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Die
Erfindung betrifft ein Elektrogerät nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Bei
dem Elektrogerät
kann es sich um ein Elektrohandwerkzeug, und zwar um ein Akku- und/oder ein Netz-Elektrowerkzeug,
insbesondere um Bohrmaschinen, Schleifer, Sägen, Hobel, Winkelschleifer
o. dgl., handeln. Bei dem Elektrogerät kann es sich auch um ein
Hausgerät,
wie ein Küchenarbeitsgerät, ein Staubsauger
o. dgl., oder um eine tragbare Lampe handeln.
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Solche
Elektrowerkzeuge besitzen einen Elektromotor. Bei handgeführten Elektrowerkzeugen wird
oft eine Beleuchtung des Arbeitsfeldes mittels eines geeigneten
Leuchtmittels, beispielsweise einer entsprechenden Leuchtdiode (LED),
realisiert. Mit Hilfe einer solchen Arbeitsfeldbeleuchtung, die
nicht nur bei einem Elektrowerkzeug sondern auch einem sonstigen
Elektrogerät
vorgesehen sein kann, werden Arbeiten bei minimaler externer Beleuchtung und/oder
in unbeleuchteten Bereichen erleichtert bzw. erst ermöglicht.
Ebenso wie der Elektromotor ist auch die ein elektrischer Verbraucher
darstellende Arbeitsfeldbeleuchtung mit einer Spannungsversorgung
für den
bestimmungsgemäßen Betrieb
versehen. Es hat sich nun herausgestellt, daß die Helligkeit der Arbeitsfeldbeleuchtung
während
des Betriebes Schwankungen unterworfen sein kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Elektrowerkzeug und/oder
das Elektrogerät
derart auszugestalten, daß Schwankungen
beim Betrieb des elektrischen Verbrauchers weitgehend verhindert
sind. Insbesondere soll die Helligkeit der Arbeitsfeldbeleuchtung unabhängig von
der verwendeten Spannungsquelle konstant bleiben. Insbesondere soll
auch eine sehr einfache Lösung
für die
beschriebene Problemstellung gefunden werden.
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Diese
Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Elektrogerät durch
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Beim
erfindungsgemäßen Elektrogerät, das einen
elektrischen Verbraucher sowie eine Spannungsversorgung für den Betrieb
des Verbrauchers aufweist, ist die Spannungsversorgung konstant
gehalten, derart daß die
Leistung des Verbrauchers unabhängig
von Spannungsänderungen
der Spannungsversorgung im wesentlichen gleich bleibt. Es ist somit
vorteilhafterweise eine versorgungsspannungsunabhängige Steuerung
für den
elektrischen Verbraucher im Elektrogerät geschaffen. Dadurch wird
ein gleichbleibender Betrieb des Verbrauchers erzielt, ohne daß wesentliche
Schwankungen auftreten würden,
womit die Ergonomie für
den Benutzer gesteigert ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung läßt sich
bei den unterschiedlichsten Elektrogeräten einsetzen, insbesondere
solchen mit einem elektrischen Verbraucher für die Ausübung einer Zusatzfunktion.
So kann es sich bei dem Elektrogerät um ein Elektrowerkzeug mit
einem Elektromotor, wie ein Akku- und/oder Netz-Elektrowerkzeug,
beispielsweise Bohrmaschinen, Schleifer, Sägen, Hobel, Winkelschleifer
o. dgl., handeln. Desweiteren kann es sich bei dem Elektrogerät um ein
Hausgerät
mit einem Elektromotor handeln. Schließlich kann es sich bei dem
Elektrogerät
auch um eine tragbare Lampe handeln.
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In
weiterer Ausgestaltung umfaßt
der Verbraucher eine Arbeitsfeldbeleuchtung, womit es dem Benutzer
für das
jeweilige Elektrogerät
ermöglicht
ist, den zu bearbeitenden Bereich auszuleuchten. Neben der eigentlichen
durch das Elektrogerät
ausgeübten Funktion,
beispielsweise das Bohren mittels einer Elektrobohrmaschine, ermöglicht das
Elektrogerät auch
noch die Zusatzfunktion der Beleuchtung des Arbeitsfeldes, also
beispielsweise die Beleuchtung der Bohrstelle bei der Elektrobohrmaschine.
