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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf batteriebetriebene Motorwerkzeuge und insbesondere auf ein Motorwerkzeug, das eine Bogenentladung zwischen dem Körper des Motorwerkzeugs und der Batterie vermeiden kann, wenn die montierte Batterie während des Betriebs vom Körper gelöst wird.
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Ein Motorwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
US 6,176,412 B1 bekannt.
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Gemäß einem weiteren bekannten batteriebetriebenen Motorwerkzeug führt die Batterie Antriebsstrom an einen Motor zu, um einen Werkaufsatz anzutreiben. Beispielsweise umfaßt ein bekannter Schraubendreher einen Körper, der ein Motorgehäuse und einen Handgriff aufweist, und eine lösbar mit dem Körper verbundene Batterie. Das Motorgehäuse umfaßt den Motor zum Betreiben des Schraubendreherwerkzeugaufsatzes. Der Handgriff ist mit dem Motorgehäuse verbunden. Die Batterie ist lösbar mit dem unteren Endbereich des Handgriffs verbunden. Die Batterie ist als ein Element eines Stromkreises definiert, um den Motor über einen Verbindungsanschluß zu betreiben. Somit führt die Batterie Triebstrom an den Motor über den Stromkreis zu.
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Da die Batterie lösbar an dem Körper angebracht ist, kann bei dem bekannten Motorwerkzeug der Benutzer des Motorwerkzeugs unbeabsichtigt die Batterie vom Körper während des Betriebs entfernen. Da die Batterie ein Element des den Motor betreibenden Stromkreises über einen Verbindungsanschluß definiert und die Batterie Triebstrom an den Motor während seines Betriebs zuführt, wird der Stromkreis möglicherweise abrupt unterbrochen, wenn die Batterie vom Körper während des Betriebs des Motorwerkzeugs entfernt wird. Wenn der Stromkreis zum Betreiben des Motors während des Betriebs des Motors unterbrochen wird, kann eine Bogenentladung an den Kontakten zwischen dem Körper des Motorwerkzeugs und der Batterie erzeugt werden. Eine Bogenentladung kann die Korrosionswiderstandsfahigkeit des Motorwerkzeugs nachteilig beeinflussen.
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Entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Technik vorzusehen, um effektiv zu verhindern, dass ein Motorwerkzeug nachteilig beeinträchtigt wird, wenn eine Batterie vom Motorwerkzeug entfernt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein motorbetriebenes Werkzeug vorgesehen, das einen Werkzeugaufsatz, einen Motor, der den Werkzeugaufsatz betreibt, einen Körper, der den Motor aufnimmt, eine mit dem Körper lösbar verbundene Batterie, so dass ein Antriebsstrom zum Betreiben des Motors zugeführt wird, eine Steuereinrichtung, die den Betrieb des Motors steuert, und einen Stromkreis, der den Antriebsstrom von der Batterie zum Motor leitet, umfaßt. Innerhalb des Motorwerkzeugs stoppt die Steuereinrichtung den Motor vor einer Unterbrechung des Stromkreises, wenn die Batterie vom Körper getrennt wird, um zu verhindern, dass ein Antriebsstrom durch den Stromkreis geführt wird. Folglich kann effektiv verhindert werden, dass eine Bogenentladung zwischen der Batterie und dem Körper des Motorwerkzeugs erzeugt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein beispielhaftes batteriebetriebenes Motorwerkzeug vorgesehen. Das beispielhafte Motorwerkzeug kann einen Werkzeugaufsatz, einen Motor, einen Körper, eine Batterie, eine Steuereinrichtung und einen Stromkreis umfassen. Der Motor betreibt den Werkzeugaufsatz. Der Körper nimmt den Motor auf. Die Batterie ist lösbar mit dem Körper verbunden, so dass ein Antriebsstrom zum Betreiben des Motors zugeführt wird. Die Steuereinrichtung steuert den Betrieb des Motors. Der Stromkreis leitet den Antriebsstrom von der Batterie zum Motor. Bei dem Motorwerkzeug stoppt die Steuereinrichtung den Motor vor einer Unterbrechung des Stromkreises, wenn die Batterie vom Körper getrennt wird, um zu vermeiden, dass ein großer Antriebsstrom durch den Stromkreis geführt wird.
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Die Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu angepaßt und angeordnet, den Motor vor einer Unterbrechung des Stromkreises zu stoppen, wenn die Batterie von dem Körper gelöst wird. Bei den vorliegenden Lehren beinhaltet der Zustand, in dem ”die Batterie von dem Körper getrennt ist” im breiten Sinn nicht nur den Zustand, in dem die Batterie von dem Körper entfernt ist, sondern auch den Zustand, in dem die Batterie nicht vollständig mit dem Körper in Eingriff ist. Mit anderen Worten, umfaßt dies einen schlecht montierten Zustand oder den Zustand, in dem die Batterie tatsächlich nicht vollständig oder richtig mit dem Körper in Eingriff gebracht ist, selbst wenn es nach außen so scheint, dass sie dort richtig in Eingriff wäre.
