NL8701180A

NL8701180A - Middenspanningsgereedschap.

Info

Publication number: NL8701180A
Application number: NL8701180A
Authority: NL
Original assignee: Emerson Electric Co
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1988-12-01
Also published as: EP0291131A1; JPS6439240A; AU1613688A

Description

*» λ

Ju

Emerson/1010

Middenspanningsgereedschap.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op elektrische toestellen, zoals handgereedschappen, die door middel van een kabel met een afzonderlijke voedingseenheid zijn verbonden , 5 Dergelijke elektrische toestellen zijn algemeen bekend, en wel als elektrische toestellen, die door middel van het net worden gevoed, en als elektrische toestellen die door middel van een, in het algemeen in het toestel ingebouwde accu worden gevoed.

10 Het bezwaar van door het net gevoede toestellen is, dat dergelijke toestellen slechts toepasbaar zijn wanneer een netaansluiting voorhanden is. Bovendien moet de betreffende netspanning overeenkomen met die, waarvoor het toestel geschikt is.

15 Verder is de netspanning relatief hoog, hetgeen met zich mee brengt, dat aan de veiligheid en aan de isolatie hoge eisen moeten worden gesteld.

Bij dergelijke toestellen wordt veelal een collector-motor toegepast, die de neiging heeft als een storings-20 bron te werken. Doordat het toestel met het net verbonden is, worden de aldus gevormde storingen gemakkelijk verspreid.

Het is veelal wenselijk dergelijke toestellen te gebruiken op plaatsen, die ver verwijderd zijn van een net-spanningsaansluiting, zodat een snoer gebruikt moet worden 25 met een grote lengte, hetgeen niet praktisch is.

Elektrisch handgereedschap, dat van een ingebouwde accu is voorzien, lijdt daarentegen weer aan andere nadelen; aangezien accu's relatief zwaar zijn, neemt de omvang en het gewicht van een dergelijk apparaat vaak ongewenste vormen 30 aan, zodat het handgereedschap moeilijk hanteerbaar wordt.

Men poogt dan ook om het handgereedschap desondanks nog enigszins hanteerbaar te houden, het gewicht zoveel mogelijk te beperken door een accu met een geringe opslagcapaciteit toe te passen. Hieruit volgt, dat dergelijke apparaten minder 8701180 1* '4 - 2 - geschikt zijn voor het uitvoeren van bewerkingen, die een groot vermogen vereisen, zoals bijvoorbeeld klopboren, aangezien de accu het vereiste vermogen niet kan leveren.

Dergelijke apparaten zijn tevens minder geschikt 5 voor bewerkingen, die gedurende een lange tijd moeten worden voortgezet, zoals b.v. schuren of het knippen van een heg, aangezien de energie van de accu spoedig is uitgeput, en de accu weer herladen moet worden.

Door het geringe aantal ingebouwde accucellen is de 10 spanning laag, zodat relatief grote stromen binnen het apparaat vloeien en dikke geleiders moeten worden toegepast.

De uitvinding poogt bovengenoemde nadelen te vermijden door het verschaffen van elektrische toestellen, zoals handgereedschap, met het kenmerk, dat deze door middel van 15 een kabel met een afzonderlijke voedingseenheid zijn verbonden, en dat de nominale waarde van de voedingsspanning groter is dan 24V, maar kleiner is dan 110V.

Door het toepassen van een afzonderlijke voedingseenheid wordt het mogelijk de opslagcapaciteit voor elek-20 trische energie en het vermogen aanzienlijk te vergroten, zodat - onafhankelijk van een netaansluiting - met het gereedschap bewerkingen kunnen worden uitgevoerd, die een groot vermogen behoeven, of die zich over een lange tijd uitstrekken .

25 Tevens kunnen de afmetingen van het toestel beperkt worden, omdat het niet meer noodzakelijk is opslagelementen voor elektrische energie in het toestel aan te brengen.

Door het toepassen van’ een ten opzichte van de gangbare accuspanning hoog spanningsniveau worden grote stro-30 men vermeden, zodat de kabel tussen het gereedschap en de voedingseenheid relatief dun kan zijn.

Hiermede hangt tevens samen, dat door het ten opzichte van de netspanning lage spanningsniveau de isolatie-eisen aanzienlijk lager zijn, hetgeen eveneens een positieve 35 uitwerking heeft op de dikte van de kabel en zelfs een zogenaamd krulsnoer kan worden toegepast. Doordat de voedingseenheid op het lichaam kan worden gedragen, kan tevens de lengte van de kabel beperkt worden. De nadelen van een snoerverbin- 8701180 •i - 3 - f» ding worden hiermee aanzienlijk verminderd.

