DE19942157A1 - EIN/AUS-Schalt- oder Drehzahleinstelleinrichtung für Elektrowerkzeuge - Google Patents
EIN/AUS-Schalt- oder Drehzahleinstelleinrichtung für ElektrowerkzeugeInfo
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Abstract
Erfindungsgegenstand ist eine EIN/AUS-Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung für Elektrowerkzeuge, die einen durch ein einziges Betätigungselement (1) betätigbaren EIN/AUS-Schalter (2) einerseits und eine separate unmittelbar daneben angeordnete Drehzahlsteuereinrichtung mit einem Sensor (3) umfaßt, der bei einem über die Einschaltstellung hinausgehenden Verstellweg über einen Druckaufnehmer, einen Wegaufnehmer oder einen Weg/Druck-Aufnehmer ein Drehzahl-Steuersignal für den Motor des Elektrowerkzeugs bereitstellt. Der Sensor (3) ist hermetisch gekapselt oder besteht aus zwei berührungsfrei zusammenwirkenden Teilen (7, 9) eines Sensorsystems, so daß die gesamte Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung praktisch verschleißfrei bleibt, bei streng zeitlich aufeinanderfolgender Betätigung des Schalters (2) einerseits und des Sensors (3) andererseits über nur ein vom Bedienenden zu betätigendes Element, beispielsweise einen Drücker (1) oder einen Drehknopf (6).
Description
Die Erfindung betrifft eine durch ein Betätigungselement, wie einen Drücker,
eine Schiebetaste oder dergleichen, betätigbare EIN/AUS-Schalt- und Dreh
zahleinstelleinrichtung für Elektrowerkzeuge.
Zur Gattung von Elektrowerkzeugen eler hier im Vordergrund des Interesses
stehenden Art gehören Bohrhämmer, Kombihämmer, Bohrmaschinen, Schwing
schleifer und dergleichen, bei denen über eine Steuer- und Treiberelektronik
eine vorzugsweise stufenlose Veränderung der Drehzahl möglich ist. Bei han
delsüblichen Elektrowerkzeugen der genannten Art erfolgt die Drehzahleinstel
lung über einen beispielsweise drückerbetätigbaren Schalter, der zusätzlich zu
den Schaltkontakten ein Stellglied, insbesondere ein Potentiometer beinhaltet,
bei dem die Abgriffstellung eines Schleifers von der momentanen
Drückerstellung abhängt. Am Schleiferabgriff wird das Signal für die Drehzahl
vorgabe über die Motorelektronik abgegriffen. Die Widerstandsbahn des
Potentiometers ist jedoch trotz Kapselung und Abdichtungen nur schwer gegen
Eindringen von Staub zu schützen; sie nützt sich außerdem im Lauf der Zeit ab,
so daß das Elektrowerkzeug schon aus diesem Grund häufiger gewartet werden
muß. Sobald auch nur minimale Staubpartikel auf die Widerstandsbahn gelan
gen, können Funktionsstörungen auftreten und/oder die Lebensdauer der
Widerstandsbahn nimmt stark ab. Zu berücksichtigen ist auch, daß geräte
spezifische Ausführungsvarianten der Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung
hergestellt und auf Vorrat gehalten werden müssen.
Das grundsätzliche Problem, insbesondere bei der Verwendung von
Potentiometern als Stellglied für die Drehzahl der Antriebsmotoren von Elektro
werkzeugen, verursacht durch Verschleiß, Abrieb, Vibrationen und dergleichen,
ist bereits erkannt und auch gelöst worden. So beschreibt die Druck
schrift EP 0 423 673 B1 als Stellglied zur Veränderung elektrischer, die Dreh
zahl des Antriebsmotors bestimmender Größen einen Drucksensor mit einem
verstellbaren Drücker, dessen zugeordneter längsverschieblicher Stößel über
einen quer abstehenden Arm auf eine Druckfeder wirkt, um so als Verbesserung
gegenüber dem für einen ähnlichen Zweck in US 3,386,067 beschriebenen
Drucksensor einen von einem größeren Verschiebeweg des Drückers abhängigen
Druckaufbau am Drucksensor zu erreichen.
