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Die
Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 sowie eine Schaltungsanordnung für ein Elektrowerkzeug nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
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Bei
solchen Elektrowerkzeugen handelt es sich insbesondere um Bohrmaschinen,
Akku-Bohrer, Akku-Schrauber
oder Akku-Schlagschrauber.
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Mit
einem Elektromotor arbeitende Bohrmaschinen, Akku-Schrauber oder
Akku-Schlagschrauber,
sind an sich bekannt. Diese besitzen eine Werkzeugaufnahme, die
vom Elektromotor angetrieben wird, sowie eine Schaltungsanordnung
in der Art einer Steuerelektronik für den Betrieb des Elektromotors
im Rechts- und/oder im Linkslauf. Die Schaltungsanordnung weist
einen im Motorstromkreis befindlichen Leistungshalbleiter zum Schalten
der Spannungsversorgung für
den Elektromotor auf.
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Akku-Schrauber
verfügen
in den meisten Fällen über eine
mechanische Rutschkupplung, um das übertragene Drehmoment zu begrenzen, Schrauben
bündig
einzudrehen oder Schrauben und/oder Gewinde vor Zerstörung zu
schützen.
Die mechanische Rutschkupplung hat jedoch den Nachteil, daß sie in
beide Drehrichtungen des Elektromotors wirkt. Dies hat wiederum
zur Folge, daß eine Schraube
mit einer bestimmten Rutschkupplungseinstellung zwar eingedreht,
nicht aber wieder herausgedreht werden kann, ohne daß die Rutschkupplung verstellt
wird.
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Um
den Bedienkomfort des Akku-Schraubers oder des Akku-Schlagschraubers
zu erhöhen, kann
eine elektronische Drehmomentabschaltung vorgesehen sein, die bei
Erreichen eines auf die Werkzeugaufnahme einwirkenden, voreingestellten Drehmoments
den Elektromotor abschaltet. Eine solche elektronische Drehmomentabschaltung
kann insbesondere als Funktion des Motorstroms bei einem Schrauber
oder der Schlagdauer bei einem Schlagschrauber realisiert werden.
Die Einstellung des gewünschten
Drehmoments oder der gewünschten
Schlagzahl erfolgt beispielsweise mittels eines externen Potentiometers.
Jedoch stellt sich auch hier das Problem, daß das Herausdrehen der Schraube im
Linkslauf erschwert ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Elektrowerkzeug derart
weiterzuentwickeln, daß eine
vorzeitige Abschaltung des Elektrowerkzeugs im Linkslauf verhindert
ist. Insbesondere soll eine Schraube im Linkslauf des Elektrowerkzeugs
herausdrehbar sein. Desweiteren soll eine Schaltungsanordnung für das Elektrowerkzeug
geschaffen werden, die einen derartigen Betrieb des Elektromotors ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Elektrowerkzeug durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie bei einer gattungsgemäßen Schaltungsanordnung
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.
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Beim
erfindungsgemäßen Elektrowerkzeug ist
die Drehmomentabschaltung im Linkslauf deaktiviert. Damit ist die
Drehmomentabschaltung lediglich im Rechtslauf aktiviert. Somit kann
der Benutzer in gewohnter Weise mit dem Elektrowerkzeug arbeiten, also
im Rechtslauf das gewünschte
maximale Drehmoment vorwählen.
Im Linkslauf hingegen wird die Drehmomentabschaltung nicht wirksam,
womit ein vorzeitiges Abschalten mit unbefriedigendem Arbeitsergebnis
vermieden ist.
