DE102009001132B4

DE102009001132B4 - Elektrowerkzeug

Info

Publication number: DE102009001132B4
Application number: DE102009001132.3A
Authority: DE
Inventors: Thilo Zimmermann; Heiko Roehm; Joerg Welke; Dietmar Saur
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2022-04-28
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: GB2468200A; GB201003064D0; US9016394B2; DE102009001132A1; CN101811297B; US20100212923A1; CN101811297A; GB2468200B

Abstract

Elektrowerkzeug (10; 10a), mit einem Antriebsmotor (20; 20a) und wenigstens einer mit dem Antriebsmotor (20; 20a) gekoppelten Zusatzeinrichtung (26; 26a) zum Umschalten zwischen wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebszuständen, wobei der Antriebsmotor (20; 20a) und die wenigstens eine Zusatzeinrichtung (26; 26a) mittels wenigstens einer Bedieneinrichtung (15; 15a, 30) ansteuerbar sind,dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Antriebsmotors (20; 20a) beim Betätigen der wenigstens einen Zusatzeinrichtung (26; 26a) abgesenkt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der US 6 800 045 B1 ist ein Elektrowerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Form einer Bohrmaschine bekannt, deren mit dem Antriebsmotor gekoppeltes Getriebe mit einer zusätzlichen Zahnradeinrichtung verbunden ist. Die zusätzliche Zahnradeinrichtung passt die Getriebeuntersetzung während des . Betriebes automatisch dem Lastbedarf an. Das bedeutet zum Beispiel, dass die Drehzahl des Getriebes während des Bohrens reduziert wird, wenn sich die Härte des zu bohrenden Materials erhöht. Dies ist mittels der bekannten zusätzlichen Zahnradeinrichtung möglich, ohne dass hierzu der Antrieb gestoppt werden muss.
Aus der JP H07- 308 813 A ist es weiterhin bekannt, an einer Ständerbohrmaschine eine Gangwechseleinrichtung vorzusehen, die einen schnellen Gangwechsel während des Betriebes ermöglicht. Weitere Einzelheiten, insbesondere über eine etwaige Drehzahlsteuerung während des Gangwechsels, sind der Schrift nicht zu entnehmen.
Aus der US 6 978 846 B2 ist es bekannt, bei einer drehmomentgesteuerten Schlagschraubeinrichtung die Drehzahl des Antriebs dem erforderlichen Drehmoment zum Einschrauben sowie dem Einschraubstatus anzupassen. Ein Gangwechsel während des Schraubvorganges ist bei der bekannten Schlagschraubeinrichtung nicht vorgesehen.
Aus der US 5 754 019 A ist es bekannt, den Elektromotor eines Elektrohandwerkzeuges derart anzusteuern, dass er nach dem Erreichen eines Grenzdrehmomentes automatisch in einen anderen Betriebszustand geschaltet wird. In diesem anderen Betriebszustand wird beispielsweise beim Einschrauben einer Schraube in einen getakteten Betrieb umgeschaltet, bei dem die Schraube vollständig eingedreht wird. Die während des anderen Betriebszustandes auftretenden Motordrehzahlen bzw. Zeitspannen des Motorbetriebes sind ggf. frei anpassbar.
Aus der US 6 398 678 B1 ist es bekannt, bei einem Elektrowerkzeug die Drehzahl des Antriebsmotors zu verändern, ohne diesen stoppen zu müssen. Dies erfolgt durch manuelle Eingabe an einem Rad, das die Position eines zwischen Kegelrädern angeordneten Übertragungsriemens verändert.
In der DE 10 2008 000 176 A1 wird ein Elektrowerkzeug mit einem über ein Motorschalterelement aktivierbaren elektrischen Antriebsmotor und mit einem von dem Antriebsmotor angetriebenen, einen ersten und mindestens einen zweiten Gang aufweisenden Schaltgetriebe, offenbart.
DE 100 14 314 A1 beschreibt ein Verfahren und eine darauf basierende Einrichtung für handgeführte Werkzeugmaschinen zur optimalen Bearbeitung verschiedener Untergründe durch Energieanpassung.
Aus der WO 2009/ 003 703 A2 ist eine Einrichtung zur Ansteuerung eines Elektromotors mit einer Ansteuereinrichtung bekannt.
Die DE 44 01 664 A1 stellt weiteren Stand der Technik dar.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrowerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass eine Umschaltung von einem ersten Betriebzustand in einen zweiten Betriebszustand, beispielsweise verursacht durch einen Gangwechsel oder durch einen Wechsel der Betriebsart, auf eine für die Bauteile des Elektrowerkzeugs schonende und bedarfsgerechte Weise erfolgt. Dies wird erfindungsgemäß gemäß dem Anspruch 1 durch eine Veränderung der Leistung des Antriebsmotors während der Aktivierung der wenigstens einen Zusatzeinrichtung erzielt. Dadurch lässt sich die Leistung des Antriebsmotors zur Schonung beispielsweise der Zahnräder eines Getriebes während des Umschaltens zwischen zwei Gängen insbesondere reduzieren. Auch kann auf diese Art und Weise bewirkt werden, dass eine Änderung eines Betriebszustandes selbst in einem nicht angepassten Parameterbereich durch einen Bediener nicht zu einer Schädigung von Bauteilen führt bzw. die Bedienkräfte zum Wechseln in den neuen Betriebszustand reduziert werden. Insgesamt weist ein erfindungsgemäßes Elektrowerkzeug daher eine robuste Konstruktion und unkritische Handhabung sowie eine hohe Bauteilelebensdauer auf.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung bei einem als ein Elektroschrauber, ein Elektrobohrschrauber, ein Elektroschlagschrauber, einer Bohrmaschine, einer Schlagbohrmaschine oder ein Bohrhammer ausgeführten Elektrowerkzeug mit einem mehrstufigen Getriebe oder/und mehreren Betriebsarten (zum Beispiel: Bohren/Schlagbohren) einsetzen, da dies zu einer Reduzierung der Bedienkräfte und einer Schonung der Getriebebauteile führt. Vorzugsweise kann das Elektrowerkzeug auch eine Axialantriebsvorrichtung, insbesondere eine Schlagbohreinrichtung aufweisen.
Darüber hinaus ist es möglich, zur Vereinfachung der Bedienung und für einen automatischen Wechsel zwischen Betriebsarten ein gemeinsames Bedienelement für den Antriebsmotor und die Zusatzeinrichtung vorzusehen.
Mittels einer Absenkung der Leistung des Antriebsmotors lassen sich beim Betrieb des Elektrowerkzeugs die Bauteilebelastung sowie die Bedienkräfte beim Wechsel zwischen den Betriebszuständen reduzieren.
Es kann jedoch auch eine Reduzierung der Bauteilebelastung sowie ein einfaches Umschalten zwischen Betriebszuständen erzielt werden, wenn die Leistung des Antriebsmotors zeitweise erhöht wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn zwischen zwei Gängen eines Getriebes umgeschaltet werden soll, während der Bediener ansonsten keinen Betrieb des Elektrowerkzeugs vorsieht. Dadurch lässt sich ein Blockieren bzw. ein erhöhter Verschleiß an Getriebebauteilen verhindern.
Das erfindungsgemäße Elektrowerkzeug kann besonders vorteilhaft als ein Elektroschrauber, ein Elektrobohrschrauber, ein Elektroschlagschrauber, eine Bohrmaschine, eine Schlagbohrmaschine oder ein Bohrhammer ausgeführt sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Diese zeigen in:

