WO2011072984A2 - Werkzeugmaschine mit elektrischem antriebsmotor - Google Patents

Werkzeugmaschine mit elektrischem antriebsmotor Download PDF

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Thilo Koeder
Florian Esenwein
Manfred Lutz
Achim Trick
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/02—Construction of casings, bodies or handles

Definitions

  • the invention relates to a machine tool with an electric drive motor, in particular a hand tool, according to the preamble of claim 1.
  • Power tools have in a housing on various electrical and electronic components such as electric motor, electronic units, switches, etc., which are connected by electrical cables. It is important to pay attention to an ergonomic cable management in order to keep the effort for the installation of the power tool as low as possible while maintaining high installation safety. Further criteria are an orderly and space-optimized cable arrangement in order to minimize the possibility of depositing dirt and dust, which occurs, for example, in the machining of workpieces, and also to keep the required space as small as possible. In addition, repairs should be carried out in a simple manner.
  • the electrical and electronic components generally have to meet high load requirements in both mechanical and electrical terms.
  • the invention has for its object to provide an electric machine tool with simple measures with a simplified cable management between the electrical or electronic components in the housing of the machine tool. This object is achieved with the features of claim 1.
  • the dependent claims indicate expedient developments.
  • the machine tool has an electric drive motor in a housing, wherein an electronic unit for controlling the drive motor and a switch for switching on / off the drive motor are also provided in or on the housing.
  • the machine tool is in particular a hand tool, for example an angle grinder.
  • an additional contact module connected to the electronic unit is provided, which is interposed between the drive motor, electronic unit and switch.
  • the drive motor is only connected to the contact module, an additional, separate connection to the electronics unit is eliminated.
  • the switch is preferably connected exclusively to the contact module.
  • the contact module forms a central unit, which is connected to the other electrical or electronic components, whereby the total number of connection options or cables is reduced compared to prior art embodiments.
  • a separate wiring between the electronics unit and the drive motor is eliminated; the communication now passes through the contact module.
  • Necessary electrical cables between the various components are kept to a minimum.
  • an orderly structure is provided inside the housing, whereby the risk of contamination and the risk of mechanical or electrical damage is significantly reduced.
  • the assembly and repair or replacement of individual components are considerably simplified. Due to the reduced number of cable or plug connections, the ease of assembly and repair is increased because only a few handles for assembly or in case of repair for replacement of individual components are required.
  • both a plug connection between the components into consideration in which the individual component housings are brought directly into an e- lectric contact connection, as well as a connection via cable or a combination of connectors and cable connections.
  • the connection between the contact module and the switch for switching on / off as a plug connection and the connection between the contact module and the electric motor as a cable connection.
  • Both the connector between the switch and the contact module and the cable connection between the electric motor and the contact module are designed as detachable connections.
  • connection between the electronics unit and the contact module can also be designed either as a cable connection or as a plug connection. In the case of a cable connection, this is preferably carried out without the possibility of loosening, wherein in principle also a detachable cable connection comes into consideration.
  • the contact module forms a contact platform, via which an electrical contact between the various electrical and electronic components is made in the housing.
  • the contact module can also accommodate itself electronic components, such as boards or diodes, which take additional electrical or electronic tasks.
  • the diode can be used to feed the induced voltage which arises during the decelerating rotary motion of the motor into a battery in order to protect the electronics from harmful voltages.
  • the contact module can also have a switch bridge, which is integrated into the contact module housing, as further electrical or electronic components. Also possible is the integration of components such as chokes, capacitors or the like, which are required in particular for a radio interference suppression.
  • a memory unit can be integrated, which stores information during operation, for example, the number of operating hours, load profiles, load duration, etc.
  • the contact module is constructed in two parts and has two housing parts to be connected, which are connected to each other, for example via a positive connection. Between the housing parts of the contact module, a partition for electrical and mechanical insulation can be arranged.
  • the partition is preferably arranged between the two plug contacts to the motor and increases the creepage distance between the two potentials of the plug contacts, whereby the reliability is increased.
  • metal chips which arise during workpiece machining, can not accumulate between the non-insulated areas of the motor plug contacts.
  • the contact module is additionally filled with a potting compound, which can have both a mechanically protective and an electrically protective function.
  • a potting compound which can have both a mechanically protective and an electrically protective function.
  • the internal components are protected against e- lekthari bridge formation by incoming dust, also helps the potting compound an additional fixation and prevents unwanted vibrations of the components.
  • FIG. 1 shows an electric hand tool with open housing, wherein in the housing an electric drive motor, an electronic unit, a switch for switching on / off the drive motor and an additional contact module is integrated,
  • FIG 4 shows an illustration of the two-part housing of the contact module with upper part, lower part and in the assembled state.
  • an electric power tool 1 which has an electric drive motor in a housing 2, the drive movement is transmitted via a gear unit to a tool shaft for receiving a tool.
  • the control of the drive motor 3 takes place via an electronic unit 4, to which a contact module 5 is assigned.
  • a switch 6 is used for switching on / off the drive motor 3.
  • the contact module 5 is connected via cable 7 to the electronics unit 4.
  • the cable connection is designed as a non-detachable connection, so that the electronics unit 4 and the contact module 5 form a coherent unit.
  • the contact module 5 has its own contact module housing, in which on the one hand different electrical connections and on the other other electronic components are included.
  • the switch 6 is directly and exclusively connected to the contact module 5, wherein the connection comprises both an electrical connection and a mechanical connection.
  • the connection is designed as a plug connection, there are no connection cables between the switch 6 and the contact module 5 are provided.
  • the electrical connection between the drive motor 3 and the contact module 5 via other cables 8, which form a detachable cable connection by the two cables 8 are connected on the side of the contact module 5 via terminals 9.
  • the electric drive motor 3 is connected exclusively via the cable 8 to the contact module 5, other cable connections from or to the drive motor 3 do not exist.
  • the drive motor 3, the electronics unit 4, the contact module 5 and the switch 6 are shown in a single representation, wherein the dashed arrows indicate the mounting direction.
  • insertion openings 10 which are plugged onto a plug-in projection 1 1 on the housing of the contact module 5.
  • the contact module 5 is shown in individual representation.
  • two electrical plug contacts 13 and 14 for connecting the cable from the drive motor. Between the plug contacts 13 and 14, a partition 15 is integrated into the housing, which the air or
  • Creepage distance between the two potentials of the plug contacts increased. Furthermore, the risk of deposition of electrically conductive metal chips is reduced.
  • a diode 16 is located in the housing of the contact module.
  • the housing 17 of the contact module is designed in two parts and consists of an upper housing part 17a and a lower housing part 17b, which are to be connected to one another via a latching or positive locking connection.
  • the latching connection is provided with a latching lug 18 on the upper housing part 17a, which is to spend in a latching position with a latching recess 19 on the lower housing part 17b.

