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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit mindestens einem rotatorisch und/oder translatorisch bewegbarem Werkzeug und einem elektromotorischen Antrieb, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgeräts mit mindestens einem elektromotorisch antreibbaren Werkzeug.
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Stand der Technik
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Ein als Stabmixer ausgebildetes Haushaltsgerät der eingangs genannten Art wird in dem Gebrauchsmuster
DE 89 03 799 U1 offenbart. Das Rührgerät weist einen zylindrisch geformten, üblicherweise aus Kunststoff spritzgegossenen Handgriff auf, aus welchem koaxial ein Wellenschaft auskragt. Der Wellenschaft ist an seinem freien Ende mit einem glockenförmigen, vom Wellenschaft wegweisend offenen Fußteil ausgestattet, in welches ein Werkzeug zur rührenden oder schneidenden Bearbeitung von Behandlungsgut, beispielsweise Teig, Gemüse oder dergleichen, einsetzbar ist. Das Werkzeug wird bei Bedarf durch eine im Wellenschaft angeordnete Antriebswelle in Drehung versetzt. Der Wellenschaft ist seinerseits mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung verbunden.
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Es ist bekannt, als Antriebseinrichtung im Handgriff angeordnete elektronische oder Zweistufenmotoren vorzusehen, deren Drehzahl sich bei Belastung, insbesondere bei der Bearbeitung schwerer Teige oder dergleichen, verlangsamt. Alternativ wird vorgeschlagen, durch den Handgriff eine flexible Welle hindurchzuführen, die mit einem außerhalb des Handgriffs befindlichen, regelbaren und luftgekühlten Elektromotor in Drehverbindung steht. Durch diese räumliche Trennung von Haushaltsgerät und elektromotorischem Antrieb soll auch eine langandauernde Bearbeitung von heißem oder kochendem Gut, beispielsweise bei der Marmeladenzubereitung, ermöglicht werden.
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Von derartigen Haushaltsgeräten können bei unsachgemäßem Gebrauch gegebenenfalls Gefahren ausgehen. Es kann bei missbräuchlicher Handhabung nicht ausgeschlossen werden, dass der Benutzer in Kontakt mit dem außerhalb des Behandlungsguts nur von oben durch das Fußteil verdeckten Werkzeug gerät. Darüber hinaus kann insbesondere beim Bearbeiten heißen, flüssigen Behandlungsguts beim Anlaufen des Geräts gegebenenfalls ein Herausspritzen aus dem Aufnahmegemäß auftreten.
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Aus dem Gebrauchsmuster
DE 93 01 408 U1 ist bekannt, ein Handrührgerät mit einem aus Klarsichtfolie bestehenden Spritzschutz auszustatten, welcher in der Mitte Ausnehmungen für die Durchführung der Rührwerkzeuge aufweist und randseitig auf dem Aufnahmegefäß aufliegt. Eine ausreichende Luftzufuhr soll durch Luftlöcher in der Klarsichtfolie gewährleistet werden. Eine derartige Vorrichtung kann hinsichtlich ihrer Handhabung unkomfortabel sein und sie kann auch ein Berühren der Werkzeuge bei unbeabsichtigten Einschalten des Geräts vor dem Auflegen des Spritzschutzes nicht verhindern.
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In der Patentschrift
DE 100 33 032 C1 wird ein das Werkzeug abschirmendes Fußteil für einen Stabmixer beschrieben, das an seinem unteren Rand wellenartig ausgebildet und an seinen Mantelflächen mit Ausströmöffnungen ausgestattet ist. Durch diese Ausbildung sollen unbeabsichtigtes Spritzen durch aus dem Aufnahmegefäß herausgeschleudertes Behandlungsgut sowie ein Festsaugen des Stabmixers am Boden des Behandlungsgefäßes vermieden werden. Ein Kontakt mit dem sich außerhalb des Behandlungsguts befindlichen Werkzeugs bei versehentlichem Betätigen des Stabmixers kann diese Ausbildung ebenfalls nicht verhindern.
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In der Offenlegungsschrift
DE 2 904 159 A wird ein elektrisches Handgerät zur selektiven Benutzung von Rühr- oder Schneidwerkzeugen offenbart, bei welchem durch eine Werkzeugabtastung eine Schaltung auf Dauerbetrieb ausgeschlossen ist, sobald ein Schneidwerkzeug in das Handgerät eingesetzt ist. Durch diesen Sicherheitsmechanismus kann unter Umständen die Zeitdauer verringert werden, in welcher der Benutzer unbeabsichtigt mit dem Schneidwerkzeug in Berührung gerät.
