NL2000918C2 - Elektrisch gereedschap met zachte aanloop bij inschakeling. - Google Patents

Description

Elektrisch gereedschap met zachte aanloop bij inschakeling

De onderhavige uitvinding betreft een voor voeding door een gelijkstroombron ingericht elektrisch handgereedschap, omvattende een elektromotor voor het aandrijven 5 van het elektrische handgereedschap, aansluitklemmen voor het aansluiten van een gelijkstroombron en een in serie tussen een van de aansluitingen en de elektromotor geschakelde schakelaar voor het in- en uitschakelen van de elektromotor.

Dergelijk elektrisch handgereedschap is algemeen bekend.

10

De laatste jaren poogt men dergelijk elektrisch handgereedschap zo klein mogelijk te bouwen, waardoor minder ruimte resteert voor elektronische componenten. Dergelijk klein elektrisch handgereedschap is dan ook tot nu toe slechts uitgevoerd met een simpele aan/uitschakelaar, veelal aangevuld met of in de vorm van een 15 ompoolschakelaar. Voorts bestaat in het gebied van elektrisch handgereedschap de continue drang tot realisatie van een lagere kostprijs. Ondanks deze eisen bestaat bij veel gebruikers de wens naar een bij groter elektrisch handgereedschap gebruikelijk elektronische vermogensregeling. Er is gebleken dat de gebruiker in het bijzonder bij het inschakelen deze functie waardeert.

20

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een dergelijk handgereedschap waarbij de schijnbaar voor de gebruiker de functionaliteit van een gereedschap met een elektronische vermogensregeling wordt nagebootst, dat tegen een lage kostprijs kan worden vervaardigd en waarbij de noodzakelijke componenten in een 25 kleine ruimte kunnen worden ondergebracht.

Dit doel wordt bereikt doordat dat het apparaat een besturingsinrichting en een door de besturingsinrichting bestuurbare, in serie met de schakelaar geschakelde halfgeleiderschakelaar omvat en dat de besturingsschakeling is ingericht voor het bij het 30 inschakelen van de schakelaar geleidelijk vergroten van het aan de elektromotor toegevoerd elektrisch vermogen door het geleidelijk vergroten van de verhouding tussen inschakelduur en uitschakelduur van de halfgeleiderschakelaar.

2

Een relatief veel ruimte innemende component van een van een vermogensregeling voorzien elektrisch handgereedschap is de trekkerschakelaar, waarvan de trekker immers over een traject met een bepaalde lengte moet kunnen bewegen om zijn regelende functie te kunnen vervullen en die in alle posities van het traject goed moet 5 worden ondersteund. Voorts behoeft een dergelijke schakelaar een regelschakeling die in verband met zijn warmteontwikkelende eigenschappen van tenminste een ruimte innemend koellichaam moet zijn voorzien. Een simpele aan/uitschakelaar is een component die aanzienlijk minder ruimte inneemt dan een trekkerschakelaar. Voorts is de kostprijs ervan lager. De maatregel volgens de uitvinding behoeft slechts een 10 eenvoudige elektronicaschakeling omdat de omzetting van trekkerpositie naar een vermogenswaarde niet behoeft plaats te vinden.

Omdat voorts de vermogenbeperking zich slechts over een korte tijdsspanne uitstrekt is de warmteontwikkeling van de besturingsschakeling en van het schakelelement gering, 15 zodat warmte afvoerende elementen klein kunnen worden gedimensioneerd.

Volgens een eerste voorkeursuitvoeringsvorm omvat de besturingsschakeling een microprocessor. Een microprocessor heeft, mits voldoende aantallen worden geproduceerd, een lage kostprijs en neemt in elk geval weinig ruimte in zodat deze 20 gemakkelijk kan worden geïntegreerd in een apparaat, ook bij een apparaat met relatief kleine afmetingen.

Volgens een tweede voorkeursuitvoeringsvorm is de besturingsschakeling voorzien van een condensator, die is geschakeld om bij het inschakelen van de in/uitschakelaar via 25 een weerstand te worden geladen. Deze schakeling levert een toenemende spanning die goed kan worden gebruikt als ingangssignaal voor de besturingsschakeling, die analoog kan zijn uitgevoerd, maar die bij veeleer digitaal is uitgevoerd en die dan met voordeel als microprocessor is geïmplementeerd.

