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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung an einem von Hand
führbaren
Elektrowerkzeug der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten
Art.
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Aus
der Offenlegungsschrift WO 96/11525 A1 ist ein Elektrowerkzeug bekannt,
welches mit einer solchen Schalteinrichtung ausgestattet ist. In
der praktischen Ausführung
ist an einem derartigen Elektrowerkzeug zusätzlich zum Hauptschalter ein
Funktionsvorwähler
oder Betriebsartenwähler
vorhanden, über
den eine der beiden Betriebsarten voreingestellt wird, in der das
Elektrowerkzeug während
einer Betriebsphase betrieben wird. Ein Wechsel der Betriebsarten
während
einer Betriebsphase, also während
eines Schraubvorganges ist hierbei nicht vorgesehen, deshalb ist
der Betriebsartenwähler
auch nicht so am Elektrowerkzeug angeordnet, daß er während der Betriebsphase leicht
bedient werden kann.
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Man
hat deshalb Möglichkeiten
geschaffen, um während
einer Betriebsphase, die mit der ersten Betriebsart, also mit einem
kontinuierlichen Drehmoment begonnen wird, automatisch in die zweite
Betriebsart überzuwechseln,
in der das Elektrowerkzeug mit einem pulsierenden Drehmoment arbeitet, wodurch
sich vor allem bei Belastung ein mehr oder weniger stark ruckender
Betrieb der Spindel ergibt. Der pulsierende Betrieb wird bei ansteigendem
Drehmoment mit dem Erreichen eines Grenzdrehmomentes eingeschaltet,
vgl.
DE 196 09 986
A1 .
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Es
ist des weiteren noch vorgeschlagen worden, während der Betriebsphase des
Elektrowerkzeugs mit kontinuierlichem Drehmoment in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Parametern auf die Betriebsart mit dem pulsierenden
Drehmoment umzuschalten, wobei auch noch die Pulsfrequenz und die Stärke der
einzelnen Pulse variiert werden sollen.
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Mit
den Weiterentwicklungen der eingangs genannten Schalteinrichtung
soll vermieden werden, das Elektrowerkzeug von der Arbeitsposition
während
einer Betriebsphase absetzen zu müssen, um die Voreinstellung
von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart zu ändern. Bei
einem Schraubvorgang muß diese
Umstellung jedesmal dann vorgenommen werden, wenn die betreffende
Schraube bis zu einem bestimmten Grad eingedreht worden ist und
von da ab zum endgültigen
Anziehen der Schraube die ruckende Betriebsart gewählt werden soll.
So muß bei
einem Schraubvorgang das Elektrowerkzeug zweimal an die Schraube
angesetzt werden. Das selbsttätige Überwechseln
von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart hat jedoch
auch einen erheblichen Nachteil.
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Denn
im praktischen Betrieb ist es überhaupt nicht
realisierbar, für
jeden einzelnen Schraubfall mit dem gleichen Grenzdrehmoment zu
arbeiten. So sind durch Inhomogenitäten der Werkstoffe die Einschraubkräfte selbst
bei zwei an sich identischen Schraubfällen oft stark unterschiedlich,
weshalb man für
die Umschaltung vom Betrieb mit kontinuierlichem Drehmoment auf
den Betrieb mit dem pulsierenden Dreh moment mit variablen Grenzdrehmomenten
arbeiten müßte. Erst
recht ist es für
den praktischen Betrieb ausgeschlossen, für jeden Schraubvorgang aus
einer Vielzahl von möglichen
Einstellungen die jeweils passende auszuwählen. Dies ist auch nicht aufgrund
vorheriger Versuche möglich,
die in der Praxis gar nicht durchführbar sind. Nach den bisherigen Erkenntnisssen
ist somit eine automatische Umschaltung von der ersten Betriebsart
in die zweite Betriebsart unpraktisch.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, mit der während einer Betriebsphase, also
während
eines Schraubvorganges beim Eindrehen oder beim Lösen einer
Schraube, in einfacher Weise von der einen Betriebsart auf die andere
Betriebsart von der Bedienungsperson umgeschaltet werden kann, ohne
das Elektrowerkzeug aus der jeweiligen Arbeitsposition herauszunehmen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Schalteinrichtung der gattungsbildenden Art
durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Für die Erfindung
ist wesentlich, daß man
bei der betreffenden Bohrmaschine oder dem jeweiligen Schrauber
mit der wenigstens einen Bedienungshand während einer Betriebsphase das
Betätigungsglied
des Hauptschalters nicht nur erreichen, sondern hierüber von
der augenblicklichen Betriebsart auf die andere Betriebsart umsteuern
kann. Ohne den Schraubvorgang durch Absetzen des Elektrowerkzeugs
unterbrechen zu müssen,
kann deshalb umgehend zeitsparend von der einen Betriebsart in die
andere gewechselt werden, was von der Bedienungsperson in Abhängigkeit
von den Verhältnissen des
einzelnen Schraubfalls bestimmt werden kann. Unter einer Betriebsphase
ist hier ein kompletter Schraubvorgang vom Ansetzen an die betreffende Schraube
bis zum Festziehen der Schraube bzw. in umgekehrter Drehrichtung
vom Losbrechen bis zum völligen
Herausdrehen der jeweiligen Schraube zu verstehen.