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Wenn die Batterie von dem Körper getrennt ist, hält die Steuereinrichtung den Motor vor einer Unterbrechung des Stromkreises an. Selbst wenn die Batterie von dem Körper während der Zufuhr des Antriebsstroms von der Batterie zum Motor über den Stromkreis entfernt wird und selbst wenn der Stromkreis unterbrochen wird, ist der Motor bereits in einem Abschaltzustand, da der Motor vor der Unterbrechung des Stromkreises anhält. Folglich kann eine Verringerung der Dauerhaftigkeit des Motorwerkzeugs verhindert werden, die anderweitig durch einen großen Strom hervorgerufen werden könnte, der durch den Stromkreis gelangt, um den Motor zu betreiben. Ferner kann verhindert werden, dass eine Bogenentladung an dem Verbindungsanschluß erzeugt wird. Vorzugsweise wird eine ausreichende Zeitdifferenz zwischen dem Abschalten des Motors und der Unterbrechung des Stromkreises vorgesehen, um eine Bogenentladung zu verhindern.
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Bei den vorliegenden Lehren umfaßt der ”Werkzeugaufsatz” im breiten Sinn Werkzeuge für batteriebetriebene Bohrer, Schleifgeräte, Schlagschrauber, Schlagschraubenschlüssel, Schneider, Trimmer, Kreissägen und hin- und herbewegliche Sägen. Der Motor zum Betreiben des Werkzeugaufsatzes umfaßt typischerweise einen Gleichstrommotor oder einen bürstenlosen Gleichstrommotor. Vorzugsweise weist der Körper ein Motorgehäuse und einen Handgriff auf. In diesem Fall ist die Batterie vorzugsweise mit dem Motorgehäuse oder mit dem Handgriff verbunden. Eine wiederaufladbare Batterie kann typischerweise verwendet werden. Um den ”Motor anzuhalten” gemäß den vorliegenden Lehren, wird ein Antriebssteuerkreis des Motors vorzugsweise physikalisch als Antwort auf das Trennen der Batterie vom Körper unterbrochen. Anderenfalls kann ein Signal zum Anhalten des Motors vorzugsweise als Antwort auf das Trennen der Batterie vom Körper ausgegeben werden.
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Als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Motorwerkzeug vorzugsweise eine Eingriffseinrichtung, die die Batterie an dem Körper arretiert, so dass die Batterie entfernt werden kann. In diesem Fall ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu angepaßt, den Motor vor einer Unterbrechung des Stromkreises anzuhalten, wenn der Arretierungseingriff durch die Arretierungseinrichtung zwischen der Batterie und dem Körper gelöst wird.
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Bei den vorliegenden Lehren umfaßt der Zustand in dem ”der Arretierungseingriff durch die Eingriffseinrichtung zwischen der Batterie und dem Körper gelöst wird” im weiten Sinn nicht nur den Zustand, in dem die Batterie vollständig an dem Körper durch die Eingriffseinrichtung arretiert ist, sondern auch den Zustand, in dem sie tatsächlich nicht vollständig durch die Eingriffseinrichtung arretiert ist, selbst wenn es nach außen so scheint, als wäre sie durch die Eingriffseinrichtung vollständig arretiert. Daher kann das Motorwerkzeug einen schlecht montierten Zustand der Batterie erfassen und signalisieren. Da der Motor anhält, wenn die Batterie fehlerhaft an dem Körper über die Eingriffseinrichtung montiert ist, kann insbesondere der Benutzer des motorbetriebenen Werkzeugs unmittelbar bemerken, dass die Batterie nicht richtig montiert ist. Die Eingriffseinrichtung kann an entweder der Seite der Batterie oder an der Seite des Körpers vorgesehen werden.
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Als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Motorwerkzeug vorzugsweise einen ersten Verbindungsanschluß und einen zweiten Verbindungsanschluß umfassen. Beide Anschlüsse können zwischen der Batterie und dem Körper vorgesehen sein. Der erste Verbindungsanschluß kann teilweise den Stromkreis bilden, der zweite Verbindungsanschluß kann dazu angepaßt sein, abhängig vom Montagezustand der Batterie, an- und abzuschalten. Wenn die Batterie vom Körper getrennt wird, kann der zweite Verbindungsanschluß vorzugsweise getrennt werden, so dass der Motor gestoppt wird, bevor der erste Verbindungsanschluß getrennt wird. Zum Anhalten des Motors wird ein Antriebssteuerschaltkreis des Motors physikalisch unterbrochen oder ein Signal zum Anhalten des Motors erzeugt.
