DE69431125T2

DE69431125T2 - Oszillationsempfindlicher schalter und tragbare elektrische antriebsmaschine ausgerüstet mit dem oszillationsempfindlichen schalter

Info

Publication number: DE69431125T2
Application number: DE69431125T
Authority: DE
Inventors: Osamu Asano; Kenji Fukuda
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2014-12-28
Also published as: SG59927A1; WO1995032514A1; AU1281395A; DE69431125D1; US5747762A; KR100218703B1; JP2863087B2; EP0762453A1; EP0762453B1; TW447346U; CN1042869C; EP0762453A4; AU680982B2; KR970703038A; CN1149353A; JPH07318411A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Oszillationsschalter und einem elektrisch betriebenen, tragbaren Handgerät, welches mit Hilfe einer Spanneinrichtung oder einem Elektromagneten an einem Werkstück fixiert ist. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem äußerst stabilen, elektrisch betriebenen Gerät, welches mit einem Oszillationsschalter versehen ist, welcher den Antrieb eines elektrisch angetriebenen Werkzeugs stoppt, welches an dem Werkstück mittels der Anzugswirkung einer elektromagnetischen Basis mit dem Werkstück fixiert ist, so bald das elektrisch betriebene Werkzeug infolge des Schneidwiderstandes oder dergleichen, eine Gleitbewegung zur Seite hin ausführt, welcher während eines Schneidbearbeitungsvorganges erzeugt wird.
Aus US-A-4,733,324 sind Oszillationsschalter der Kontaktbauart bekannt, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist. Eine der Elektroden hat einen Vorsprung, welcher sich in Richtung zu der anderen Elektrode erstreckt. Die andere Elektrode jedoch wird niedergedrückt. Es wird eine einzige Kugel eingesetzt, welche in Kontakt mit den Elektroden ist, wenn keine Oszillationsbewegung darauf einwirkt. Diese Kugel ist von den Elektroden getrennt, wenn in dem Schalter eine Oszillation auftritt, wodurch die Oszillationsbewegung detektiert wird. Somit muß ein elektrischer Strom durch die Elektroden und die Kugel fließen, wenn keine Oszillationsbewegung auftritt, und der Oszillationsschalter ist hierbei nicht aktiv. Der Einsatz einer einzigen Kugel begrenzt die Detektionsrichtung von Oszillationen sehr stark. Wenn beispielsweise eine Oszillation unter einem großen Winkel abweichend von der radial nach innen gerichteten Richtung der Kugel einwirkt, wird die einzige Kugel nicht bewegt, und die Oszillationsbewegung kann in diesem Zustand nicht erfaßt werden. Dieser Oszillationsschalter kann eine kleine Oszillationsbewegung nur dann detektieren, wenn diese horizontal oder unter einem kleinen Winkel in geneigter Richtung gerichtet ist.
Es sind mehrere elektrisch betriebene, tragbare Handgeräte bekannt, welche an einem Werkstück mittels einer Spanneinrichtung oder eines Elektromagneten fixiert werden können. Vor kurzem wurde eine Bohrmaschine als ein Handgerät vorgeschlagen, welche eine automatische Aufgabeeinrichtung und eine elektromagnetische Basis hat, welche integral mit der Bohrmaschine ausgebildet ist, und welche eine Bohrbearbeitung an einem Werkstück ausführt, nachdem das Werkstück an dem Werkzeugträger derart angezogen ist, daß die Bohrmaschine fest mit dem Werkstück verbunden ist.
Die Anziehungskraft des Elektromagneten der Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis ist auf einen solchen Wert eingestellt, daß dem Schneidwiderstand, welcher infolge der Bohrbearbeitung erzeugt wird, oder welcher infolge der Beschickung der Bohrmaschine auftritt, in ausreichendem Maße vollständig standgehalten werden kann, so daß die Bohrmaschine während der Bohrbearbeitung an einer Verlagerung gehindert wird.
Es können jedoch die folgenden unerwarteten Phänomene auftreten:
- eine übermäßige Belastung kann an der Schneidkante des Bohrers auftreten, wenn ein Werkstück mit einer geschmiedeten Oberfläche gebohrt werden soll;
- eine größere als die vorbestimmte Belastung kann an einem Bohrwerkzeug durch eine aufgebaute Begrenzungskante ausgeübt werden, wenn die Bohrzeit nach dem Beginn des Bohrens verstrichen ist; oder
- an der Spindel des Bohrmotors oder der automatischen Aufgabeeinrichtung der Bohrmaschine kann eine übermäßige Belastung auftreten, wenn der Zwischenraum zwischen dem Bohrwerkzeug und dem Werkstück mit Späne zugesetzt ist, so daß das Bohrwerkzeug sich in das Werkstück einfressen kann.
Bei derartigen unerwarteten Erscheinungen kann die Anzugskraft diesen Belastungen nicht Stand halten, und es können Schwierigkeiten dahingehend auftreten, daß sich die elektromagnetische Basis abhebt und/oder sich bezüglich des Werkstücks bewegt.
Unter diesen Bedingungen kann sich die Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis um ein stabilisierendes Gewinde oder die Spindel des Bohrwerkzeugs drehen, und kann nach unten fallen oder sich zur Seite hin bewegen, ohne daß es am Werkstück angebracht ist. Unter diesen Umständen muß wenigstens der Antrieb der Bohrmaschine momentan gestoppt werden.
Hierzu haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Bohrmaschine vorgeschlagen, welche mit einer elektromagnetischen Basis versehen ist (nachstehend als "vorgeschlagene Maschine" bezeichnet), welche den Antrieb der Bohrmaschine stoppt, so bald die Maschine selbst eine geringfügige Gleitbewegung zur Seite hin ausführt, wie dies in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung No. 3-19708 beschrieben ist.