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Abstract

Eine Werkzeugmaschine mit einem elektrischen Antriebsmotor weist eine Elektronikeinheit und einen Schalter zum Ein-/Ausschalten des Antriebsmotors auf. Es ist ein zusätzliches, mit der Elektronikeinheit verbundenes Kontaktmodul vorgesehen, wobei der Antriebsmotor elektrisch ausschließlich mit dem Kontaktmodul verbunden ist. Auch der Schalter ist mit dem Kontaktmodul verbunden.

Description

Beschreibung
Titel
Werkzeugmaschine mit elektrischem Antriebsmotor
Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit einem elektrischen Antriebsmotor, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .
Stand der Technik
Elektrowerkzeuge weisen in einem Gehäuse verschiedene elektrische und elektronische Bauteile wie zum Beispiel Elektromotor, Elektronikeinheiten, Schalter etc. auf, die über elektrische Kabel miteinander verbunden sind. Hierbei ist auf eine ergonomische Kabelführung zu achten, um den Aufwand für die Montage des Elektrowerkzeugs möglichst gering bei zugleich hoher Montagesicherheit zu halten. Weitere Kriterien sind eine geordnete und bauraumoptimierte Kabelanordnung, um Ablagerungsmöglichkeiten für Schmutz und Staub, welcher beispielsweise bei der Werkstückbearbeitung anfällt, zu minimieren und um außerdem den erforderlichen Bauraum möglichst klein zu halten. Darüber hinaus sollen Reparaturen in einfacher Weise durchzuführen sein. Die elektrischen und e- lektronischen Komponenten müssen allgemein sowohl in mechanischer als auch in elektrischer Hinsicht hohen Belastungsanforderungen genügen.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Werkzeugmaschine mit einfachen Maßnahmen mit einer vereinfachten Kabelführung zwischen den elektrischen bzw. elektronischen Komponenten im Gehäuse der Werkzeugmaschine zu versehen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine weist einen elektrischen Antriebsmotor in einem Gehäuse auf, wobei eine Elektronikeinheit zur Steuerung des Antriebsmotors und ein Schalter zum Ein-/Ausschalten des Antriebsmotors ebenfalls im bzw. am Gehäuse vorgesehen sind. Die elektrische Verbindung zwischen der Elektronikeinheit, dem Schalter und dem Antriebsmotor erfolgt über Kabel. Bei der Werkzeugmaschine handelt es sich insbesondere um eine Handwerkzeugmaschine, beispielsweise einen Winkelschleifer.
Erfindungsgemäß ist ein zusätzliches, mit der Elektronikeinheit verbundenes Kontaktmodul vorgesehen, das zwischen Antriebsmotor, Elektronikeinheit und Schalter zwischengeschaltet ist. Der Antriebsmotor ist ausschließlich mit dem Kontaktmodul verbunden, eine zusätzliche, separate Verbindung zur Elektronikeinheit entfällt. Auch der Schalter ist vorzugsweise ausschließlich mit dem Kontaktmodul verbunden.
Das Kontaktmodul bildet eine zentrale Baueinheit, die mit den weiteren elektrischen bzw. elektronischen Komponenten verbunden ist, wodurch die Gesamtanzahl von Verbindungsmöglichkeiten bzw. Kabeln im Vergleich zu Ausführungen aus dem Stand der Technik reduziert ist. So entfällt insbesondere eine separate Verkabelung zwischen der Elektronikeinheit und dem Antriebsmotor; die Kommunikation verläuft nunmehr über das Kontaktmodul. Notwendige elektrische Kabel zwischen den verschiedenen Komponenten beschränken sich auf ein Minimum. Dadurch ist auch ein geordneter Aufbau im Gehäuseinneren gegeben, wodurch die Verschmutzungsgefahr sowie die Gefahr von mechanischen oder elektrischen Schädigungen erheblich reduziert ist. Darüber hinaus sind die Montage und die Reparatur bzw. der Austausch einzelner Komponenten erheblich vereinfacht. Durch die reduzierte Anzahl von Kabel- bzw. Steckverbindungen ist die Montage- und Reparaturfreundlichkeit erhöht, da lediglich wenige Handgriffe für die Montage bzw. im Reparaturfall für