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Aus dem Gebrauchsmuster
DE 83 22 822 U1 ist ferner bekannt, die Sicherheit elektromotorisch betriebener Haushaltsgeräte durch einen Ein/Aus-Schalter mit einer zusätzlichen Einschaltsperre zu verbessern, welche vor dem Einschalten des Geräts gelöst werden muss, Hierdurch wird ein Einschalten des Geräts durch Kinder oder ein versehentliches Einschalten, beispielsweise beim Reinigen des Geräts, erschwert oder sogar ganz verhindert.
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In der Offenlegungsschrift
DE 41 34 025 A1 wird ein fahrbares Mischgerät mit einem schwenkbar gelagerten, drehangetriebenen Rührer mit nach unten abragenden, stabförmig ausgebildeten Rührarmen beschrieben, welche vor Aufnahme des Rührvorgangs von oben in das im Aufnahmegefäß befindliche Mischgut eingeführt werden. Mittels zweier Sicherheitsschalter wird gewährleistet, dass ein Betätigen des Mischgeräts nur bei eingesetztem Aufnahmegefäß und eingeschwenktem Rührer möglich ist. Eine derartige Schaltung kann bei handgeführten Haushaltsgeräten jedoch schwer umsetzbar sein.
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Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Haushaltsgerät hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit von Verletzungen durch drehende Werkzeuge sowie in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit des Herausspritzens von Behandlungsguts weiter zu verbessern.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Haushaltsgerät dadurch gelöst, dass das Haushaltsgerät Mittel zur Erfassung des Belastungszustands des Werkzeugs sowie eine Steuerungseinrichtung aufweist, die zur Veränderung der Leistung des elektromotorischen Antriebs in Abhängigkeit vom gemessenen Belastungszustand geeignet ist. Eine Lösung dieser Aufgabe erfolgt ferner durch Anwendung eines Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgerät mit elektromotorisch betriebenen Werkzeugen, bei welchem der Belastungszustand des Werkzeugs erfasst und die Leistung des elektromotorischen Antriebs erhöht wird, sobald der gemessene Belastungszustand einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht.
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Es ist ein erreichbarer Vorteil der Erfindung, dass der Benutzer bei einer missbräuchlichen Handhabung des Haushaltsgerät nur mit einem mit geringer Leistung („Hibernate Mode”) betriebenen Werkzeug in Berührung gelangen kann, so dass die Gefahr von Verletzungen deutlich verringert wird. Darüber hinaus wird die Wahrscheinlichkeit des Herausspritzens von Behandlungsgut aus dem Aufnahmegefäß deutlich verringert, sollte ein sich bereits bewegendes Werkzeug in das Behandlungsgut eingeführt werden. Dennoch steht nach dem Eintauchen des Werkzeugs in das Behandlungsgut zu dessen Bearbeitung eine ausreichende Leistung zur Verfügung („Power Mode”).
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Die Erfindung kann mit besonderem Vorteil bei Haushaltsgeräten mit rotierenden Werkzeugen zum Einsatz kommen, beispielsweise bei Stabmixern, Handrührgeräten oder Brotschneidemaschinen. Das Haushaltsgerät kann dabei einzelne oder mehrfach angeordnete Werkzeuge aufweisen. Eine erfolgreiche Anwendung ist jedoch grundsätzlich auch bei Haushaltsgeräten mit sich translatorisch bewegenden Werkzeugen, beispielsweise elektrischen Messern, vorstellbar.
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Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung
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Vorteilhafte Aus- oder Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein bevorzugtes Haushaltsgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung des Belastungszustand des Werkzeugs zur Bestimmung der Drehzahl des Werkzeugs oder deren Änderung vorgesehen sind. Bei einem versehentlichen Kontakt mit dem unter geringer Leistung laufenden Werkzeug ist eine nennenswerte Änderung der Drehzahl nicht zu erwarten. Wird das Werkzeug jedoch in das Behandlungsgut eingeführt, fällt die Drehzahl des Werkzeugs infolge des sprunghaft erhöhten Widerstands deutlich ab. Die Erfassung der Drehzahl des Werkzeugs kann beispielsweise durch eine optische oder magnetische Markierung am Schaft der Antriebswelle oder des Elektromotors erfolgen, die beim Vorbeieilen an einem entsprechenden Sensor einen elektrischen Impuls erzeugt. Aus der zeitlichen Abfolge der Impulse kann dann die Drehzahl des Werkzeugs errechnet werden.