Bei dieser vorgeschlagenen Maschine sind Elemente, wie ein Quecksilberschalter, vorgesehen, welcher ein rohrförmiges Teil aufweist, welches mit Quecksilber gefüllt ist, und ein Paar von Kontakten aufweist, welche in dem rohrförmigen Teil horizontal verlaufen, oder daß ein Oszillationsschalter vorgesehen ist, welcher einen festen Kontakt und Oszillationskontakte hat, welche in der Nähe des festen Kontakts mittels Federeinrichtungen vorgesehen sind.
Ein solcher an einer Bohrmaschine mit einer elektromagnetischen Basis eingesetzter Schalter detektiert eine seitlich gerichtete Gleitbewegung der Maschine derart, daß der Antrieb des Bohrmotors und/oder des Motors der Aufgabeeinrichtung momentan gestoppt wird. Somit läßt sich ein Werkstück auf sichere Weise bohren.
Jedoch sind die Richtungen, in denen der Quecksilberschalter oder der Oszillationsschalter arbeitet, begrenzt. Wenn die Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis in einem geneigten Zustand eingesetzt wird, wie beispielsweise bei dem Fall, bei dem die Bohrmaschine mit der Elektrode an einer geneigten Fläche des Werkstücks angebracht ist, kann der Schalter, welcher parallel zu der Anzugsfläche der elektromagnetischen Basis vorgesehen ist, nicht auslösen, oder der Schalter kann in einem EIN-Zustand verharren, so daß der Schalter selbst dann seine Funktion nicht erfüllen kann, wenn die Maschine eine Gleitbewegung zur Seite hin ausführt. Um diesen Fehler zu vermeiden, ist die Maschine an dem Werkstück derart angebracht, daß der Schalter in einem horizontalen Zustand gehalten ist, oder alternativ muß die Richtung bzw. die Ausrichtung des Schalters bezüglich der Maschine geändert werden.
Die Erfindung zielt hauptsächlich darauf ab, einen Oszillationsschalter bereitzustellen, welcher zuverlässig Oszillationsbewegungen oder plötzliche Schwingbewegungen erfassen kann, wenn der Schalter nicht nur in einem horizontalen und/oder vertikalen Zustand ist, sondern auch dann, wenn er in einem geneigten Zustand ist, und insbesondere soll ein Oszillationsschalter derart ausgelegt werden, daß die Oszillationsbewegungen oder plötzliche Schwingbewegungen in jeder beliebigen Richtung sicher erfaßt werden können, wobei es sich beispielsweise um plötzliche seitliche Gleitbewegungen eines elektrisch betriebenen, tragbaren Handgeräts handeln kann.
Ferner soll nach der Erfindung ein elektrisch betriebenes Gerät bereitgestellt werden, welches mit wenigstens einer elektromagnetischen Basis versehen ist, wobei das Gerät wenigstens an einer vorbestimmten Stelle mit einem Oszillationsschalter nach der Erfindung versehen ist, und derart beschaffen und ausgelegt ist, daß ein Werkzeugantriebsmotor und/oder ein Aufgabeeinrichtungsmotor zuverlässig gestoppt werden kann, wenn das Gerät eine seitliche Gleitbewegung ausführt.
Nach der Erfindung wird hierzu ein Oszillationsschalter angegeben, dessen Merkmale im Patentanspruch 1 aufgeführt sind.
Ferner wird ein elektrisch betriebenes, tragbares Handgerät nach Anspruch 6 bereitgestellt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Der bei dem elektrisch betriebenen, tragbaren Handgerät nach der Erfindung vorgesehene Oszillationsschalter befindet sich im Grundzustand in einem AUS-Zustand. Wenn jedoch die Anzugskraft der elektromagnetischen Basis den externen Kräften aus irgendeinem Grunde nicht mehr Stand halten kann, was beispielsweise durch einen Schneidwiderstand verursacht werden kann, welcher einen vorbestimmten zulässigen Wert überschreitet, dann kann sich das elektrisch betriebene, tragbare Handgerät seitlich gleitend bewegen. Selbst wenn die Oszillationsbewegung sehr klein ist, wird die Kugel im Oszillationsschalter in Richtung zu dem Vorsprung infolge der Oszillationsbewegung bewegt. Beide Elektroden sind elektrisch miteinander über die Kugel und den Vorsprung verbunden, und die elektrische Energieversorgung der Treiberschaltung des elektrisch betriebenen, tragbaren Handgeräts wird durch ein Relais derart unterbrochen, daß das Arbeiten des Aufgabeeinrichtungsmotors gestoppt wird. Anschließend wird der Stoppzustand kontinuierlich durch das Relais aufrecht erhalten, bis das Relais mittels eines Startschalters freigegeben wird, selbst wenn der Oszillationsschalter sich in einem AUS-Zustand befindet.