einen Austausch einzelner Komponenten erforderlich sind. Auch ist die Gefahr reduziert bzw. gegebenenfalls völlig e- liminiert, dass die Bauteile falsch zusammengeschlossen werden. Grundsätzlich kommt sowohl eine Steckverbindung zwischen den Komponenten in Betracht, bei der die einzelnen Komponentengehäuse unmittelbar in eine e- lektrische Kontaktverbindung gebracht werden, als auch eine Verbindung über Kabel oder eine Kombination von Steckverbindungen und Kabelverbindungen. So ist es insbesondere möglich, die Verbindung zwischen dem Kontaktmodul und dem Schalter zum Ein-/Ausschalten als Steckverbindung auszuführen und die Verbindung zwischen dem Kontaktmodul und dem Elektromotor als Kabelverbindung. Sowohl die Steckverbindung zwischen dem Schalter und dem Kontaktmodul als auch die Kabelverbindung zwischen dem Elektromotor und dem Kontaktmodul sind als lösbare Verbindungen ausgeführt.
Die Verbindung zwischen der Elektronikeinheit und dem Kontaktmodul kann e- benfalls entweder als Kabel- oder als Steckverbindung ausgeführt sein. Im Falle einer Kabelverbindung ist diese vorzugsweise ohne die Möglichkeit des Lösens ausgeführt, wobei grundsätzlich auch eine lösbare Kabelverbindung in Betracht kommt.
Das Kontaktmodul bildet eine Kontaktplattform, über die ein elektrischer Kontakt zwischen den verschiedenen elektrischen und elektronischen Komponenten im Gehäuse hergestellt wird. Darüber hinaus kann das Kontaktmodul aber auch selbst elektronische Komponenten beherbergen, beispielsweise Platinen oder Dioden, welche zusätzliche elektrische bzw. elektronische Aufgaben übernehmen. Über die Diode kann beim Ausschalten der Werkzeugmaschine die induzierte Spannung, welche während der ausklingenden Drehbewegung des Motors entsteht, in einen Akku geleitet werden, um die Elektronik vor schädlichen Spannungen zu schützen.
Das Kontaktmodul kann als weitere elektrische bzw. elektronische Komponenten auch eine Schalterbrücke aufweisen, die in das Kontaktmodulgehäuse integriert ist. Möglich ist auch die Integration von Bauteilen wie Drosseln, Kondensatoren oder Ähnlichem, welche insbesondere für eine Funkentstörung erforderlich sind. Außerdem kann in das Kontaktmodul eine Speichereinheit integriert werden, welche im laufenden Betrieb Informationen speichert, beispielsweise die Anzahl der Betriebsstunden, Lastprofile, Lastdauer etc. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass das Kontaktmodul zweiteilig aufgebaut ist und zwei zu verbindende Gehäuseteile aufweist, die beispielsweise über eine Formschlussverbindung miteinander verbunden sind. Zwischen den Gehäuseteilen des Kontaktmoduls kann eine Trennwand zur elektrischen und mechanischen Isolierung angeordnet sein. Die Trennwand ist vorzugsweise zwischen den beiden Steckkontakten zum Motor angeordnet und erhöht die Luft- bzw. Kriechstrecke zwischen den beiden Potenzialen der Steckkontakte, wodurch die Betriebssicherheit erhöht ist. Außerdem können sich Metallspäne, die bei der Werkstückbearbeitung entstehen, nicht zwischen den nichtisolierten Bereichen der Motorsteckkontakte anlagern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass das Kontaktmodul mit einer Vergussmasse zusätzlich gefüllt ist, die sowohl eine mechanisch schützende als auch eine elektrisch schützende Funktion haben kann. Ü- ber die Vergussmasse werden die innen liegenden Komponenten gegen eine e- lektrische Brückenbildung durch eintretenden Staub geschützt, außerdem beiwirkt die Vergussmasse eine zusätzliche Fixierung und verhindert unerwünschte Vibrationen der Komponenten.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 eine elektrische Handwerkzeugmaschine mit geöffnetem Gehäuse, wobei in das Gehäuse ein elektrischer Antriebsmotor, eine Elektronikeinheit, ein Schalter zum Ein-/Ausschalten des Antriebsmotors sowie ein zusätzliches Kontaktmodul integriert ist,