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In
ansonsten üblicher
Ausstattung eines Elektrowerkzeugs kann auch die Drehzahl des Motors
bzw. der Werkzeugspindel variiert werden, wenn der als Umschalter
vorgesehene Hauptschalter zugleich als Triggerschalter ausgebildet
ist. Unter Triggern kann im Sinne der Erfindung auch das Ansteuern
der jeweiligen Betriebsart verstanden werden, denn es liegt im Ermessen
der Bedienungsperson, den entsprechenden Triggerimpuls zum Umschalten von
der einen Betriebsart in die andere zu geben.
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Bei
sich wiederholenden Schraubvorgängen, also
bei jeder Betriebsphase, ist es wünschenswert, jeweils mit der
passenden Betriebsart zu beginnen. Dies ist beim Einschrauben der
Betrieb mit kontinuierlichem Drehmoment bis zum Beginn einer merklichen
Schwergängigkeit,
von wo ab dann in den Betrieb mit pulsierendem, ruckendem Drehmoment
umgeschaltet wird. Hierzu weist nach einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung die Steuereinheit, über die der Motor des Elektrowerkzeugs
und der Hauptschalter mittels einer Steuereinheit miteinander elektrisch
verknüpft
sind, ein Zeitglied auf, um nach Ablauf einer hierüber festlegbaren
Ausschaltdauer das Wiedereinschalten des Motors in einer der beiden Betriebsarten
als vorgewählte
Startbetriebsart zu bewirken. So spielt es also keine Rolle, in
welcher Betriebsart die jeweils vorangegangene Betriebsphase beendet
worden ist, es startet beim zeitverzögerten Wiedereinschalten das
Elektrowerkzeug nicht in der unpassenden Betriebsart.
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Eine
Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, die Steuereinheit
mit einem Meßglied
zur Erfassung eines Grenzdrehmomentes auszustatten, wobei dann innerhalb
einer Betriebsphase diese erweiterte Steuereinheit bei Erreichen
des Grenzdrehmomentes den Motor ausschaltet. Die Bedienungsperson
ist dadurch gezwungen, über
den zugleich als Umschalter fungierenden Hauptschalter den Motor wiedereinzuschalten,
womit der Wechsel in die jeweils andere Betriebsphase sebsttätig vorgenommen wird.
Damit ist ein halbautomatischer Betrieb möglich, denn der Benutzer kann
bereits vor Erreichen des Grenzdrehmomentes, bevor er also gezwungen wird,
durch Wiedereinschalten des Motors auch zugleich die Betriebsart
umzuschalten, schon durch vorzeitiges kurzes Aus- und Wiedereinschalten
des Motors die Betriebsart wechseln.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
noch näher
erläutert.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung für einen
mitbetriebenen Antriebsmotor eines Elektrowerkzeugs.
