EP1873800A1 - Elektrische Werkzeugmaschine und Schalter hierfür - Google Patents

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EP1873800A1
EP1873800A1 EP07009561A EP07009561A EP1873800A1 EP 1873800 A1 EP1873800 A1 EP 1873800A1 EP 07009561 A EP07009561 A EP 07009561A EP 07009561 A EP07009561 A EP 07009561A EP 1873800 A1 EP1873800 A1 EP 1873800A1
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EP
European Patent Office
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contact
switch
control
machine tool
track
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Application number
EP07009561A
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English (en)
French (fr)
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EP1873800B1 (de
Inventor
Gernot Liebhard
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Festool GmbH
Original Assignee
Festool GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/02—Bases, casings, or covers
    • H01H9/06—Casing of switch constituted by a handle serving a purpose other than the actuation of the switch, e.g. by the handle of a vacuum cleaner
    • H01H9/061—Casing of switch constituted by a handle serving a purpose other than the actuation of the switch, e.g. by the handle of a vacuum cleaner enclosing a continuously variable impedance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H3/0213—Combined operation of electric switch and variable impedance, e.g. resistor, capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0066—Auxiliary contact devices

Definitions

  • the invention relates to an electric machine tool, in particular a hand tool, with an electrical switch, which has an actuatable by an actuating device relative to a power-on mating contact on-off contact for switching on and off of the machine tool, and with a power supply device for providing supply current for at least an electrical assembly of the machine tool based on an input current provided by a power source.
  • the invention further relates to a switch for the machine tool.
  • the known switch has on and off contacts for switching on the machine tool. For example, you can turn on a drive motor of the machine tool with a first rear derailleur. Further, a resistance path is provided to vary phase angle of an AC voltage to supply the drive motor. When an actuator of the known switch is fully depressed, the contacts are shorted to close an electronics of the power tool from overheating.
  • a switching distance between the switch-on the switch-on mating contact in the off position must be large in order to avoid skipping electrical voltage and to allow a tearing off of a current flow.
  • the machine tool of the type mentioned is provided for solving the problem that the switch-on mating contact and the switch-on contact with an electronics activation input of the power supply device are connected, that the power supply device in the connected to the power source state does not provide a supply current when the switch Contact is disconnected from the power-on mating contact and switches the enable input to inactive, that the power supply provides supply current when the power-on contact is connected to the power-on mating contact and turns the power-on enable, and that the power-on contact and power-on -Kegentern include a switch-on contact strip and a switch-on sliding contact, which come into electrical contact with one another for activating the activation input.
  • the object is achieved by a switch for the machine tool according to the technical teaching of another independent claim.
  • the machine tool is expediently a hand-held machine tool, for example a screwdriver, a drill, a saw, a hedge trimmer or the like.
  • the two objects of the invention is based on a common concept, namely that is switched on the part of the electronics, that is on an electronic voltage and current level, which simplifies the construction of the switch.
  • the inventive concept provides that the turn-on contact and the mating contact are formed by a turn-on contact track and a turn-on sliding contact which come into electrical contact with each other for activating the activation input. Beyond the switching stroke or the grinding path of the on-sliding contact over the switch-on contact track, further actuating actions can be carried out with the actuating device, for example switching on further assemblies of the machine tool, controlling further assemblies of the machine tool or the like.
  • the electronic activation input is, for example, an electronic input which is switched at a voltage level of approximately 1 to 10 volts and only has to conduct small switching currents which are, for example, less than 1 ampere and are preferably in the range of a few milliamps. Switching sparks or the like are thus hardly to be feared between the switch-on mating contact and the switch-on contact.
  • the switch contacts can be easier to build. When switched off, a small distance between the switch-on contact and the switch-on mating contact is sufficient to keep the machine tool reliably switched off.
  • the contact tracks may be curved or arcuate, so that with respect to the actuation path, the actuator upon actuation passes through the switch, degrees of freedom exist. Preferably, however, the contact paths are linear.
  • the switch-on sliding contact can be connected, for example via an electrical line with a predetermined potential. However, it is particularly preferred if the switch-on sliding contact electrically connects the switch-on contact track to a switch-on contact contact track in order to activate the activation input.
  • the activation input is provided for example at a voltage regulator of the power supply device.
  • the power source may be an accumulator or a voltage converter which can be connected to a power supply network. In principle, it would also be conceivable to connect the power supply device directly to a power supply network.
  • An expedient design of the invention provides that the switch has at least two control contacts which, upon actuation of the actuating device, come into contact with at least one electrical control signal for the at least one electrical assembly of the machine tool and / or change an electrical resistance value while the switch-on device is being activated.
  • Contact and the switch-on contact track during an actuating stroke of the actuator are in contact to activate the activation input or to keep activated.
  • the switch-on sliding contact drags along the switch-on contact track during the switch-on operation.
  • the at least two control contacts are brought into contact with each other to generate the control signal for the electrical assembly.
  • the electrical assembly is, for example, a control device with which a power electronics for generating a rotating field for an electrically commutated motor of the machine tool can be generated.
  • control contacts may include at least two contacts. Also conceivable are contact rows or the like. At least one of the control contacts is motion coupled to the actuator.
  • the at least two control contacts expediently change an electrical resistance substantially linearly. It is understood that non-linear, for example, stepped, exponential or other resistance value changes may be appropriate.
  • the switch offers a high switching precision, since on the one hand the on and off function and on the other hand, a control function are implemented in a single switch and the necessary electrical contacts can be precisely actuated simultaneously.
  • the at least two control contacts comprise a control contact track and a control sliding contact.
  • a combination of control contact tracks and individual control contacts is conceivable.
  • control contact path expediently runs a supply contact track, the control sliding contact for generating the electrical control signal with the control contact path brings into connection.
  • the switch-on sliding contact in the control sliding contact are expediently arranged on the actuating device.
  • the reverse construction is conceivable that, for example, contact tracks are present on the actuator and sliding contacts are stationary.
  • the at least one control contact track expediently runs next to the switch-on contact track, wherein the contact tracks can be of different lengths.
  • the contact tracks can be of different lengths.
  • the contact paths are parallel next to each other.
  • linear courses, curved courses or other geometries depending on the respective actuating travel of the actuating device are conceivable.
  • the switch-on sliding contact and the switch-on contact track are expediently arranged such that they come into contact with each other during a switch-on actuation of the actuating device before the at least two control contacts generate the at least one electrical control signal.
  • the switch-on action takes place, wherein the switch-on mating contact and the switch-on fulfill the function of a closer.
  • the output side provides the supply current for the at least one electrical module - generates the control signal, for example, to change a speed, torque or the like of a motor of the machine tool.
  • the aforementioned measure can be realized, for example, in that a distance between the switch-on sliding contact and the switch-on contact track is smaller than a distance of the control sliding contact to an active section of the control contact track, when the actuator is in the off position.
  • the active section of the control contact track is the section on which an effective control signal is generated.
  • an effective control signal is generated.
  • no effective control signal is generated.
  • a control signal "speed 0" or the like is generated or the control signal does not reach a switching threshold.
  • the control signal may have a value that marks the control signal invalid.
  • the distance can be realized, for example, in that the switch-on sliding contact protrudes in front of the control sliding contact, that the contact tracks for controlling and switching on have different lengths or the like.
  • control sliding contact is in the off position of the actuator expediently in electrical connection with a rest portion of the control contact track. In this rest section no effective control signal is generated.
  • the upper side in the case of the control contact track and also of the switch-on contact track, it is expedient for the upper side to have an electrically conductive sliding layer on which the respective sliding contacts slide.
  • the sliding layers expediently have a variable electrical resistance value.
  • the sliding layer consists of a carbon layer or a carbon composite material.
  • an electrically conductive, electrically connected to the sliding layer control layer is arranged, for example, copper, aluminum or another electrically good conductive material having a substantially constant electrical resistance.
  • the sliding layer has a substantially constant electrical resistance.
  • such a guide position is arranged on the rest section or else on an end section opposite the rest section.
  • An advantageous variant of the invention provides that the switch-on contact and the switch-on counter contact are galvanically isolated from the at least two control contacts. Thus, it is possible to switch freely, so to speak, so that the control contacts and the power-on contacts do not affect each other.
  • a delay circuit is provided for the activation input.
  • the delay circuit may form part of the switch or be arranged in the region of the activation input as a separate module.
  • the delay circuit keeps the activation input in the activated state even if the on-contact and the on-counter contact are out of contact for a predetermined, suitably short period of time. Thus, a bounce of the power-on contacts is suppressed and the power supply remains active.
  • the delay circuit includes, for example, a capacitor or other electrical energy storing device.
  • the delay circuit is implemented as a pull-up or pull-down circuit.
  • the at least one electrical assembly includes, for example, a control device and / or a power electronic module for controlling an electric drive motor of the machine tool.