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Vorzugsweise ist die Länge des zweiten Verbindungsanschlusses kürzer als die Länge des ersten Verbindungsanschlussses. Wenn die Batterie vom Körper getrennt wird, wird der kürzere zweite Verbindungsanschluß gelöst. Nachfolgend wird der längere erste Verbindungsanschluß gelöst. In diesem Fall ist der Motor an dem Punkt, zu dem der Stromkreis zum Betreiben des Motors aufgrund des Trennens des ersten Verbindungsanschlusses unterbrochen wird, bereits in einem Abschaltzustand aufgrund des Trennen des zweiten Verbindungsanschlusses. Somit kann eine Bogenentladung zwischen der Batterie und dem Körper verhindert werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Lehren umfaßt ein Verfahren zum Verwenden eines batteriebetriebenen Motorwerkzeugs den Schritt des Anhaltens des Motors vor einer Unterbrechung des Antriebsstroms zum Motor, wenn die Batterie vom Körper getrennt wird. Durch dieses Verfahren ist der Motor bereits in einem Abschaltzustand zu dem Zeitpunkt, zu dem die Batterie vom Körper entfernt wird. Daher kann effektiv verhindert werden, dass eine Bogenentladung zwischen der Batterie und dem Körper erzeugt wird, und somit kann das Motorwerkzeug in einem explosionssicheren Zustand verwendet werden. Dieses Verfahren kann bei einem Motorwerkzeug verwendet werden, das die vorher beschriebenen bevorzugten Merkmale der Motorwerkzeuge in einer geeigneten Kombination aufweist.
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Gemäß den vorliegenden Lehren kann die Batterie an einem Körper über eine Befestigungseinrichtung befestigt werden. Das ”Befestigen” oder die ”Befestigungseinrichtung” umfaßt im breiten Sinne verschiedene Arten des Verbindens der Batterie mit dem Körper. Insbesondere umfaßt es nicht nur das fest in Eingriffbringen der Batterie auf dem Körper, sondern auch ein Verbinden, bei dem es schwierig oder unmöglich ist, die Batterie vom Körper zu lösen, es sei denn, die Befestigungseinrichtung, die zwischen der Batterie und dem Körper angebracht ist, wird gelöst.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung stoppt die Steuereinrichtung den Motor vor einer Unterbrechung des Stromkreises, wenn die Befestigung der Batterie am Körper durch die Befestigungseinrichtung gelöst wird. Selbst wenn die Batterie vom Körper während der Zufuhr eines Antriebsstroms von der Batterie zum Motor über den Stromkreis entfernt wird, ist der Motor dann bereits in einem Abschaltzustand, da der Motor vor einer Unterbrechung des Stromkreises anhält, wenn die Befestigung der Batterie am Körper durch die Befestigungseinrichtung gelöst ist. Folglich kann eine Abnahme der Dauerhaftigkeit des Motorwerkzeugs verhindert werden, die andernfalls durch einen großen Strom hervorgerufen werden könnte, der durch den Stromkreis fließt, um den Motor zu betreiben. Ferner kann verhindert werden, dass eine Bogenentladung an den Verbindungsanschlüssen erzeugt wird.
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Die Befestigungseinrichtung umfaßt vorzugsweise eine Batterieabdeckung, die die Batterie auf dem Körper bedeckt. In diesem Fall hält der Motor vor einer Unterbrechung des Stromkreises an, wenn die Batterieabdeckung geöffnet wird. Die Batterieabdeckung kann so gestaltet werden, dass sie die Batterie bedeckt und die Batterie mit dem Körper in Eingriff bringt und hält. Alternativ kann die Batterieabdeckung so gestaltet sein, dass sie einfach die Batterie bedeckt.
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Alternativ kann die Befestigungseinrichtung einen Adapter umfassen, der zwischen der Batterie und dem Körper angebracht ist. In diesem Fall hält der Motor vor einer Unterbrechung des Stromkreises an, wenn der Adapter zwischen der Batterie und dem Körper gelöst wird.
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1 zeigt einen elektrischen Schraubendreher gemäß einer repräsentativen Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt einen Batteriepack, der innerhalb der beispielhaften Ausführungsform verwendet wird.
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3 zeigt eine Schaltkreisstruktur zum Betreiben eines Motors im Schraubendreher gemäß der beispielhaften Ausführungsform.
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4 zeigt die Schaltkreisstruktur, wie sie in 3 gezeigt ist. 4 zeigt einen Zustand, bei dem der Eingriff zwischen dem Batteriepack und dem Körper gelöst ist.
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5 zeigt die Schaltkreisstruktur aus 3. in einem Zustand, in dem der Batteriepack vom Körper entfernt ist.
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6 zeigt eine erste Modifikation der beispielhaften Ausführungsform.
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7 zeigt einen Zustand, in dem der Batteriepack an dem Körper gemäß der ersten Modifikation, die in 6 gezeigt ist, montiert ist.
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8 zeigt einen Zustand, in dem der Batteriepack von dem Körper gemäß der ersten Modifikation entfernt wird.
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9 zeigt einen Zustand, in dem der Batteriepack vollständig von dem Körper gemäß der ersten Modifikation entfernt ist.