Die Spannungsversorgung für
die Arbeitsfeldbeleuchtung ist konstant gehalten, so daß die Helligkeit
der Arbeitsfeldbeleuchtung unabhängig
von Spannungsänderungen
der Spannungsversorgung im wesentlichen gleich bleibt. Es ist somit
vorteilhafterweise eine versorgungsspannungsunabhängige Helligkeitssteuerung
für die
Arbeitsfeldbeleuchtung des Elektrogeräts geschaffen, womit die Ergonomie
für den
Benutzer bei der Benutzung des Elektrogeräts gesteigert ist.
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Eine
weitere vom Elektrogerät
ausgeübte Zusatzfunktion
kann darin bestehen, daß das
bei der Benutzung des Elektrogeräts
entstehende Abfallmaterial aus dem Arbeitsbereich abgesaugt wird.
Hierzu umfaßt
der Verbraucher eine mittels eines Motors arbeitende Absaugung für das Arbeitsfeld.
Handelt es sich beispielsweise bei dem Elektrogerät um eine Bohrmaschine,
so besteht der diese Zusatzfunktion ausübende Verbraucher in der Bohrmaschine
aus einer Bohrstaubabsaugung, die mittels eines Elektromotors betrieben
wird. Die Spannungsversorgung für den
Motor der Absaugung ist konstant gehalten, derart daß die Leistung
des Motors unabhängig
von Spannungsänderungen
der Spannungsversorgung im wesentlichen gleich bleibt. Für den Benutzer
des Elektrogeräts
ist vorteilhafterweise die Güte
des Arbeitsergebnisses somit keinen Schwankungen unterworfen.
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Flexibel
einsetzbare Elektrowerkzeuge und/oder elektrische Geräte werden
häufig
mit einer Versorgungsspannung aus einem mobilen Energiespeicher
in der Art eines Akkus betrieben. Die Spannungsversorgung des Verbrauchers,
also beispielsweise der Arbeitsfeldbeleuchtung, mit Hilfe desselben
mobilen Energiespeichers kann in einfacher Art und Weise über ein
von der Versorgungsspannung gespeistes Pulsweiten-Modulations-Signal erfolgen. Das
Pulsweiten-Modulations-Signal wird zweckmäßigerweise derart von der Versorgungsspannung
abhängig
gehalten, daß die
Spannungsversorgung im wesentlichen konstant ist.
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Vorteilhafterweise
wird mit dieser Maßnahme
die Helligkeit des Leuchtmittels für die Arbeitsfeldbeleuchtung
in Abhängigkeit
von der Versorgungsspannung gesteuert. Das bedeutet, daß bei Entladung
des Akkus der dazu korrespondierende Spannungsabfall erfaßt und darauffolgend
das Leuchtmittel mit mehr Energie versorgt wird, um dieselbe Helligkeit
zu erzeugen. Weiterhin kann dieselbe Arbeitsfeldbeleuchtung auch
bei Elektrowerkzeugen verwendet werden, die mit unterschiedlichen
Akkus mit verschiedenen Spannungen betrieben werden, wobei dennoch
die Arbeitsfeldbeleuchtung dieselbe Helligkeit besitzt. Dadurch
ergibt sich eine verringerte Variantenvielfalt, da keine Änderung
beim Verbraucher notwendig ist, wenn ein Akku mit größerer Spannung
für ein
leistungsstärkeres
Elektrowerkzeug Verwendung findet. Außerdem ist von wirtschaftlichem
Vorteil, daß auch
ein günstiges
sowie weniger leuchtstarkes Leuchtmittel eingesetzt werden kann.
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In üblicher
Weise kann das Elektrogerät
einen Schalter aufweisen, der ein Schaltergehäuse besitzt. Mit Hilfe des
Schalters ist das Elektrogerät
für dessen
Betrieb ein- und/oder ausschaltbar. Beispielsweise ist bei einem
Elektrowerkzeug hierfür
im Handgriff ein Elektrowerkzeugschalter vorgesehen. In kompakter
Bauweise bietet es sich an, daß das Pulsweiten-Modulations-Signal
von einer im Schaltergehäuse
befindlichen Elektronik erzeugt wird. Das Pulsweiten-Modulations-Signal
kann von der Elektronik zusätzlich
ein- und/oder ausgeschaltet
werden, um die Arbeitsfeldbeleuchtung in einfacher Weise automatisch
zu- und/oder abzuschalten. Ein Microcontroller oder Mikroprozessor,
der bevorzugterweise mittels einer Software entsprechend gesteuert
ist, kann in kostengünstiger
Art als Elektronik Verwendung finden. Falls gewünscht, kann das Pulsweiten-Modulations-Signal für die Arbeitsfeldbeleuchtung
oder den sonstigen Verbraucher auch mittels eines mechanischen Schalters,
beispielsweise eines Einschaltkontakts, manuell vom Benutzer ein- und/oder ausgeschaltet
werden. Der mechanische Schalter ist an geeigneter, gut zugänglicher
Stelle am Elektrogerät
oder am Elektrowerkzeug angeordnet.