Doordat er geen direkte verbinding met het net meer is, is het gevaar van radiostoringen aanzienlijk verminderd.

Wanneer men eenmaal beschikking heeft over een stuk 5 gereedschap voor een dergelijke spanning, en van een van een accu voorziene voedingseenheid voor deze spanning, is het natuurlijk zinvol andere stukken gereedschap voor dit spanningsniveau aan te schaffen. Het is dan tevens aantrekkelijk over een voedingseenheid te beschikken, die energie aan het 10 lichtnet onttrekt om hiermede de van een accu voorziene voe-dingseenheden te kunnen opladen, en om gereedschappen direkt te kunnen voeden, wanneer deze gebruikt worden op een plaats, waar een netaansluiting beschikbaar is.

Vervolgens zal de onderhavige uitvinding worden 15 toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarin voorstellen:

Figuur 1: een perspectivisch aanzicht van een gebruiker van een een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding vormende combinatie van een slagboormachine en een 20 accuvoedingseenheid;

Figuur 2: een perspectivisch aanzicht van een accu-ladingseenheid;

Figuur 3: een perspectivisch aanzicht van een combinatie van een decoupeerzaagmachine en een netvoedingseen-25 heid?

Figuur 4: een acculadingseenheid, die gevoed wordt door zonnecellen;

Figuur 5: een schema van een combinatie van een voedingseenheid en een toestel volgens een eerste uitvoe-30 ringsvorm van de onderhavige uitvinding; en

Figuur 6: een schema van een combinatie van een netvoedingseenheid en een toestel volgens een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

De in figuur 1 getoonde gebruiker 1 draagt een 35 accuvoedingseenheid 2, die door middel van riemen 3 op de rug is bevestigd. De gebruiker 1 gebruikt een boormachine 4, die door middel van een krulsnoer 5 en een contactstop 6 met de accuvoedingseenheid 2 is verbonden. De contactstop 6 is voor- 8701180 - 4 - zien van in de tekening niet weergegeven pennen, die in in de accuvoedingseenheid aangebrachte contactbussen passen. Verder is de accuvoedingseenheid 2 voorzien van een van contactpen-nen 7 voorziene contactbus 8, waaraan een netvoedingseenheid 5 kan worden aangesloten voor het opladen van de accucellen.

Als gevolg van het lage spanningsniveau kan met een dunne isolatie worden volstaan, zodat het krulsnoer dun kan worden uitgevoerd. De combinatie van de lichtheid van het snoer en zich automatisch aanpassende lengte ervan, vermin-10 deren de hinderlijkheid van klassieke netsnoeren in aanzienlijke mate.

In plaats van een krulsnoer zou de accuvoedingseenheid van een automatisch snoeroprolorgaan kunnen zijn voorzien, zoals dit bekend is bij stofzuigers. Deze bekende op-15 rolorganen zijn echter te volumineus om bij draagbare apparatuur toe te passen; door de lichtheid van het snoer kunnen zij bij het onderhavige spanningsniveau wel bij draagbare apparatuur worden toegepast.

Bij het spanningsniveau volgens de uitvinding, nl. 20 tussen 24V en 110V wordt een groot aantal in serie geschakelde accucellen toegepast. Het is denkbaar dat door één of andere oorzaak één van deze cellen defect raakt en een isolatie vormt. Het is dan zinvol deze cel kort te sluiten, aangezien de resulterende spanning - gezien het grote aantal cel-25 len - nog groot genoeg is voor het voeden van het gereedschap. Hiertoe kunnen metalen beugels worden gebruikt die de betreffende cel kortsluiten. Uiteraard moet de gebruiker met behulp van een universeelmeter vaststellen welke cel defect geraakt is.

30 Figuur 2 toont een netvoedingseenheid 10 die door middel van contactpennen 11 in een wandcontactdoos 12 kan worden gestoken. Deze netvoedingseenheid 10 is voorzien van een transformator waarmee de netspanning getransformeerd wordt naar een spanning van het gewenste niveau. De netvoe-35 dingseenheid 10 is verder voorzien van een gelijkrichter.

Aan de netvoedingseenheid 10 is een snoer 13 bevestigd, aan het einde waarvan een van bussen voorziene contact-stop 14 is aangebracht. Met behulp van deze contactstop, die 8701180 - 5 - in de bus 8 van de accuvoedingseenheid 2 kan worden gestoken, kunnen de accucellen 9 worden opgeladen. Hierbij wordt opgemerkt dat de afmetingen van de in figuur 2 getoonde netvoedingseenheid vrij gering zijn. Deze netvoedingseenheid 10 is 5 dan ook slechts gedimensioneerd voor het opladen van de accucellen.