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10 zeigt eine zweite Modifikation der beispielhaften Ausführungsform.
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11 zeigt eine Batterie und eine Batterieabdeckung, die bei der zweiten Modifikation verwendet werden.
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12 zeigt eine Schaltkreisstruktur zum Betreiben des Motors gemäß der zweiten Modifikation.
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1 zeigt einen beispielhaften Elektroschraubendreher 101 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Elektroschraubendreher 101 ist ein Merkmal, das einem Beispiel für das ”Motorwerkzeug” gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht. Der Elektroschraubendreher 101 kann ein Motorgehäuse 101a und einen Griff 101b umfassen. Das Motorgehäuse 101a nimmt einen bürstenlosen Gleichstrommotor 121, eine Motorantriebswelle 123, einen Mechanismus zum Verändern der Geschwindigkeit 105 und eine Spindel 107 auf. Der Mechanismus zum Verändern der Geschwindigkeit 105 umfaßt Planetenzahnräder. Ein Montagespannfutter 109 für den Drehwerkzeugaufsatz 111 und ein Dreherwerkzeugaufsatz 111 sind am Ende der Spindel 107 montiert.
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Der Dreherwerkzeugaufsatz 111 ist ein Merkmal, das dem ”Werkzeugaufsatz” gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht. Ein Auslöseschalter 113 ist am oberen Endbereich des Griffs 101b vorgesehen. Eine Batterie 141 ist lösbar am unteren Endbereich des Griffs 101b montiert. Das Motorgehäuse 101a und der Griff 101b definieren einen Körper 103 des Schraubendrehers 101.
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2 zeigt eine Batterie 141 gemäß dieser Ausführungsform. Die Batterie 141 ist innerhalb eines Batteriepacks 142 enthalten, der als Batteriegehäuse dient. Eine Eingriffseinrichtung 143 und ein Paar von Montageführungen 145 sind auf der Oberseite des Batteriepacks 142 angebracht. Die Eingriffseinrichtung 143 steht in einziehbarer Weise nach oben von dem Batteriepack 142 vor. Ferner ist bei dieser Ausführungsform ein Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142 vorgesehen, so dass er ansprechend auf die Bewegung der von dem Batteriepack 142 vorstehenden oder darin eingezogenen Eingriffseinrichtung 143 an und abgeschaltet wird. Die Montageführungen 145 sind in Eingriff mit dem Boden des Griffs 101b (siehe 1) wenn der Batteriepack 142 auf dem Griff 101b montiert ist.
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Insbesondere sind die Montageführungen 145 in der Horizontalrichtung mit dem Griff 101b des Elektroschraubendrehers 101, wie es in 1 gezeigt ist, in Eingriff. Die Richtung der Montage des Batteriepacks 142 am Boden des Griffs 101b ist durch einen Pfeil ”S” in 2 angegeben. Wenn der Batteriepack 142 weiter vorwärts über die Montageführungen 145 gedrückt wird, wird eine geneigte Oberfläche 143a der Eingriffseinrichtung 143, wobei die Oberfläche 143a in die Montagerichtung gerichtet ist, gegen den Boden des Griffs 101b gedrückt. Folglich zieht sich die Eingriffseinrichtung 143 in den Batteriepack 142 zurück, wodurch es möglich wird, dass der Batteriepack 142 weiter in die montierte Position gedrückt wird. Somit kann der Batteriepack 142 auf dem Griff 101b montiert werden. Bei dieser Ausführungsform ist der Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142, der unten im einzelnen beschrieben wird, so ausgebildet, dass er den ”montierten Zustand der Batterie” erfaßt und das entsprechende Signal an den Steuerschaltkreis 151 ausgibt.
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Wie es in 3 gezeigt ist, umfaßt der Elektroschraubendreher 101 gemäß dieser Ausführungsform hauptsächlich einen Steuerschaltkreis 151, um den Betrieb des bürstenlosen Gleichstrommotors 121 zu steuern, einen Stromschaltkreis 153, um Antriebsstrom von der Batterie 141 dem bürstenlosen Gleichstrommotor 121 zuzuführen, einen Schaltkreis zur Positionserfassung 155, eine FET-Brücke 157 und den Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142. Diese Komponenten sind innerhalb des Körpers 103 angebracht. Die Batterie 141, die in dem Batteriepack 142 enthalten ist, ist elektrisch mit dem Stromschaltkreis 153 im Körper 103 über einen Verbindungsanschluß 147 verbunden. Der Steuerschaltkreis 151 und der Verbindungsanschluß 147 sind Merkmale, die jeweils der ”Steuereinrichtung” und dem ”ersten Verbindungsanschluß” gemäß den vorliegenden Lehren entsprechen.