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Die
Schaltungsanordnung in der Art einer Steuerelektronik zum Betrieb
des Elektromotors im Rechts- und/oder im Linkslauf weist erfindungsgemäß ein Mittel
zur Erkennung der Drehrichtung des Elektromotors auf. In bevorzugter
Weise umfaßt
das Mittel zur Erkennung der Drehrichtung eine Zener-Diode und einen
Widerstand zum Abgreifen des Potenzials eines Anschlusses am Elektromotor,
wodurch in einfacher Art und Weise eine Methode zur Drehrichtungserkennung
bei Akku-Schraubern oder Akku-Schlagschraubern realisiert ist.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
auf die Werkzeugaufnahme einwirkende aktuelle Drehmoment ist als
Funktion des vom Elektromotor aufgenommenen Stroms bestimmbar. Es genügt daher,
den Motorstrom zur Bestimmung des Drehmoments zu messen. Falls gewünscht kann auch
die Schlagdauer des Elektromotors, die mit dem von der Werkzeugaufnahme
ausgeübten
Anzugs-Drehmoment korreliert, gemessen werden. Bei Erreichen des
jeweiligen Wertes für
den Motorstrom und/oder der Schlagdauer entsprechend dem vom Benutzer
voreingestellten Drehmoment wird dann der Elektromotor abgeschaltet.
Zur Voreinstellung des gewünschten
Wertes für
das maximale Drehmoment kann in kostengünstiger Weise ein Potentiometer
am Elektrowerkzeug dienen.
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Zur
Deaktivierung der Drehmomentabschaltung im Linkslauf ist in weiterer
Ausgestaltung ein mit der Drehmomentabschaltung zusammenwirkendes Mittel
zur Erkennung der Drehrichtung des Elektromotors am Elektrowerkzeug
angeordnet. Zweckmäßigerweise
erzeugt das Mittel zur Erkennung der Drehrichtung ein Signal, wenn
der Elektromotor im Linkslauf betrieben wird. Liegt das Signal somit
vor, so wird die Drehmomentabschaltung deaktiviert. Liegt das Signal
nicht vor, womit der Elektromotor im Rechtslauf betrieben wird,
so wird die Drehmomentabschaltung hingegen aktiviert.
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Es
bietet sich an, daß der
Elektromotor mit einer Schaltungsanordnung in der Art einer Steuerelektronik
im Rechts- und/oder im Linkslauf betreibbar ist. Dabei kann die
Schaltungsanordnung einen im Motorstromkreis befindlichen Leistungshalbleiter zum
Schalten der Spannungsversorgung für den Elektromotor umfassen.
Somit kann der Elektromotor beispielsweise mit variabel einstellbarer
Drehzahl betrieben werden. Desweiteren kann der Leistungshalbleiter
zum Abschalten des Elektromotors bei Erreichen des voreingestellten
Drehmoments dienen. Der kompakten Anordnung halber ist das Mittel
zur Erkennung der Drehrichtung des Elektromotors in der Schaltungsanordnung
befindlich.
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In
einer bevorzugten, kostengünstigen
sowie einfachen Ausgestaltung besteht das Mittel zur Erkennung der
Drehrichtung aus einer Zener-Diode und einen Widerstand zum Abgreifen
des Potenzials eines Anschlusses am Elektromotor. Der Flexibilität sowie
Kompaktheit halber wird der Leistungshalbleiter bevorzugterweise
mittels eines Mikroprozessors gesteuert. Beim Linkslauf des Elektromotors
wird dann mittels der Zener-Diode sowie mittels des Widerstandes
ein Signal erzeugt, das dem Mikroprozessor zur entsprechenden Auswertung
zugeführt wird.
Bei Vorliegen des Signals, also im Linkslauf des Elektromotors,
deaktiviert der Mikroprozessor die Drehmomentabschaltung. Bei Nichtvorliegen
des Signals, also im Rechtslauf des Elektromotors, aktiviert der
Mikroprozessor hingegen die Drehmomentabschaltung. Je nachdem, ob
das Signal „Low" oder „High" ist, kann somit
die Drehrichtung vom Mikroprozessor erkannt werden.
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Für die Bedienung
durch den Benutzer besitzt das Elektrowerkzeug einen elektrischen
Schalter. Es bietet sich dann der Einfachheit halber an, daß die Schaltungsanordnung
zur Ansteuerung des Elektromotors mitsamt dem Mittel zur Erkennung
der Drehrichtung im Gehäuse
des elektrischen Schalters angeordnet ist.