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Eine
weitere zusätzliche
Funktionalität
wird dadurch erreicht, daß mittels
der gesteuerten Arbeitsfeldbeleuchtung eine Kommunikation mit einem externen
Gerät direkt
und/oder indirekt mittels optischer Übertragung ermöglicht ist.
Hierzu können dem
Pulsweiten-Modulations-Signal
für die
Arbeitsfeldbeleuchtung entsprechende Daten mit geringem Aufwand
aufmoduliert werden. Diese Steigerung der Funktionalität wird im
wesentlichen ohne zusätzliche Kosten
erreicht.
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Für eine besonders
bevorzugte Ausgestaltung ist nachfolgendes festzustellen. Die Elektronik des
Elektrowerkzeugschalters wird von einem angeschlossenen mobilen
Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt, beispielsweise
von einem Akku mit einer Nominalspannung von 14.4 V (DC) Gleichspannung,
18.0 V DC oder einer sonstigen zweckmäßigen Spannung.
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Von
dem eingesetzten Energiespeicher, unabhängig von seiner absoluten Spannung
und seinem Ladezustand, wird die Arbeitsfeldbeleuchtung immer mit
gleich viel Energie versorgt. Die Elektronik des Elektrowerkzeugschalters
erzeugt hierzu ein Pulsweiten-Modulations(PWM)-Signal,
welches von der Versorgungsspannung abhängig gestellt wird und zusätzlich ausgeschaltet
werden kann. Die Erzeugung des notwendigen PWM-Signals kann mittels
eines Microcontrollers erfolgen. Das Ausschalten des PWM-Signals
kann mittels des Microcontroller oder eines mechanischen Schalters,
beispielsweise eines Einschaltkontakts, erfolgen.
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Von
Vorteil ist hierbei, daß die
Hardware so ausgelegt werden kann, daß diese Funktion keine Bestückungsvarianten
verursacht. Es sind keine unterschiedlichen Vorwiderstände zur
Strombegrenzung bei verschiedenen Akkus mit unterschiedlichen Spannungen
notwendig. Wird ein Microcontroller eingesetzt so kann die Software
die Arbeitsfeldbeleuchtung derart steuern, daß die Arbeitsfeldbeleuchtung keine
Tiefentladung des Energiespeichers verursacht. Wie bereits ausgeführt kann
anstelle oder auch zusätzlich
zur erfindungsgemäßen Arbeitsfeldbeleuchtung
eine entsprechend Ansteuerung auch bei andersartigen elektrischen
Verbrauchern eingesetzt werden. Beispielsweise bietet sich eine
solche Steuerung auch für
die Bohrstaubabsaugung an. Schließlich kann diese Einrichtung
auch genutzt werden, um mit dem Verbraucher oder gar einem externen
Gerät direkt
und/oder indirekt, beispielsweise mittels optischer Übertragung,
zu kommunizieren.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß Elektronikmodule
für Elektrowerkzeuge
oder sonstige Elektrogeräte
herstellbar sind, welche von der Betriebsspannung unabhängig sind.
Beim Einsatz eines Microcontrollers kann die Software das gewünschte Verhalten
der Elektronik und der Arbeitsfeldbeleuchtung steuern. Für mehrere
unterschiedliche Spannungsvarianten kann dasselbe Elektronikmodul
verwendet werden, wobei erst durch die Software das versorgungsspannungsabhängige Verhalten
bestimmt ist. Damit ist auch eine Kostenersparnis bei der Produktion
der Elektrowerkzeugschalter erreicht. Zudem sind die energetischen
Verluste im ausgeschalteten Zustand minimal, womit eine Energieersparnis
erreicht ist und/oder eine die Funktionsfähigkeit beeinträchtigende
Tiefentladung des mobilen Energiespeichers verhindert ist.