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Der bürstenlose Gleichstrommotor 121 ist mit der Batterie 141 über den Verbindungsanschluß 147 und den Stromschaltkreis 153 verbunden, um den Antriebsstrom zu empfangen. Ferner ist der Gleichstrommotor 121 mit dem Steuerschaltkreis 151 und der FET-Brücke 157 verbunden, die mit dem Steuerschaltkreis 151 verbunden ist zur Steuerung des Antriebs. Der bürstenlose Gleichstrommotor 121 wird durch einen dreiphasigen bipolaren Antriebsschaltkreis betrieben.
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Wenn es auch nicht speziell gezeigt ist, sind sechs FETs (Feldeffekttransistoren) innerhalb der FET-Brücke 157 angebracht, um den bürstenlosen Gleichstrommotor 121 mit Rechteckswellen zu betreiben. Die FETs sind mit drei Spulen (Ankerwicklung) 125U, 125V, 125W verbunden, um einen Rotor (in den Zeichnungen nicht speziell gezeigt) des bürstenlosen Gleichstrommotors 121 zu betreiben. Die Spulen 125U, 125V, 125W sind bezüglich des Antriebs basierend auf einer Rechteckswelle mit 120° Energetisierung gesteuert, indem selektiv eine Spannung an die jeweiligen Gates der FETs aufgebracht wird.
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Der Schaltkreis zur Positionserfassung 155 umfaßt Hall-Elemente und ist mit dem Steuerschaltkreis 151 verbunden. Der Schaltkreis zur Positionserfassung 155 erfaßt die Rotationspositionen des Rotors des bürstenlosen Gleichstrommotors 121 und gibt ein Rotorpositionssignal aus, um die Phasensequenz beim Zuführen der Motorantriebssignale an die jeweiligen Spulen 125U, 125V, 125W in Abhängigkeit von den jeweiligen Phasen (Energetisierungsanfangszeit) zu steuern.
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Der Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142 ist ein Merkmal, das dem ”zweiten Verbindungsanschluß” gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht und ist so angeordnet, dass er sich abhängig von der Bewegung der Eingriffseinrichtung 143 an- und abschaltet (siehe 2). Insbesondere wenn der Batteriepack 142 nicht vollständig mit dem Griff 101b durch die Eingriffseinrichtung 143 in Eingriff ist, wird der Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142 abgeschaltet, wodurch der ”nichtmontierte Zustand des Batteriepacks 142” erfaßt wird. Somit gibt der Testschalter 144 das entsprechende Signal an den Steuerschaltkreis 151 aus. Wenn andererseits der Batteriepack 142 mit dem Griff 101b durch die Eingriffseinrichtung 143 in Eingriff ist, wird der Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142 eingeschaltet und erfaßt den ”montierten Zustand des Batteriepacks 142”. Somit gibt der Testschalter 144 das entsprechende Signal an den Steuerschaltkreis 151 aus. 3 zeigt den Zustand, in dem der Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142 auf an geschaltet ist.
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Wie es in 3 gezeigt ist, ist die Batterie 141 ferner innerhalb des Batteriepacks 142 angebracht und mit dem Stromschaltkreis 153 des Körpers 103 über den Verbindungsanschluß 147 verbunden. Der Batteriepack 142 umfaßt ferner ein System zum Verhindern einer Überhitzung 146, das hauptsächlich durch ein Thermoelement definiert wird. Das System zum Verhindern einer Überhitzung 146 dient dazu, eine übermäßige Erwärmung der Batterie 141 während des Betriebs zu vermeiden.
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Der Verbindungsanschluß 147 umfaßt einen batterieseitigen weiblichen Anschluß 147a und einen körperseitigen männlichen Anschluß 147b, der in den batterieseitigen weiblichen Anschluß 147a eingepaßt werden kann. 3 zeigt den Zustand, in dem der körperseitige männliche Anschluß 147b in den batterieseitigen weiblichen Anschluß 147a eingepaßt ist.
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Die Arbeitsweise des Elektroschraubendrehers 101 gemäß der repräsentativen Ausführungsform wird nun erklärt. Wenn ein Benutzer des Elektroschraubendrehers 101 den Auslöseschalter 113 des Elektroschraubendrehers 101 betätigt, wie es in 1 gezeigt ist, wird der bürstenlose Gleichstrommotor 121 durch die Batterie 141 betrieben. Die Rotationsbewegung des bürstenlosen Gleichstrommotors 121 wird an die Spindel 107 über die Motorantriebswelle 123 übertragen, wobei sie durch den Mechanismus zum Verändern der Geschwindigkeit 105 verlangsamt wird. Wenn die Spindel 107 somit durch den Gleichstrommotor 121 gedreht wird, wird der Schraubendreheraufsatz 111, der an dem Montagespannfutter 109 am vorderen Ende der Spindel 107 angeschlossen ist, ebenfalls gedreht. Somit wird die Schraube angezogen.