Fig. 2 in Einzeldarstellung der elektrische Antriebsmotor, die Elektronikeinheit mit dem Kontaktmodul sowie der Schalter,
Fig. 3 eine Darstellung des Aufbaus des Kontaktmoduls,
Fig. 4 eine Darstellung des zweiteiligen Gehäuses des Kontaktmoduls mit O- berteil, Unterteil und im zusammengesetzten Zustand.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 ist eine elektrische Handwerkzeugmaschine 1 dargestellt, die in einem Gehäuse 2 einen elektrischen Antriebsmotor aufweist, dessen Antriebsbewegung über eine Getriebeeinheit auf eine Werkzeugwelle zur Aufnahme eines Werkzeugs übertragen wird. Die Steuerung des Antriebsmotors 3 erfolgt über eine E- lektronikeinheit 4, welcher ein Kontaktmodul 5 zugeordnet ist. Zum Ein- /Ausschalten des Antriebsmotors 3 dient ein Schalter 6.
Das Kontaktmodul 5 ist über Kabel 7 mit der Elektronikeinheit 4 verbunden. Die Kabelverbindung ist als nicht-lösbare Verbindung ausgeführt, so dass die Elektronikeinheit 4 und das Kontaktmodul 5 eine zusammengehörende Baueinheit bilden. Das Kontaktmodul 5 weist ein eigenes Kontaktmodulgehäuse auf, in welchem zum einen verschiedene elektrische Anschlüsse und zum anderen weitere elektronische Komponenten enthalten sind.
Der Schalter 6 ist unmittelbar und ausschließlich mit dem Kontaktmodul 5 verbunden, wobei die Verbindung sowohl eine elektrische Verbindung als auch eine mechanische Verbindung umfasst. Die Verbindung ist als Steckverbindung ausgeführt, es sind keine Verbindungskabel zwischen dem Schalter 6 und dem Kontaktmodul 5 vorgesehen.
Die elektrische Verbindung zwischen dem Antriebsmotor 3 und dem Kontaktmodul 5 erfolgt über weitere Kabel 8, die eine lösbare Kabelverbindung bilden, indem die beiden Kabel 8 auf Seiten des Kontaktmoduls 5 über Klemmen 9 angeschlossen sind. Der elektrische Antriebsmotor 3 ist ausschließlich über die Kabel 8 mit dem Kontaktmodul 5 verbunden, weitere Kabelverbindungen vom bzw. zum Antriebsmotor 3 bestehen nicht.
In Fig. 2 sind der Antriebsmotor 3, die Elektronikeinheit 4, das Kontaktmodul 5 sowie der Schalter 6 in Einzeldarstellung gezeigt, wobei die gestrichelten Pfeile die Montagerichtung angeben. Am Gehäuse des Schalters 6 befinden sich Stecköffnungen 10, die auf einen Steckvorsprung 1 1 am Gehäuse des Kontaktmoduls 5 aufgesteckt werden. Die elektrische Verbindung zwischen dem Schalter 6 und dem Kontaktmodul 5 erfolgt mittels eines U-förmigen Steckkontaktteils 12. In Fig. 3 ist das Kontaktmodul 5 in Einzeldarstellung gezeigt. Am Gehäuse des Kontaktmoduls 5 befinden sich zwei elektrische Steckkontakte 13 und 14 zum Anschluss der Kabel vom Antriebsmotor. Zwischen den Steckkontakten 13 und 14 ist eine Trennwand 15 in das Gehäuse integriert, welche die Luft- bzw.
Kriechstrecke zwischen den beiden Potenzialen der Steckkontakte erhöht. Des Weiteren ist die Gefahr einer Ablagerung von elektrisch leitenden Metallspänen reduziert.
Im Inneren des Gehäuses des Kontaktmoduls 5 können weitere elektronische Komponenten aufgenommen sein. Im Ausführungsbeispiel befindet sich im Gehäuse des Kontaktmoduls eine Diode 16.
Wie Fig. 4 zu entnehmen, ist das Gehäuse 17 des Kontaktmoduls zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem oberen Gehäuseteil 17a und einem unteren Gehäuseteil 17b, die über eine Rast- bzw. Formschlussverbindung miteinander zu verbinden sind. Im Ausführungsbeispiel ist die Rastverbindung mit einer Rastnase 18 am oberen Gehäuseteil 17a versehen, die in eine Raststellung mit einer Rastausnehmung 19 am unteren Gehäuseteil 17b zu verbringen ist.
Innerhalb des Gehäuses des Kontaktmoduls befinden sich diverse elektrische Steckverbindungen bzw. sonstige elektrische Verbindungsteile sowie elektronische Komponenten.