In figuur 3 is een ander uitvoeringsvoorbeeld getoond, waarbij een decoupeerzaagmachine 15 volgens de onderhavige uitvinding door middel van een kabel 16 verbonden is 10 met een netvoedingseenheid 17. Deze netvoedingseenheid 17 is aanzienlijk zwaarder uitgevoerd dan de in figuur 2 getoonde netvoedingseenheid 10. De netvoedingseenheid 17 is dan ook niet alleen geschikt voor het opladen van een accuvoedingseenheid, maar tevens geschikt voor het direct voeden van een 15 stuk handgereedschap. Het is zelfs mogelijk de netvoedingseenheid 2 zo zwaar te dimensioneren, dat verscheidene gereedschappen tegelijkertijd door dezelfde netvoedingseenheid worden gevoed.

Bij de in figuur 3 getoonde situatie worden zowel 20 de zaagmachine 15 als de accuvoedingseenheid 2 gevoed. Hiertoe is deze accuvoedingseenheid 2 zodanig tegen de netvoedingseenheid 17 geplaatst, dat de pennen 7 van de stekerbus 8 van de accuvoedingseenheid gestoken zijn in in de tekening niet weergegeven contactbussen van de netvoedingseenheid 17.

25 Figuur 4 toont weer een andere uitvoeringsvorm van de voedingseenheid. Deze voedingseenheid 24 is voorzien van een zonne-energiepaneel 25, waarop een aantal zonnecellen 26 zijn aangebracht. Door dit paneel zodanig te plaatsen, dat dit gedurende een zo groot mogelijke tijd zoveel mogelijk 30 licht ontvangt, is het mogelijk de in het zonnepaneel losmakelijk aangebrachte accuvoedingseenheid 2 op te laden. Deze uitvoeringsvorm kan van belang zijn in gebieden, waarin geen netspanning voorhanden is. Vanzelfsprekend is een dergelijke voedingseenheid van de noodzakelijke schakelingen voorzien om 35 de door deze zonnecellen 26 afgegeven, variërende spanning om te zetten in een spanning, die geschikt is om aan de accucellen toe te voeren.

In figuur 5 is een schakelschema afgebeeld van een 8701180 t 4 - 6 - accuvoedingseenheid 27, die door middel van een driepolige kabel 28 gekopeld is met een elektrisch toestel 29. De voe-dingseenheid 27 omvat een accubatterij 30 en een elektrisch daarmee verbonden spanningsregelorgaan 31. De uitgangsspan-5 ning van dit spanningsregelorgaan 31 wordt op de twee uit-gangsklemmen 32 van de accuvoedingseenheid 27 aangelegd. Als spanningsregelorgaan kan b.v. een chopper worden toegepast.

De uitgangsspanning wordt dan via de kabel 28 toegevoerd naar het van een motor 33 voorziene toestel.

10 Het toestel 29 is tevens voorzien van een door middel van een knop regelbare weerstand. De ene aansluiting van de weerstand 34 is verbonden met één van de voedingsdra-den van de kabel 28, terwijl de andere aansluiting van de weerstand 34 met een derde ader van de kabel 28 is verbonden, 15 welke ader zodanig verbonden is met het spanningsregelorgaan 31, dat dit door middel van de instelbare weerstand 34 bestuurbaar is.

In plaats van een weerstand is het vanzelfsprekend mogelijk als signaalgever een ander element toe te passen 20 waarvan de waarde instelbaar is. Het is eveneens mogelijk een andere configuratie te kiezen.

Aldus is het mogelijk één spanningsregelorgaan toe te passen voor verscheidene gereedschappen, zodat niet elk gereedschap met een afzonderlijk spanningsregelorgaan behoefd 25 te worden uitgerust, doch slechts met een signaalgever, hetgeen de kostprijs van het gereedschap aanzienlijk beperkt. Vanzelfsprekend kan een dergelijke inrichting tevens toegepast worden bij een netvoedingseenheid in plaats van, zoals hier getoond is, bij een accuvoedingseenheid.

30 Figuur 6 toont een schema van een andere uitvoe ringsvorm van de onderhavige uitvinding, waarbij het spanningsregelorgaan 31 als een afzonderlijke eenheid is uitgevoerd die in de kabel 28 is opgenomen. Deze eenheid 31 is eveneens door middel van een weerstand 34 bestuurbaar vanuit 35 het toestel 29. Bij het in figuur 6 getoonde uitvoeringsvoor-beeld is sprake van een netvoedingseenheid. Vanzelfsprekend kan een dergelijke, in de kabel opgenomen spanningsregeleen-heid tevens toegepast worden bij een accuvoedingseenheid.