Der bekannte Drehzahlregler vermeidet zwar die geschilderten Schwierigkeiten
mit bisher bei Elektrowerkzeugen verwendeten Potentiometern; er hat jedoch
den Nachteil, daß er als völlig getrennt zu betätigende Einrichtung am Elektro
werkzeug vorgesehen ist mit der Folge von Handhabungsschwierigkeiten, da der
Gerätebenutzer bei Konzentration auf die Bearbeitungsstelle oder das Werkstück
beide Hände am Werkzeuggehäuse gezielt positioniert und in der Regel nur einen
oder zwei Finger beweglich hält, um den Geräteschalter zu betätigen. Die
Betätigung eines zweiten, in diesem Fall des Drehzahlstellglieds ist nachteilig,
weil eine schnelle Reaktion bei notwendiger rascher Abschaltung des Geräts
verzögert werden kann. Darüber hinaus ist jedes zusätzliche, von außen zu
bedienende, insbesondere mechanische Betätigungsglied aus vielerlei Gründen
unerwünscht wegen Verschleißes, Erhöhung des Fertigungs- und Bedienungs
aufwands, potentieller Abdichtungsprobleme und dergleichen.
Der im Patentanspruch 1 definierten Erfindung einer funktionalen Verbindung
eines Schalters und einer separaten Drehzahl-Steuereinrichtung liegt damit die
Aufgabe zugrunde, eine über nur ein einheitliches Betätigungselement zu bedie
nende EIN/AUS-Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung für Elektrowerkzeuge
zu schaffen, die auch für sehr lang angesetzte Nutzungsintervalle weitgehend
verschleißfrei und funktionstüchtig bleibt, die preiswert ist und sich für eine
Vielzahl von Elektrowerkzeugen unterschiedlicher Art und Leistungsklassen in
gleicher einheitlicher Ausführung realisieren läßt.
Mit der im Patentanspruch 2 angegebenen vorteilhaften Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung wird durch die un
mittelbar nebeneinander vorgesehene Anordnung eines stößelbetätigbaren EIN/
AUS-Schalters und der mit einem Sensor versehenen separaten Drehzahl-Steu
ereinrichtung der Vorteil erreicht, daß mit einem einfachen einseitig angelenkten
Schwenkglied, das beispielsweise mit einem Finger als schwenkbarer Drücker zu
betätigen ist, sowohl die EIN/AUS-Schaltfunktion als auch eine feinfühlige
Drehzahleinstellung ermöglicht wird.
Sofern bei der Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 2, beispielsweise
aus räumlichen Gründen, längere Verschiebewege eines Schalterbetätigungs
glieds unerwünscht sind, so ist die im Patentanspruch 3 angegebene Ausbildung
des Drückers von Vorteil, nämlich als gelenkiges Schwenkglied, vorzugsweise be
stehend aus zwei starren Teilen, die durch einen elastischen Bereich einstückig
miteinander verbunden sind oder auch durch ein Scharnier oder Gelenk.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf
die Zeichnung in nur als Beispiel zu verstehenden Ausführungsvarianten näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in drei Betriebspositionen eine drückerbetätigte Schalt- und
Drehzahleinstelleinrichtung für Elektrowerkzeuge gemäß der
Erfindung;
Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsvariante einer Schalt- und Dreh
zahleinstellefnrichtung, die durch eine Druck- und Schiebe
bewegung eines Drückerelements zeitsequentiell betätigbar sind;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante einer Schalt- und Dreh
zahleinstelleinrichtung gemäß der Erfindung bei welcher ein
gelenkiges Drückerelement zur zeitsequentiellen Betätigung
eines EIN/AUS-Schalters einerseits und eines Sensors einer
Drehzahl-Steuereinrichtung andererseits vorgesehen ist;
Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Erfindung, bei der das Betäti
gungselement als Drehknopf ausgeführt ist;
Fig. 5 eine weitere Drehknopf-Variante mit einer anderen Art einer
Drehzahleinstelleinrichtung; und
Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Ausführungsvariante mit Dreh
knopf, bei welcher ein EIN/AUS-Schalter durch einen mit dem
Drehknopf verstellbaren Nocken betätigt wird.