30 De maatregelen volgens de onderhavige uitvinding zijn in het bijzonder, doch niet uitsluitend van toepassing op machines met kleine afmetingen. Dergelijke machines worden veelal als schroefmachine gebruikt, zodat het aantrekkelijk is de draairichting van de motor te kunnen omdraaien. Hiertoe verschaft een specifieke voorkeursuitvoeringsvorm de maatregel dat de schakelaar als een twee actieve standen 3 en een uitschakelstand kennende ompoolschakelaar is uitgevoerd. De ompoolschakelaar voorziet in op zich bekende wijze in de functie van het omdraaien van de draairichting.

Er ontstaat een bijzonder aantrekkelijke uitvoeringsvorm wanneer de ompoolschakelaar 5 een tweepolige omschakelaar met nulstand is, waarbij de voedingslijnen zijn aangesloten op de middencontacten, de motor aangesloten is op een eerste paar zijcontacten, het tweede paar zij contacten gekruist verbonden is met het eerste paar zijcontacten en de dioden zijn aangesloten op het tweede paar zijcontacten.

10 Kort na het moment waarop de motor is uitgeschakeld, zal, in configuraties waarin de besturingsschakeling van ‘achter’ de schakelaar wordt gevoed, deze schakeling niet worden gevoed, zodat een eventuele remfunctie niet goed wordt vervuld. Om dit probleem te voorkomen verschaft een specifieke voorkeursuitvoeringsvorm de maatregel dat de besturingsschakeling voor voeding is gekoppeld met een de aansluiting 15 tussen een met de nulleiding verbonden condensator en een met de motor verbonden weerstand. Deze schakeling maakt hierbij gebruik van de door de inductie van de motor opgewekte spanning bij het uitschakelen van de halfgeleiderschakeling, die aanzienlijk waarden kan bereiken.

20 Om ook bij aanwezigheid van een ompoolschakelaar gebruik te kunnen maken van de voeding door de inductiespanning van de motor, is de aan/uitschakelaar een ompoolschakelaar en is de weerstand door middel van twee diodes met de ompoolschakelaar verbonden.

25 Volgens een qua positionering van de onderdelen aantrekkelijke voorkeursuitvoeringsvorm verschaft de maatregel dat het handgereedschap een boor/schroefmachine is, dat de motor en de boorkop in een langwerpig motorhuis zijn geplaatst en dat de schakelaar in de wand van de batterijhouder is opgenomen.

30 Bij voorkeur is in het gebied tussen de batterijhouder en het motorhuis de elektronicaschakeling is geplaatst.

Volgens andere voorkeursuitvoeringsvorm, die leidt tot een machine met een voor gebruik gemakkelijk en een aantrekkelijk uiterlijk strekt de batterijhouder zich onder 4 een hoek met de as van het motorhuis uit, respectievelijk strekt de batterij houder zich in het verlengde van het motorhuis uit. In het laatste geval wordt een koppeling tussen motorhuis en batterijhouder die een variabele hoeksinstelling mogelijk maakt, niet uitgesloten.

5

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

Figuur 1: een schakelschema van een eerste uitvoeringsvorm van elektrisch handgereedschap volgens de uitvinding; 10 Figuur 2: een schakelschema van een tweede uitvoeringsvorm van elektrisch handgereedschap volgens de uitvinding; en

Figuur 3: een doorsnedeaanzicht van een elektrisch handgereedschap volgens de uitvinding.

15 Het in figuur 1 afgebeelde schakelschema van een elektrisch handgereedschap zoals een boor- of schroefmachine 1 omvat een elektromotor 2 die is verbonden met een ompoolschakeling 3. De ompoolschakeling 3 is opgenomen in een stroomkring die de batterij cellen 4, een elektronisch schakelelement zoals een FET 5 en de ompoolschakelaar 3 omvat. De batterijcellen 4 zijn door losmaakbaar verbonden met de 20 schakeling, waartoe gebruik is gemaakt van aansluitklemmen 6,7. Voor de besturing van het schakelelement 5 is een besturingsschakeling 8 opgenomen die voor voeding is verbonden met beide aansluitklemmen 6,7.

