umdrehung der Welle des Elektromotors einen oder mehrere Impulse ab, die auf eine Aus werteschaltung geführt werden und die beim Fehlen dieser Impulse die Stromzufuhr zum Elektrowerkzeug unterbricht.

Eine besonders einfache Auswerteschaltung ist dadurch gegeben, daß die Impulse auf den Triggereingang eines Monoflops geführt werden, dessen Ausgangsimpuls gerade so lang ist, daß bei der vorgegebenen Mindestdrehzahl die Stromzufuhr noch nicht unterbrochen wird. Ein derartiges Monoflop ist sehr einfach aufgebaut, so daß die Schutz vorrichtung preisgünstig herstellbar ist.

Die Schutzvorrichtung eignet sich besonders gut bei der Überwachung eines Elektrohandwerkzeuges, wobei insbesondere akkubetriebene Elektrohandwerkzeuge sowohl motorseitig als auch batterieseitig ge schützt werden können. Da der Schaltungsaufbau nicht nur einfach, sondern auch leicht und klein ist, eignet er sich besonders gut für den Einbau in Elektrohandwerkzeuge, da bei diesen in der Regel wenig Raum für zusätzliche Elektronikeinrichtungen zur Verfügung steht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung, Fig. 2 zeigt eine Schaltung und Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines batteriebetriebenen Elektro werkzeuges, das per se als Akku-Bohrer oder Akku-Schrauber bekannt ist. Es weist eine Batterie 1 auf, die über Stromführungskabel, die mit einem Schalter 5 in Reihe geschaltet sind, mit dem Elektrowerk zeug 2 verbunden sind. Der Schalter 5 ist als gesteuerter Schalter ausgebildet und wird beispielsweise über ein Relais 12 oder einen Halbleiter gesteuert. Das Elektrowerkzeug 2 ist mit einem Drehzahl sensor 3 verbunden, der die Drehzahl an der Abtriebswelle oder an einer anderen geeigneten Stelle des Motors abgreift und ein entsprechendes Signal abgibt. Drehzahlsensoren sind als Tachogenerator zur Lieferung eines analogen Signals bekannt. Auch sind optische oder elektromagnetische Drehzahlsensoren ein setzbar, die als Reflexlichtschranke oder mit einer Magnetspule aus gebildet sind und der Drehzahl entsprechende Impulse abgeben. Auch kann ein Magnetfeldsensor oder ein optischer Sensor mit einer Blende auf der schnellaufenden Motorwelle verwendet werden.

Der Drehzahlsensor 3 ist weiterhin mit dem Eingang einer Steuerung 4 verbunden, die für die normale Steuerung des Elektrowerkzeuges 2 ausgebildet ist und per se bekannt ist. Die Steuerung 4 kann einen weiteren Eingang aufweisen, der mit einem Drehmomentsensor verbunden ist und ein entsprechendes Drehmomentsignal abgibt. Der Drehmoment sensor 6 kann beispielsweise den Stromfluß des Elektromotors des Elektrowerkzeuges 2 messen und ein dem Strom entsprechendes Signal abgeben. Beispielsweise ist ein drehmomentgesteuerter Akku-Schrauber bekannt, der bei Erreichen des vorgegebenen maximalen Drehmomentes das Elektrowerkzeug abschaltet. Diese Abschaltung kann ebenfalls über den Schalter 5 erfolgen. Die Steuerung 4 ist über einen Ausgang mit dem Steuereingang des Motors des Elektrowerkzeugs 2 verbunden. Die normale Steuerfunktion der Steuerung 4 ist ebenfalls bekannt und muß daher nicht näher erläutert werden. Die Steuerung 4 enthält des weiteren eine Schaltung 8, die als Monoflop ausgebildet ist. Sie enthält vorzugsweise eine integrierte Schaltung 10, die bei jedem Triggerimpuls ein Spannungssignal mit einer bestimmten Länge an ihrem Ausgang liefert. Dieses Signal wird auf den Steuereingang eines Schalttransistors 11 gegeben, in dessen Lastkreis ein Relais 12 geschaltet ist. Der Schaltkontakt des Relais 12 entspricht dem Schalter 5.

Die Impulsdauer des Monoflops 10 läßt sich durch eine Wider stands-Kondensator-Beschaltung für die Zeitkonstante ändern. Vor teilhaft wird dabei der Widerstand als variabler Widerstand ausgeführt, so daß durch dessen Verstellen die Zeitkonstante und damit die Impulsdauer für die Ansteuerung des Schalttransistors 11 einstellbar ist. Dadurch kann die Schaltschwelle für das Ansprechen der Schutzvorrichtung verändert werden.

Anhand der Fig. 3 wird die Funktionsweise dieser Einrichtung näher erläutert. In Position 20 wird der Start ausgelöst, so daß die Ab triebswelle des Elektrowerkzeugs 2 eine bestimmte Drehzahl erreicht. In Position 21 wird nun abgefragt, ob die Drehzahl n einen vorge gebenen Wert, beispielsweise null überschritten hat. Ist dies der Fall, dann liegt ein Normalbetrieb vor und die Drehzahlabfrage er folgt erneut in Position 21. Liegt jedoch die Drehzahl n unter dem vorgegebenen Mindestdrehzahlwert, vorzugsweise bei n = 0, d. h. der Motor ist blockiert, dann wird in Position 22 abgefragt, ob das durch den Drehmomentsensor 6 gemessene Drehmoment erreicht wurde. Wurde dieses nicht erreicht, wird in Position 23 das Elektrowerkzeug abgeschaltet und in Position 24 eine Meldung ausgegeben, daß die Verschraubung nicht in Ordnung ist. Diese Meldung erfolgt beispiels weise akustisch oder auf einer Anzeige als Leuchtsignal. Wurde da gegen das vorgegebene Drehmoment erreicht, dann wird in Position 25 das Elektrowerkzeug abgeschaltet. In Position 26 wird nun eine optische oder akustische Meldung ausgegeben, daß die Verschraubung in Ordnung ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, eine Steuerung mit einem Mikrocomputer zu verwenden, dessen Steuer programm nach dem Ablaufprogramm entsprechend der Fig. 3 arbeitet.

Claims

1. Schutzvorrichtung für ein Elektrowerkzeug mit einem Drehmoment sensor und mit einer Steuerung, die bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmomentes das Elektrowerkzeug abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrowerkzeug (2) einen Drehzahlsensor (3) aufweist, der mittels der Steuerung (4) und einem Schalter (5) bei Nichterreichen des vorgegebenen Drehmomentes und Unterschreiten einer vorgebenen Mindestdrehzahl das Elektrowerkzeug (2) abschaltet.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (3) das Elektrowerkzeug (2) ungefähr bei der Drehzahl n = 0 (oder beliebiger anderer Drehzahl) abschaltet.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (3) ein Tachogenerator ist.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (3) einen elektromagnetischen oder optischen Impulsgeber aufweist, dessen Drehzahlsignale einer elektronischen Schaltung (8), vorzugsweise einem Monoflop (10) zugeführt werden.

5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Monoflop (8) bei fehlendem Drehzahlsignal den Schalter (5) be tätigt, der die Spannungsversorgung des Elektrowerkzeugs (2) ab schaltet.

6. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Elektrowerkzeug (2) wenigstens eine Anzeige für eine ordnungsgemäße und/oder eine nicht ordnungsgemäße Abschaltung aufweist.

7. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung für ein Elektrohand werkzeug verwendbar ist.

8. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung für ein batterie betriebenes Elektrowerkzeug verwendet ist.