Bei dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in der
Prinzipdarstellung der Fig. 1 in drei unterschiedlichen Stellungen oder Weg
positionen eines schwenkbaren Drückerelements 1 veranschaulicht ist, erkennt
man die separate, jedoch relativ nahe nebeneinander beabstandete Anordnung
eines durch Druck von oben betätigbaren Schalters 2 und eines Sensors 3, der
wesentlicher Teil einer Drehzahl-Steuereinrichtung ist, und einen durch einen
verschiebbaren Stößel 4 betätigbaren Drucksensor, der auch ein Wegsensor oder
ein kombinierter Weg-/Drucksensor sein kann. Durch eine Übersetzung, eine
Feder oder dergleichen läßt sich erreichen, daß der Verschiebeweg des Stößels 4
einen Druckwert und damit ein entsprechendes Steuersignal für die Motordreh
zahl bestimmt. Das obere Bild in Fig. 1 zeigt das Drückerelement 1 in der
Stellung "Schalter AUS". Wird das Drückerelement 1 über einen ersten Weg, im
dargestellten Beispiel einen Verschwenkweg, betätigt, so wird zunächst der
Schalter 2 durch Betätigen seines Stellglieds 5 EIN-geschaltet; siehe mittleres
Bild der Fig. 1. Wird das Drückerelement 1 über die EIN-Schaltposition hinaus
betätigt, also weiter durch den Finger des Benutzers verschwenkt, so wird der
Stößel 4 des Sensors 3 ein mehr oder weniger großes Wegstück linear verscho
ben, so daß der Sensor 3 ein insbesondere zum Verschiebeweg proportionales
elektrisches Steuersignal abgibt. Wie das untere Bild der Fig. 1 erkennen läßt,
ist in diesem Fall ein Schalter 2 mit relativ großem Nachlauf seines Stellglieds 5
erforderlich.
Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 2 wird ein längerer Nachlauf des Stell
glieds 5 am Schalter 1 durch Verwendung eines schwenk- und schiebbaren
Drückerelements 1 vermieden. Wie sich aus den drei Prinzipdarstellungen gut
erkennen läßt, zeigt das obere Bild wiederum die Stellung "Schalter AUS", das
mittlere Bild die Position "Schalter EIN" bei sehr niedriger Motordrehzahl und
das untere Bild eine Schwenk- und Schiebestellung des Drückerelements 1, bei
welcher das Stellglied 5 des Schalters 2 nach dem EIN-schalten auch bei stark
erhöhter oder maximaler Motordrehzahl nicht oder nur geringfügig weiter
verschoben wird, so daß insgesamt ein Schalter geringer Bauhöhe verwendet
werden kann.