  • the drive motor is preferably an electronically commutated drive motor, with synchronous motors or the like being conceivable.
  • the control device has, for example, a processor. The control device is advantageously always connected to the power supply device, but receives from this only then electric power when the activation input is switched to active.
  • the switch according to the invention advantageously has two functions. It serves as a switch-close contact to switch active power supply device and thus to provide power to the control device or control electronics. Further, the switch includes two or more control contacts, which form, for example, a linear potentiometer or the like. With these control contacts, e.g. the speed for the engine are preselected and transmitted to the control device, for example.
  • the power supply device is first activated via the activation input, so that the processor of the control device receives power and comes into operation before the control signal, for example a variable voltage signal or the like, is generated with the aid of the control contacts.
  • the power electronics or power electronic module is expediently always connected to the power source.
  • the power supply device and the power source are connected in parallel. But it would be possible also a design in which the power supply device provides power for the power electronic assembly. If the power supply device is inactive, the controller is also inactive or enters a stand-by mode, so that the power electronic module receives no control signal.
  • the power semiconductors of the power electronic module can not be activated, so that the electronically commutated drive motor does not experience a rotating field and thus stops.
  • FIG. 1 shows an electric manual power tool 10, for example a screwdriver, a drill, a saw or the like.
  • a drive motor 11, for example an electrically commutated motor, serves to drive a tool 12, for example a screwdriver bit or like.
  • the machine tool 10 is switchable with a switch 13. With the switch 13, the drive motor 11 can be activated. Furthermore, with the switch 13, the rotational speed of the drive motor 11 can be preselected.
  • the machine tool 10 is supplied with electrical energy by a current source 14, for example an accumulator 15 and / or with a voltage converter 16, for example an AC / DC converter, a switching power supply or the like.
  • the voltage converter 16 is connectable by means of a connecting cable 17 to an electrical supply network.
  • the power source 14 supplies via electrical lines 18, 19 electrical assemblies 20 with electrical power.
  • the power electronics module 21 generates a rotating field for the drive motor 11, which is indicated by a line arrangement 22.
  • the switch 13 switches an electronic activation input 23 of a power supply device 24, which is connected via lines 25, 26 to the supply lines 18, 19 and thus to the power source 14.
  • the power supply device 24 receives an input current 27 from the current source 14 and generates therefrom a supply current 28 for a control device 29 for controlling the machine tool 10. It is understood that the power supply device 24 forms part of the control device 29 can form. For example, the power supply 24 changes a voltage level of a power supply voltage provided by the power source 14.
  • a processor of the control device 29 When the supply current 28 is ready, a processor of the control device 29 is supplied with power and can generate via a power amplifier 31 control signals 32 for driving the power electronics module 21, so that their power semiconductor 33 generate a rotating field for the drive motor 11.
  • processor 30 does not receive supply current 28, it does not operate and does not generate control signals 32.
  • power electronics assembly 21 does not receive effective control signals 32, and thus power semiconductors 33 do not generate a rotating field for drive motor 11.
  • the drive motor 11 stands still.
  • the activation input 23 is an electronic input of the power supply device 24, which is operated for example with a voltage level of 1 to 5 volts and an input current of a few milliamps.
  • a turn-on contact 36 and a turn-on mating contact 37 of the switch 13 can be easily constructed and designed for low voltages and currents.
  • a supply potential 38 for example 5 volts
  • the voltage regulator 40 becomes active and provides the supply current 28.
  • the voltage regulator 40 for example a voltage regulator, may be associated with other electrical components 41, such as capacitors or the like.
  • a delay circuit 42 prevents the power supply device 24 from switching inactive during a momentary opening of the contacts 36, 37, for example due to vibrations of the machine tool 10, and does not provide the supply current 28 any more.
  • a resistor 43 and a capacitor 44 are each connected between the activatable with the supply potential 38 enable input 39 and a ground potential.
  • the switch-on contact 36 comprises a switch-on sliding contact 45 which connects a switch-on contact track 46 and a switch-on contact contact track 47 with one another.
  • the contact tracks 46, 47 are arranged on a printed circuit board 48. With an actuating device 49, the switch-on sliding contact 45 can be moved along the switch-on contact track 46, wherein a switching function SW shown in Figure 5 is generated.
  • the switch-on sliding contact 45 does not connect the contact tracks 46, 47 along an actuation path S up to a switchpoint s1 and thus a resistance value "infinite" between connection contacts 50 and 51 is present, which are connected on the circuit board 48 by means of conductor tracks 52 with the contact tracks 46, 47.
  • the connection contacts 50, 51 To the connection contacts 50, 51, the supply potential 38 and the activation input 23 via lines 53, 54 are connected. If the switch-on sliding contact 45 is moved further along the actuation path S after reaching the switching point s1, the contact paths remain 46, 47 connected to each other and thus activates the power supply device 24.
  • an electrical resistance value R between the control contacts 58 changes at least in sections linearly.
  • the resistance value R forms a control signal 66 for the control device 29.
  • the control device 29 changes the rotational speed of the drive motor 11. Starting from a switching point s2, the rotational speed increases linearly, for example, up to a switching point s3 and then remains until another Switching point s4, which corresponds to the end of the control contact track 55, constant.
  • the switching characteristic of the switch-on contacts 36, 37 and the control contacts 58 is achieved in the embodiment in that the switch-on sliding contact 45 brings the switch contact path 46 and the supply contact strip 47 in contact and thus triggers the switching function SW, before the control sliding contact 56th an effective section 67 of the control contact track 55 reached.
  • the resistance value R or the control signal 66 rises linearly from a start value R1 to an output end value R2.
  • a distance d is present, by which the switching function SW leads the control signal 66 or the linear increase of the control signal 66 when the actuating device 49 is actuated along the actuating path S, so to speak.
  • the switching function SW leads the control signal 66 or the linear increase of the control signal 66 when the actuating device 49 is actuated along the actuating path S, so to speak.
  • the contact tracks 46, 47, 55, 57 have on their upper side, which are run over by the sliding contacts 45, 56 when the actuating device 49 is actuated, in each case a sliding layer 68, 69, 70, 71, for example made of metal, carbon or the like.
  • the sliding layers 68 to 71 are realized as carbon coatings on which the sliding contacts 45, 56 can slide or grind along with little friction.
  • the sliding layers 68 to 71 have an increasing resistance value relative to the actuating path S per se. With regard to the switch-on function of the switch 13, however, a sudden change in the switching signal is desired. This is achieved by virtue of the fact that conductive layers 72, 73, which have electrically substantially constant low resistances, are positioned below the sliding layers 68, 69, which are connected to the connection contacts 50, 51 via the conductor tracks 52. The guide layers 72, 73 extend almost completely over the actuating path S corresponding length of the contact tracks 46, 47th
  • the sliding layers 70, 71 of the control contact track 55 and the control supply contact track 57 are electrically constant resistive conductive layers 74, 75 and 76 are arranged, which are connected via the conductor tracks 59 to the terminal contacts 60, 61, 62.
  • the sliding layer 70 extends over the actuating path S corresponding length of the control supply contact strip 57 so that it is almost completely lined with the guide layer 76.
  • the control layers 74, 75, which are connected to the connection contacts 60 and 62, are arranged at end portions 77, 78 below the sliding layer 70 of the control contact track 55, so that there has a nearly constant electrical resistance. Between the end portions 77, 78 is the active portion 67, where the resistance value R increases linearly.
  • the end portion 77 also forms a rest section 79, on which the control sliding contact 56 is positioned in the rest position or switch-off position of the actuator 49.
  • the control sliding contact 56 is always in contact with the contact tracks 55, 57, but only generates an effective control signal 66 on the active section 67.
  • the lead 74 and the power-on contact track 46 overlap in the direction of the actuation path S by the distance d, which causes the premature turn-on of the turn-on contacts 36, 37 before the effective control signal 66 is generated.
  • control contact track 55 could be shorter by the distance d2 shown in FIG. 5 in order to produce the same switching behavior.
  • the board or circuit board 13 is housed in a housing 80, for example made of plastic, with housing parts 81 and 82 and protected from environmental influences.
  • the housing parts 81, 82 are latched together, for which, for example, locking lugs 83 are provided on the housing part 81, which engage in corresponding locking receptacles 84 on the housing part 82.
  • a projection 85 of the housing part 81 engages in a not visible in the drawing groove on the housing part 82 a.
  • the projection 85 extends on an end-side outer circumference of the housing part 81, so that an inner space 86, in which the printed circuit board 48 is arranged, is sealed.
  • a seal assembly such as a circumferential seal may be present between the housing parts 81, 82.
  • the housing parts 81, 82 may be glued or welded together to close the inner space 86 tight. This measure is expedient, inter alia, if further electrical components are arranged in the interior 86.
  • the voltage regulator 40 or other means of the power supply 24 could be located in the interior space 86, e.g. on the circuit board 48.