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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 zeigt die
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Fig.
schematisch ein Elektrowerkzeug mit einer Arbeitsfeldbeleuchtung
sowie einer Bohrstaubabsaugung, wobei das Gehäuse des Elektrowerkzeugs teilweise
aufgebrochen dargestellt ist.
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In
der Fig. ist ein Elektrowerkzeug 1 mit einem Elektromotor 2 zum
Antrieb eines Werkzeugs 3 zu sehen. Es kann sich dabei
um ein Akku- und/oder Netz-Elektrowerkzeug handeln. Beispielhaft
ist in der Fig. eine Akku-Bohrmaschine als Elektrowerkzeug 1 gezeigt,
die mit einer Versorgungsspannung aus einem mobilen Energiespeicher 8 in
der Art eines Akkus betrieben wird. Selbstverständlich kann es sich bei dem
Elektrowerkzeug 1 auch um einen Schleifer, eine Säge, einen
Hobel, einen Winkelschleifer o. dgl. handeln.
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Im
Gehäuse 4 des
Elektrowerkzeugs 1 ist ein Schalter 5 mit einem
Schaltergehäuse 13 angeordnet.
Der Schalter 5 ist derart im Gehäuse 4 aufgenommen,
daß ein
manuell vom Benutzer bewegbares Betätigungsorgan 6 des
Schalters 5 aus dem Gehäuse 4 herausragt.
Der Schalter 5 besitzt ein Kontaktsystem 7, auf
das das Betätigungsorgan 6 zur Umschaltung
einwirkt, so daß die
Spannungsversorgung aus dem Energiespeicher 8 für das Elektrowerkzeug 1,
und zwar insbesondere zum Betrieb des Elektromotors 2,
mittels des Betätigungsorgans 6 vom
Benutzer ein- und/oder ausschaltbar ist. Schließlich umfaßt der Schalter 5 eine
elektrische Schaltungsanordnung zur Steuerung und/oder Regelung
des Elektromotors 2. Die Schaltungsanordnung dient als
Steuerelektronik 9 zur Drehzahlveränderung des Elektromotors 2 entsprechend
der Stellung des vom Benutzer bewegten Betätigungsorgans 6. Die
Steuerelektronik 9 befindet sich zweckmäßigerweise im Schaltergehäuse 13.
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Am
Gehäuse 4 ist
als zusätzliche
Funktion für
das Elektrowerkzeug 1 eine Arbeitsfeldbeleuchtung 10 angeordnet,
mit deren Hilfe der Arbeitsbereich für das Werkzeug 3 als
Unterstützung
für den Benutzer
beleuchtbar ist. Die Spannungsversorgung für die Arbeitsfeldbeleuchtung 10 erfolgt
ebenfalls aus dem Energiespeicher 8. Die Spannung im Energiespeicher 8 kann
je nach dessen Ladezustand variieren oder auch aus sonstigen Gründen schwanken.
Damit die Helligkeit der Arbeitsfeldbeleuchtung 10 unabhängig von
Spannungsänderungen
der Spannungsversorgung aus dem Energiespeicher 8 im wesentlichen
gleich bleibt, ist die Spannungsversorgung für die Arbeitsfeldbeleuchtung 10 konstant gehalten.
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Die
Spannungsversorgung der Arbeitsfeldbeleuchtung 10 erfolgt
ebenfalls über
die Steuerelektronik 9, die als Pulsweiten-Modulations-Schaltung
arbeitet. Damit wird die Arbeitsfeldbeleuchtung 10 über ein
von der Versorgungsspannung aus dem Energiespeicher 8 gespeistes
Pulsweiten-Modulations-Signal 11 betrieben. Das Pulsweiten-Modulations-Signal 11 wird
derart von der Versorgungsspannung aus dem Energiespeicher 8 abhängig gehalten, daß die Spannungsversorgung
für die
Arbeitsfeldbeleuchtung 10 im wesentlichen konstant ist.
Damit leuchtet die Arbeitsfeldbeleuchtung 10 stets mit
derselben Helligkeit und im wesentlichen schwankungsfrei.