Der Oszillationsschalter nach der Erfindung hat einen Vorteil dahingehend, daß Oszillationsbewegungen in jeder beliebigen Richtung unabhängig von der Montageposition des Oszillationsschalters erfaßt werden können. Wenn eine seitlich gerichtete Gleitbewegung auftritt, und selbst dann, wenn das Gerät unter einem Montagewinkel angeordnet ist, ermöglicht der Einsatz des Oszillationsschalters in dem elektrisch betriebenen, tragbaren Handgerät daß der Antriebsmotor oder der Motor der Aufgabeeinrichtung zuverlässig gestoppt werden kann, ohne daß die Position des Oszillationsschalters hierauf abgestimmt zu werden braucht. Somit ermöglicht die Erfindung in vorteilhafter Weise die Bereitstellung eines extrem hoch stabilen und zweckmäßigen elektrisch betriebenen, tragbaren Handgeräts.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Bohrmaschine mit einer elektromagnetischen Basis nach der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Maschine nach Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform des Oszillationsschalters nach der Erfindung;
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Oszillationsschalter nach Fig. 3, wobei die obere Elektrode abgenommen ist;
Fig. 5A bis 5D sind jeweils Längsschnittansichten von weiteren bevorzugten Ausführungsformen eines Oszillationsschalters nach der Erfindung;
Fig. 6A ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Gehäuses, in welchem der Oszillationsschalter nach der Erfindung untergebracht ist;
Fig. 6B ist eine Draufsicht auf das Gehäuse nach Fig. 6A;
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A in Fig. 6B;
Fig. 8A ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Haltefeder, welche in einem der Gehäuse nach den Fig. 6A, 6B und 7 vorgesehen ist;
Fig. 8B ist eine Draufsicht auf die Haltefeder nach Fig. 8;
Fig. 9 ist eine Ansicht zur Verdeutlichung der Art und Weise einer seitlich gerichteten Gleitbewegung um eine Sicherheitsschraube bzw. Sicherungsspindel der Bohrmaschine mit der elektrischen Basis nach den Fig. 1 und 2;
Fig. 10 ist eine Ansicht zur Verdeutlichung der Art und Weise der seitlich gerichteten Gleitbewegung um ein Schneidwerkzeug der Bohrmaschine mit einer elektromagnetischen Basis nach den Figuren -1 und 2; und
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer Steuerschaltung der elektromagnetischen Bohrmaschine nach der Erfindung.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von bevorzugten Ausführungsformen eines tragbaren Handbohrgeräts beschrieben, welches als ein elektrisch betriebenes Gerät eingesetzt wird, und ebenfalls werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen von Oszillationsschaltern beschrieben.
Wie in den Fig. 1, 2 und 11 gezeigt ist, ist eine elektromagnetische Basis 2 an einem Rahmen 1 des angetriebenen Geräts angebracht, welches eine elektromagnetische Basis hat. Die vertikal bewegliche Gleitplatte 3 ist auf der Vorderseite des Rahmens 1 vorgesehen. Ein elektrisches Bohrwerkzeug 4 als ein elektrisches Werkzeug ist fest mit der Gleitplatte 3 verbunden. Die Gleitplatte 3 ist mit einem Motor einer Aufgabeeinrichtung und einem Griffteil 5 zum Heben und Absenken sowie zum Bewegen des elektrischen Bohrwerkzeugs 4 in vertikaler Richtung über eine Getriebeeinrichtung (nicht gezeigt) am Rahmen 1 verbunden. Das elektrische Bohrwerkzeug 4 kann durch Betätigen des Griffteils 5 zum Heben und Absenken manuell angehoben und abgesenkt werden. Das elektrische Bohrwerkzeug 4 kann durch Betreiben eines Zustellmotors automatisch in Richtung nach oben oder unten bewegt werden. Ein Lochschneider 6 ist an einer Welle des elektrischen Bohrwerkzeugs 4 vorgesehen.
Wenn die Gleitplatte 3 mittels des Zustellmotors abgesenkt wird, wird auch das elektrische Bohrwerkzeug 4 abgesenkt, so daß dann eine Bohrbearbeitung an einem Werkstück ausgeführt werden kann. Wenn die Schneidkante des Lochschneiders 6 eine vorbestimmte, untere Position nach der Beendigung der Bohrbearbeitung erreicht hat, wird ein Grenzschalter (nicht gezeigt) ausgelöst, und die automatische Zustellung und die Drehbewegung des elektrischen Bohrwerkzeugs 4 werden gestoppt.
Wenigstens ein nicht einseitig gerichteter Oszillationsschalter 10, dessen Montagerichtungen nicht begrenzt sind (wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird) ist an einer vorbestimmten Position am Rahmen 1 der Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis vorgesehen (wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird). Wenn irgendeine seitlich gerichtete Gleitbewegung in irgendeiner Richtung der Maschine während des Betriebs derselben auftritt, erfaßt der Oszillationsschalter 10 die seitlich gerichtete Gleitbewegung zuverlässig und stoppt den Bohrmotor sowie den Motor für die Aufgabeeinrichtung bzw. den Zustellmotor schnell und zuverlässig. Eine Arbeitsschaltung (welche nachstehend noch näher beschrieben wird) der Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis ist in dem Rahmen 1 untergebracht.
Der Mechanismus der Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis stimmt mit jenem einer üblichen Bohrmaschine mit einer elektromagnetischen Basis überein, so daß eine nähere Beschreibung dieser Einzelheiten entfallen kann. Die Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis, bei der es sich um eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung handelt, ist derart ausgelegt, daß die Bohreinheit auf einem Werkstück mittels der Anziehungskraft eines Elektromagneten angebracht werden kann. Die Erfindung läßt sich jedoch auch bei irgendwelchen anderen elektrisch betriebenen Geräten einsetzen, welche sich an einem Werkstück mit Hilfe einer mechanischen Einspanneinrichtung oder mit Hilfe eines Elektromagneten anbringen lassen.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 8 eine Auslegungsform des Oszillationsschalters 10 näher erläutert. Wie nachstehend noch näher beschrieben werden wird, hat der Oszillationsschalter 10 ein solche Auslegungsform, daß die Kontakte auf einem EIN-Zustand eingestellt sind, wenn eine Stoßbelastung oder Oszillationsbewegung in einer beliebigen Richtung auftritt. Wenn daher der Oszillationsschalter an dem elektrisch betriebenen Gerät an einer beliebigen Position angebracht ist, oder wenn das elektrisch betriebene Gerät in einer beliebigen Position eingesetzt wird, werden Stoß- oder Oszillationsbewegungen, die während des Betriebs des elektrischen Geräts auftreten, erfaßt, und der Oszillationsschalter schaltet die Kontakte in einen EIN-Zustand.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, weist der Oszillationsschalter 10 eine erste Elektrode 11 und eine zweite Elektrode 12 auf, welche beide tellerförmig ausgebildet und einander gegenüberliegend angeordnet sind. Ferner weist der Oszillationsschalter 10 ein ringförmiges Teil 18 auf, welches zwei Enden hat, in welche die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 passend in einem elektrisch isolierten Zustand eingesetzt sind, so daß beide Elektroden einen Zwischenraum 21 zwischen den inneren Flächen der Körperabschnitte 15 der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 begrenzen. Ferner ist eine Mehrzahl (in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind es drei) von Kugeln 13 derart angeordnet, daß sie sich radial in dem Raum 21 bewegen können. Obgleich drei Kugeln 13 bei der bevorzugten Ausführungsform eingesetzt werden, läßt sich die Anzahl der Kugeln nach Maßgabe der Größe, der Empfindlichkeit und/oder dergleichen des Oszillationsschalters 10 wählen. Der Durchmesser der Kugel 13 ist kleiner als die Abmessungen des Außenumfangsabschnitts des Innenraums 25, und er ist größer als der Abstand zwischen dem Mittelteil der Vorsprünge, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird.