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Während des Betriebs des Elektroschraubendrehers 101 kann der Batteriepack 142 vom Boden des Griffs 101b entfernt werden, wenn die entladene Batterie 141 geladen oder ausgetauscht wird. In einem solchen Fall wird der Batteriepack 142 von dem Griff 101b in der Richtung entgegengesetzt zur Montagerichtung S entfernt. Zu dieser Zeit wird der Eingriff des Batteriepacks 142 durch die Eingriffseinrichtung 143 gelöst und der Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142 ausgeschaltet.
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Wenn der Batteriepack 142 auf dem Griff 101b nach dem Entfernen wieder montiert wird, kann es vorkommen, dass der Batteriepack 142 mit dem Griff 101b nicht vollständig in Eingriff kommt. In einem solchen Fall kann der Benutzer des Elektroschraubendrehers 101 den Batteriepack 142 vom Griff 101b unbeabsichtigt entfernen. Wenn der Batteriepack 142 vom Griff 101b während des Betriebs des Elektroschraubendrehers 101 entfernt wird, kann eine Bogenentladung (Funke) um den Verbindungsanschluß 147 erzeugt werden, da ein großer Strom zum Betreiben des bürstenlosen Gleichstrommotors 121 durch den Stromschaltkreis 153 gelangt.
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Wenn der Batteriepack 142 nicht vollständig auf dem Griff 101b (Körper 103) des Batteriepacks 142 montiert ist, ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform diesbezüglich der Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142 wie es in 4 gezeigt ist, abgeschaltet und der Steuerschaltkreis 151 erfaßt die Batterie als im nichtmontierten Zustand befindlich. Folglich stoppt der Steuerschaltkreis 151 darauffolgend den bürstenlosen Gleichstrommotor 121 über die FET-Brücke 157, wie es in 3 gezeigt ist. Insbesondere ist in dem Zustand, der in 4 gezeigt ist, der Testschalter 144 für den Batteriepack 142 in der ausgeschalteten Position, wenn auch der Verbindungsanschluß 147 verbunden gehalten wird, so dass der bürstenlose Gleichstrommotor 121 nicht angetrieben wird.
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Andererseits zeigt 5 den Zustand, in dem der Batteriepack 142 von dem Körper 103 entfernt ist. Bei dem in 5 gezeigten Verbindungsanschluß 147 ist der körperseitige männliche Anschluß 147b vom batterieseitigen weiblichen Anschluß 147a entfernt. Zu dieser Zeit ist der bürstenlose Gleichstrommotor 121 bereits in einem Abschaltzustand. Daher wird kein großer Antriebsstrom durch den Stromschaltkreis 153 geführt. Folglich kann effektiv verhindert werden, dass eine Bogenentladung am Verbindungsanschluß 147 erzeugt wird, und somit kann der Elektroschraubendreher 101 in einem Zustand, der explosionssicher ist, verwendet werden.
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Insbesondere kann bei der beispielhaften Ausführungsform der bürstenlose Gleichstrommotor 121 basierend auf dem An- und Abschalten des Testschalters 144 für die Montage des Batteriepacks 142, der in der Eingriffseinrichtung 143 vorgesehen ist, kontrolliert werden. Insbesondere wenn der Batteriepack 142 nicht richtig auf dem Körper 103 montiert ist, wird der Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142 in der Eingriffseinrichtung 143 ausgeschaltet und somit hält der bürstenlose Gleichstrommotor 121 an. Daher kann eine ausreichende Zeit zum Verhindern einer Bogenentladung zwischen dem Abschalten des bürstenlosen Gleichstrommotors 121 und der Unterbrechung des Stromschaltkreises 151 sichergestellt werden.
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Selbst wenn der Batteriepack 142 tatsächlich unvollständig auf dem Griff 101b montiert ist, und es scheint, dass er richtig montiert ist, stoppt der Gleichstrommotor 121 ferner gemäß der beispielhaften Ausführungsform durch den Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142, der mit der Eingriffseinrichtung 143 verbunden ist. Daher kann der Benutzer des Elektroschraubendrehers 101 sofort die fehlerhafte Montage des Batteriepacks 142 bemerken.
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Erste Modifikation der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung
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Eine erste Modifikation der beispielhaften Ausführungsform ist in 6 bis 9 gezeigt. 6 zeigt eine Schaltkreisstruktur zum Antreiben des bürstenlosen Gleichstrommotors 121 bei einem Elektroschraubendreher 201 gemäß der ersten Modifikation der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der folgenden Beschreibung werden Komponenten, die die gleiche Konstruktion wie bei der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform aufweisen, mit den gleichen Referenzziffern bezeichnet.
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Wie es in 6 gezeigt ist, ist der Elektroschraubendreher 201 gemäß der ersten Modifikation mit einem Anschluss zum Erfassen der Montage 149 zum Erfassen des montierten Zustands des Batteriepacks 142 auf dem Körper 103 versehen, anstatt mit dem Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks 142, der in 3 gezeigt ist. Der Anschluss zum Erfassen der Montage 149 umfasst einen batterieseitigen weiblichen Anschluß 149a, der auf den Batteriepack 142 vorgesehen ist, und einen körperseitigen männlichen Anschluß 149b, der auf dem Körper 103 vorgesehen ist und in den batterieseitigen weiblichen Anschluß 149a eingepaßt werden kann.