Claims

Ansprüche
1 . Werkzeugmaschine mit elektrischem Antriebsmotor (3), insbesondere Handwerkzeugmaschine (1 ), mit einer Elektronikeinheit (4) zur Steuerung des Antriebsmotors (3) und mit einem Schalter (6) zum Ein-/Ausschalten des Antriebsmotors (3), wobei die Elektronikeinheit (4) über Kabel (7) elektrisch mit dem Schalter (6) und der Schalter (6) über Kabel (8) elektrisch mit dem Antriebsmotor (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches, mit der Elektronikeinheit (4) verbundenes Kontaktmodul (5) vorgesehen ist, wobei der Antriebsmotor (3) elektrisch ausschließlich mit dem Kontaktmodul (5) verbunden ist, und dass der Schalter (6) mit dem Kontaktmodul (5) verbunden ist.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmodul (5) über Kabel (7) mit der Elektronikeinheit (4) verbunden ist.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmodul (5) fest mit der Elektronikeinheit (4) verbunden ist.
4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (6) und das Kontaktmodul (5) über eine lösbare Steckverbindung miteinander zu verbinden sind.
5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (3) über eine lösbare Kabelverbindung mit dem Kontaktmodul (5) verbunden ist.
6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmodul (5) zusätzliche elektronische Komponenten beherbergt, beispielsweise Platinen oder Dioden.
7. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktmodul (5) zweiteilig mit zwei zu verbindenden Gehäuseteilen (17a, 17b) ausgeführt ist.
8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (17a, 17b) des Kontaktmoduls (5) über eine Formschlussverbindung miteinander verbunden sind.
9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Gehäuseteilen (17a, 17b) des Kontaktmoduls (5) eine Trennwand (15) zur elektrischen und mechanischen Isolierung angeordnet ist.
10. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktmodul (5) von einer Vergussmasse ausgefüllt ist.
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