Konische Vorsprünge 16 sind auf den Mittelabschnitten der inneren Flächen der gegenüberliegenden Körperabschnitte 15 der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 derart vorgesehen, daß sie koaxial in Richtung zu den gegenüberliegenden Körperabschnitten 15 der Elektroden vorstehen. Die äußere Umfangsfläche des jeweiligen Körperabschnitts 15 bildet eine äußere Umfangswand 17, welche im Querschnitt eine L-förmige Gestalt hat, so daß zwischen der äußeren Umfangswand 17 und dem Körperabschnitt 15 eine ringförmige Ausnehmung 15a gebildet wird. Die äußere Umfangswand 17 ist an dem zugeordneten Endabschnitt des ringförmigen Teils 18 über eine ringförmige elektrische Isolierpackung 19 angebracht, welche passend an dem zugeordneten Endabschnitt des ringförmigen Teils 18 vorgesehen ist. Die Mittelteile der konischen Vorsprünge 16 der beiden Elektroden 11 und 12 sind koaxial zueinander ausgerichtet. Gegebenenfalls kann eine wenig tiefe V-förmige Ausnehmung 20 zur Aufnahme der Kugel 13 im Mittelabschnitt der inneren Umfangsfläche des ringförmigen Teils 18 vorgesehen sein.
Die ersten und die zweiten Elektroden 11 und 12 sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt. Beispielsweise jedoch kann jede der Elektroden tellerförmig aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sein, welches mit einem elektrisch leitenden Belag versehen ist, um das Gewicht der Elektroden zu reduzieren. Alternativ kann die Elektrode aus einem Metallblech mittels Preßformen zu einer tellerförmigen Gestalt geformt werden.
Der Kern der jeweiligen Kugeln 13 kann aus demselben Material wie die Elektroden 11 und 12 hergestellt sein. Jedoch ist es erforderlich, daß die Kugeln aus einem Material hergestellt sind, welches ein großes Gewicht hat, um die Detektion der Oszillationsbewegung zu ermöglichen, und sie können auf der äußeren Fläche mit einer elektrisch leitenden Schicht (vorzugsweise einem Goldfilm) versehen sein. Bei einer Bohrmaschine, bei der eine elektromagnetische Basis (d. h. eine Bohrmaschine mit einer elektromagnetischen Basis) zum Einsatz kommt, ist es zweckmäßig, daß die Kugeln 13 aus rostfreiem Stahl hergestellt sind, so daß sie durch den Elektromegnetismus der elektromagnetischen Basis nicht beeinflußt werden. Bei einem elektrisch betriebenen Gerät, bei dem eine mechanische Einspanneinrichtung eingesetzt wird, ist jedoch das Material der Kugeln keinen Beschränkungen unterworfen.
Solange das ringförmige Teil 18 die erste Elektrode 11, die zweite Elektrode 12 und die Kugeln 13 halten kann, sind auch die Materialien für dieses ringförmige Teil 18 keinen Beschränkungen unterworfen. Jedoch sollte ein relativ hartes Material für die elektrischen Isolierpackungen 19 eingesetzt werden. Wenn der Oszillationsschalter 10 in einem Gehäuse untergebracht ist, wie dies nachstehend beschrieben werden wird, werden die Elektroden 11 und 12 mittels einer Feder mit einer Druckkraft beaufschlagt, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird. Wenn daher das Material der elektrisch isolierenden Packung 19 zu weich ist, wird die Packung 19 durch die Andrückkraft der Feder verformt, woraus resultiert, daß der Abstand zwischen den ersten und den zweiten Elektroden 11 und 12 kleiner wird, wodurch in nachteiliger Weise bewirkt wird, daß die ersten und die zweiten Elektroden in Kontakt miteinander kommen können, und somit in elektrischen Kontakt miteinander sind.
Das ringförmige Teil 18 kann aus einem elektrisch isolierendem Material hergestellt sein. In diesem Fall kann die elektrisch isolierende Packung 19 entfallen. Wenn die erste und die zweite Elektrode 11 und 12 miteinander beispielsweise durch Einsatz der elektrisch isolierenden Packung 19 mit einem vorbestimmten Abstand zwischen den Elektroden verbunden sind, wird das ringförmige Teil 18 nicht benötigt.