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Bei der zweiten Modifikation ist der körperseitige männliche Anschluß 149b des Anschlusses zum Erfassen der Montage 149 so vorgesehen, dass er kürzer als der körperseitige männliche Anschluß 147b des Verbindungsanschlusses 147 ist. Der batterieseitige weibliche Anschluß 149a des Anschlusses zum Erfassen der Montage 149 ist kürzer als der batterieseitige weibliche Anschluß 147a des Verbindungsanschlusses 147, so dass er dem körperseitigen männlichen Anschluß 149b in der Länge entspricht.
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Der bürstenlose Gleichstrommotor 121, der Steuerschaltkreis 151, der Stromschaltkreis 153, der Schaltkreis zur Positionserfassung 155, die FET-Brücke 157, der Verbindungsanschluß 147 und das System zum Verhindern einer Überhitzung 146, die bei der ersten Modifikation verwendet werden, werden auch bei dieser Modifikation eingesetzt und daher wird die detaillierte Beschreibung für diese Komponenten abgekürzt.
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7 bis 9 zeigen unterschiedliche Montagezustände des Batteriepacks 142 auf dem Körper 103 dieser Modifikation. 7 zeigt den Zustand, in dem der Batteriepack 142 richtig auf den Körper 103 montiert ist (untenstehend als ”richtig montierter Zustand” bezeichnet). 8 zeigt den Zustand, in dem der Batteriepack 142 beginnt, vom Körper 103 entfernt zu werden (untenstehend als ”Zustand, in dem die Entfernung beginnt” bezeichnet). 9 zeigt den Zustand, in dem der Batteriepack 142 vollständig vom Körper 103 entfernt ist (unten als ”entfernter Zustand der Batterie 141” bezeichnet).
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In dem richtig montierten Zustand, der in 7 gezeigt ist, werden der Verbindungsanschluß 147 und der Anschluss zum Erfassen der Montage 149 verbunden gehalten. Daher ist die Batterie 141 elektrisch mit der Seite des Körpers 103 durch den Verbindungsanschluß 147 verbunden und führte einen Antriebsstrom zu. Ferner erfaßt der Steuerschaltkreis 151 den richtig montierten Zustand des Batteriepacks 142 über den Anschluss zum Erfassen der Montage 149.
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Wenn der Batteriepack 142 unvollständig auf den Körper 103 montiert ist, kann der Batteriepack 142 unbeabsichtigt von dem Körper 103 während des Betriebs des Elektroschraubendrehers 201 entfernt werden. Am Anfang eines solchen Entfernens des Batteriepacks 142 vom Körper 103 wird, wie es in 8 dargestellt ist, der Anschluss zum Erfassen der Montage 149 getrennt, während der Verbindungsanschluß 147 verbunden gehalten wird, aufgrund der Längendifferenz, so dass der körperseitige männliche Anschluß 149b des Anschlusses zum Erfassen der Montage 149 kürzer als der körperseitige männliche Anschluß 147b des Verbindungsanschlusses 147 ist.
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In diesem Zustand ist die Batterie 141 elektrisch mit dem Körper 103 über den Verbindungsanschluß 147 verbunden, während der Anschluss zum Erfassen der Montage 149 getrennt ist. Der Steuerschaltkreis 151 erfaßt den Zustand, in dem das Entfernen des Batteriepacks 142 beginnt. Somit gibt der Steuerschaltkreis 151 ein Steuersignal aus, um den bürstenlosen Gleichstrommotor 121 anzuhalten.
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Wenn der Batteriepack 142 vollständig vom Körper 103 entfernt ist, wie es in 9 gezeigt ist, sind ferner der Verbindungsanschluß 147 ebenso wie der Anschluss zum Erfassen der Montage 149 getrennt. Wenn der Verbindungsanschluß 147 getrennt ist, ist der bürstenlose Gleichstrommotor 121 in diesem Zustand bereits in einem Abschaltzustand. Somit kann gemäß dieser Modifikation der Stromschaltkreis 153 getrennt werden, nachdem der bürstenlose Gleichstrommotor 121 angehalten ist. Folglich kann das Erzeugen eines Bogens effektiv verhindert werden, und somit kann der Elektroschraubendreher 201 in einem explosionssicheren Zustand verwendet werden.
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Zweite Modifikation der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung
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Eine zweite Modifikation der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Verweis auf 10 bis 12 erklärt. 10 zeigt eine gesamte Struktur eines Elektroschraubendrehers 201 gemäß der zweiten Modifikation. Komponenten, die die gleiche Konstruktion wie bei der obenstehenden Ausführungsform oder der ersten Modifikation aufweisen, werden mit den gleichen Referenzziffern bezeichnet und aus Einfachheitsgründen nicht im einzelnen beschrieben.