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Das
Pulsweiten-Modulations-Signal 11 wird von einer Elektronik
im Elektrowerkzeugschalter 5 erzeugt, wobei es sich wie
bereits erwähnt
bei der Elektronik um die Steuerelektronik 9 handelt. Zusätzlich kann
das Pulsweiten-Modulations-Signal 11 von der Elektronik 9 ein-
und/oder ausgeschaltet werden, womit die Arbeitsfeldbeleuchtung 10 über die
Elektronik 9 an- oder auch abgeschaltet wird, beispielsweise
bei Betätigen
des Betätigungsorgans 6 durch
den Benutzer. Selbstverständlich
kann die Elektronik 9 auch die Arbeitsbeleuchtung 10 verzögert abschalten,
womit eine Nachbeleuchtung des Arbeitsbereichs auch bei bereits
ausgeschaltetem Elektrowerkzeug 1 bewirkt wird. Als Elektronik 9 kann
in einfacher Weise ein Mikroprozessor beziehungsweise ein Microcontroller verwendet
werden, der mittels einer Software entsprechend gesteuert ist.
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Anstelle
mittels der Elektronik 9 läßt sich das Pulsweiten-Modulations-Signal 11 für die Arbeitsbeleuchtung 10 auch
mittels eines elektromechanischen Schalters, beispielsweise eines
Einschaltkontakts 12, ein- und/oder ausschalten. Der in
der Fig. schematisch gezeigte Einschaltkontakt 12 ist vorliegend
als Taste ausgestaltet und an für
den Benutzer gut bedienbarer Stelle des Gehäuses 4 angeordnet.
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Das
Elektrowerkzeug 1 weist als eine weitere Funktion eine
Absaugung 14 für
den im Arbeitsfeld anfallenden Bohrstaub auf. Die Bohstaubabsaugung 14 ist
in der Nähe
des Werkzeugs 3 am Gehäuse 4 angeordnet
und arbeitet mittels eines elektrischen Motors 15. Der
Motor 15 wird wiederum von der Elektronik 9 mittels
eines Pulsweiten-Modulations-Signals 11 aus
dem Energiespeicher 8 betrieben. Dadurch ist ebenfalls
die Spannungsversorgung für
den Motor 15 der Bohrstaubabsaugung 14 konstant
gehalten, wodurch die Leistung des Motors 15 unabhängig von
Spannungsänderungen
der Spannungsversorgung im wesentlichen gleich bleibt. Somit wird eine
stets gleichbleibende Absaugung des anfallenden Bohrstaubs gewährleistet.
Auch hier kann es sich anbieten, die Bohrstaubabsaugung 14 mittels der
Elektronik 9 einzuschalten, wenn der Benutzer den Elektrowerkzeugschalters 5 mittels
des Betätigungsorgans 6 betätigt.
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Schließlich kann
mittels der von der Elektronik 9 gesteuerten Arbeitsfeldbeleuchtung 10 zusätzlich eine
Kommunikation mit einem externen Gerät direkt und/oder indirekt
mittels optischer Übertragung ermöglicht sein,
indem die zu übertragenden
Daten dem Pulsweiten-Modulations-Signal 11 entsprechend
aufmoduliert sind. Das aufmodulierte Signal verursacht dabei für das menschliche
Auge keine sichtbaren Helligkeitsschwankungen der Arbeitsfeldbeleuchtung 10.
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Die
Erfindung ist anhand eines Elektrowerkzeugs 1 erläutert, jedoch
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 mit konstant gehaltener Spannungsversorgung
betriebene, im wesentlich gleich bleibende Arbeitsfeldbeleuchtung und/oder
ein mit konstant gehaltener Spannungsversorgung betriebener elektrischer
Verbraucher für eine
Zusatzfunktion auch an sonstigen Elektrogeräten, beispielsweise an Hausgeräten, an
tragbaren Lampen o. dgl., Verwendung finden.
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- 1
- Elektrowerkzeug
- 2
- Elektromotor
- 3
- Werkzeug
- 4
- Gehäuse (von
Elektrowerkzeug)
- 5
- Schalter/Elektrowerkzeugschalter
- 6
- Betätigungsorgan
- 7
- Kontaktsystem
- 8
- Energiespeicher
- 9
- Steuerelektronik/Elektronik
- 10
- Arbeitsfeldbeleuchtung
- 11
- Pulsweiten-Modulations-Signal
- 12
- Einschaltkontakt
- 13
- Schaltergehäuse
- 14
- Absaugung/Bohrstaubabsaugung
- 15
- Motor
(für Absaugung)