Während der so ausgelegt Oszillationsschalter 10 in einem stationären Zustand ist, sind die Kugeln 13 voneinander und auch jeweils von den ersten und den zweiten Elektroden 11 und 12 getrennt, so daß sich der Schalter in einem AUS-Zustand unabhängig von der Montageposition befindet. Wenn der Oszillationsschalter 10 eine horizontale Lage einnimmt, oder unter einem kleinen Winkel angeordnet ist, d. h. in einem stationären Zustand, laufen die Kugeln 13 auf dem äußeren Umfangsabschnitt der inneren Fläche der unteren Elektrode 12 und auf dem unteren Flächenabschnitt der Ausnehmung 13 in dem ringförmigen Teil 18, wie dies mit einer durchgezogenen Linie in Fig. 3 verdeutlicht ist. Die Kugeln 13 sind von der oberen Elektrode 11 getrennt. Wenn der Oszillationsschalter 10 unter einem Winkel von 90º oder unter einem Winkel nahe hierzu angeordnet ist, d. h. in einem weiteren stationären Zustand, so laufen die Kugeln 13 zur Ausnehmung 18 und sind von beiden Elektroden 11 und 12 getrennt. Wenn andererseits eine Oszillationsbewegung oder eine Beschleunigungsbewegung auf den Oszillationsschalter 10 einwirkt, werden die Kugeln 13 radial bezüglich des Oszillationsschalters 10 nach innen bewegt und kommen in Kontakt mit den konischen Vorsprüngen 16 der beiden Elektroden 11 und 12, wie dies mit einer gebrochenen Linie in dieser Figur dargestellt ist. Somit sind beide Elektroden 11 und 12 elektrisch miteinander verbunden, und man erhält den EIN-Zustand unabhängig von der Position des Schalters.
Die Fig. 5A bis 5D verdeutlichen jeweils weitere bevorzugte Ausführungsformen eines Oszillationsschalters nach der Erfindung.
Bei dem in Fig. 5A gezeigten Oszillationsschalter 10 ist ein sphärisches Segment oder ein halbkugelförmiger Vorsprung 16 auf dem Mittelabschnitt der inneren Fläche des jeweiligen Körperabschnitts 15 der ersten und der zweiten Elektrode 11 und 12 vorgesehen. Bei dem Oszillationsschalter 10 nach Fig. 5B ist ein sphärisches Segment oder ein halbkugelförmiger Vorsprung 16 nur an dem Mittelabschnitt des Körpersabschnitts 15 der zweiten Elektrode 16 ausgebildet. Bei dem Oszillationsschalter 10 nach Fig. 5C ist ein konischer Vorsprung 16 nur an dem Mittelabschnitt des Körperabschnitts 15 der zweiten Elektrode 12 ausgebildet. Bei der weiteren bevorzugten Ausführungsform des Oszillationsschalters 10 nach Fig. 5D ist derselbe Aufbau wie bei dem Oszillationsschalter 10 nach Fig. 5C vorgesehen. Zusätzlich ist eine ringförmiger Ausnehmung 25 mit einem segmentförmigen Querschnitt in dem äußeren Umfangsabschnitt der inneren Fläche des Körpersabschnitts 15 der jeweiligen ersten und zweiten Elektroden 11 und 12 ausgebildet. Jede ringförmige Ausnehmung 25 hat eine solche Tiefe, daß die Kugeln 13 hiervon frei kommen, wenn eine zu detektierende Oszillationsbewegung auf den Oszillationsschalter 10 einwirkt. Die Oszillationsempfindlichkeit des Oszillationsschalters 10 läßt sich durch Verändern der Tiefe einstellen. Die Elektroden 11 und 12 einschließlich ihrer Vorsprünge 16 können auf die verschiedenste Weise ausgestaltet sein und brauchen nicht die voranstehend beschriebenen Ausgestaltungsformen haben. Bei den Oszillationsschaltern 10 nach den Fig. 5A bis 5C sind das ringförmige Teil 11 und die ersten und die zweiten Elektroden 11 und 12 aus einem elektrisch isolierenden Material miteinander verbunden.
Der Oszillationsschalter 10 ist in einem Gehäuse untergebracht und kann an einem elektrisch betriebenen Gerät angebracht werden. Wie in den Fig. 6A, 6B und 7 gezeigt ist, wird das Gehäuse von einem Spritzgußteil aus einem elektrisch isolierenden Material, wie Harz, gebildet und weist zweigeteilte, rechteckförmige, parallelepipedförmige Abschnitte 30 und 30' auf. Eine Vertiefung 33, welche einen Oszillationsschalter 10 aufnimmt, ist an dem jeweiligen Abschnitt 30 und 30' ausgebildet (in Fig. 7 ist nur ein Abschnitt 30 gezeigt, und der Abschnitt 30' ist ähnlich wie der Abschnitt 30 ausgelegt und angeordnet). Eine Haltefeder 34 nach den Fig. 8 und 8A ist mittels einer Schraube 35 an einer Paßfläche der jeweiligen Abschnitte 30 und 30' in einem Zustand angebracht, in welchem der Körperabschnitt 34b mit drei Federklauenabschnitten 34a in Kontakt mit dem Boden der zugeordneten Vertiefung 33 ist. Eine Leitung 32 geht von der Haltefeder 34 ab und ist mit einem Arbeitsschalter verbunden, welcher nachstehend näher beschrieben ist. Die beiden Abschnitte 30, 30' und der Oszillationsschalter 10, welche in der Vertiefung 33 untergebracht sind, bilden eine Oszillationsschalteranordnung.
In dem Gehäuse kann eine gedruckte Schaltung vorgesehen sein, an die der Oszillationsschalter 10 angelötet ist, so daß die Leitung 32 von einem vorbestimmten Abschnitt der gedruckten Schaltungsplatte ausgehen kann. Die äußere Form des Gehäuses und die Herstellungsweise des Gehäuses für den Oszillationsschalter sind keinen Beschränkungen unterworfen, so lange die Oszillationsschalter 10 gleichmäßig arbeiten.