  • openings 87 and 88 are provided for electrical connection lines 89 and for the actuator 49.
  • the openings 87 have such a cross section that the connecting lines 89, which are connected to the terminal contacts 50, 51, 60 to 62, for example, soldered to these, tightly closing from the interior 86 out to a plug 90 with connection sockets 91 for connection of the power supply device 24 and the control device 29 are led out.
  • the openings 87, 88 are positioned on narrow end sides of the housing 80 via the corner.
  • a carrier body 92 of the operating element 49 is arranged in the housing 80 and guided there.
  • the carrier body 92 is linear parallel to the contact tracks 46, 47, 55, 57 out.
  • guide projections 93 on the upper side of the carrier body 92 engage on corresponding guide grooves, not visible in the drawing, of the housing part 82.
  • the carrier body 92 carries the switch-on sliding contact 45 and the control sliding contact 56.
  • Contact tongues 94 of the sliding contacts 45, 56 drag along the contact paths 46, 47, 55, 57 along.
  • Two contact tongues 94 are associated with a contact track, which improves the contact reliability.
  • a spring 95 biases the actuator 49 in the direction of the off position.
  • the spring 95 extends, for example, between a front side of the support body 92 and an inner wall 96 of the housing 80 at the end of the actuation path S.
  • a rod portion 97 of the actuator 49 penetrates the opening 88.
  • a seal 98 is arranged, for example, an O-ring which is held in a corresponding groove of the housing 80.
  • the seal 88 prevents the ingress of dirt in the inner space 86.
  • the rod portion 97 extends between the support body 92 and a pusher 99.
  • the actuator 49 is designed as a multi-part component, that is, the pusher 99, the rod portion 97 and the support body 92 are separate components that are inserted into each other and expediently glued or latched together. It is understood that a one-piece design is conceivable.
  • the contact tongues 94 include contact arms 102 that protrude from holding portions 101. Of each holding portion 101 are each two pairs of contact tongues 94 from. The contact arms 102 project angularly in front of the holding portions 101. The contact arms 102 are springy.
  • the sliding contacts 45, 56 are suitably one-piece stamped and bent parts made of metal.
  • the holding portions 101 are inserted into receptacles 103 on the carrier body 92 and are held by this.
  • the opening 88 also forms a guide for the actuator 49.
  • each separate connection contacts 50, 51 are provided for switching on and off and further connection contacts 60 to 62 for the control functions, which are galvanically isolated from each other.
  • the sliding contacts 45, 56 are electrically isolated from each other.
  • the carrier body 92 consists e.g. advantageously made of an electrically insulating material, e.g. Plastic.
  • switch 13 could act on an electronic activation input of the voltage converter 16 to activate it. In this way, even a redundancy can be achieved, that is, only when the switch 13 activates both the voltage converter 16 and the power supply device 24, the machine tool 10 can be operated.
  • switch-on contacts and mating contacts can be present on a switch according to the invention. Only if both contact pairs come into contact with each other, which are suitably galvanically isolated from each other with the power supply device 24 and the voltage converter 16 are connected or even act on one of the two devices, the hand-held power tool 10 can be put into operation.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Werkzeugmaschine (10), insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, mit einem elektrischen Schalter (13), der einen durch eine Betätigungseinrichtung (49) relativ zu einem Einschalt-Gegenkontakt (37) betätigbaren Einschalt-Kontakt (36) zum Ein- und Ausschalten der Werkzeugmaschine (10) aufweist, und mit einer Stromversorgungseinrichtung (24) zur Bereitstellung von Versorgungsstrom (28) für mindestens eine elektrische Baugruppe (20) der Werkzeugmaschine (10) anhand eines von einer Stromquelle (14) bereitgestellten Eingangsstromes (27). Die Erfindung betrifft ferner einen Schalter für die Werkzeugmaschine (10). Der Einschalt-Gegenkontakt (37) und der Einschalt-Kontakt (36) sind mit einem Elektronik-Aktivierungseingang (23) der Stromversorgungseinrichtung (24) verbunden, die im mit der Stromquelle (14) verbundenen Zustand keinen Versorgungsstrom (28) bereitstellt, wenn der Einschalt-Kontakt (36) von dem Einschalt-Gegenkontakt (37) getrennt ist und den Aktivierungseingang (23) auf inaktiv schaltet. Die Stromversorgungseinrichtung (24) stellt Versorgungsstrom (28) bereit, wenn der Einschalt-Kontakt (36) mit dem Einschalt-Gegenkontakt (37) verbunden ist und den Aktivierungseingang auf aktiv schaltet Der Einschalt-Kontakt (36) und der Einschalt-Gegenkontakt (37) umfassen eine Einschalt-Kontaktbahn (46) und einen Einschalt-Schleifkontakt (45), die zum Aktivieren des Aktivierungseingangs miteinander in elektrischen Kontakt kommen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Werkzeugmaschine, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, mit einem elektrischen Schalter, der einen durch eine Betätigungseinrichtung relativ zu einem Einschalt-Gegenkontakt betätigbaren Einschalt-Kontakt zum Ein- und Ausschalten der Werkzeugmaschine aufweist, und mit einer Stromversorgungseinrichtung zur Bereitstellung von Versorgungsstrom für mindestens eine elektrische Baugruppe der Werkzeugmaschine anhand eines von einer Stromquelle bereitgestellten Eingangsstromes. Die Erfindung betrifft ferner einen Schalter für die Werkzeugmaschine.
  • Ein Schalter bzw. eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art gehen beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 28 38 934 A1 hervor. Der bekannte Schalter hat Ein- und Ausschaltkontakte zum Einschalten der Werkzeugmaschine. Beispielsweise kann man mit einem ersten Schaltwerk einen Antriebsmotor der Werkzeugmaschine einschalten. Ferner ist eine Widerstandsbahn vorgesehen, um Phasenanschnittwinkel einer Wechselspannung zur Versorgung des Antriebsmotors zu variieren. Wenn eine Betätigungseinrichtung des bekannten Schalters vollständig eingedrückt ist, werden die Kontakte kurzgeschlossen, um eine Elektronik der Handwerkzeugmaschine vor Überhitzung zu schließen.
  • Zum Ein- und Ausschalten des Elektromotors der Werkzeugmaschine muss ein Schaltabstand zwischen dem Einschalt-Kontakt dem Einschalt-Gegenkontakt in der Ausschaltstellung groß sein, um ein Überspringen elektrischer Spannung zu vermeiden und ein Abreißen eines Stromflusses zu ermöglichen.
  • Die Bauweise des bekannten Schalters wird dadurch kompliziert. Ferner müssen der Einschalt-Kontakt und der Einschalt-Gegenkontakt über den gesamten Betätigungsweg des Schalters zum Betätigen der Widerstandsbahn in Kontakt bleiben. Dadurch wird der mechanische Aufbau kompliziert.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltkonzept für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, dass einfach und kostengünstig realisierbar ist.
  • Bei der Werkzeugmaschinemaschine der eingangs genannten Art ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass der Einschalt-Gegenkontakt und der Einschalt-Kontakt mit einem Elektronik-Aktivierungseingang der Stromversorgungseinrichtung verbunden sind, dass die Stromversorgungseinrichtung im mit der Stromquelle verbundenen Zustand keinen Versorgungsstrom bereitstellt, wenn der Einschalt-Kontakt von dem Einschalt-Gegenkontakt getrennt ist und den Aktivierungseingang auf inaktiv schaltet, dass die Stromversorgungseinrichtung Versorgungsstrom bereitstellt, wenn der Einschalt-Kontakt mit dem Einschalt-Gegenkontakt verbunden ist und den Aktivierungseingang auf aktiv schaltet, und dass der Einschalt-Kontakt und der Einschalt-Gegenkontakt eine Einschalt-Kontaktbahn und einen Einschalt-Schleifkontakt umfassen, die zum Aktivieren des Aktivierungseingangs miteinander in elektrischen Kontakt kommen. Ferner wird die Aufgabe durch einen Schalter für die Werkzeugmaschine gemäß der technischen Lehre eines weiteren unabhängigen Anspruches gelöst. Die Werkzeugmaschine ist zweckmäßigerweise eine Hand-Werkzeugmaschine, z.B. ein Schrauber, ein Bohrer, eine Säge, eine Heckenschere oder dergleichen.
  • Den beiden Gegenständen der Erfindung liegt ein gemeinsames Konzept zugrunde, nämlich dass auf Seiten der Elektronik, das heißt auf einem elektronischen Spannungs- und Stromniveau geschaltet wird, was den Aufbau des Schalters vereinfacht. Ferner sieht das erfinderische Konzept vor, dass der Einschalt-Kontakt und der Gegenkontakt durch eine Einschalt-Kontaktbahn und einen Einschalt-Schleifkontakt gebildet werden, die zum Aktivieren des Aktivierungseingangs miteinander in elektrischen Kontakt kommen. Über den Schalthub bzw. den Schleifweg des Einschalt-Schleifkontakts über die Einschalt-Kontaktbahn hinweg können mit der Betätigungseinrichtung weitere Betätigungshandlungen vorgenommen werden, beispielsweise das Einschalten weiterer Baugruppen der Werkzeugmaschine, das Steuern weiterer Baugruppen der Werkzeugmaschine oder dergleichen.