Die Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsvariante mit einem Drückerelement 1,
das in sich flexibel ist und aus zwei starren Teilelementen 1a und 1b besteht,
die durch eine elastische Brücke 1c, beispielsweise eine geeignete Material
verdünnung einstückig verbunden sind. Die elastische Brücke 1c kann auch
durch ein knieartiges Gelenk, Scharnier oder dergleichen ersetzt sein. Die
beiden Teilelemente 1a bzw. 1b sind in sich starr und dienen, wie die Zeichnung
veranschaulicht, einerseits zur Betätigung des Stellglieds 5 und andererseits des
Sensor-Stößels 4. Wird das Drückerelement 1 betätigt, so wird - wie zuvor -
zunächst der Schalter 2 EIN-geschaltet, wobei das Stellglied 5 bereits im wesent
lichen seine Endstellung erreicht hat. Wird das Drückerelement 1 weiter ein
gedrückt, so kann sich das Teilelement 1a, das jetzt am Stellglied 5 an- oder
aufliegt, nicht weiter abwärts bewegen. Durch eine Kippbewegung des
Teilelements 1a und aufgrund der elastischen Brücke 1c, die sich, wie im
unteren Bild der Fig. 3 veranschaulicht, gegebenenfalls geringfügig dehnen
kann, wird eine weitere Ein- oder Abwärtsbewegung des Teilelements 1b des
Drückerelements 1 erreicht, wodurch - für den Bedienenden gegen spürbar zu
nehmenden Gegendruck - der Stößel 4 des Sensors 3 eingerückt wird. Vorteil
haft ist, daß auch bei dieser Ausführungsform ein Schalter 2 mit kleinerem
Nachlaufweg seines Stellglieds 5 verwendet werden kann. Als weiterer Vorteil
dieser Ausführungsform ergibt sich, daß der Bedienende beim Drücken des
Drückerelements 1 eine am Betätigungsfinger deutlich spürbare Tastinformation
über die Betätigung des Schalters 2 einerseits und eine erst danach sukzessiv
ansteigende Druckinformation über die Betätigung des Sensors der Drehzahl-
Steuereinrichtung und damit eine auch fühlbare Information über die ungefähre
Motordrehzahl erhält.
Bei den Ausführungsvarianten der Erfindung nach den Fig. 4, 5 und 6 ist das
Betätigungselement ein Drehknopf 6. Wird bei der Ausführungsform nach Fig. 4
der Drehknopf 6 um einen ersten Winkelbetrag in Richtung des Pfeiles 8 nach
rechts verdreht, so wird zunächst das Stellglied 5 nach unten gedrückt und
betätigt den Schalter 2 in die Schaltposition EIN. Gleichzeitig wird der Stössel 4
nach oben gezogen und erzeugt im Sensor 3, der wiederum ein Drucksensor, ein
Wegsensor oder ein kombinierter Weg-/Drucksensor sein kann, ein insbesondere
zum Verschiebeweg proportionales elektrisches Steuersignal zur Drehzah
leinstellung. Die untere Darstellung in Fig. 4 läßt exemplarisch eine gewisse
Zwischenposition erkennen, bei welcher der Schalter 2 EIN-geschaltet ist, und
der Sensor 3 annähernd einen maximal möglichen Verstellweg erreicht hat, so
daß in dieser Drehknopfstellung annähernd maximale Drehzahl des damit aus
gerüsteten Elektrowerkzeugs erreicht ist.
Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 5 besteht der Sensor 3 aus zwei getrenn
ten Teilelementen oder Teilbaugruppen, die zusammen ein Sensorsystem bilden,
beispielsweise aus einem am Drehknopf 6 fixierten Permanentmagneten 7, der
beim Verdrehen des Drehknopfs 6 in Drehrichtung 8 und nach dem EIN-Schal
ten des Schalters 2 in den Bereich wenigstens eines oder mehrerer durch den
Permanentmagneten 7 in zeitlicher Sequenz erregbarer Hall-Elemente 9 gelangt,
durch welche entweder eine elektronische Drehzahlregeleinrichtung getriggert
wird, oder die - bei mehreren Hall-Elementen - ein mehrstelliges Binärsignal zur
direkten Vorgabe einer bestimmten Drehzahl erzeugen.
Das Sensorsystem 3 kann auch durch eine andere Anordnung ersetzt sein,
beispielsweise durch eine elektrooptische Schaltanordnung. In diesem Fall wird
der Permanentmagnet 7 durch ein lichtemittierendes Element ersetzt sein,
während die Baugruppe 9 ein lineares Empfänger-Array sein kann, welches je
nach drehwinkelabhängiger Bestrahlung durch das lichtemittierende Element,
eine bestimmte Drehzahl für den Antrieb des Elektrowerkzeug vorgibt.