De werking van deze schakeling is als volgt: Normaliter is de schakelaar 3 25 uitgeschakeld; de elektromotor 2 draait dan niet. Bij het inschakelen van de schakelaar 3 wordt de elektromotor 2 opgenomen in de stroomkring die overigens de batterijcellen 5, de contacten 6, 7 en de halfgeleiderschakelaar 4 omvat Als gevolg daarvan zal de besturingsschakeling 8 de halfgeleiderschakelaar 4 met een pulsreeks met een aanvankelijk kleine, maar toenemende inschakelverhouding open sturen. Hierdoor 30 wordt de effectieve spanning die aan de motor 2 wordt toegevoerd geleidelijk groter en zal de motor 2 langzaam aanlopen. Dit proces zet zich voort totdat de halfgeleiderschakelaar volledig wordt opengestuurd en de elektromotor 2 volledig is ingeschakeld. Hierbij wordt opgemerkt dat de tijdsduur gedurende welke zich dit proces afspeelt, wordt bepaald door de dimensionering van de besturingsschakeling 8, die 5 veelal is uitgevoerd als een microprocessor. Normaliter ligt deze tijdsduur in de grootteorde van 0,5 of 1 seconde.

Bij het uitschakelen zal de stroomkring worden onderbroken en zal de motor stoppen.

5

Figuur 2 toont een tweede uitvoeringsvorm die ten eerste van de in figuur 1 afgebeelde uitvoeringsvorm afwijkt doordat de enkelvoudige schakelaar 3 is vervangen door een ompoolschakelaar 23 met een neutrale stand. Hiermede wordt immers de mogelijkheid geboden dat de motor 2 in twee richtingen kan draaien, hetgeen in het bijzonder van 10 belang is wanneer de machine wordt gebruikt als schroefmachine. Alhoewel hier een ompoolschakelaar van een specifiek type is weergegeven, is het mogelijk andere typen ompoolschakelaar toe te passen, die echter wel bij voorkeur van een neutrale stand zijn voorzien om een aparte aan/uitschakelaar overbodig te maken.

15 Voorts is deze uitvoeringsvorm voorzien van een voedingsschakeling die in situaties waarin de batterij onvoldoende spanning levert, de voeding van de besturingsschakeling over kan nemen. Deze schakeling omvat een serieschakeling van een weerstand 10 en een condensator 9, waarbij de condensator 9 is verbonden met de neutrale geleider en de weerstand 10 is verbonden met de geschakelde zijde van de schakelaar 3, respectievelijk 20 23, zoals hierna zal worden toegelicht. Parallel aan de condensator 9 is een zenerdiode 11 geschakeld evenals een weerstand 12, beide ter beperking van de aan de besturingsschakeling toegevoerde spanning. Om steeds een spanning van dezelfde polariteit toe te voeren aan de besturingsschakeling, onafhankelijk van de door de stand van de ompoolschakelaar 23 zijn twee diodes 13, 14 tussen de ompoolschakelaar 23 en 25 de weerstand 10 geschakeld.

De werking van deze schakeling is als volgt. Bij het uitschakelen van de halfgeleiderschakeling 4, zoals tijdens het aanlopen steeds voorkomt, wordt telkens door de motorinductie een spanning opgewekt, veelal in de grootteorde van enkele 30 tientallen volt. Deze spanning wordt via de diodes 13, respectievelijk 14 en de weerstand 10 toegevoerd aan de condensator 9, die hierdoor wordt opgeladen, die hiermede de besturingsschakeling 8 voedt. Zoals reeds is aangegeven, is deze wijze van voeden in het bijzonder van belang wanneer de batterijspanning te laag is om de besturingsschakeling zodanig te voeden dat deze een gate-spanning op kan wekken die 6 voldoende hoog is voor het opensturen van de FET 4. Voorts wordt hierbij gewezen op het feit dat door het herhaalde schakelen van de FET4 tijdens het aanlopen deze wijze van voeden vooral tijdens het aanlopen van belang is, immers dan moet de besturingsschakeling zijn functie vervullen, terwijl de juist dan deze spanning wordt 5 opgewekt. Het wordt echter geenszins uitgesloten, door ook tijdens volledige geleiding van de FET, een dergelijke spanning op te wekken, door bijvoorbeeld met langere tussenpozen de FET kort te laten sperren, hetgeen in het door de motor afgeleverde vermogen nauwelijks merkbaar zal zijn.