8701 180 % - 7 - è>

De spanningsregeleenheid kan ook ondergebracht worden in een afzonderlijke kast, die door middel van een con-tactdoos met de accuvoedingseenheid of met de netvoedingseen-heid kan worden verbonden.

5 Het voordeel van een afzonderlijk spanningsregel- orgaan, dat niet zoals gebruikelijk is, in het verbruikende toestel is opgenomen, en dat evenmin deel uitmaakt van de voedingseenheid, is, dat één spanningsregelorgaan gebruikt kan worden bij verschillende voedingseenheden, namelijk een 10 netvoedingseenheid en een accuvoedingseenheid, en dat eveneens verschillende gebruikende toestellen kunnen worden aangesloten. Deze verbruikende toestellen moeten dan wel allemaal voorzien zijn van een signaalgever voor het regelen van het spanningsregelorgaan.

15 De spanningsregeleenheid 31 kan echter ook van een bedieningsorgaan zoals een knop zijn voorzien. Dan vervalt de behoefte aan een signaalgever op het gereedschap, maar tevens het gemak van de bediening vanaf het gereedschap.

Figuur 7 toont het schema van een accuvoedingseen-20 heid 36, die voorzien is van vier accubatterijen 37. De positieve aansluiting van elk van de batterijen 37 is door middel van een schakelaar 38 verbindbaar met een positieve laadaan-sluiting 39. De negatieve aansluiting van elk van de accu-batterijen 37 is door middel van een wisselschakelaar 40 ver-25 bindbaar met een negatieve laadaansluiting 41. De wisselscha-kelaars 40 kunnen de negatieve aansluiting van elk van de accubatterijen 37 echter ook verbinden met de positieve aansluiting van de voorgaande accubatterij 37.

Ter beveiliging van de accubatterijen is een span-30 ningsbewakingsschakeling 42 aangebracht. Door middel van de in dit schema getoonde schakeling is het mogelijk elk van de accubatterijen 37 parallel op te laden door de schakelaars 40 de negatieve aansluitingen van elk van de accubatterijen 37 met de negatieve aansluiting 41 te laten verbinden en door de 35 schakelaars 38 te sluiten, zodat elk van de positieve aansluitingen van de accubatterijen 38 verbonden wordt met de positieve laadaansluiting 39.

De accuvoedingseenheid kan tevens van een laadtoe- 87011&0 - 8 - standindicator, b.v. in de vorm van een LED zijn voorzien. Tijdens het ontladen van verbinden de schakelaars 40 elke negatieve aansluiting van de accubatterijen 37 met de positieve aansluiting van de voorgaande accubatterij, waarbij 5 door middel van de schakelaars 38 het spanningsniveau gekozen kan worden. Dit spanningsniveau wordt dan aangeboden over de uitgangsklemmen 43.

De beveiligingsschakeling 42 voorkomt overlading van de accucellen, beveiligt deze tevens tegen kortsluiting 10 van de laadaansluitingen 39, 41. Om de accucellen tegen kortsluiting van de uitgangsklemmen 43 te beveiligen is het mogelijk aan de uitgangszijde van de accubatterijen 37 een beveiligingsschakeling op te nemen. De uitgangsaansluiting van de netvoedingseenheid 35 kan eveneens aldus worden beveiligd.

15 Bij de getoonde voorbeelden is steeds sprake van een van een elektromotor voorzien gereedschap; het is tevens mogelijk dat het gereedschap van een verwarmingselement of b.v. van een lamp is voorzien. Bij door een elektromotor aangedreven gereedschap is het van belang dat voor de produktie 20 van de benodigde motoren uitgegaan kan worden van bestaande, voor de produktie van een voor een netspanning van 220V geschikte motoren, aangezien voor een niveau van ca. 50V, hetzelfde blik toegepast kan worden als bij 220V, terwijl de wikkelingen uitgevoerd kunnen worden met dubbeldik draad en 25 met het halve aantal windingen.

De bovenstaande uitvoeringsvoorbeelden hebben steeds betrekking op elektrisch handgereedschap. De uitvinding is tevens toepasbaar bij huishoudelijke elektrische apparatuur, zoals mixers, stofzuigers, scheerapparaten of 30 elektrische tandenborstels.