Bei dem tragbaren, elektrisch betriebenen Handgerät nach der Erfindung wird wenigstens ein Oszillationsschalter 10 nach der Erfindung eingesetzt. Bei der abschließend erörterten bevorzugten Ausführungsform wird eine Bohrmaschine als ein tragbares, elektrisch betriebenes Gerät mit einer elektromagnetischen Basis als eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, bei der ein einziger Oszillationsschalter 10 vorgesehen ist, wie dies in den Fig. 1, 9 und 10 gezeigt ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Oszillationsschalter 10 fest an der oberen Fläche der horizontalen unteren Wand 1a des Rahmens 1 an einer Stelle 1b im wesentlichen an einem Mittelpunkt einer Linie angeordnet, welche die Schneidkante 6a des Bohrwerkzeugs 6, welches in die Spindel des elektrischen Bohrwerkzeugs 4 eingesetzt ist, mit der unteren Spitze der Stabilisierungsschraube 1a verbindet, welche am unteren hinteren Endabschnitt des Rahmens 1 vorgesehen ist. (Die Lage des im wesentlichen zentralen Abschnitts ist in der Fig. 1 mit 11 und 12 bezeichnet.) Der im wesentlichen zentrale Punkt 1b wird aus den nachstehend angegebenen Gründen gewählt.
Wenn der Lochschneider 6 zum Einsatz kommt, und während der Bohrbearbeitung eine übergroße Belastung auftritt, wodurch es unmöglich ist, ein Werkstück an der Bohrmaschine durch die Anzugskraft der elektromagnetischen Basis 2 zu fixieren, lassen sich zwei Arten von seitlichen Gleitbewegungen feststellen.
Zu Beginn der Bohrbearbeitung mittels des Lochschneiders 6 kann eine übergroße Belastung der Schneidkante des Lochschneiders 6 auftreten, was zu einer seitlichen Gleitbewegung der Bohrmaschine auf einer bogenförmigen Bahn um die Stabilisierungsschraube 1a führen kann. In diesem Fall ist der Drehradius mit 12 verdeutlicht.
Bei fortgesetzter Bohrbearbeitung kann sich leicht ein aufgebauter Rand an den Lochschneider 6 ausbilden. Wenn dieser aufgebaute Rand die auf dem Lochschneider 6 einwirkende Belastung übermäßig vergrößert, und wenn der Abstand zwischen dem Lochschneider 6 und der zu bohrenden Öffnung durch Späne zugesetzt ist, kann sich der Lochschneider 6 in ein Werkstück einfressen. Die Bohrmaschine führt auf dem Werkstück um die Spindel des elektrischen Bohrwerkzeugs 4 oder um die Schneidkante 6a des Lochschneiders 6 eine gleitende Bewegung aus. In diesem Fall ist der Drehradius des Oszillationsschalters 10 mit 11 verdeutlicht.
Hieraus ist zu ersehen, daß die Drehradien des Oszillationsschalters 10 im wesentlichen gleich sind, wenn die beiden vorstehend genannten seitlichen Gleitbewegungen auftreten, und der Oszillationsschalter 10 fest an der oberen Fläche der unteren Wand 1a des Rahmens 1 angebracht ist. Somit arbeitet der Oszillationsschalter 10 als ein Oszillationssensor, welcher im wesentlichen die gleiche Empfindlichkeit für beide Arten von seitlichen Gleitbewegungen hat. Wenn jedoch der Oszillationsschalter 10 nicht an dem im wesentlichen zentralen Abschnitt 1b vorgesehen ist, würden sich die Empfindlichkeiten auf die beiden Arten von seitlichen Gleitbewegungen voneinander unterscheiden. Die letztgenannte Auslegung wäre als eine Sicherheitseinrichtung unerwünscht, da der Oszillationsschalter im wesentlichen die gleiche Empfindlichkeit für beide Arten von seitlichen Gleitbewegungen haben muß.
Alternativ können ein Oszillationsschalter 10 und ein weiterer Oszillationsschalter 10 an den Abschnitten der oberen Flächen der unteren Wand 1a des Rahmens 1 vorgesehen sein, welche an einer Seite der Spindel des elektrischen Bohrwerkzeugs 4 und an der Seite der Stabilisierungsschraube 1c jeweils angeordnet sind. Wenn jedoch die Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis nicht mit einer Stabilisierungsschraube 1c versehen ist, kann der Oszillationsschalter 10 an der oberen Fläche der unteren Wand 1a des Rahmens 1 in einer von der Spindel getrennten Position, beispielsweise auf dem hinteren Endabschnitt, angeordnet sein.
Bei der erfindungsgemäßen Auslegung wird sichergestellt, daß die Kugeln 13 wenigstens von einer der Elektroden 11 und 12 im Grundzustand außer Eingriff sind, und daß sie in Kontakt mit beiden Elektroden 11, 12 sind, wenn eine Oszillationsbewegung auftritt, wie dies nachstehend näher beschrieben wird. Wenn die Vorsprünge 16 auf den ersten und zweiten Elektroden 11 und 12 entsprechend den Fig. 3, 4 und 5A ausgebildet sind, kann der Oszillationsschalter 10 auf der unteren Wand 1a des Rahmens 10 derart angeordnet werden, daß eine der Elektroden 11 und 12 in Richtung auf die elektromagnetische Basis 2 weisen. Wenn der Vorsprung 16 entweder an einer der Elektroden 11 und 12 nach den Fig. 5B und 5C vorgesehen sind, ist es andererseits erwünscht, daß die Elektrode 12 an der unteren Wand 1a des Rahmens 1 festgelegt ist, und die Elektrode 12 unterhalb hiervon angeordnet ist, vorausgesetzt, daß die Neigung des Oszillationsschalters 1 in einem Bereich zwischen 45º und 90º, außer 90º liegt. Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß der auf diese Weise angeordnete Oszillationsschalter 10 die Eigenschaft hat, daß er in Abhängigkeit von irgendwelchen Oszillationsbewegungen in beliebigen Richtungen arbeiten kann.