  • Der Elektronik-Aktivierungseingang ist beispielsweise ein elektronischer Eingang, der auf einer Spannungsebene von ca. 1 bis 10 Volt geschaltet wird und nur kleine Schaltströme leiten muss, die z.B kleiner als 1 Ampere sind und vorzugsweise im Bereich weniger Milliampere liegen. Schaltfunken oder dergleichen sind zwischen dem Einschalt-Gegenkontakt und dem Einschalt-Kontakt somit kaum zu befürchten. Die Schaltkontakte können einfacher bauen. Im ausgeschalteten Zustand genügt ein geringer Abstand zwischen dem Einschalt-Kontakt und dem Einschalt-Gegenkontakt, um die Werkzeugmaschine zuverlässig ausgeschaltet zu halten. Die Kontaktbahnen können gekrümmt oder bogenförmig verlaufen, so dass bezüglich des Betätigungswegs, den die Betätigungseinrichtung bei einer Betätigung des Schalters durchläuft, Freiheitsgrade bestehen. Vorzugsweise verlaufen die Kontaktbahnen jedoch linear.
  • Der Einschalt-Schleifkontakt kann beispielsweise über eine elektrische Leitung mit einem vorbestimmten Potential verbunden sein. Besonders bevorzugt ist es allerdings, wenn der Einschalt-Schleifkontakt die Einschalt-Kontaktbahn mit einer Einschalt-Versorgungskontaktbahn elektrisch verbindet, um den Aktivierungseingang zu aktivieren.
  • Der Aktivierungseingang ist beispielsweise an einem Spannungsregler der Stromversorgungseinrichtung vorgesehen.
  • Die Stromquelle kann ein Akkumulator oder auch ein Spannungswandler sein, der an ein Stromversorgungsnetz anschließbar ist. Prinzipiell denkbar wäre es auch, die Stromversorgungseinrichtung unmittelbar an ein Stromversorgungsnetz anzuschließen.
  • Eine zweckmäßige Bauform der Erfindung sieht vor, dass der Schalter mindestens zwei Steuerkontakte aufweist, die beim Betätigen der Betätigungseinrichtung zur Vorgabe mindestens eines elektrischen Steuersignals für die mindestens eine elektrische Baugruppe der Werkzeugmaschine in Kontakt gelangen und/oder einen elektrischen Widerstandswert ändern, während der Einschalt-Kontakt und die Einschalt-Kontaktbahn bei einem Betätigungshub der Betätigungseinrichtung in Kontakt sind, um den Aktivierungseingang zu aktivieren bzw. aktiviert zu halten. Der Einschalt-Schleifkontakt schleift an der Einschalt-Kontaktbahn bei der Einschaltbetätigung entlang. Zugleich werden die mindestens zwei Steuerkontakte miteinander in Kontakt gebracht, um das Steuersignal für die elektrische Baugruppe zu erzeugen.
  • Die elektrische Baugruppe ist beispielsweise eine Steuereinrichtung, mit der eine Leistungselektronik zur Erzeugung eines Drehfeldes für einen elektrisch kommutierten Motor der Werkzeugmaschine erzeugbar ist.
  • Die Steuerkontakte können beispielsweise mindestens zwei Kontakte enthalten. Denkbar sind auch Kontaktreihen oder dergleichen. Mindestens einer der Steuerkontakte ist mit der Betätigungseinrichtung bewegungsgekoppelt. Die mindestens zwei Steuerkontakte ändern einen elektrischen Widerstandswert zweckmäßigerweise im Wesentlichen linear. Es versteht sich, dass auch nichtlineare, beispielsweise gestufte, exponentielle oder sonstige Widerstandswertänderungen zweckmäßig sein können.
  • Der Schalter bietet eine hohe Schaltpräzision, da einerseits die Ein- und Ausschaltfunktion und andererseits eine Steuerfunktion in einem einzigen Schalter realisiert sind und die hierfür erforderlichen elektrischen Kontakte präzise simultan betätigbar sind.
  • Es versteht sich, dass auch Teile weiterer Komponenten in einem erfindungsgemäßen Schalter enthalten sein können, beispielsweise elektronische oder leistungselektronische Komponenten.
  • Zweckmäßigerweise umfassen die mindestens zwei Steuerkontakte eine Steuer-Kontaktbahn und einen Steuer-Schleifkontakt. Es können auch mehrere Steuer-Kontaktbahnen und Steuer-Schleifkontakte vorhanden sein. Ferner ist eine Kombination von Steuer-Kontaktbahnen und einzelnen Steuerkontakten denkbar.
  • Auch neben der Steuer-Kontaktbahn verläuft zweckmäßigerweise eine Versorgungskontaktbahn, die der Steuer-Schleifkontakt zur Erzeugung des elektrischen Steuersignals mit der Steuer-Kontaktbahn in Verbindung bringt.
  • Der Einschalt-Schleifkontakt in der Steuer-Schleifkontakt sind zweckmäßigerweise an der Betätigungseinrichtung angeordnet. Auch die umgekehrte Bauweise ist denkbar, dass beispielsweise Kontaktbahnen an der Betätigungseinrichtung vorhanden sind und Schleifkontakte ortsfest sind.
  • Die mindestens eine Steuer-Kontaktbahn verläuft zweckmäßigerweise neben der Einschalt-Kontaktbahn, wobei die Kontaktbahnen unterschiedlich lang sein können. Beispielsweise verlaufen die Kontaktbahnen parallel nebeneinander. Dabei sind lineare Verläufe, gekrümmte Verläufe oder auch sonstige Geometrien in Abhängigkeit vom jeweiligen Betätigungsweg der Betätigungseinrichtung denkbar.
  • Der Einschalt-Schleifkontakt und die Einschalt-Kontaktbahn sind zweckmäßigerweise derart angeordnet, dass sie bei einer Einschalt-Betätigung der Betätigungseinrichtung in Kontakt miteinander gelangen, bevor die mindestens zwei Steuerkontakte das mindestens eine elektrische Steuersignal generieren. Somit findet zunächst die Einschalthandlung statt, wobei der Einschalt-Gegenkontakt und der Einschalt-Kontakt die Funktion eines Schließers erfüllen. Sodann wird - nachdem die Stromversorgungseinrichtung aktiv geschaltet ist und ausgangsseitig den Versorgungsstrom für die mindestens eine elektrische Baugruppe bereitstellt - das Steuersignal generiert, beispielsweise um eine Drehzahl, ein Drehmoment oder dergleichen eines Motors der Werkzeugmaschine zu verändern. Die vorgenannte Maßnahme ist beispielsweise dadurch realisierbar, dass ein Abstand zwischen dem Einschalt-Schleifkontakt und der Einschalt-Kontaktbahn kleiner ist als ein Abstand des Steuer-Schleifkontakts zu einem Wirkabschnitt der Steuer-Kontaktbahn, wenn die Betätigungseinrichtung in Ausschaltstellung steht.
  • Der Wirkabschnitt der Steuer-Kontaktbahn ist derjenige Abschnitt, auf dem ein wirksames Steuersignal erzeugt wird. Abseits des Wirkabschnitts, beispielsweise in einer Ruhestellung des Steuer-Schleifkontakts bezüglich der Steuer-Kontaktbahn, wird kein wirksames Steuersignal erzeugt. Beispielsweise wird ein Steuersignal "Drehzahl 0" oder dergleichen erzeugt oder erreicht das Steuersignal eine Schaltschwelle nicht. Das Steuersignal kann beispielsweise einen Wert aufweisen, der das Steuersignal als ungültig kennzeichnet. Der Abstand ist beispielsweise dadurch realisierbar, dass der Einschalt-Schleifkontakt vor den Steuer-Schleifkontakt vorsteht, dass die Kontaktbahnen zum Steuern und Einschalten unterschiedliche Längen aufweisen oder dergleichen.
  • Der Steuer-Schleifkontakt ist in der Ausschaltstellung der Betätigungseinrichtung zweckmäßigerweise in elektrischer Verbindung mit einem Ruheabschnitt der Steuer-Kontaktbahn. In diesem Ruheabschnitt wird kein wirksames Steuersignal erzeugt.
  • Bei der Steuer-Kontaktbahn und auch der Einschalt-Kontaktbahn ist es zweckmäßig, dass sie oberseitig eine elektrisch leitfähige Gleitlage aufweisen, auf denen die jeweiligen Schleifkontakte entlang gleiten. In Richtung des Betätigungshubes weisen die Gleitlagen zweckmäßigerweise einen variablen elektrischen Widerstandswert auf. Beispielsweise besteht die Gleitlage aus einer Kohleschicht oder einem Kohleverbundwerkstoff.