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In besonders einfacher Weise kann die Erfassung des Belastungszustand des Werkzeugs jedoch dadurch erfolgen, dass Mittel zur Bestimmung der Stromaufnahme des elektromotorischen Antriebs oder deren Änderung vorgesehen sind. Die Messung der Stromaufnahme ist mit einfachen elektronischen Bauteilen realisierbar und gegebenenfalls bereits im Rahmen einer Überlastabschaltung im Haushaltsgerät vorgesehen.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Haushaltsgerät zusätzlich mit einer Sicherheits-Einschaltvorrichtung aus mindestens zwei Schaltelementen ausgestattet ist, die zum Einschalten des Haushaltsgeräts in eine Einschaltposition zu verstellen sind. Hierdurch werden nicht nur die möglichen Auswirkungen, sondern auch die Wahrscheinlichkeit eines ungewollten Einschaltens des Haushaltsgeräts verringert. Durch eine geeignete räumliche Anordnung der Handhaben der Schaltelemente oder der geforderten Schaltabfolge kann vermieden werden, dass ein ungewolltes Betätigen beider Schaltelement erfolgt.
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Dabei kann mit Vorteil vorgesehen werden, dass die Schaltelemente elektrisch mit dem elektromotorischen Antrieb wirkverbunden sind. Dies kann auf eine einfache Weise durch eine Reihenschaltung von Schaltelementen in der Stromzuführung zum elektromotorischen Antrieb erfolgen, so dass ein Stromfluss und eine Inbetriebnahme des Haushaltsgeräts nur dann erfolgen, wenn sich beide Schaltelemente gleichzeitig in Einschaltposition befinden.
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Alternativ kann vorgesehen werden, dass die Schaltelement miteinander mechanisch und mindestens ein Schaltelement mit dem elektromotorischen Antrieb elektrisch wirkverbunden sind. Dies kann auf einfache Weise und raumsparende Weise durch eine einfache mechanische Verriegelung eines Schaltelements erfolgen, welches zur Unterbrechung der Stromzuführung zum elektromotorischen Antrieb geeignet ist.
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Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät ist weiterhin mit Vorteil mit Mitteln ausgestattet, welche zur Abgabe eines akustischen Signals in Abhängigkeit vom Belastungszustand des Werkzeugs vorgesehen sind. Hierdurch wird der Benutzer darauf hingewiesen, dass sich das Werkzeug des Haushaltsgerät bereits in Bewegung befindet, der Belastungszustand jedoch darauf schließen lässt, dass das Werkzeug noch nicht oder nicht vollständig in das Behandlungsgut eintaucht und somit ein ungewollte Kontakt des Benutzers mit dem Werkzeug nicht ausgeschlossen ist. Alternativ oder zusätzlich können Mittel zur Abgabe eines optischen Signals in Abhängigkeit vom Belastungszustand des Werkzeugs vorgesehen werden. Hierdurch wird die Sicherheit des Haushaltsgeräts nochmals verbessert.
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Ein bevorzugtes Verfahren zum Betreiben des Haushaltsgeräts zeichnet sich dadurch aus, dass die Drehzahl des Werkzeugs erfasst und die Leistung des elektromotorischen Antriebs erhöht wird, sobald die Drehzahl des Werkzeugs einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht und insbesondere unter eine Grenzdrehzahl abfällt. Ein derartiges Vorgehen ist regelungstechnisch besonders einfach umsetzbar.
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Mit besonderem Vorteil kann ferner vorgesehen werden, dass die Drehzahl des Werkzeugs erfasst und die Leistung des elektromotorischen Antriebs erhöht wird, sobald der Drehzahlgradient des Werkzeugs einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht. Durch dieses Vorgehen ist eine besonders feinfühlige Umschaltung von geringer Leistung („Hibernate Mode”) auf hohe Leistung („Power Mode”) möglich.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass die Stromaufnahme des elektromotorischen Antriebs erfasst und die Leistung des elektromotorischen Antriebs erhöht wird, sobald die Stromaufnahme des elektromotorischen Antriebs einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht. In diesem Fall kann die Erfassung des Belastungszustands durch gegebenenfalls bereits vorhandene elektronische Komponenten des Haushaltsgeräts und seines elektromotorischen Antriebs erfolgen.