Nunmehr wird eine Steuerschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einer Bohrmaschine mit einer elektromagnetischen Basis unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm in Fig. 11 näher erläutert.
Eine elektrische Wechselstromquelle 51 hat zwei Anschlüsse 43 und 50. Der Anschluß 43 ist mit einem Eingangsanschluß einer Treiberschaltung 60 über einen Startschalter 40 verbunden, und der andere Anschluß 50 ist mit einem weiteren Eingangsanschluß der Treiberschaltung 60 und einem Anschluß des Elektromagneten 2a der elektromagnetischen Basis 2 verbunden.
Ein Relais 61 ist mit dem Anschluß 50 über einen "a" Kontakt 62 verbunden, und auch mit einem Kontakt 45 an der Seite des Startschalters 40 und einem Kontakt 47 an der Seite der Treiberschaltung 60 über einen "b" Kontakt 46 verbunden. Der Oszillationsschalter 10 ist parallel zu dem "a" Kontakt 61 geschaltet. Wenn das Relais 61 nicht aktiviert ist, ist der "a" Kontakt 62 in einem AUS-Zustand, und der "b" Kontakt 46 ist in einem EIN-Zustand. Der Oszillationsschalter 10 ist in einem AUS-Zustand, abgesehen von einem Wiederstartvorgang. Ein Drehantriebsmotor 4M für das Bohrwerkzeug und ein Zustellmotor 5M des elektrischen Bohrwerkzeugs 4 sind mit den Ausgangsanschlüssen der Treiberschaltung 60 jeweils verbunden.
Der Startschalter 40 hat Kontakte 41 und 42. Wenn der Startschalter 40 arbeitet, ist der Kontakt 41 geschlossen (dieser Arbeitsgang wird nachstehend als "erster Arbeitsschritt" bezeichnet), und die elektrische Wechselstromquelle 51 und der andere Anschluß des Elektromagneten 2a sind elektrisch miteinander derart verbunden, daß zuerst der Elektromagnet 2a mit Strom versorgt wird. Dann wird der Kontakt 42 in dem EIN-Zustand geschlossen, in welchem der Kontakt 41 geschlossen ist (dieser Betriebszustand wird nachstehend als "zweiter Arbeitsschritt" bezeichnet), so daß der elektrische Strom von der Stromquelle 51 an die Treiberschaltung 60 über den Kontakt 43 und den "b" Kontakt 46 angelegt wird.
Die Treiberschaltung 60 ist an sich beispielsweise aus den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen No. 3-19708 und 61-131807 bekannt, so daß eine nähere Beschreibung der Treiberschaltung 60 entfallen kann.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis näher erläutert.
Wenn der Startschalter 40 im ersten Betriebszustand arbeitet, wird der Kontakt 41 geschlossen, und die elektrische Energie oder der elektrische Strom von der Stromquelle 51 wird dann an den Elektromagneten 2a angelegt, um diesen, wie bereits beschrieben, zu erregen, wodurch die Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis an dem Werkstück fixiert wird.
In dem nächsten zweiten Betriebszustand wird der Kontakt 42 in einem Zustand geschlossen, in welchem der Elektromagnet 2a mit geschlossen gehaltenem Kontakt 41 erregt ist, wie dies bereits beschrieben worden ist. Der Strom wird von der Stromquelle 51 an die Treiberschaltung 60 angelegt, und der Drehantriebsmotor 4M des elektrischen Bohrwerkzeugs 4 führt unter der Steuerung der Treiberschaltung 60 eine Drehbewegung aus.
Wenn dann das elektrische Bohrwerkzeug 4 auf eine vorbestimmte Position durch Betätigen des Griffteils 5 abgesenkt worden ist, wird beispielsweise eine Kupplung (nicht gezeigt) eingerückt. Der Zustellmotor 5M des elektrischen Bohrwerkzeugs 4 wird durch die Treiberschaltung 60 in einen Drehantriebszustand versetzt, und das elektrische Bohrwerkzeug wird automatisch zugestellt. Nach dem Bohren des Werkstücks mittels des Lochschneiders 6, welcher an dem elektrischen Bohrwerkzeug 4 vorgesehen ist, wird der Grenzschalter ausgelöst, so daß die automatische Zustellung und die Drehbewegung des elektrischen Bohrwerkzeugs 4 beendet werden. Schließlich wird die Drehbewegung des Zustellmotors 5M durch die Treiberschaltung 60 umgekehrt. Das elektrische Bohrwerkzeug 4 kehrt in seine Ausgangsposition zurück, und die Drehbewegung des Zustellmotors 5M wird angehalten.
Wenn die Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis mit der elektromagnetischen Basis zu Beginn der Bohrbearbeitung oder während der Bohrbearbeitung oder während einer Fallbewegung der Bohrmaschine seitlich eine Gleitbewegung ausführt, werden die Kugeln 13 radial nach innen zu dem Oszillationsschalter 10 bewegt und kommen zur Anlage gegen die ersten und zweiten Elektroden 11 und 12. Hierdurch werden die ersten und die zweiten Elektroden 11 und 12 elektrisch miteinander verbunden. Diese elektrisch leitende Verbindung ermöglicht, daß der Oszillationsschalter 10 seinen EIN-Zustand einnimmt, das Relais 61 wird aktiviert, und der "b" Kontakt 46 nimmt seinen AUS-Zustand ein. Der Drehmotor 4M oder der Zustellmotor 5M wird gestoppt. Somit wird die Bohrmaschine mit der elektromagnetischen Basis daran gehindert, daß sie eine seitliche Gleitbewegung ausführen oder nach unten fallen kann.