870 1 180

Claims

1. Elektrisch toestel, met het kenmerk, dat dit door middel van een kabel met een afzonderlijke voedingseen-heid is verbonden en dat de nominale waarde van de voedingsspanning groter is dan 24V, maar kleiner is dan 1T0V.

2. Elektrisch toestel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de nominale waarde van de voedingsspanning groter is dan 36V, maar kleiner is dan 75V.

3. Elektrisch toestel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de nominale waarde van de voedingsspanning gro- 10 ter is dan 42V, maar kleiner is dan 60V.

4. Elektrisch toestel volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat tussen een in de voedingseenheid opgenomen spanningsbron en een in het toestel opgenomen energieomzetter een spanningsregelorgaan is gescha- 15 keld.

5. Elektrisch toestel volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het spanningsregelorgaan in het toestel is opgenomen .

6. Elektrisch toestel volgens conclusie 4, met het 20 kenmerk, dat het spanningsregelorgaan in de kabel is opgenomen.

7. Elektrisch toestel volgen conclusie 4, met het kenmerk, dat het spanningsregelorgaan in de kabel is opgenomen.

8. Elektrisch toestel volgens conclusie 5, 6 of 7, met het kenmerk, dat het spanningsregelorgaan bestuurbaar is vanuit het toestel.

9. Elektrisch toestel volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de voedingseenheid 30 voorzien is van ten minste twee aansluitingen voor elk een gereedschap, waarbij de toestellen parallel zijn geschakeld.

10. Elektrisch toestel volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de voedingsbron door een oplaadbare accu wordt gevormd.

11. Elektrisch toestel volgens conclusie 6 en 10, met het kenmerk, dat het spanningsregelorgaan gevormd wordt 8701180 - 10 - door een schakelaar voor het doen veranderen van het aantal tussen de uitgangsaansluitingen geschakelde accucellen.

12. Elektrisch toestel volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de schakelaar geschikt is voor het veranderen 5 van het aantal in serie geschakelde accucellen.

13. Elektrisch toestel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het spanningsregelorgaan gevormd wordt door een chopper.

14. Elektrisch toestel volgens één van de conclusies 10 10-13, met het kenmerk, dat de accuvoedingseenheid van een laadtoestandindicator is voorzien.

15. Elektrisch toestel volgens één van de conclusies 10-14, met het kenmerk, dat de accuvoedingseenheid van een laadaansluiting is voorzien.

16. Elektrisch toestel volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de laadaansluiting zodanig met de accucellen is verbonden dat deze ten minste groepsgewijs parallel oplaadbaar zijn.

17. Elektrisch toestel volgens één van de conclusies 20 9-14, gekenmerkt door een beveiligingsinrichting voor de accu's.

18. Elektrisch toestel volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de beveiligingsinrichting gevormd wordt door een veiligheidsindicator.

19. Elektrisch toestel volgens één van de conclusies 10-18, met het kenmerk, dat de accuvoedingseenheid van een automatisch laadspanningsregelorgaan is voorzien.

20. Elektrisch toestel volgens één van de conclusies 1-10, met het kenmerk, dat de voedingseenheid voorzien is van 30 een netaansluiting en van middelen voor het omzetten van de netspanning naar de voedingspanning.

21. Elektrisch toestel volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de netvoedingseenheid een van een regelbare aftakking voorziene transformator omvat.

22. Elektrisch toestel volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de voedingseenheid van schakelelementen is voorzien voor spanningsaansnijding.

23. Elektrisch toestel volgens conclusie 20 of 22, 8701180 -Timet het kenmerk, dat de voedingseenheid van beveiligingsmid-delen is voorzien.

24. Elektrisch toestel volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de voedingseenheid 5 voorzien is van middelen om deze op het lichaam te dragen.

25. Elektrisch toestel volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kabel een krulsnoer is.

26. Elektrisch toestel volgens één van de vooraf-10 gaande conclusies, met het kenmerk, dat de voedingseenheid van een automatische oprolinrichting voor het snoer is voorzien.

27. Elektrisch toestel volgens één van de conclusies 10-17, met het kenmerk, dat de accuvoedingseenheid voor- 15 zien is van middelen voor het kortsluiten van ten minste één accucel.

28. Elektrisch toestel volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de voedingseenheid van zonnecellen is voorzien.

29. Elektrisch toestel volgens één van de vooraf gaande conclusies, met het kenmerk, dat het toestel gevormd wordt door handgereedschap.

30. Elektrisch toestel volgens één van de voorafgaande conclusies 1-28, met het kenmerk, dat het toestel ge-25 vormd wordt door een huishoudelijk apparaat. 8701 180