1: eine Handbohrmaschine in vereinfachter Darstellung,
2: den Verlauf des Stromes I des Antriebsmotors der Handbohrmaschine gemäß der 1 über dem Betätigungsweg S seiner Schalterklinke,
3: eine abgewandelte Handbohrmaschine in vereinfachter Darstellung und
4: den Verlauf des Stromes I des Antriebsmotors der Handbohrmaschine gemäß der 3 bei verschiedenen Betriebsarten.

In 1 ist eine Handbohrmaschine 10 dargestellt, die ein Gehäuse 11 aufweist. Man erkennt ferner am unteren Ende des Handgriffs 12 einen Akkupack 13, welcher als Energiequelle für den Antrieb (Motor) und Elektronik der Handbohrmaschine 10 dient. Am Handgriff 12 ist weiterhin eine Schalterklinke 15 gelagert, welche von einem Bediener in Richtung des Pfeils 16 bewegbar ist. Eine Bewegung der Schalterklinke 15 in Richtung des Pfeils 16 wird im Weiteren auch als Bewegungsweg S der Schalterklinke 15 bezeichnet.
Die Handbohrmaschine 10 weist in ihrem Inneren einen mit einem Bohrfutter 18 oder Spindel über ein Getriebe 19 gekoppelten Antriebsmotor 20 auf. Der Antriebsmotor 20 ist über Leitungen 21, 22 mit einem Leistungssteuerungsschalter 23 verbunden, der über eine Leitung 24 mit der Schalterklinke 15 verbunden bzw. von dieser angesteuert ist.
Zusätzlich ist die Schalterklinke 15 über eine Verbindung 25 noch mit einer als Zusatzeinrichtung ausgebildeten automatischen Getriebeumschalteinrichtung 26 verbunden. Die Getriebeumschalteinrichtung 26 kann beispielsweise die Untersetzung des mit dem Antriebsmotor 20 gekoppelten Getriebes 19 zwischen zwei Stufen wechseln, einem ersten Gang mit einer hohen Untersetzung (= geringe Drehzahl des Bohrfutters 18) und einem zweiten Gang mit niedriger Untersetzung (= hohe Drehzahl des Bohrfutters 18). Hierbei erhält die Getriebeumschalteinrichtung 26 eine entsprechende Information für den Gangwechsel über die Verbindung 25 dann, wenn der Bewegungsweg S einen bestimmten Wert erreicht hat.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Handbohrmaschine 10 wird nachfolgend anhand der 2 näher erläutert. Man erkennt, dass zwischen dem Betätigungsweg S0 und S1 noch kein Strom I durch den Antriebsmotor 20 fließt. Der Weg zwischen S0 und S1 entspricht der Stellung der Schalterklinke 15, bei der der Bediener seine Finger auf die Schalterklinke 15 aufliegen hat, jedoch noch nicht Bohren will. Dadurch soll ein unbeabsichtigtes Anlaufen des Antriebsmotors 20 durch eine geringfügige Bewegung der Finger des Bedieners vermieden werden.
Wird nun die Schalterklinke 15 weiter gedrückt, so fließt durch den Antriebsmotor 20 zwischen den Stellungen S1 und S2 ein mit dem Bewegungsweg S steigender Strom I. Dies ist gleichbedeutend mit einer steigenden Drehzahl des Antriebsmotors 20 bzw. des Bohrfutters 18, wobei sich das Getriebe 19 hierbei stets noch in seinem zweiten Gang (= niedrige Untersetzung) befindet. Der mit der Stellung S2 verbundene Strom Imax entspricht hierbei dem Grenzwert des Stromes I durch den Antriebsmotor 20, der insbesondere mit Blick auf die (Dauer-) Belastbarkeit des Antriebsmotors 20 begrenzt ist.
Wird nun die Schalterklinke 15 über die Stellung S2 in Richtung S3 weiterbewegt, so soll zur Erhöhung des Drehmoments durch die Getriebeumschalteinrichtung 26 in den ersten Gang mit erhöhter Untersetzung umschaltet werden. Sobald daher die Stellung S3 an der Schalterklinke 15 erreicht ist, wird über die Verbindung 25 die Getriebeumschalteinrichtung 26 betätigt. Gleichzeitig wird erfindungsgemäß der Strom I durch den Antriebsmotor 20 während des Gangwechsels zwischen den Stellungen S3 und S4 reduziert. Dadurch wird auch das Drehmoment, das am Antriebsstrang des Antriebsmotors 20 anliegt, d.h. insbesondere auch das in der Getriebeumschalteinrichtung 26 anliegende Drehmoment reduziert. Dadurch ist der eigentliche Schaltvorgang mit geringeren Drehmomenten durch die Getriebeumschalteinrichtung 26 durchführbar. Diese reduzierten Drehmomente ermöglichen auch ein Umschalten bzw. einen Gangwechsel, wenn der Antriebsmotor 20 blockiert sein sollte.
