SWITCH ARRANGEMENT FOR ELECTRICAL TOOLS

Abstract: 1. Electrical tool, in particular a hand-held screwing device, having a mechanical switching device (5; 13, 14), an electric control device (2; 9, 10, 11, 12), preferably by means of thyristors or triacs, a preceding electric drive circuit (6; 18) and a voltage-detecting rectifier (3; 15) by means of the output signal of which the drive circuit (6; 18) can be interlocked, characterized in that the rectifier (3; 15) detects the voltage via the control device (2; 9, 10, 11, 12).

Description: Schaltanordnung für Elektrowerkzeuge Stand der Technik Die rfindung geht aus von einem Elektrowerkzeug nach der Gattung des Hauptanspruchs. Elektrowerkzeuge müssen aus Sicherheitsgründen einen mechanischen Ein-Aus-Schalter besitzen. Weist nunmehr das Elektrowerkzeug eine vorgeschaltet Elektronik au, die das Werkzeug über schaltbare albleitervorrichtungen, wi Thyristoren oder Triacs, selbsttätig mit Netzspannung versorgt, so benötigt die Elektronik eine Rückmeldung, ob der Ein-aus-Schalter ausgeschaltet wurde, nachdem durch die Elektronik die Netzspannung unterbrochen wurde. Dies ist notwendig, um die Triacs in der elektronik wieder neu zu zünden, damit das Werkzeug wieder mit dem Ein-Aus-Schalter neu gestartet werden kann. Dies ist beispielsweise bei elektronisch gesteuerten Schraubvorrichtungen der Fall, Nach Beendigung des Schraubvorganges schaltet die elektronik den Schraube ao, ohne dass der- mechanische Schalter abgeschaltet werden muss. Bei den bekannten Vorrichtungen werden nunmehr die Triacs eine bestimmte Zeit stromlos gehalten. In dieser ei muss der 3ediener den Ein-Aus-Schalter ausschalten. Nach Beendigung dieser Zeit schaltet die Elektronik die Triacs wieder ein. at nunmehr der Bediener des Werkzeuges vergessen, den mechanischen Schalter zu betätigen, kann dies leicht zu Unfällen führen, wenn die Elektronik nach Ablauf der Ruhezeit die Triacs wieder zündet und damit überraschend das Elektrowerkzeug wieder einschaltet. Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemässe Elektrowerkzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des Eauptanspruchs hat demgegeüber den Vorteil, dass mit einem verhältnismässig geringen elektronischen Zu satzaufwand und ohne weitere mechanische Schaltvorrichtungen ein Zünden der elektrischen Steuerschalter verhindert wird, wenn die mechanische Schaltvorrichtung nicht zuvor ausgeschaltet wurde. Auf diese Art und Weise ist es auf einfache Weise möglich, ein Wiederanlaufen des Elektrowerkzeuges ZU verhindern, wenn nicht zuvor das Gerät mechanisch ausgeschaltet wurde. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in hauptanspruch angegebenen Elektrowerkzeuges möglich. Vorteilhaft ist, den Gleichrichter als Spitzenwertgleich- richter auszubilden. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass einerseits eine hohe Schaltspannung zur Verfügung steht und andererseits durch die integrierende Wirkung des Kondensators Störimpulse keine Fehlschaltungen verursachen. Des weiteren ist dadurch eine gewisse Schalthysterese erreichbar, so dass ein "wildes Schalten vermieden wird. Günstig ist es auch, dem Gleichrichter einen Komparator nachzuschalten, dessen Ausgang auf die Ansteuerschaltung einwirkt. Einerseits wird durch diese Massnahme eine Degel- anpassung erzielt, so dass bei der Ansteuerschaltung keiner- lei Veränderungen getroffen werden müssen, andererseits ist dadurch ein besonders sicheres Schaltverhalten gegeben, da die Schaltschwellen des Komparators im engen Rahmen vorgebbar sind. Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden 3eschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2 ein vpu's- diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispieles, Figur 3 ein zweites Ausführungs- beispiel der Erfindung und Figur 4 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Schaltungsan- ordnung nach FIgur 3. Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist mit 1 ein Einphasenelektromotor dargestellt, wie er beispielsweise bei Elektrowerkzeugen Ver- wendung findet. Der Elektromotor 1 ist mit einem Anschluss über einen mechanischen Schalter 5 mit der Netzspannung verbunden. Der zweite Anschluss des Elektromotors 1 führt zu einem Triac 2)dessen weiterer Eingang beispielsweise mit dem C-Leiter des Stromversorgungsnetzes verbunden ist. Zwischen Elektromotor 1 und Triac 2 führt eine reizung zu einem Spitzengleichrichter 3, dem ein Komparator nachge- schaltet ist. Der Ausgang des Komparators 4 führt zu einer Ansteuerschaltung 6, die an ihrem Ausgang ein Signal für die Steuerelektrode des Triacs 2 abgibt. Die Ansteuerschaltung 6 dient zur Abgabe von Zündimpulsen für den Triac 2. Die Ansteuerschaltung 6 kann in bekannter Art und Weise beliebig ausgebildet sind. Dient der Elektro- motor 1 beispielsweise dazu, einen elektrischen Schrauber zu steuern, so ist ein Beispiel der Ansteuerschaltung der deutschen Patentanmeldung 32 36 033 zu entnehmen. 3ie Funktionsweise der Schaltungsanordnung ist anhand des diagramms nach Figur 2 näher erläutert. In Figur 2a ist der Zustand des Triacs 2 dargestellt. Ein H-Signal be- deutet, dass der Triac leitend geschaltet ist. Ein L Signal bedeutet, dass der Triac 2 gesperrt ist. Figur 2b zeigt den Zustand des Schalters 5. Ein R-Signal zeigt an, dass der Schalter 5 geschlossen ist, während ein L-Signal einen geöffneten Schalter repräsentiert. Ist der Schalter 5 geöffnet und der Triac 2 durch die sn- steuerschaltung 6 gezündet, so liegt am Ausgang des Gleichrichters 3 eine Spannung von 0 Volt. Dies ist in Figur 2c dargestellt. Wird nun, wie dies in Figur 2b erkennbar ist, der Schalter 5 geschlossen, so bleibt die Spannung am Ausgang des Gleichrichters auf O Volt. Wird nunmehr der Triac 2 hochohmIg1 da die Ansteuerimpulse der Ansteuerschaltung 6 ausbleiben, so wird dadurch der Motor 1 ausgeschaltet. In Figur 2a ist dies durch den Übergang von H nach L erkennbar. Bleibt nunmehr der Schalter 5 geschlossen, so steigt die Spannung am Ausgang des Gleichrichters 3 an, wie dies in Figur 3c dargestellt ist. Der Spitzenwertgleich- richter 3 lädt sich auf den Spitzenwert der Netzspannung auf. Ist ein bestimmter Spannungswert am Ausgang des Spitzenwertgleichrichters @ überschritten, so schaltet der Komparator 4 von seinem logischen H-Pegel qauf t-?egel um. Dies ist in Figur 2c erkennbar. Durch den L-Pegel am Ausgang des Komparators 4 ist die Ansteuerschaltung 6 für die Abgabe weiterer Triggerimpulse gesperrt. Dies bedeutet jedoch, da der Tr-ac 2 nicht mehr gendet werden kann. wird nunmehr der Schaler 5 geöffnet, was in Figur 2b durch den Übergang von H auf L erkennbar is, so fällt die Spannung am Ausgang des lecn- trichters 3 auf o Volt ab. Dies hat zur Folge, dass sich auch der Ausgangszustand des Komparators 4 ändert, der mit seinem Ausgang auf R schaltet. Mit der ansteigenden Flanke an Ausgang des Komparators h, die in Figur 2d dargestellt ist, kann der Triac 2 wiederum durch die Ansteuerschaltung 6 gezündet werden und die Schraubvorrichtung ist für den 3ediener wieder betriebsbereit. Diese Schaltungsanordnung ist ohne Schwierigkeiten auch bei Dreiphasenelektromotoren einsetzbar. Hierbei ist in jeder Phase ein Triac und ein mechanischer Schalter anzuordnen. Es genügt jedoch, wenn an der geerdeten Phase der Gleichrichter 3 angeschlossen ist. In Figur 3 ist ein Dreiphasenelektromotor 17 dargestellt, der ebenfalls wiederum zum Antrieb eines elektrowerk- zeuges, vorzugsweise eines Schraubers dient. Während eine Phase S des Elektromotors 17 direkt mit der Netzspannung verbunden ist führen die beiden weiteren Phase anschlüsse des Motors zu jeweils einem Schalter 13 und 14, wobei die Schalter 13 und 14 gemeinsam bedienbar sinn. Dem Schalter 13 folgt ein Triac 9, an dessen weiterem Anschluss die Phase R angeschlossen Ist. Des weiteren ist ein Triac 12 angeschlossen, der an die andere Phase T der Netzspannung führt. Vom Ausgang des Schalters 14 führt jeweils ein Triac 11 zu der Phase R, während ein Triac 10 gemeinsam mit dem Triac 12 an die Phase T angeschlossen ist, die geerdet Ist. Die e Schalter 13, 14 können beliebig in Phasen R, S oder S, T oder T, R angebracht sein. Für die Schalterabfrage ist nur wichtig, dass die Spannung über einem beliebigen Triac