  • Beispielsweise zur Bildung des Ruheabschnitts der Steuer-Kontaktbahn oder auch zur Erzeugung eines konstanten Einschalt-Aktivierungssignals für den Aktivierungseingang ist es zweckmäßig, dass unterhalb der Gleitlage zumindest abschnittsweise eine elektrisch leitfähige, mit der Gleitlage elektrisch verbundene Leitlage angeordnet ist, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium oder einem sonstigen elektrisch gut leitfähigen Material, das einen im Wesentlichen konstanten elektrischen Widerstand aufweist. Im Bereich dieses Abschnitts hat die Gleitlage einen im Wesentlichen konstanten elektrischen Widerstand. Bei der mindestens einen Steuer-Kontaktbahn ist es zweckmäßig, dass an dem Ruheabschnitt oder auch an einem dem Ruheabschnitt entgegengesetzten Endabschnitt eine solche Leitlage angeordnet ist.
  • Eine vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass der Einschalt-Kontakt und der Einschaltgegenkontakt von den mindestens zwei Steuerkontakten galvanisch getrennt sind. Somit ist es möglich, sozusagen frei zuschalten, so dass sich die Steuerkontakte und die Einschalt-Kontakte nicht gegenseitig beeinflussen.
  • Zweckmäßigerweise ist für den Aktivierungseingang eine Verzögerungsschaltung vorgesehen. Die Verzögerungsschaltung kann einen Bestandteil des Schalters bilden oder auch im Bereich des Aktivierungseingangs als separate Baugruppe angeordnet sein. Die Verzögerungsschaltung hält den Aktivierungseingang im aktivierten Zustand, auch wenn der Einschalt-Kontakt und der Einschaltgegenkontakt für eine vorbestimmte, zweckmäßigerweise kurze Zeitspanne außer Kontakt gelangen. Somit wird ein Prellen der Einschalt-Kontakte unterdrückt und die Stromversorgungseinrichtung bleibt aktiv. Die Verzögerungsschaltung enthält beispielsweise einen Kondensator oder eine sonstige elektrische Energie speichernde Einrichtung. Beispielsweise ist die Verzögerungsschaltung als Pull-up oder Pulldown Schaltung realisiert.
  • Die mindestens eine elektrische Baugruppe enthält beispielsweise eine Steuerungseinrichtung und/oder eine leistungselektronische Baugruppe zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebsmotors der Werkzeugmaschine. Der Antriebsmotor ist vorzugsweise ein elektronisch kommutierter Antriebsmotor, wobei auch Synchronmotoren oder dergleichen denkbar sind. Die Steuerungseinrichtung hat beispielsweise einen Prozessor. Die Steuerungseinrichtung ist vorteilhaft stets mit der Stromversorgungseinrichtung verbunden, erhält von dieser aber erst dann elektrischen Strom, wenn der Aktivierungseingang auf aktiv geschaltet ist.
  • Der erfindungsgemäße Schalter hat vorteilhaft zwei Funktionen. Er dient als Einschalt-Schließkontakt, um Stromversorgungseinrichtung aktiv zu schalten und somit die Steuerungseinrichtung bzw. Steuerelektronik mit Strom zu versorgen. Ferner enthält der Schalter zwei oder mehr Steuerkontakte, die beispielsweise ein lineares Potentiometer oder dergleichen bilden. Mit diesen Steuerkontakten kann z.B. die Drehzahl für den Motor vorgewählt werden und beispielsweise der Steuereinrichtung übermittelt werden.
  • Über den Aktivierungseingang wird zunächst die Stromversorgungseinrichtung aktiviert, so dass der Prozessor der Steuerungseinrichtung Strom erhält und in Betrieb kommt, bevor mit Hilfe der Steuerkontakte das Steuersignal, beispielsweise ein variables Spannungssignal oder dergleichen, erzeugt wird. Auch die Leistungselektronik bzw. leistungselektronische Baugruppe ist zweckmäßigerweise stets mit der Stromquelle verbunden. Beispielsweise sind die Stromversorgungseinrichtung und die Stromquelle parallel geschaltet. Denkbar wäre aber auch eine Bauform, bei der die Stromversorgungseinrichtung Strom für die leistungselektronische Baugruppe bereitstellt. Wenn die Stromversorgungseinrichtung inaktiv ist, wird auch die Steuerungseinrichtung inaktiv bzw. gelangt in einen Stand-by-Modus, so dass die leistungselektronische Baugruppe kein Steuersignal erhält. Somit können beispielsweise die Leistungshalbleiter der leistungselektronischen Baugruppe nicht aktiviert werden, so dass der elektronisch kommutierte Antriebsmotor kein Drehfeld erfährt und somit stehen bleibt.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeuges mit einem teilweise dargestellten erfindungsgemäßen Schalter,
    Figur 2
    eine perspektivische Ansicht des teilweise geöffneten Schalters gemäß Figur 1,
    Figur 3
    eine Seitenansicht des geschlossenen Schalters gemäß Figur 2,
    Figur 4
    eine Betätigungseinrichtung mit Schleifkontakten des Schalters gemäß Figuren 2 und 3, und
    Figur 5
    eine Leiterplatine des Schalters gemäß Figuren 1 bis 4.
  • In Figur 1 ist eine elektrische Hand-Werkzeugmaschine 10 gezeigt, beispielsweise ein Schrauber, ein Bohrer, eine Säge oder dergleichen. Ein Antriebsmotor 11, beispielsweise ein elektrisch kommutierter Motor, dient zum Antreiben eines Werkzeugs 12, beispielsweise eines Schraubereinsatzes oder dergleichen. Die Werkzeugmaschine 10 ist mit einem Schalter 13 schaltbar. Mit dem Schalter 13 ist der Antriebsmotor 11 aktivierbar. Ferner kann mit dem Schalter 13 die Drehzahl des Antriebsmotors 11 vorgewählt werden.
  • Die Werkzeugmaschine 10 wird von einer Stromquelle 14, beispielsweise einem Akkumulator 15 und/oder mit einem Spannungswandler 16, beispielsweise einem Wechselstrom/Gleichstromwandler, einem Schaltnetzteil oder dergleichen, mit elektrischer Energie versorgt. Der Spannungswandler 16 ist mittels eines Anschlusskabels 17 mit einem elektrischen Versorgungsnetz verbindbar. Die Stromquelle 14 versorgt über Versorgungsleitungen 18, 19 elektrische Baugruppen 20 mit elektrischem Strom. Beispielsweise ist eine leistungselektronische Baugruppe 21, z.B. eine Leistungsendstufe, an die Leitungen 18, 19 stets angeschlossen. Die Leistungselektronik-Baugruppe 21 erzeugt ein Drehfeld für den Antriebsmotor 11, was durch eine Leitungsanordnung 22 angedeutet ist.
  • Bei einem konventionellen Schaltkonzept wäre ein Schalter zum Schließen und Öffnen einer Leitungsverbindung zwischen der Stromquelle 14 und der leistungselektronischen Baugruppe 21 vorgesehen. Bei der Hand-Werkzeugmaschine 10 hingegen ist ein anderes Konzept verwirklicht.
  • Der Schalter 13 schaltet einen elektronischen Aktivierungseingang 23 einer Stromversorgungseinrichtung 24, die über Leitungen 25, 26 an die Versorgungsleitungen 18, 19 und somit an die Stromquelle 14 angeschlossen ist. Die Stromversorgungseinrichtung 24 erhält einen Eingangsstrom 27 von der Stromquelle 14 und erzeugt daraus einen Versorgungsstrom 28 für eine Steuerungseinrichtung 29 zur Steuerung der Werkzeugmaschine 10. Es versteht sich, dass die Stromversorgungseinrichtung 24 einen Bestandteil der Steuerungseinrichtung 29 bilden kann. Die Stromversorgungseinrichtung 24 ändert beispielsweise einen Spannungspegel einer Versorgungsspannung, die durch die Stromquelle 14 bereitgestellt wird.
  • Wenn der Versorgungsstrom 28 bereitsteht, wird ein Prozessor der Steuerungseinrichtung 29 mit Strom versorgt und kann über eine Endstufe 31 Steuersignale 32 zur Ansteuerung der Leistungselektronik-Baugruppe 21 erzeugen, so dass deren Leistungshalbleiter 33 ein Drehfeld für den Antriebsmotor 11 erzeugen. Wenn der Prozessor 30 keinen Versorgungsstrom 28 erhält, arbeitet er nicht und erzeugt keine Steuersignale 32. Dies hat zur Folge, dass die Leistungselektronik-Baugruppe 21 keine wirksamen Steuersignale 32 erhält und somit die Leistungshalbleiter 33 kein Drehfeld für den Antriebsmotor 11 erzeugen. Der Antriebsmotor 11 steht still. Sensoren 34 des Antriebsmotors 11, beispielsweise Temperatursensoren, Drehfeldsensoren oder dergleichen, senden Sensorsignale 35 an die Steuerungseinrichtung 29, so dass der Prozessor 30 eine Rückkoppelung über die Verhältnisse des Antriebsmotors 11 erfährt.