Die Ausführungsvariante der Erfindung nach Fig. 6 entspricht im wesentlichen
derjenigen der Fig. 5, jedoch mit dem Unterschied, daß der EIN/AUS-Schalter 2
ein in Fig. 6 nach oben federvorbelastetes Stellglied 5 aufweist, das in der AUS-
Stellung durch einen am Drehknopf 6 vorhandenen Nocken 10 eingedrückt ge
halten ist. Wird der Drehknopf 6 in Drehrichtung 8 verdreht, so gibt der Nocken
10 das Stellglied 5 frei, das jetzt nach oben springt und den Schalter 2 damit
EIN-schaltet.
Die besonderen Vorteile der Erfindung sind - ohne Anspruch auf Vollständigkeit
die folgenden:
- - Der Schalter 2 kann ein preiswertes handelsübliches Serienteil sein.
- - Der zum Schalter 2 unmittelbar benachbart angeordnete Sensor 3 kann ein hermetisch verschlossenes und verschleißfrei arbeitendes Bauteil, oder eine aus zwei berührungsfrei zusammenwirkenden Elementen bestehendes Sensorsystem sein, das insbesondere für eine große Produktpalette von Elektrowerkzeugen in gleicher Ausführung als Serien teil bereitgestellt werden kann.
- - Wie dem Benutzer schon von vielen auf dem Markt befindlichen hand geführten Elektrowerkzeugen bekannt, werden Schalter- und Dreh zahleinstellung weiterhin von nur einem Drückerelement oder Drehknopf aus betätigt.
Claims (7)
1. EIN/AUS-Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung für Elektrowerkzeuge
gekennzeichent durch die funktionale Verbindung eines Schalters (2), der
durch ein Betätigungselement (1, 5), bei dessen Bewegung von der AUS-Stellung
über einen ersten Weg EIN-schaltbar ist, und einer separaten Drehzahl-Steuer
einrichtung mit einem Sensor (3), der bei einer Weiterbewegung über den ersten
Weg hinaus einen Druckwert bezogen auf die Momentanposition des Betä
tigungselements (1) und/oder den Weg des Betätigungselement (1) erfaßt und
ein entsprechendes Drehzahl-Steuersignal für den Motor bereitstellt.
2. EIN/AUS-Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung nach Anspruch 1, bei
dem das Betätigungselement ein Drücker ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Drücker (1) ein einseitig angelenktes Schwenkglied und der Schalter (2) als
Druckschalter ausgebildet und näher zum Anlenkpunkt des Drückers (1)
angeordnet ist als die zum Schalter unmittelbar benachbarte fixierte Drehzahl
steuereinrichtung, die ein Sensor-Betätigungsglied (4) aufweist, das vom beweg
ten Drücker (1) erst nach EIN-Schalten des Schalters (2) betätigbar ist.
3. EIN/AUS-Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drücker als gelenkiges Schwenkglied (1a,
1b, 1c) ausgebildet ist.
4. EIN/AUS-Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement ein Drehknopf (5) ist,
der beim Verdrehen um einen ersten Drehwinkel den Schalter (2) EIN-schaltet
und beim Weiterdrehen im gleichen Drehsinn den Sensor (3) für die Drehzahl
steuerung aktiviert.
5. EIN/AUS-Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein magnetischer Sensor ist, der
durch einen mit dem Drehknopf (6) verbundenen Permanentmagneten (7) beim
Verdrehen des Drehknopfs (6) über den ersten Drehwinkel hinaus aktivierbar
ist, um die Drehzahl-Steuereinrichtung entsprechend dem weiteren Verdrehen
des Drehknopfs (6) zu betätigen.
6. EIN/AUS-Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Sensor (3) ein Hall-Element (7)
enthält.
7. EIN/AUS-Schalt- und Drehzahleinstelleinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehknopf (1) über einen mit diesem verbun
denen Nocken (10) den Schalter (2) betätigt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |