DE3531262A1 - Gleichstrombetriebenes elektrowerkzeug mit bremsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein gleichstrombetriebenes Elektrowerkzeug mit einem Motor der einen Permanentmagneten und einen Anker aufweist, wobei der Anker bei Betrieb des Elektrowerkzeugs mit einer Spannungsquelle verbunden ist.

Zahlreiche Elektrowerkzeuge wie bsw. Grasscheren, Heckenscheren, Rasenmäher oder dgl. weisen als Antrieb einen Elektromotor auf, der mit einem Permanentmagneten und einem Anker ausgestattet ist. Bei Betrieb ist der Anker mit einer Gleichstromquelle verbunden, die Drehbewegung des Ankers wird entweder direkt von der Ankerwelle oder über geeignete mechanische Umsetzungen, wie Exzenterwellen oder Exzentergetriebe auf die anzutreibenden Teile wie bspw. Schneiden übertragen. Nachteilig an derartigen Elektrowerkzeugen ist, daß nach Ausschalten des Motors, d.h. nach Unterbrechen der Verbindung zwischen Spannungsquelle und Anker dieser durch die Trägheit der sich bewegenden Masse noch zahlreiche Umdrehungen durchführt und somit die mit ihm verbundenen bewegten Teile ebenfalls noch zahlreiche Bewegungen durchführen. Dies führt bspw. bei Heckenscheren dazu, daß trotz abgeschaltetem Werkzeug die Scheren noch zahlreiche Schneidebewegungen durchführen, wodurch bei mangelnder Aufmerksamkeit der Bedienungsperson eine erhebliche Verletzungsgefahr besteht. So besteht beim Absetzen einer Heckenschere die Gefahr, daß das Bein oder der Fuß der Benutzungsperson durch die noch bewegenden Schneiden verletzt wird. Für den Betrieb von Heckenscheren ist von der Berufsgenossenschaft vorgeschrieben, daß diese eine kurze Auslaufzeit aufweisen. Mechanische Bremsvorrichtungen erfordern erhebliche bauliche Maßnahmen und sind, wie jede mechanische Bremse, erheblichem Verschleiß ausgesetzt. Dies gilt gleichermaßen bspw. für Grasscheren, die falls diese nach Abschalten des Geräts noch nachlaufen und auf einem Boden abgelegt werden. ruckartige Versetzbewegungen durchführen können, wodurch eine erhebliche Verletzungsgefahr von in der Nähe befindlichen Personen gegeben ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein gleichstrombetriebenes Elektrowerkzeug der eingangs genannten Art mit einer konstruktiv einfachen und rasch wirkenden Bremse zu versehen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Nichtbetrieb der Anker kurzgeschlossen ist, wodurch ein Bremsen des Motors erfolgt.

Bei Betrieb ist der Motor bzw. dessen Anker, in herkömmlicher Weise, mit der Spannungsquelle verbunden. Beim Abschaltvorgang des Elektrowerkzeugs wird der Anker kurzgeschlossen. Durch die Trägheit der bewegten Ankermasse hat dieser das Bestreben, sich weiterhin zu drehen. Bei der Drehbewegung schneiden die Ankerschleifen der Ankerwicklung die Feldlinien des magnetischen Feldes des Permanentmagneten, wodurch in den Ankerschleifen eine Spannung induziert wird. Durch den Kurzschluß des Ankers wird ein Stromfluß ermöglicht. Dieser Fluß erzeugt ein Feld, das dem des Permanentmagneten entgegen gerichtet ist, wodurch eine Anziehung und daraus resultierend ein Bremsen des rotierenden Ankers erfolgt. Der Anker ist während der gesamten Dauer des Nichtbetriebs kurzgeschlossen.

Konstruktiv besonders einfach und ohne raumgreifenden baulichen Aufwand, ist dazu ein Umschalter vorgesehen, der bei Betätigung den Anker mit der Spannungsquelle verbindet und bei Freigabe diesen kurzschließt. Gegenüber einem herkömmlichen Ein-/Ausschalter, der den Anker bei Betrieb mit der Spannungsquelle verbindet und diese Verbindung bei Nichtbetrieb unterbricht, ist ein einfacher Umschalter vorgesehen, der in Größe und Form einem gebräuchlichen Ein-/Ausschalter entspricht und somit keine äußeren Veränderungen gebräuchlicher Elektrowerkzeuge von Nöten sind. Es ist lediglich eine zusätzliche Leitung notwendig, die über den Umschalter den Anker kurzschließt.