  • Der Aktivierungseingang 23 ist ein elektronischer Eingang der Stromversorgungseinrichtung 24, der beispielsweise mit einem Spannungspegel von 1 bis 5 Volt und einem Eingangsstrom von wenigen Milliampere betrieben wird. Somit können ein Einschalt-Kontakt 36 und ein Einschalt-Gegenkontakt 37 des Schalters 13 einfach aufgebaut und für niedrige Spannungen und Ströme ausgelegt sein. Wenn die Kontakte 36, 37 geschlossen sind, ist ein Versorgungspotential 38, beispielsweise 5 Volt, an einem Enable-Eingang 39 eines Spannungsreglers 40 der Stromversorgungseinrichtung 24 an. Somit wird der Spannungsregler 40 aktiv und stellt den Versorgungsstrom 28 bereit. Dem Spannungsregler 40, beispielsweise einem Festspannungsregler, können weitere elektrische Komponenten 41, beispielsweise Kondensatoren oder dergleichen, zugeordnet sein.
  • Eine Verzögerungsschaltung 42 verhindert, dass bei einem kurzzeitigen Öffnen der Kontakte 36, 37, beispielsweise bedingt durch Vibrationen der Werkzeugmaschine 10, die Stromversorgungseinrichtung 24 inaktiv schaltet und den Versorgungsstrom 28 nicht mehr bereit stellt. Ein Widerstand 43 und ein Kondensator 44 sind jeweils zwischen den mit dem Versorgungspotential 38 aktivierbaren Enable-Eingang 39 und ein Massepotential geschaltet.
  • Der Einschalt-Kontakt 36 umfasst einen Einschalt-Schleifkontakt 45, der eine Einschalt-Kontaktbahn 46 sowie eine Einschalt-Versorgungskontaktbahn 47 miteinander verbindet. Die Kontaktbahnen 46, 47 sind auf einer Leiterplatte 48 angeordnet. Mit einer Betätigungseinrichtung 49 kann der Einschalt-Schleifkontakt 45 entlang der Einschalt-Kontaktbahn 46 bewegt werden, wobei eine in Figur 5 dargestellte Schaltfunktion SW erzeugt wird.
  • Die Versorgungskontaktbahn 47 ist kürzer als die Einschalt-Kontaktbahn 46. Dies führt dazu, dass der Einschalt-Schleifkontakt 45 die Kontaktbahnen 46, 47 entlang eines Betätigungsweges S bis zu einem Schaltpunkt s1 nicht verbindet und somit ein Widerstandswert "unendlich" zwischen Anschlusskontakten 50 und 51 vorliegt, die auf der Leiterplatte 48 mittels Leiterbahnen 52 mit den Kontaktbahnen 46, 47 verbunden sind. An die Anschlusskontakte 50, 51 sind das Versorgungspotential 38 sowie der Aktivierungseingang 23 über Leitungen 53, 54 angeschlossen. Wenn der Einschalt-Schleifkontakt 45 nach Erreichen des Schaltpunktes s1 weiter entlang des Betätigungsweges S bewegt wird, bleiben die Kontaktbahnen 46, 47 miteinander verbunden und somit die Stromversorgungseinrichtung 24 aktiviert.
  • Während dieses Betätigungsweges S können weitere Schaltfunktionen ausgelöst werden. Beispielsweise könnten dies einzelne Schaltpunkte sein, die mittels eines weiteren Schleifkontaktes sequentiell überfahren werden. Beim Schalter 13 ist jedoch eine andere Bauform realisiert, bei der neben der Einschalt-Kontaktbahn 46 eine Steuer-Kontaktbahn 55 verläuft, die ein Steuer-Schleifkontakt 56 mit einer Steuer-Versorgungskontaktbahn 57 verbindet. Die Steuer-Kontaktbahn 55 und der Steuer-Schleifkontakt 56 bilden Steuerkontakte 58. Von den Kontaktbahnen 55, 57 führen Leiterbahnen 59 zu Anschlusskontakten 60, 61, 62, die mittels Leitungen 63, 64, 65 mit der Steuerungseinrichtung 29 verbunden sind.
  • Beim Betätigen der Betätigungseinrichtung 49, das heißt beim Verstellen entlang des Betätigungsweges S, ändert sich ein elektrischer Widerstandswert R zwischen den Steuerkontakten 58 zumindest abschnittsweise linear. Der Widerstandswert R bildet ein Steuersignal 66 für die Steuerungseinrichtung 29. In Abhängigkeit vom Steuersignal 66 ändert die Steuerungseinrichtung 29 die Drehzahl des Antriebsmotors 11. Von einem Schaltpunkt s2 ausgehend steigt die Drehzahl beispielsweise linear bis zu einem Schaltpunkt s3 an und bleibt dann bis zu einem weiteren Schaltpunkt s4, der mit dem Ende der Steuer-Kontaktbahn 55 korrespondiert, konstant.
  • Die Schaltcharakteristik der Einschalt-Kontakte 36, 37 sowie der Steuerkontakte 58 wird beim Ausführungsbeispiel dadurch erzielt, dass der Einschalt-Schleifkontakt 45 die Einschalt-Kontaktbahn 46 und die Versorgungskontaktbahn 47 in Kontakt bringt und somit die Schaltfunktion SW auslöst, bevor der Steuer-Schleifkontakt 56 einen Wirkabschnitt 67 der Steuer-Kontaktbahn 55 erreicht. Auf dem Wirkabschnitt 67 steigt der Widerstandswert R bzw. das Steuersignal 66 linear von einem Startwert R1 bis zu einem Ausgangs-Endwert R2 an.
  • Zwischen den Schaltpunkten s1 und s2 ist ein Abstand d vorhanden, um den die Schaltfunktion SW der dem Steuersignal 66 bzw. dem linearen Ansteigen des Steuersignales 66 bei einem Betätigen der Betätigungseinrichtung 49 entlang des Betätigungswegs S sozusagen vorauseilt. In ihren jeweiligen Ruhestellungen der Einschalt-Schleifkontakt 45 und der Steuer-Schleifkontakt 56 Abstände d1 und d2 zu der Einschalt-Kontaktbahn 46 bzw. dem Wirkabschnitt 67, wobei der Abstand d1 kleiner ist als der Abstand d2.
  • Die Kontaktbahnen 46, 47, 55, 57 haben an ihrer Oberseite, die beim Betätigen der Betätigungseinrichtung 49 von den Schleifkontakten 45, 56 überfahren werden, jeweils eine Gleitlage 68, 69, 70, 71, beispielsweise aus Metall, Kohlenstoff oder dergleichen. Im vorliegenden Fall sind die Gleitlagen 68 bis 71 als Kohlebeschichtungen realisiert, auf denen die Schleifkontakte 45, 56 mit geringer Reibung entlang gleiten oder schleifen können.
  • Die Gleitlagen 68 bis 71 haben bezüglich des Betätigungsweges S an sich einen ansteigenden Widerstandswert. Bezüglich der Einschaltfunktion des Schalters 13 ist jedoch ein sich sprunghaft änderndes Schaltsignal erwünscht. Dies wird dadurch erzielt, dass unterhalb der Gleitlagen 68, 69 elektrisch im Wesentlichen konstant niedrige Widerstände aufweisende Leitlagen 72, 73 positioniert sind, die mit den Anschlusskontakten 50, 51 über die Leiterbahnen 52 verbunden sind. Die Leitlagen 72, 73 erstrecken sich nahezu vollständig über die dem Betätigungsweg S entsprechende Länge der Kontaktbahnen 46, 47.
  • Auch unterhalb der Gleitlagen 70, 71 der Steuer-Kontaktbahn 55 und der Steuer-Versorgungskontaktbahn 57 sind elektrisch konstante Widerstände aufweisende Leitlagen 74, 75 und 76 angeordnet, die über die Leiterbahnen 59 mit den Anschlusskontakten 60, 61, 62 verbunden sind. Die Gleitlage 70 erstreckt sich über die dem Betätigungsweg S entsprechende Länge der Steuer-Versorgungskontaktbahn 57, so dass diese nahezu vollständig mit der Leitlage 76 unterlegt ist. Die Leitlagen 74, 75, die mit den Anschlusskontakten 60 und 62 verbunden sind, sind an Endabschnitten 77, 78 unterhalb der Gleitlage 70 der Steuer-Kontaktbahn 55 angeordnet, so dass diese dort einen nahezu konstanten elektrischen Widerstandswert aufweist. Zwischen den Endabschnitten 77, 78 ist der Wirkabschnitt 67, wo der Widerstandswert R linear ansteigt. Der Endabschnitt 77 bildet zugleich einen Ruheabschnitt 79, auf dem der Steuer-Schleifkontakt 56 in Ruhestellung bzw. Ausschaltstellung der Betätigungseinrichtung 49 positioniert ist. Somit steht der Steuer-Schleifkontakt 56 stets mit den Kontaktbahnen 55, 57 in Kontakt, erzeugt aber nur auf dem Wirkabschnitt 67 ein wirksames Steuersignal 66.