abgefragt wird. Zwischen Schalter 14 und Triac 10 ist ein Spitzenwertgleichrichter 15 angeschlossen, dessen Ausgang zu einem Komparator 16 führt. Der Ausgang des Komparators 16 steht mit einer Ansteuerschaltung 13 in Verbindung. Die Ansteuerschaltung 13 weist zwei Aus- gange auf, wobei der eine Ausgang mit den Trlacs 9 und 10 und der andere Ausgang mit Triacs 11 und 12 verbunden ist. Durch die Anordnung der Triacs 9 bis 12 in einer Brückenschaltung ist diese Schaltungsanordnung für eine Drehrichtungsumkehr des Motors 17 geeignet. Durch die Brüçkenanordnung ergeben sich andere Verhältnisse am Ausgang des Gleichrichters 15, die anhand der Figur 4 näher erläutert sind. Schalten beI- spielsweise die Triacs 9 und 10 den Motor an, wie dies in Figur 4a erkennbar ist, und bleiben entsprechend Figur 4b die Schalter 13 und 14 geschlossen, so steigt entsprechend Figur 4c die Spannung am Ausgang des Gleich- richters 15 auf den Spitzenwert der Nennspannung an. Der Ausgang des Komparators 16 schaltet auf einen logischen L-Pegel, und sperrt damit die Ansteuerschaltung 18, so dass diese weder die Triacpaare 9 und 10 noch die Triacpaare 11 und 12 zünden kann. Werden die Schalter 13 und 14 geöffnet, so fällt die Spannung am Ausgang des Komparators 15 auf die halbe Versorgungsspannung aD. Die halbe Versorgungsspannung ist dadurch bedingt, dass alle Triacs zwar gesperrt sind, aber einen hochohmigen Spannungsteiler der Netzspannung bilden. Der Komparator 16 muss daher auf eine Schaltschwelle wischen der Spitzen- spannung der Nennspannung und der halben Spitzenspannung der Nennspannung eingestellt werden, um ein Öffnen der Schalter 13 und 14 zu erkennen. Wie die Figur 4c erkennen lässt, wird daher kurz vor Erreichen der halben 3etriebsspannung das Ausgangssignal des Komarators 16 wiederum auf den Pegel H gehoben, so dass die Ansteuer- schaltung je ein Triacpaar zunden kann. Durch diese Schaltungsmassnahme ist auf einfache Art Weise die Schalterstellung des mechanischen Schalters erkennbar, ohne dass ein zusatzlicher Schalter oder zu sätzliche Steuerleitungen notwendig wären. Eine Un- fallgefahr durch ungewolltes Einschalten des Elektrowerkzeuges besteht nicht. Die Schaltungsanordnungen sind nicht auf Schraubervor- richtungen beschränkt. 3eispielsweise ist es auf diese Art und Weise möglich, elektrische Handwerkzeuge, wie Bchrmaschinen, Sägen und Schwingschleifer zu schützen, aie von der elektronischen Ansteuerschaltung abgeschaltet werden, bispielsweise weil der Elektromotor zulässige maximale Temperaturwerte überschritten hat. Eine Inbetriebnahme des Elektromotors wird erst dann wieder möglich, wenn der mechanische Schalter ausgeschaltet ist. Als sperrbare elektronische Ansteuer- schaltung ist dabei beispielsweise die integrIerte Schaltung CD 4013 der Firme RCA geeignet, an deren Takteingang der Komparator 4, 16 anschliessbar ist, während der D-Eingang auf "High" liegt. Das Abschaltsignal wird dynamisch an den Rücksetzeingang gelegt.

Claims: Ansprüche 1. Elektrowerkzeug, insbesondere handgeführte Schraubvorrichtung, mit einer mechanischen Schaltvorrichtung und mit einer elektrischen Steuervorrichtung, vorzugsweise mittels Thyristoren oder Triacs, und mit einer elektrischen Ansteuerschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Steuer- vorrichtung (2, 9, 10, 11, 12) und dem Schalter (5, 13, 14) ein G1eichrichter (3, 15) zur Erfassung der Spannung angeschlossen ist und dass die Ansteuerschaltung (6, 18) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Gleichrichters (3, 15) verriegelbar ist. 2. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter (15) als Spitzenwertgleichrichter ausgebildet ist. 3. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurh gekennzeichnet, dass dem Glelchrichter (3, 15) ein Komparator (, 16) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang auf die Ansteuerschaltung (6, 18) einwirkt.

Inventors: JUNDT, WOLFGANG, DIPL.-ING. (FH), SCHADLICH, FRITZ, DIPL.-ING. (FH), Schädlich, Fritz, Dipl.-Ing. (FH)
Applicants: ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1984
Main classification: H02H7
IPC codes: H01H9, H02H11