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Zusammenfassend
läßt sich
für das
erfindungsgemäße Elektrowerkzeug,
bei dem es sich um einen Akku-Schrauber oder um einen Akku-Schlagschrauber
handeln kann, Nachfolgendes feststellen. Das Elektrowerkzeug ist
mit einem im Rechts- und/oder im Linkslauf betreibbaren Elektromotor
sowie mit einer Drehmomentabschaltung ausgestattet. Die Drehmomentabschaltung
ist im Linkslauf deaktiviert, so daß die Drehmoment-Abschaltung
nur im Rechtslauf der Maschine erfolgen kann. Hierzu ist eine Erkennung
der Drehrichtung der Maschine herangezogen, indem mittels des vom
Mittel zur Erkennung der Drehrichtung erzeugten Signals die Drehmomentabschaltung
aktivier- und/oder deaktivierbar ist. Bei einer bevorzugten Ausführung dieses
Mittels wird durch Abgreifen des Potenzials eines Motoranschlusses über eine
Z-Diode und einen Widerstand ein Signal zum Mikroprozessor gegeben.
Je nachdem, ob das Signal „Low" oder „High" ist, kann die Drehrichtung
erkannt werden. Mit Hilfe dieses Signals kann dann die Drehmomentabschaltung
aktiviert bzw. deaktiviert werden.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß eine
kostengünstige und
sichere Erkennung der Drehrichtung des Elektrowerkzeugs realisiert
ist. Desweiteren ist eine Erhöhung
des Bedienerkomforts bei Elektrowerkzeugen, insbesondere von Akku-Geräten, gegeben.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen
ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
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1 einen
schematischen Schnitt durch ein Akku-Elektrowerkzeug mit einer Ansteuereinrichtung
für den
Elektromotor und
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2 das
Schaltbild einer Schaltungsanordnung für die Steuerung des Elektromotors
im Akku-Elektrowerkzeug.
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In 1 ist
ein Elektrowerkzeug 10, bei dem es sich vorliegend um eine
Akku-Bohrmaschine
handelt, schematisch gezeigt. Das Elektrowerkzeug 10 besitzt
ein Elektrowerkzeug-Gehäuse 11 mit
einem Handgriff 12. Im Elektrowerkzeug-Gehäuse 11 befindet
sich ein Elektromotor 2, der zum Antrieb einer Werkzeugaufnahme 13 dient.
In der Werkzeugaufnahme 13 befindet sich ein Schraubbit 14 als
Werkzeug, um mit Hilfe des Elektrowerkzeugs 10 beispielsweise
Schrauben in Werkstücke
ein- und/oder ausdrehen zu können.
Hierzu ist der Elektromotor 2 im Rechts- und/oder im Linkslauf
betreibbar, wobei der Elektromotor 2 mittels eines in den
Handgriff 12 einsteckbaren, aufladbaren, aus einem Akku
bestehenden Energiespeichers 15 mit elektrischer Energie versorgt
wird.
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Im
Handgriff 12 befindet sich ein Elektrowerkzeugschalter 16 mit
einem Schaltergehäuse 17, derart
daß der
Elektrowerkzeugschalter 16 eine separat vom Elektrowerkzeug 10 montierbare
Einheit darstellt. Der Elektrowerkzeugschalter 16 besitzt
ein aus dem Handgriff 12 herausragendes Betätigungsorgan 18,
das vom Benutzer durch manuelle Bewegung zwischen einer Ausgangsstellung
und einer Maximalstellung verstellbar ist. Im Schaltergehäuse 17 befindet
sich eine Steuerelektronik 1 zum Betrieb, und zwar zur
Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors 2, wie dessen
Drehzahl, Drehmoment o. dgl., in Abhängigkeit vom Verstellweg des
Betätigungsorgans 18,
das über
einen Stößel 19 auf
ein beispielsweise einen Ein-/Aus-Schalter, ein Potentiometer o.
dgl. beinhaltendes Schaltmodul 20 im Elektrowerkzeugschalter 16 einwirkt.
Mittels eines am Elektrowerkzeugschalter 16 angeordneten,
ebenfalls aus dem Elektrowerkzeug-Gehäuse 11 zur manuellen
Bedienung durch den Benutzer herausragenden Schiebers 21 ist
der in 2 gezeigte Umschalter 3 für den Recht-/Links-Lauf
des Elektromotors 2 anwählbar.