  • Die Leitlage 74 und die Einschalt-Kontaktbahn 46 überlappen sich in Richtung des Betätigungswegs S um den Abstand d, was das vorauseilende Einschalten der Einschalt-Kontakte 36, 37 bewirkt, bevor das wirksame Steuersignal 66 erzeugt wird.
  • Es versteht sich, dass bei einer alternativen Bauform beispielsweise die Steuer-Kontaktbahn 55 um den in Figur 5 eingezeichneten Abstand d2 kürzer sein könnte, um dasselbe Schaltverhalten zu erzeugen.
  • Die Platine oder Leiterplatte 13 ist in einem Gehäuse 80, z.B. aus Kunststoff, mit Gehäuseteilen 81 und 82 aufgenommen und vor Umwelteinflüssen geschützt. Die Gehäuseteile 81, 82 sind miteinander verrastet, wofür beispielsweise an dem Gehäuseteil 81 Rastnasen 83 vorgesehen sind, die in korrespondierende Rastaufnahmen 84 am Gehäuseteil 82 eingreifen. Ferner greift ein Vorsprung 85 des Gehäuseteils 81 in eine in der Zeichnung nicht sichtbare Nut am Gehäuseteil 82 ein. Der Vorsprung 85 verläuft an einem stirnseitigen Außenumfang des Gehäuseteils 81, so dass ein Innenraum 86, in dem die Leiterplatte 48 angeordnet ist, dicht verschlossen ist.
  • Optional kann zwischen den Gehäuseteilen 81, 82 eine Dichtungsanordnung, beispielsweise eine umlaufende Dichtung, vorhanden sein. Ferner können die Gehäuseteile 81, 82 miteinander verklebt oder verschweißt sein, um den Innenraum 86 dicht zu verschließen. Diese Maßnahme ist unter anderem zweckmäßig, wenn in dem Innenraum 86 weitere elektrische Komponenten angeordnet sind. Beispielsweise könnten der Spannungsregler 40 oder weitere Einrichtungen der Stromversorgungseinrichtung 24 in dem Innenraum 86 angeordnet sein, z.B. an der Leiterplatte 48.
  • An dem Gehäuse 80 sind Öffnungen 87 und 88 für elektrische Verbindungsleitungen 89 sowie für die Betätigungseinrichtung 49 vorgesehen. Die Öffnungen 87 haben einen solchen Querschnitt, dass die Verbindungsleitungen 89, die an die Anschlusskontakte 50, 51, 60 bis 62 angeschlossen, beispielsweise mit diesen verlötet sind, dicht schließend aus dem Innenraum 86 heraus zu einem Stecker 90 mit Anschlussbuchsen 91 zum Anschluss der Stromversorgungseinrichtung 24 sowie der Steuerungseinrichtung 29 herausgeführt sind. Die Öffnungen 87, 88 sind an schmalen Stirnseiten des Gehäuses 80 über Eck positioniert.
  • Ein Trägerkörper 92 des Bedienelements 49 ist in dem Gehäuse 80 angeordnet und dort geführt. Der Trägerkörper 92 ist linear parallel zu den Kontaktbahnen 46, 47, 55, 57 geführt. Beispielsweise greifen Führungsvorsprünge 93 an der Oberseite des Trägerkörpers 92 an korrespondierende, in der Zeichnung nicht sichtbare Führungsnuten des Gehäuseteils 82 ein. Der Trägerkörper 92 trägt den Einschalt-Schleifkontakt 45 sowie den Steuer-Schleifkontakt 56. Kontaktzungen 94 der Schleifkontakte 45, 56 schleifen auf den Kontaktbahnen 46, 47, 55, 57 entlang. Jeweils zwei Kontaktzungen 94 sind einer Kontaktbahn zugeordnet, was die Kontaktsicherheit verbessert.
  • Eine Feder 95 spannt die Betätigungseinrichtung 49 in Richtung der Ausschalt-Stellung vor. Die Feder 95 erstreckt sich beispielsweise zwischen einer Vorderseite des Trägerkörpers 92 und einer Innenwand 96 des Gehäuses 80 am Ende des Betätigungswegs S.
  • Ein Stangenabschnitt 97 der Betätigungseinrichtung 49 durchdringt die Öffnung 88. An der Öffnung 88 ist eine Dichtung 98 angeordnet, beispielsweise ein O-Ring, der in einer korrespondierenden Nut des Gehäuses 80 gehalten ist. Die Dichtung 88 verhindert das Eindringen von Schmutz in dem Innenraum 86. Der Stangenabschnitt 97 erstreckt sich zwischen dem Trägerkörper 92 und einem Drückerteil 99. Vorliegend ist die Betätigungseinrichtung 49 als ein mehrteiliges Bauteil ausgestaltet, das heißt das Drückerteil 99, der Stangenabschnitt 97 sowie der Trägerkörper 92 sind separate Bauteile, die ineinander gesteckt und zweckmäßigerweise miteinander verklebt oder verrastet sind. Es versteht sich, dass auch eine einstückige Bauweise denkbar ist.
  • Die Kontaktzungen 94 enthalten Kontaktarme 102, die von Halteabschnitten 101 abstehen. Von jedem Halteabschnitt 101 stehen jeweils zwei Kontaktzungenpaare 94 ab. Die Kontaktarme 102 stehen winkelig vor die Halteabschnitte 101 vor. Die Kontaktarme 102 sind federnd. Die Schleifkontakte 45, 56 sind zweckmäßigerweise einstückige Stanzbiegeteile aus Metall. Die Halteabschnitte 101 sind in Aufnahmen 103 am Trägerkörper 92 eingesteckt und werden von diesem gehalten. Die Öffnung 88 bildet ebenfalls eine Führung für die Betätigungseinrichtung 49.
  • Zum Betätigen des Aktivierungseingangs 23 ist ein geringer Schaltstrom erforderlich. Somit können auch die Leiterquerschnitt der Verbindungsleitungen 52, 54 klein sein.
  • Die für die Einschaltfunktion und die Steuerfunktion des Schalters 13 erforderlichen Bauteile sind galvanisch voneinander getrennt. Beispielsweise sind jeweils separate Anschlusskontakte 50, 51 zum Ein- und Ausschalten und ferner Anschlusskontakte 60 bis 62 für die Steuerfunktionen vorgesehen, die voneinander galvanisch getrennt sind.
  • Die Schleifkontakte 45, 56 sind elektrisch voneinander isoliert. Der Trägerkörper 92 besteht z.B. vorteilhaft aus einem elektrisch isolierenden Material, z.B. Kunststoff.
  • Weitere Schaltfunktionen des Schalters 13 sind denkbar. Beispielsweise könnte der Schalter 13 auf einen elektronischen Aktivierungseingang des Spannungswandlers 16 wirken, um diesen zu aktivieren. Auf diesem Wege ist sogar eine Redundanz erzielbar, das heißt nur dann wenn der Schalter 13 sowohl den Spannungswandler 16 als auch die Stromversorgungseinrichtung 24 aktiviert, kann die Werkzeugmaschine 10 betrieben werden.
  • Es versteht sich, dass je nach Sicherheitsanforderungen auch weitere Bestandteile redundant ausgelegt werden. Beispielsweise können an einem erfindungsgemäßen Schalter jeweils zwei Einschalt-Kontakte und Gegenkontakte vorhanden sein. Nur wenn beide Kontaktpaare miteinander in Kontakt gelangen, die zweckmäßigerweise galvanisch getrennt voneinander mit der Stromversorgungseinrichtung 24 und dem Spannungswandler 16 verbunden sind oder auch nur auf eine der beiden Einrichtungen wirken, kann die Hand-Werkzeugmaschine 10 in Betrieb genommen werden.

Claims (22)

  1. Elektrische Werkzeugmaschine (10), insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einem elektrischen Schalter (13), der einen durch eine Betätigungseinrichtung (49) relativ zu einem Steuerungseinrichtung (37) betätigbaren Einschalt-Kontakt (36) zum Ein- und Ausschalten der Werkzeugmaschine (10) aufweist, und mit einer Stromversorgungseinrichtung (24) zur Bereitstellung von Versorgungsstrom (28) für mindestens eine elektrische Baugruppe (20) der Werkzeugmaschine (10) anhand eines von einer Stromquelle (14) bereitgestellten Eingangsstromes (27), dadurch gekennzeichnet, dass der Einschalt-Gegenkontakt (37) und der Einschalt-Kontakt (36) mit einem Elektronik-Aktivierungseingang (23) der Stromversorgungseinrichtung (24) verbunden sind, dass die Stromversorgungseinrichtung (24) im mit der Stromquelle (14) verbundenen Zustand keinen Versorgungsstrom (28) bereitstellt, wenn der Einschalt-Kontakt (36) von dem Einschalt-Gegenkontakt (37) getrennt ist und den Aktivierungseingang (23) auf inaktiv schaltet, dass die Stromversorgungseinrichtung (24) Versorgungsstrom (28) bereitstellt, wenn der Einschalt-Kontakt (36) mit dem Einschalt-Gegenkontakt (37) verbunden ist und den Aktivierungseingang (23) auf aktiv schaltet, und dass der Einschalt-Kontakt (36) und der Einschalt-Gegenkontakt (37) eine Einschalt-Kontaktbahn (46) und einen Einschalt-Schleifkontakt (45) umfassen, die zum Aktivieren des Aktivierungseingangs (23) miteinander in elektrischen Kontakt kommen.
  2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben der mindestens einen Einschalt-Kontaktbahn (46) eine Einschalt-Versorgungskontaktbahn (47) verläuft, und dass der Einschalt-Schleifkontakt (45) die Einschalt-Kontaktbahn (46) mit der Einschalt-Versorgungskontaktbahn (47) zum Aktivieren des Aktivierungseingangs (23) elektrisch verbindet.
  3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (13) mindestens zwei Steuerkontakte (58) aufweist, die bei Betätigen der Betätigungseinrichtung (49) zur Vorgabe mindestens eines elektrischen Steuersignals (66) für die mindestens eine elektrische Baugruppe (20) der Werkzeugmaschine in Kontakt gelangen und/oder einen elektrischen Widerstandswert ändern, während der Einschalt-Schleifkontakt (45) und die Einschalt-Kontaktbahn (46) bei einem Betätigungshub der Betätigungseinrichtung (49) zum Aktivieren des Aktivierungseingangs (23) in elektrischem Kontakt bleiben.
  4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Steuerkontakte (58) den elektrischen Widerstandswert im wesentlichen linear ändern.
  5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Steuerkontakte (58) mindestens eine Steuer-Kontaktbahn (55) und einen Steuer-Schleifkontakt (56) umfassen.
  6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Steuer-Kontaktbahn (55) eine Steuer-Versorgungskontaktbahn (57) verläuft, und dass der Steuer-Schleifkontakt (56) die Steuer-Kontaktbahn (55) zur Erzeugung des mindestens einen elektrischen Steuersignals (66) mit der Versorgungskontaktbahn elektrisch verbindet.
  7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschalt-Schleifkontakt (45) und der Steuer-Schleifkontakt (56) an der Betätigungseinrichtung (49) angeordnet sind.
  8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-Kontaktbahn (55) neben der Einschalt-Kontaktbahn (46) verläuft und der Steuer-Schleifkontakt (56) neben dem Einschalt-Schleifkontakt (45) angeordnet ist.
  9. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschalt-Schleifkontakt (45) und die Einschalt-Kontaktbahn (46) derart angeordnet sind, dass sie bei einer Einschalt-Betätigung der Betätigungseinrichtung (49) in Kontakt miteinander gelangen, bevor die mindestens zwei Steuerkontakte (58) das mindestens eine elektrische Steuersignal (66) generieren.
  10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (d1) zwischen dem Einschalt-Schleifkontakt (45) und der Einschalt-Kontaktbahn (46) kleiner ist, als ein Abstand (d2) des Steuer-Schleifkontakts (56) zu einem Wirkabschnitt (67) der Steuer-Kontaktbahn (55), wenn die Betätigungseinrichtung (49) in Ausschaltstellung steht, wobei Steuer-Schleifkontakt (56) auf dem Wirkabschnitt (67) der Steuer-Kontaktbahn (55) das mindestens eine Steuersignal (66) erzeugt.
  11. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuer-Schleifkontakt (56) in der Ausschaltstellung der Betätigungseinrichtung (49) in elektrischer Verbindung mit einem Ruheabschnitt (79) der Steuer-Kontaktbahn (55) in Kontakt ist oder vor der Steuer-Kontaktbahn (55) steht, wobei bei einer elektrischen Verbindung des Steuer-Schleifkontakts (56) mit dem Ruheabschnitt (79) der Steuer-Kontaktbahn (55) kein wirksames Steuersignal (66) erzeugt wird.
  12. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschalt-Kontaktbahn (46) und/oder die Steuer-Kontaktbahn (55) eine elektrisch leitfähige Gleitlage (72-76) (68-71) aufweisen, auf der Einschalt-Schleifkontakt (45) oder der Steuer-Schleifkontakt (56) entlang gleiten und die in Richtung eines Betätigungswegs (S) der Betätigungseinrichtung (49) einen variablen elektrischen Widerstandswert (R) aufweisen.
  13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Gleitlage (68-71) zumindest an einem Abschnitt eine elektrisch leitfähige, mit der Gleitlage (68-71) elektrisch verbunden Leitlage (72-76) angeordnet ist, die in Richtung des Betätigungshubs einen im wesentlichen konstanten elektrischen Widerstand (R) aufweist, so dass die Gleitlage (68-71) im Bereich des mindestens einen Abschnitts einen im wesentlichen konstanten elektrischen Widerstand (R) aufweist.
  14. Werkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ruheabschnitt (79) der Steuer-Kontaktbahn (55) die Leitlage (72-76) angeordnet ist.
  15. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschalt-Kontakt (36) und der Einschalt-Gegenkontakt (37) von den mindestens zwei Steuerkontakten (58) galvanisch getrennt sind.
  16. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Verzögerungsschaltung (42) für den Aktivierungseingang (23) aufweist, die den Aktivierungseingang (23) bei einer Trennung des Einschalt-Kontakts (36) von dem Einschalt-Gegenkontakt (37) für eine vorbestimmte Zeitspanne in einem aktivierten Zustand hält.
  17. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektrische Baugruppe (20) eine Steuerungseinrichtung (29) und/oder eine leistungselektronische Baugruppe (21) zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebsmotors (11) der Werkzeugmaschine (10), insbesondere eines elektronisch kommutierten Antriebsmotors (11), umfasst.
  18. Werkzeugmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (29) zur Ansteuerung der leistungselektronischen Baugruppe (21) vorgesehen ist, und dass die leistungselektronische Baugruppe (21) den Antriebsmotor (11) abschaltet, wenn die Steuerungseinrichtung (29) aufgrund der inaktiv geschalteten Stromversorgungseinrichtung (24) keinen Versorgungsstrom (28) erhält.
  19. Werkzeugmaschine nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die leistungselektronische Baugruppe (21) und die Stromversorgungseinrichtung (24) parallel mit der Stromquelle (14) verbunden sind.
  20. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronik-Aktivierungseingang (23) an einem Spannungsregler (40) der Stromversorgungseinrichtung (24) vorgesehen ist.
  21. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (14) einen Akkumulator (15) und/oder einen insbesondere mit einem Stromversorgungsnetz verbindbaren Spannungswandler (16) umfasst.
  22. Elektrischer Schalter (13) für eine elektrische Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem durch eine Betätigungseinrichtung (49) relativ zu einem Einschalt-Gegenkontakt (37) betätigbaren Einschalt-Kontakt (36) zum Ein- und Ausschalten der Werkzeugmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass er Anschlüsse zum Verbinden des Einschalt-Kontakts (36) und des Einschalt-Gegenkontakts (37) mit einem Elektronik-Aktivierungseingang (23) der Stromversorgungseinrichtung (24) aufweist, die zur Bereitstellung von Versorgungsstrom (28) für mindestens eine elektrische Baugruppe (20) der Werkzeugmaschine (10) anhand eines von einer Stromquelle (14) bereitgestellten Eingangsstromes (27) vorgesehen ist, wobei die Stromversorgungseinrichtung (24) im mit der Stromquelle (14) verbundenen Zustand keinen Versorgungsstrom (28) bereitstellt, wenn der Einschalt-Kontakt (36) von dem Einschalt-Gegenkontakt (37) getrennt ist und den Aktivierungseingang (23) auf inaktiv schaltet, und wobei die Stromversorgungseinrichtung (24) Versorgungsstrom (28) bereitstellt, wenn der Einschalt-Kontakt (36) mit dem Einschalt-Gegenkontakt (37) verbunden ist, und dass der Einschalt-Kontakt (36) und der Einschalt-Gegenkontakt (37) eine Einschalt-Kontaktbahn (46) und einen Einschalt-Schleifkontakt (45) umfassen, die zum Aktivieren des Aktivierungseingangs (23) miteinander in elektrischen Kontakt kommen.
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