Sobald der "b" Kontakt 46 seinen AUS-Zustand einnimmt, befindet sich der "a" Kontakt in seinem EIN-Zustand. Anschließend bleibt der "b" Kontakt 46 in seinem AUS-Zustand, und somit werden sowohl der Drehantriebsmotor 4M als auch der Zustellmotor 5M an der weiteren Ausführung einer Drehbewegung gehindert. Um den "b" Kontakt 46 auf einen EIN-Zustand einzustellen, wird der Oszillationsschalter 10 in seinen AUS-Zustand zurückgebracht.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen oder Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Die Elektroden des Oszillationsschalters und die Kugeln können aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, welche Spritz- bzw. Gußmaterialien umfassen, vorausgesetzt, daß diese Teile ihre Funktion erfüllen können. Das elektrisch betriebene, tragbare Handgerät ist nicht auf eine Ausführungsform mit einer elektromagnetischen Basis beschränkt, sondern es können auch Ausführungsformen vorgesehen werden, welche eine mechanische Einspanneinrichtung zum Anbringen eines elektrisch betriebenen Werkzeugs an einem Werkstück haben.
Da der Oszillationsschalter nach der Erfindung sicher und zuverlässig eine seitliche Gleitbewegung oder eine Oszillationsbewegung unabhängig von dem Einstellwinkel des Oszillationsschalters erfassen kann, kann der Oszillationsschalter an oder bei allen Maschinen, Geräten und anderen Einrichtungen eingesetzt werden. Insbesondere ist der Oszillationsschalter geeignet, bei einer Vorrichtung eingesetzt zu werden, welche verhindert, daß ein elektrisch betriebenes, tragbares Handgerät eine Gleitbewegung in Seitenrichtung oder eine Fallbewegung während der Durchführung der maschinellen Bearbeitung ausführen kann.
Das elektrisch betriebene, tragbare Handgerät stellt eine Maschine mit einer äußerst hohen Stabilität dar, da während der maschinellen Bearbeitung eine seitliche Gleitbewegung oder eine Fallbewegung zuverlässig verhindert werden kann.

Claims

1. Oszillationsschalter, welcher ein ringförmiges Teil (18) aufweist, welches wenigstens an beiden Endabschnitten elektrisch isoliert ist, ferner ein Paar von tellerförmigen Elektroden (11, 12) aufweist, die an beiden Endabschnitten des ringförmigen Teils (18) vorgesehen sind und gegenüberliegende innere Flächen haben, welche voneinander mit einem Abstand getrennt sind, und dazwischen einen Raum (21) begrenzen, wobei jede der Innenflächen einen Mittelabschnitt mit einem Vorsprung (16), welcher auf dem Mittelabschnitt der inneren Fläche einer der tellerförmigen Elektroden (11, 12) ausgebildet ist, derart hat, daß sich dieser in Richtung zu der Innenfläche der anderen Elektrode (12, 11) erstreckt, und wobei der Abstand im wesentlichen ein kleinster Abstand zwischen den Mittelabschnitten der inneren Flächen der Elektroden (11, 12) ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die andere der tellerförmigen Elektroden (12, 11) einen Vorsprung (16) hat, welcher auf dem Mittelabschnitt der inneren Fläche der anderen tellerförmigen Elektrode (12, 11) derart ausgebildet ist, daß er sich in Richtung zu der inneren Fläche der einen tellerförmigen Elektrode (11, 12) oder zu der anderen tellerförmigen Elektrode (12, 11) erstreckt, und eine ebene Fläche hat, die der einen tellerförmigen Elektrode (11, 12) gegenüberliegt, und daß eine Mehrzahl von Kugeln (13) aus einem elektrisch leitenden Material in dem Raum (21) angeordnet ist, wobei jede der Kugeln (13) einen Durchmesser hat, welcher größer als der kleinste Abstand und kleiner als ein Abstand zwischen den gegenüberliegenden Abschnitten der tellerförmigen Elektroden (11, 12) ist, an welchem der Vorsprung (16) nicht vorgesehen ist.

2. Oszillationsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (16) konisch ausgebildet ist.

3. Oszillationsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (16) im Querschnitt segmentiert ist.

4. Oszillationsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Teil (18) eine Innenumfangsfläche hat, in welcher eine ringförmige Ausnehmung (20) zur Aufnahme der Kugel (13) ausgebildet ist.

5. Oszillationsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Ausnehmung (25) zur Aufnahme der Kugeln (13) auf einem äußeren Umfangsabschnitt der jeweiligen tellerförmigen Elektroden (11, 12) ausgebildet ist, und daß die ringförmigen Ausnehmungen (25) der tellerförmigen Elektroden (11, 12) einander zugewandt liegend angeordnet sind.

6. Elektrisch betriebenes, tragbares Handgerät, welches einen Rahmen (1), Fixiereinrichtungen (2) an dem Rahmen (1) zum Fixieren eines Werkstücks an dem Rahmen (1), ein elektrisch angetriebenes Werkzeug (4), welches an dem Rahmen (1) befestigt ist, und eine Steuerschaltung (60) zum Steuern des Betriebs des elektrisch getriebenen Werkzeugs (4) umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß

das elektrisch betriebene Gerät ferner wenigstens einen Oszillationsschalter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, welcher an dem Rahmen (1) vorgesehen ist, und daß eine elektrische Energieversorgungsunterbrechungseinrichtung (61) vorgesehen ist, welche die elektrische Energieversorgung zu dem elektrisch betriebenen Werkzeug (4) während einer maschinellen Bearbeitung in Abhängigkeit von der Auslösung des Ozsillationsschalters (10) stoppt, wenn wenigstens eine der Kugeln (13) in dem Oszillationsschalter (10) mit dem Vorsprung (16) zusammenarbeitet, welcher in dem Oszillationsschalter (10) vorgesehen ist.

7. Elektrisch betriebenes, tragbares Handgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das tragbare elektrisch betriebene Gerät eine Bohrmaschine mit einer elektromagnetischen Basis ist.