Besonders gut handhabbar und einfach bedienbar ist ein Umschalter durch einen gegen eine Federkraft bewegbaren Schalter ausgebildet. Die Federkraft ist dabei so gerichtet, daß nach Freigabe des Schalters dieser in die Kurzschlußstellung gedrückt wird. Bei Betrieb muß der Schalter bzw. der Schalterdrücker gegen die Federkraft gedrückt werden.

Besonders vorteilhaft sind bei Elektrowerkzeugen, die bei Betrieb eine sog. Zweihandbedienung erfordern, zwei Umschalter vorgesehen, die unabhängig voneinander betätigbar sind, wobei der Anker nur bei Betätigung beider Umschalter mit der Spannungsquelle verbunden ist, wohingegen bei der Freigabe von bereits einem der beiden Umschalter der Anker kurzgeschlossen ist.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schaltplan zum Kurzschließen des Ankers eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 einen Schaltplan zum Kurzschließen des Ankers eines zweiten Ausführungsbeispieles mit einer sog. Zweihandbedienung.

In dem in Fig. 1 aufgezeigten Schaltplan weist ein Motor 1 einen Permanentmagneten 2 auf, zwischen dem ein Anker 3 aufgenommen ist. Im in Fig. 1 aufgezeigten Permanentmagnet 2 stellt ein oberer Teil 4 einen Nordpol und ein unterer Teil 5 einen Südpol dar. Der Anker 3 ist mittels zweier Anschlußstellen 6 bzw. 7 und über Leitungen 8 bzw. 9 mit einer Spannungsquelle 10 verbunden. In der Leitung 9 ist ein Umschalter 11 vorgesehen, der zwei Stellungen einnehmen kann. In der in Fig. 1 durch die ausgezogene Linie aufgezeigten ersten Stellung der sog. "Bremsstellung" des Umschalters 11 verbindet dieser die Leitung 9, die mit der Anschlußstelle 7 des Ankers 3 verbunden ist, über eine Abzweigung 12 mit der Leitung 8, die mit der Anschlußstelle 6 des Anker 3 verbunden ist, und somit den Anker 3 in einem Kurzschluß. In der ersten Stellung des Umschalters 11 ist der Motor 1 bzw. das Elektrowerkzeug nicht in Betrieb.

In der in Fig. 1 durch die unterbrochenen Linien angedeuteten zweiten Stellung des Umschalters 11, verbindet dieser die Anschlußstelle 7 des Ankers 3 über die Leitung 9 mit einem positiven Pol der Spannungsquelle 10. Die Anschlußstelle 6 des Ankers 3 ist dabei über die Leitung 8 mit dem negativen Pol der Spannungsquelle 10 verbunden. In dieser Stellung des Umschalters, der sog. "Betriebsstellung" dreht sich der Motors 1 aufgrund des Stromflusses und bewegt entsprechende, hier nicht aufgezeigte Teile des Elektrowerkzeuges.

Beim Abschalten des Motors 1 wird der Umschalter 11 von der zweiten Stellung (unterbrochene Linie) in die erste Stellung (durchgezogene Linie) bewegt und der Anker 3 kurzgeschlossen. Durch die Trägheit der Masse hat der Anker 3 das Bestreben sich weiterhin zu drehen. Die hier nicht aufgezeigten Wicklungen des Ankers durchschneiden dabei die Feldlinien des magnetischen Feldes, die zwischen dem oberen 4 und unteren Teil 5 des Permanentmagnetes 2 verlaufen. Die dadurch induzierte Spannung führt in dem kurzgeschlossenen Anker 3 zu einem Stromfluß, der wiederum ein Feld erzeugt, das dem des Permanentmagneten 2 entgegengerichtet ist. Durch die Wechselwirkung der beiden Felder erfolgt ein Bremsen des Ankers 3. Die Kurzschlußschaltung bleibt während der gesamten Zeitspanne während der das Elektrowerkzeug nicht in Betrieb genommen ist, erhalten, so daß bei einer Drehbewegung des Ankers die zuvor geschilderte Bremswirkung erzeugt wird.

Bei dem in Fig. 2 aufgezeigten Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels, der im Prinzip gleich wie der in Fig. 1 aufgebaut ist, ist in der Leitung 9 die die Anschlußstelle 7 des Ankers 3 mit dem ersten Umschalter 11 verbindet, ein zweiter Umschalter 13 vorgesehen, der zwischen einer ersten Stellung, die in Fig. 2 durch die durchgezogene Linie und in eine zweite Stellung, die durch die unterbrochene Linie angedeutet ist, bewegbar ist.