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Mit Vorteil ist das Verfahren ferner dahingehend ausgebildet, dass die Stromaufnahme des elektromotorischen Antriebs erfasst und die Leistung des elektromotorischen Antriebs erhöht wird, sobald der Gradient der Stromaufnahme des elektromotorischen Antriebs einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht. Dieses Vorgehen ermögliche gleichfalls eine besonders sensible Leistungsregelung.
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Die genannten bevorzugten Verfahren werden in der Regel alternativ ausgewählt werden. Es ist jedoch grundsätzlich nicht ausgeschlossen, diese auch miteinander zu verknüpfen.
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Besonders vorteilhaft ist ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgerät mit elektromotorisch betriebenen Werkzeugen, bei welchem der Belastungszustand des Werkzeugs erfasst und die Leistung des elektromotorischen Antriebs verringert wird, sobald der gemessene Belastungszustand den vorgegebenen Schwellenwert verlässt. Hierdurch wird kommen die Vorzüge der Erfindung nicht nur vor den Eintauchen des Werkzeugs in das Behandlungsgut, sondern auch bei einem Herausziehen des sich noch bewegenden Werkzeugs aus dem Behandlungsguts zum Tragen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: den Verfahrensablauf an einem ersten erfindungsgemäßen Haushaltsgerät;
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2: das Vorgehen nach eine anderen Ausbildung der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele
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Das in 1 dargestellte Haushaltsgerät 1 ist als Stabmixer 2 ausgebildet und besteht aus einem Handgriff 3, einem von diesem abragenden Wellenschaft 4 und einem an diesen angeformten Fußteil 5. Handgriff 3, Wellenschaft 4 und Fußteil 5 sind ein- oder mehrstückig als Spritzgießteile aus pflegeleichtem Kunststoff gefertigt. Das Fußteil 5 weist die Form einer nach unten offenen Glocke auf und nimmt ein rotierendes Rühr- oder Schneidwerkzeug auf (Pfeil 6), das drehfest auf das auskragende Ende einer durch den Wellenschaft 4 geführten Welle aufsetzbar ist. Das andere Ende der Welle ist mit einem elektromotorischen Antrieb M verbunden, der im Handgriff 3 angeordnet ist und über ein Netzkabel 7 an ein übliches 230 V-Wechselstromnetz angeschlossen werden kann. Alternativ ist auch eine Stromversorgung durch einen im Handgriff 3 angeordneten Akkumulator möglich. Im Handgriff 3 befindet sich ferner eine Sicherheits-Einschaltvorrichtung 8 mit einem ersten Schaltelement 9 und einem zweiten Schaltelement 10, die in Reihe in der Stromzuführung 11 zum elektromotorischen Antrieb M angeordnet sind. Die Schaltelemente 9, 10 können über Handhaben der Sicherheits-Einschaltvorrichtung 8, beispielsweise über Druckknöpfe, unabhängig voneinander betätigt werden.
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Da das glockenartige Fußteil 5 das beispielsweise messerartige ausgebildete Werkzeug nur von oben und seitlich verdeckt, kann grundsätzlich nicht ausgeschlossen werden, dass der Benutzer des Haushaltsgeräts oder eine in der Nähe befindliche Person das Werkzeug berühren. Sofern sich das Werkzeug nicht in Bewegung befindet, ist dieser Kontakt in Regel unproblematisch. Nach dem Eintauchen des Werkzeugs in das Behandlungsgut stellt dieses ebenfalls keine Gefahrenquelle dar. Ein Kontakt mit einem außerhalb des Behandlungsguts frei unter voller Leistung rotierenden Werkzeug ist jedoch unbedingt zu vermeiden. Ferner kann ein unter voller Leistung drehendes Werkzeug nach dem Herausziehen aus dem Behandlungsgut, insbesondere falls dieses heiß ist, durch Erzeugung von Spritzern auch ohne direkten Kontakt mit dem Werkzeugs sicherheitskritisch sein.