10 In figuur 3 is een doorsnede weergegeven van een boor/schroefmachine volgens de uitvinding. De machine is geplaatst in een T-vormig huis 20 dat een cilindrisch deel 21 en een zich hoofdzakelijk dwars daarop onder een hoek tussen 90 en 60 graden uitstrekkende langwerpige batterijhouder 22. In het hoofdzakelijk cilindrische deel 21 zijn de motor 2 en de daarmede verbonden overbrenging 24 geplaatst, waarop een in het 15 verlengde van het cilindrisch deel van het huis geplaatste boorkop 25 is geplaatst die met de overbrenging 24 is gekoppeld. In de batterijhouder 22 is de oplaadbare batterij 5 geplaatst. In de wand van de batterijhouder 22 is de ompoolschakelaar 26 geplaatst, die bij voorkeur als een wipschakelaar is uitgevoerd. Tussen de batterij en het cilindrische deel 21 is een drager 27 geplaatst waarop de elementen 4, 8-14 van de schakeling zijn 20 geplaatst.

Het is echter eveneens mogelijk dat deze maatregelen in een andere configuratie worden aangebracht, bijvoorbeeld in een configuratie waarin de batterijhouder in het verlengde van het motorhuis is gelegen; ook dan kan de schakelaar gemakkelijk in de wand van 25 het batterijhouder worden geplaatst en kan de drager met de elektronicadelen tussen de motor en de batterijhouder worden gepositioneerd. Deze maatregelen kunnen eveneens worden toegepast wanneer de verbinding tussen de batterijhouder en het motorhuis knikbaar is.

30 Het zal duidelijk zijn dat diverse variaties kunnen worden aangebracht in de hierboven toegelicht uitvoeringsvorm binnen het kader van de uitvinding.

Claims (11)

1. Voor voeding door een gelijkstroombron ingericht elektrisch handgereedschap, omvattende een elektromotor voor het aandrijven van het elektrische handgereedschap, 5 aansluitklemmen voor het aansluiten van een gelijkstroombron en een in serie tussen een van de aansluitingen en de elektromotor geschakelde schakelaar voor het in- en uitschakelen van de elektromotor, met het kenmerk, dat het apparaat een besturingsschakeling en een door de besturingsschakeling bestuurbare, in serie met de schakelaar geschakelde halfgeleiderschakelaar omvat en dat de besturingsschakeling is 10 ingericht voor het bij het inschakelen van de schakelaar geleidelijk vergroten van het aan de elektromotor toegevoerd elektrisch vermogen door het geleidelijk vergroten van de verhouding tussen inschakelduur en uitschakelduur van de halfgeleiderschakelaar.

2. Elektrisch handgereedschap volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 15 besturingsschakeling een microprocessor omvat.

3. Elektrisch handgereedschap volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de besturingsschakeling een condensator omvat welke is geschakeld om bij inschakelen van de schakelaar via een weerstand te worden geladen. 20

4. Elektrisch handgereedschap volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de schakelaar een twee actieve standen en een uitschakelstand omvattende ompoolschakelaar omvat.

5. Elektrisch handgereedschap volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de ompoolschakelaar een tweepolige omschakelaar met nulstand is, waarbij de voedingslijnen zijn aangesloten op de middencontacten, de motor aangesloten is op een eerste paar zijcontacten en het tweede paar zijcontacten gekruist verbonden is met het eerste paar zijcontacten. 30

6. Elektrisch handgereedschap volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de besturingsschakeling voor voeding is gekoppeld met een de aansluiting tussen een met de nulleiding verbonden condensator en een met de motor verbonden weerstand.

7. Elektrisch handgereedschap volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de schakelaar een ompoolschakelaar is en dat de weerstand door middel van twee diodes met de ompoolschakelaar is verbonden. 5

8. Elektrisch handgereedschap volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, - dat het handgereedschap een boor/schroefmachine is, - dat de motor en de boorkop in een langwerpig motorhuis zijn geplaatst, 10. dat de batterijhouder langwerpig is, en - dat de schakelaar in de wand van de batterijhouder is opgenomen.

9. Elektrisch handgereedschap volgens conclusie 8, met het kenmerk dat in het gebied tussen de batterijhouder en het motorhuis de elektronicaschakeling is geplaatst. 15

10. Elektrisch handgereedschap volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de batterijhouder zich onder een hoek met de as van het motorhuis uitstrekt.

11. Elektrisch handgereedschap volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de 20 batterijhouder zich in het verlengde van het motorhuis uitstrekt.