Befindet sich sowohl der erste 11 als auch der zweite Umschalter 13 in der zweiten, durch die unterbrochenen Linien angedeuteten Stellung, so ist die Anschlußstelle 7 des Ankers 3 über die Leitung 9 und die beiden Umschalter 11 und 13 mit einem Pol der Spannungsquelle 10 verbunden, wohingegen die Anschlußstelle 6 des Ankers 3 über die Leitung 8 mit dem anderen Pol der Spannungsquelle 10 verbunden ist. Dies stellt die Schaltung der Betriebsstellung des Motors 1 dar. Eine derartige Ausführung mit zwei Umschaltern ist an Geräten vorgesehen, bei denen ein sog. Zweihandbetrieb vorgeschrieben ist, wie dies bspw. bei Heckenscheren der Fall ist. Durch Überführen des ersten Umschalters 11 in seine erste Stellung, die durch die durchgezogene Linie in Fig. 2 angezeigt ist, wird der Anker 3 gleichermaßen wie bei Fig. 1 beschrieben über die Abzweigungen 12 der Leitung 8 kurzgeschlossen. Dieser Kurzschluß des Ankers 3 erfolgt auch dann, wenn der sich zweite Umschalter 13 in seiner zweiten Stellung (gestrichelte Linie) befindet.

Befinden sich beide Umschalter 11 und 13 in der in Fig. 2 durch die ausgezogenen Linien gezeigten ersten Stellung, so verbindet der zweite Umschalter 13 die Abzweigung 12 über eine Verlängerung 14. Der Anker 3 ist somit über die Leitung 9 den zweiten Schalter 13 die Verlängerung 14 die Abzweigung 12 und die Leitung 8 kurzgeschlossen.

Der Anker ist auch dann kurzgeschlossen, falls sich der erste Umschalter 11 in der in Fig. 2 durch die unterbrochene Linie angedeutete zweiten Stellung und der zweite Umschalter 13 in der durch die durchgezogene Linie angezeigte ersten Stellung befindet. Der Anker 3 ist somit immer dann kurzgeschlossen, falls sich zumindest einer der beiden Umschalter 11 oder 13 in der ersten Stellung befindet. Bei einem Elektrowerkzeug, bei dem ein sog. "Zweihandbetrieb" vorgesehen ist, sind die beiden Umschalter 11 und 13 derart angeordnet, daß sie nur jeweils von einer Hand betätigt werden können.

Die in Fig. 1 und 2 angedeutete Spannungsquelle 10 besteht aus einer Gleichspannungsquelle, wie bspw. eine Batterie, die je nach Ausführungsform im Elektrowerkzeug selbst aufgenommen ist, oder die als externe Gleichstromquelle ausgebildet ist, die über entsprechende Kabel mit dem Elektrowerkzeug verbunden ist.

Die Umschalter 11 bzw. 13 sind in einer Ausführungsform als Druckschalter ausgebildet, die gegen eine Federkraft eindrückbar sind. Die Federkraft ist dabei so ausgerichtet, daß der Schalter bzw. der Schalterdrücker zur Inbetriebnahme des Elektrowerkzeugs gegen die Federkraft eingedrückt werden muß. Bei Freigabe wird er aufgrund der Federkraft in die erste Stellung gedrückt, in der, wie zuvor beschrieben der Anker 3 kurzgeschlossen ist.

Claims (4)

1. Gleichstrombetriebenes Elektrowerkzeug mit einem Motor (1), der einen Permanentmagneten (2) und einen Anker (3) aufweist, wobei der Anker (3) bei Betrieb des Elektrowerkzeugs mit einer Spannungsquelle (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nichtbetrieb der Anker (3) kurzgeschlossen ist, wodurch ein Bremsen des Motors (1) erfolgt.

2. Gleichstrombetriebenes Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter (11) vorgesehen ist, der bei Betätigung den Anker (3) mit der Spannungsquelle (10) verbindet und bei Freigabe diesen kurzschließt.

3. Gleichstrombetriebenes Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (11) durch einen gegen eine Federkraft bewegbaren Schalter gebildet ist.

4. Gleichstrombetriebenes Elektrowerkzeug nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Umschalter (11, 13) vorgesehen sind, die unabhängig voneinander betätigbar sind, wobei der Anker (3) nur bei Betätigung beider Umschalter (11 und 13) mit der Spannungsquelle (10) verbunden ist, wohingegen bei Freigabe von bereits einem der beiden Umschalter (11 oder 13) der Anker (3) kurzgeschlossen ist.