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Im
einzelnen zeigt die einzige Figur einen Motor 1, bei dem
es sich um einen Universalmotor handelt, der in Hauptschlußschaltung
sowohl an Wechselstrom als auch an Gleichstrom betrieben werden
kann. In der Zeichnung ist der Wechselstrombetrieb wiedergegeben,
und hierbei wird der Motor 1 zwecks veränderbarer Drehzahl über einen
Triac 2 aus dem Netz versorgt. Weiter ist in der Zeichnung ein
Hauptschalter 3 mit einem Betätigungsglied 4 dargestellt,
letzteres ist als Drücker
ausgebildet, wobei mit zunehmender Eindrücklage des Betätigungsgliedes 4 die
Drehzahl des Motors 1 erhöht werden kann. Der Hauptschalter 3 weist
einen Netztrenner 5 und ein Potentiometer 6 auf,
welches mit einer Steuereinheit 7 verbunden ist, die eine
Triggerschaltung umfaßt
und dem Triac 2 entsprechend Zündimpulse zuleitet. Somit kann
dem Motor 1 im Wege einer Phasenanschnittsteuerung eine
unterschiedliche Effektivspannung zwecks Drehzahlsteuerung zur Verfügung gestellt
werden. Bei fortdauernder Zündung
des Triacs 2 im Rhythmus der Netzfrequenz wird hierbei der
Motor 1 mit einem kontinuierlichen Drehmoment betrieben.
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Der
Motor 1 kann aber auch in einem diskontinuierlichen Betrieb
arbeiten, wie es für
ein Schrauberwerkzeug erforderlich ist. Hierbei wird der Motor 1 mit
einer lückenden
Spannung versorgt, indem unabhängig
von dem jeweiligen Phasenanschnitt für die gewählte Drehzahl die Versorgungsspannung
für den Motor 1 in
regelmäßigen Abständen für die Dauer
einer bestimmten Halbwellenfolge unterbrochen wird. Dies erfolgt über die
Steuereinheit 7, die entsprechend den Triac 2 steuert.
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Der
Hauptschalter 3 des Motors 1 wird zugleich als
Umschalter zum Wechsel der Betriebsart genutzt. Entsprechend muß die Steuereinheit 7 veranlaßt werden,
den Triac 2 derart anzusteuern, daß von dem kontinuierlichen
Betrieb des Motors 1 in den diskontinuierlichen Betrieb
bzw. umgekehrt vom diskontinuierlichen Betrieb des Motors 1 in
den kontinuierlichen Betrieb umgeschaltet wird. Hierzu wird die Steuereinheit 7 über das
Potentiometer 6 des Hauptschalters 3 beeinflußt. Das
Potentiometer 6 des Hauptschalters 3 ist mittels
einer Abfrageleitung 12 mit der Steuereinheit 7 verbunden.
Jedesmal, wenn bei entsprechender Betätigung des Betätigungsgliedes 4 des
Hauptschalters 3 über
das Potentiometer 6 die Drehzahl Null oder eine sehr geringe
Drehzahl vorgegeben wird, wechselt die Steuereinheit 7 von der
momentan eingestellten Betriebsart in die zweite Betriebsart. Gleiches
kann auch durch Abfrage der Netzspannung erfolgen, und alternativ
hierzu ist die Steuereinheit 7 mittels einer Abfrageleitung 9 mit dem
Strompfad zwischen dem Hauptschalter 3 und dem Triac 2 verbunden.
So wird in jeder Ausschaltstellung des Hauptschalters 3,
bei der dessen Netztrenner 5 geöffnet ist, von der eingestellten
Betriebsart in die andere Betriebsart gewechselt.
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In
der Zeichnung ist noch ein Shunt 10 in der Versorgungsleitung
des Motors 1 dargestellt, der es erlaubt, über eine
weitere Steuerleitung 11, die zur Steuereinheit 7 hinführt, in
Abhängigkeit
von dem jeweils gezogenen Motorstrom einen Wechsel der Betriebsart
zu erzwingen. Denn der gezogene Motorstrom ist vom Drehmoment des
Motors 1 abhängig, und
so kann man ein Grenzdrehmoment vorgeben, bei dem der Motor 1 abgeschaltet
wird. Daraufhin ist während
der betreffenden Betriebsphase die Bedienungsperson gezwungen, über den
Hauptschalter 3 den Motor 1 wieder einzuschalten,
hierbei erfolgt dann ein Wechsel der Betriebsart, womit ein halbautomatischer
Betrieb möglich
ist. Eine andere Möglichkeit
zur Erfassung des Drehmomentes des Motors 1 zu diesem Zweck
ist, an geeigneter Stelle, wie beispielsweise der Werkzeugspindel,
Drehmomentsensoren anzuordnen.
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In
analoger Weise kann der Motor 1 auch mit Gleichstrom betrieben
werden, wie es bei Elektrowerkzeugen der Fall ist, die netzunabhängig mittels eines
Akkus versorgt werden. Hierbei kommt dann ein anderer Schaltertyp,
wie ein Mos-Fet,
zum Einsatz.