Ergänzend wird erwähnt, dass beim umgekehrten Durchlaufen des Betätigungsweges S zwischen S4 und S3 auf einen reduzierten Drehmomentbedarf geschlossen wird, worauf ebenfalls ein Gangwechsel mit reduziertem Strom I im Antriebsmotor 20 stattfindet. Hierbei schaltet die Gangumschalteinrichtung 26 vom Gang mit höherer Übersetzung in den Gang mit geringerer Untersetzung um.
Bei der in der 3 dargestellten abgewandelten Handbohrmaschine 10a weist diese einen manuell betätigbaren Gangumschalter 30 auf, der mit der Gangumschalteinrichtung 26a gekoppelt ist. Bei der Handbohrmaschine 10a ist im Gegensatz zur Handbohrmaschine 10 somit die Schalterklinke 15alediglich mit dem Antriebsmotor 20a gekoppelt.
Anhand der 4 werden nachfolgend zwei verschiedene Betriebsarten der Handbohrmaschine 10a näher erläutert: Der Kurvenverlauf A stellt dabei den Fall dar, bei dem der Bediener zunächst zwischen den Stellungen S10 und S11 die Drehzahl (bei eingelegtem zweiten Gang mit niedriger Untersetzung) stetig erhöht, was zu einem entsprechend stetig steigendem Strom I durch den Antriebsmotor 20a führt. Zwischen den Stellungen S11 und S12 fließt durch den Antriebsmotor 20a sein Maximalstrom Imax. Um das am Getriebe der Handbohrmaschine 10a anliegende Drehmoment zu steigern, ist es erforderlich, in den ersten Gang mit (gegenüber dem zweiten Gang) erhöhter Untersetzung umzuschalten. Dies erfolgt manuell durch den Bediener, indem dieser den Gangumschalter 30 betätigt. Dies soll in der Stellung S12 erfolgen, wobei angemerkt wird, dass dies auch bei einer anderen Stellung der Schalterklinke 15a erfolgen könnte. Die Betätigung des Gangumschalters 30 in der Stellung S12 hat zur Folge, dass der Strom I durch den Antriebsmotor 20a zeitweise reduziert wird, so dass der Gangwechsel durch die Gangumschalteinrichtung 26a analog zur Handbohrmaschine 10 bei reduziertem anliegendem Drehmoment im Antriebsstrang erfolgt. Der Gangwechsel ist in der Stellung S13 abgeschlossen.
Die durch den Kurvenverlauf B dargestellte zweite Betriebsart stellt den Fall dar, bei der der Bediener einen Gangwechsel zum Beispiel von dem zweiten in den ersten Gang wünscht, ohne dass hierzu die Handbohrmaschine 10a im Betrieb ist bzw. gebohrt wird. Der Antriebsmotor 20a steht hierbei also (zunächst) still. Somit ist in der 4 der Verlauf des Stromes I durch den Antriebsmotor 20a während des Gangwechselereignisses E dargestellt. Hierbei ist zu erwähnen, dass es bei einem Gangwechsel bei stillstehendem Antriebsmotor 20a dazu kommen kann, dass die Mitnahmeverzahnung zwischen einem Schalthohlrad und seinem Gegenstück stirnseitig aufsetzt. Dies führt zu einem Blockieren in der Gangumschalteinrichtung 26a. Dies wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass bei einem Gangwechselwunsch des Bedieners durch Betätigen des Gangumschalters 30, ohne dass zusätzlich die Schalterklinke 15a betätigt wird, während des Garigwechsels der Antriebsmotor 20a mit einer geringen Drehzahl, zum Beispiel mit 10 Umdrehungen pro Minute betrieben wird, was in der 4 durch den Stromverlauf zwischen den Punkten P1 und P2 dargestellt sein soll, wobei hierbei zeitweise ein geringer Strom I durch den Antriebsmotor 20a fließt. Somit wird ein Blockieren von Zahnrädern oder Getriebebauteilen im Getriebe der Handbohrmaschine 10a vermieden.
Ergänzend wird erwähnt, dass die Erfindung selbstverständlich auch bei anderen Elektrowerkzeugen als den beschriebenen Handbohrmaschinen 10, 10a angewendet werden kann. Ferner ist die Anwendung nicht auf die beschriebenen Gangwechsel beschränkt. Eine analoge Herabsetzung des Stromes bzw. der Leistung durch einen Antriebsmotor kann auch beispielhaft bei einem Wechsel einer Betriebsart (zum Beispiel von Bohren in Schlagbohren) erfolgen. Zusätzlich können auch mehrere Funktionen (Gangwechsel, Betriebsarten) an ein und demselben Elektrowerkzeug realisiert sein, wobei ggf. jede einzelne der Funktionen eine Beeinflussung des Stromflusses bzw. der Leistungsaufnahme des Antriebsmotors des Elektrowerkzeuges zur Folge hat.
Weiterhin wird erwähnt, dass eine Veränderung der Leistung nicht nur über eine Änderung des Stromprofils, sondern beispielsweise auch über eine Anpassung einer Pulsweitenmodulation o. Ä. erzielt werden kann.

Claims

Elektrowerkzeug (10; 10a), mit einem Antriebsmotor (20; 20a) und wenigstens einer mit dem Antriebsmotor (20; 20a) gekoppelten Zusatzeinrichtung (26; 26a) zum Umschalten zwischen wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebszuständen, wobei der Antriebsmotor (20; 20a) und die wenigstens eine Zusatzeinrichtung (26; 26a) mittels wenigstens einer Bedieneinrichtung (15; 15a, 30) ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Antriebsmotors (20; 20a) beim Betätigen der wenigstens einen Zusatzeinrichtung (26; 26a) abgesenkt wird.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zusatzeinrichtung eine Gangumschalteinrichtung (26; 26a) für ein mehrere Gänge aufweisendes Getriebe (19) und/oder eine Axialantriebsvorrichtung, insbesondere eine Schlagbohreinrichtung ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Antriebsmotors (20) und der wenigstens einen Zusatzeinrichtung (26) über eine gemeinsame Bedieneinrichtung (15) erfolgt.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinrichtung (15) ein Schalter zur Drehzahlbeeinflussung des Antriebsmotors (20) ist.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Leistung des Antriebsmotors (20; 20a) über eine Absenkung des Stromes (I) durch den Antriebsmotor (20; 20a) erfolgt.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Leistung des Antriebsmotors (20; 20a) über eine Anpassung einer Pulsweitenmodulation erfolgt.
Elektrowerkzeug nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrowerkzeugmaschine als ein Elektroschrauber, ein Elektrobohrschrauber, ein Elektroschlagschrauber, eine Bohrmaschine, eine Schlagbohrmaschine oder ein Bohrhammer ausgeführt ist.