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Die
Schrauben können
mit Hilfe des im Rechtslauf betriebenen Elektrowerkzeugs 10 mit
einem vorwählbaren
Drehmoment in das Werkstück eingedreht
werden. Hierzu ist am Elektrowerkzeug-Gehäuse 11 ein Drehrad 23 angeordnet,
mit dessen Hilfe der Benutzer das gewünschte Drehmoment voreinstellen
kann. Das Drehrad 23 wirkt hierzu auf ein in 2 sichtbares
Potentiometer 24 ein. Im Elektrowerkzeugschalter 16 befindet
sich dann weiter eine Drehmomentabschaltung 22, die bei
Erreichen des auf die Werkzeugaufnahme 13 einwirkenden,
durch das Drehrad 23 voreingestellten Drehmoments den Elektromotor 2 abschaltet.
Das auf die Werkzeugaufnahme 13 jeweils einwirkende Drehmoment
ist beispielsweise als Funktion des vom Elektromotor 2 aufgenommenen
Stroms bestimmbar.
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Wird
das Elektrowerkzeug 10 im Linkslauf betrieben, so können wiederum
Schrauben aus dem Werkstück
herausgedreht werden. Um ein ungehindertes Ausdrehen der Schrauben
zu gewährleisten, ist
die Drehmomentabschaltung 22 im Linkslauf des Elektrowerkzeugs 10 deaktiviert.
Hierfür
ist in der Steuerelektronik 1 ein in 2 gezeigtes
Mittel 6 zur Erkennung der Drehrichtung des Elektromotors 2 angeordnet,
wobei das Mittel mit der Drehmomentabschaltung 22 dementsprechend
zusammenwirkt. Für dieses
Zusammenwirken dient ein vom Mittel 6 zur Erkennung der
Drehrichtung erzeugtes Signal, das die Drehmomentabschaltung 22 im
Linkslauf des Elektromotors 2 deaktiviert. Bei Nichtvorliegen
des Signals hingegen wird die Drehmomentabschaltung 22 aktiviert,
da sich der Elektromotor 2 dann im Rechtslauf befindet.
Die Aktivierung sowie Deaktivierung der Drehmomentabschaltung 22 wird
von einem Mikroprozessor 5 in der Steuerelektronik 1 bewerkstelligt.
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Die
in der Art einer Steuerelektronik für den Betrieb des Elektromotors 2 ausgebildete
Schaltungsanordnung 1 ist näher in 2 gezeigt.
Der Elektromotor 2 ist im Rechts- und/oder im Linkslauf betreibbar, wobei
die jeweilige Drehrichtung mittels eines Umschalters 3 einstellbar
ist. Der Elektromotor 2 dient für den Antrieb des Elektrowerkzeugs 10,
und zwar insbesondere für
einen Akku-Schrauber. Im Motorstromkreis befindet sich ein Leistungshalbleiter 4, beispielsweise
ein MOS-FET, zum Schalten der Spannungsversorgung für den Elektromotor 2.
Dadurch ist die Drehzahl des Elektromotors 2 mittels einer
Pulsweiten-Modulation einstellbar. Hierzu wird wiederum der Leistungshalbleiter 4 von
einem Mikroprozessor 5 entsprechend einer Vorwahl der Drehzahl
durch den Benutzer gemäß der Stellung
des Betätigungsorgans 18 angesteuert.
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Die
Schaltungsanordnung 1 weist das Mittel 6 zur Erkennung
der Drehrichtung des Elektromotors 2 auf. Das Mittel 6 zur
Erkennung der Drehrichtung besteht aus einer Zener-Diode 7 und
einem Widerstand 8 zum Abgreifen des Potenzials eines Anschlusses 9 am
Elektromotor 2. Mittels der Zener-Diode 7 sowie
dem Widerstand 8 wird ein Signal erzeugt. Das Signal kann
die Werte „Low" oder „High" entsprechend der
jeweils eingestellten Drehrichtung des Elektromotors 2 annehmen.