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Um das Haushaltsgerät 1 in Betrieb zu nehmen, sind zunächst das als einfacher Ein/Aus-Schalter (On/Off) vorgesehene Schaltelement 9 sowie das als zusätzliche Sicherheitstaste S dienende Schaltelement 10 gleichzeitig zu betätigen (Pfeil 12, 12'). Der elektromotorische Antrieb M des Haushaltsgeräts 1 geht aus der Startphase in eine Phase geringer Leistungsabgabe über (siehe Diagramm: Leistung P über Zeit t), in welcher das vor dem Eintauchen in das Behandlungsgut quasi widerstandsfrei drehende Werkzeug mit einer relativ hohen Drehzahl n rotiert (siehe Diagramm Drehzahl n über Zeit t). Wegen der geringen Leistungsabgabe des elektromotorischen Antriebs M in Verbindung mit der geringen Masse des Werkzeugs stellt dieses in diesem Zustand bei Berührung keine wesentliche Gefahrenquelle dar. Um das verbleibende Risiko für den Benutzer noch weiter abzusenken, wird dieser Betriebszustand durch ein akustisches und/oder optisches Signal (gegebenenfalls auch durch ein taktiles Signal, beispielsweise durch Vibrationen) dem Benutzer und seinem Umfeld mitgeteilt.
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Mit dem Eintauchen des Werkzeugs in das Behandlungsgut fällt die den Belastungszustand des Werkzeugs kennzeichnende, über Sensoren gemessene Drehzahl n sprunghaft ab (Pfeil 13). Der berechnete Drehzahlgradient oder das Unterschreiten eines festgelegten Schwellenwerts (Grenzdrehzahl) veranlassen die Steuerungseinrichtung („Smart Electronic (SE)”) des Haushaltsgeräts 1 dazu (Pfeil 14), die Leistung des elektromotorischen Antriebs erheblich anzuheben, so dass eine Bearbeitung des Behandlungsguts ermöglicht wird. Beim Herausziehen des Werkzeugs 5 aus dem Behandlungsgut dient die nicht gezeigte sprunghafte Zunahme der Drehzahl n als Indiz für die Entlastung des Werkzeug. Die Steuerung des Haushaltsgeräts 1 regelt die Leistung des elektromotorischen Antriebs M in diesem Fall wieder auf einen geringen Wert herunter.
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Ein alternatives Verfahren zum Betreiben des Haushaltsgeräts 1 wird in 2 gezeigt, wobei sich der grundsätzliche Aufbau des Stabmixers 2 von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht unterscheidet. Anstelle von Sensoren zur Bestimmung der Drehzahl n sind in diesem Fall jedoch Mittel zur Ermittlung der Stromaufnahme des elektromotorischen Antriebs M vorgesehen. Mit dem Eintauchen des Werkzeugs in das Behandlungsgut steigt der aufgenommene Strom I deutlich an (siehe Pfeil 15 zum Diagramm: Strom I über Zeit t). Der berechnete Gradient der Stromaufnahme oder das Überschreiten eines festgelegten Schwellenwerts (Grenzstromaufnahme) veranlassen die Steuerung des Haushaltsgeräts 1 dazu (Pfeil 16), die Leistung des elektromotorischen Antriebs M zu erhöhen, um ein ausreichendes Drehmoment für die Bearbeitung des Behandlungsguts bereit zu stellen. Die Mittel zur Bestimmung der Stromaufnahme können ferner dazu dienen, beim Überschreiten eines weiteren, höheren Grenzwerte (Überlaststrom) den elektromotorischen Antrieb M abzuschalten, um beispielsweise bei einem Blockieren des Werkzeugs Schäden am Haushaltsgerät zu vermeiden.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Haushaltsgerät
- 2
- Stabmixer
- 3
- Handgriff
- 4
- Wellenschaft
- 5
- Fußteil
- 6
- Pfeil (Drehrichtung rotierendes Werkzeug)
- 7
- Netzkabel
- 8
- Sicherheits-Einschaltvorrichtung
- 9
- Schaltelement
- 10
- Schaltelement
- 11
- Stromzuführung
- 12, 12'
- Pfeil (Wirkung der betätigten Sicherheits-Einschaltvorrichtung)
- 13
- Pfeil (Wirkung des Bearbeitungswiderstands auf die Drehzahl n)
- 14
- Pfeil (Steuerung der Leistung P in Abhängigkeit von der Drehzahl n)
- 15
- Pfeil (Wirkung des Bearbeitungswiderstands auf den aufgenommenen Strom I)
- 16
- Pfeil (Steuerung der Leistung P in Abhängigkeit vom aufgenommenen Strom I)
- I
- Strom
- M
- elektromotorischer Antrieb
- n
- Drehzahl
- P
- Leistung
- t
- Zeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 8903799 U1 [0002]
- DE 9301408 U1 [0005]
- DE 10033032 C1 [0006]
- DE 2904159 A [0007]
- DE 8322822 U1 [0008]
- DE 4134025 A1 [0009]