Das Signal wird dem Mikroprozessor 5 zugeführt, der
dann wiederum anhand des Wertes, den das Signal aufweist, die Drehrichtung
des Elektromotors 2 erkennt.
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Das
die Schaltungsanordnung 1 beinhaltende Elektrowerkzeug 10,
das mittels des Elektromotors 2 angetrieben wird, ist mit
einer Drehmomentabschaltung 22 versehen. Die Drehmomentabschaltung 22 ist
lediglich im Rechtslauf des Elektromotors 2 wirksam, im
Linkslauf des Elektromotors 2 jedoch deaktiviert. Zur Aktivierung
und/oder Deaktivierung der Drehmomentabschaltung 22 dient
das mittels des vom Mittel 6 zur Erkennung der Drehrichtung
erzeugte Signal.
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Wie
näher in 1 gezeigt
ist, ist es aufgrund der kompakten Anordnung sowie der Funktionssicherheit
vorteilhaft, wenn der Schalter 16 für das Elektrowerkzeug 10 die
Steuerelektronik 1 beinhaltet. Es ist dann die gesamte
Schaltungsanordnung 1, beispielsweise auf einer Leiterplatte,
im Schaltergehäuse 17 befindlich.
Desweiteren ist dann auch die Drehmomentabschaltung 22 sowie
das Mittel zur Erkennung der Drehrichtung im Schaltergehäuse 17 angeordnet.
Am Schaltergehäuse 17 befinden
sich dann entsprechende Anschlüsse
für die
Zuleitungen 25 vom Energiespeicher 15 sowie für die Zuleitungen 26 zum
Elektromotor 2. Der elektrische Schalter 16 stellt
somit eine separat herstellbare Einheit dar, die lediglich bei Montage
des Elektrowerkzeugs 10 in das Elektrowerkzeug-Gehäuse 11 einzusetzen
ist.
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Die
Erfindung kann für
alle Arten von drehenden Akku-Geräten verwendet werden, insbesondere für Schrauber
und Schlagschrauber sowie für
Geräte,
welche mit einem Mikroprozessor ausgestattet sind. Bei einem Schlagschrauber
ist das aktuell einwirkende Drehmoment beispielsweise durch die Schlagdauer
des Elektromotors bestimmbar. Jedoch ist die Erfindung nicht auf
das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie
umfaßt
vielmehr auch alle fachmännischen
Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten
Erfindung. So kann eine solche Schaltungsanordnung zur Deaktivierung
der Drehmomentabschaltung im Linkslauf nicht nur an Akku-Elektrowerkzeugen,
sondern auch an sonstigen mittels Netz betriebenen Elektrowerkzeugen
Verwendung finden. Soweit eine Elektronik zur Drehzahlsteuerung und/oder
-regelung o. dgl. vorhanden ist, kann es sich bei dieser für ein Elektrowerkzeug
mit Netzbetrieb auch um eine Phasenanschnittsteuerung, eine Phasenabschnittsteuerung
o. dgl. handeln.
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- 1
- Schaltungsanordnung/Steuerelektronik
- 2
- Elektromotor
- 3
- Umschalter
- 4
- Leistungshalbleiter
- 5
- Mikroprozessor
- 6
- Mittel
zur Erkennung der Drehrichtung
- 7
- Zener-Diode
- 8
- Widerstand
- 9
- Anschluß (am Elektromotor)
- 10
- Elektrowerkzeug
- 11
- Elektrowerkzeug-Gehäuse
- 12
- Handgriff
- 13
- Werkzeugaufnahme
- 14
- Schraubbit
- 15
- Energiespeicher
- 16
- Elektrowerkzeugschalter/Schalter
- 17
- Schaltergehäuse
- 18
- Betätigungsorgan
- 19
- Stößel
- 20
- Schaltmodul
- 21
- Schieber
- 22
- Drehmomentabschaltung
- 23
- Drehrad
- 24
- Potentiometer
- 25
- Zuleitung
(zu Energiespeicher)
- 26
- Zuleitung
(zu Elektromotor)