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Wie es in 10 gezeigt ist, umfaßt der Elektroschraubendreher 201 gemäß der zweiten Modifikation einen Körper 103, der ein Motorgehäuse 101a und einen Griff 101b aufweist, und einen Batteriepack 142, der eine Batterie 141 enthält. Der Batteriepack 142 ist am unteren Ende des Griffs 101b montiert und mit einer Batterieabdeckung 210 bedeckt.
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Die Konstruktion der Batterieabdeckung 210 ist in 11 im einzelnen gezeigt. Die Batterieabdeckung 210 ist am hinteren Endbereich des Griffs 101b montiert und kann um eine Achse (Rotationsmitte) 211 gedreht werden. Ein Eingriffselement 213 ist an dem Rand der Batterieabdeckung 210 angebracht, der der Achse 211 gegenüberliegt, und dient für den Eingriff mit dem Körper 103 und zum Halten der Batterieabdeckung 210 auf dem Körper 103. Um den Batteriepack 142 auf den Körper 103 zu montieren, wird, wie es in 11 gezeigt ist, der Batteriepack 142 durch ein schienenartiges Paar von Montageführungen 145 auf den Griff 101b gesetzt, die auf beiden Seitenoberflächen des Batteriepacks 142 geformt sind. Der Batteriepack 142 wird bei der Verschiebung durch die Montageführungen 145 in der Montagerichtung geführt, wie es durch einen Pfeil ”S” in 11 angegeben ist. Der Batteriepack 142 wird somit auf dem Griff 101b montiert und dann auf dem Boden des Griffs 101b durch die Eingriffseinrichtung 143 auf dem Batteriepack 142 in Eingriff gebracht (in 11 nicht speziell gezeigt).
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In diesem Zustand wird die Batterieabdeckung 210 in Richtung auf den Griff 101b gedreht, so dass der Batteriepack 142 bedeckt wird. Wie es in 10 gezeigt ist, wird die Batterieabdeckung 210 zum Abdecken des Batteriepacks 142 auf dem Körper 103 durch das Eingriffselement 213 in Eingriff gebracht und gehalten.
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Um andererseits den Batteriepack 142 zu entfernen, wird das Eingriffselement 213 vom Körper 103 gelöst und die Batterieabdeckung 210 wird um die Achse 211 gedreht, so dass der Batteriepack 142 freigelegt wird. Dann kann der Batteriepack 142 horizontal nach außen gezogen werden (in der Richtung, die durch Pfeil ”S” in 11 angegeben ist), mit Hilfe der Montageführungen 145, wobei die Eingriffseinrichtung 143 (nicht speziell gezeigt) vom Körper 103 getrennt wird. Somit wird der Batteriepack 142 vom Körper 103 entfernt.
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Bei dem Elektroschraubendreher 201 gemäß der zweiten Modifikation ist ein Testschalter 220 für die Montage der Batterieabdeckung vorgesehen. Dieser Testschalter 220 wird abhängig von der Öffnungs- und Schließbewegung der Batterieabdeckung 210 zum Bedecken des Batteriepacks 142 (oder der Batterie 141) an- und abgeschaltet.
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12 zeigt eine Schaltkreisstruktur zum Betreiben des Gleichstrommotors innerhalb des Elektroschraubendrehers 201 gemäß der zweiten Modifikation. Der Schraubendreher 201 umfaßt den Körper 103 und den Batteriepack 142. Der bürstenlose Gleichstrommotor 121, die Steuereinrichtung, die den Steuerschaltkreis 151 aufweist, der Stromschaltkreis 153, der Schaltkreis zur Positionserfassung 155 und die FET-Brücke 157 sind innerhalb des Körpers 103 angebracht. Diese Komponenten weisen die gleiche Konstruktion wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform auf. Ferner ist gemäß der zweiten Modifikation der Testschalter 220 für die Montage der Batterieabdeckung elektrisch mit dem Steuerschaltkreis 151 in der Steuereinrichtung verbunden und wird als Antwort auf die Öfnungs- und Schließbewegung der Batterieabdeckung 210 zum Bedecken der Batterie 141 betätigt.
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Die Batterie 141, das System zum Verhindern einer Überhitzung 146, der Verbindungsanschluß 147 und der Anschluss zum Erfassen der Montage 149 sind in dem Batteriepack 142 angebracht. Diese Komponenten weisen die gleiche Konstruktion wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform auf.
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Bei der zweiten Modifikation gibt die Steuereinrichtung das Signal zum Anhalten des bürstenlosen Gleichstrommotors 121 vor der Unterbrechung des Stromschaltkreises 153 aus, nicht nur wenn der Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks abgeschaltet wird oder wenn der körperseitige männliche Anschluß 149b von dem batterieseitigen weiblichen Anschluß 149a in dem Anschluss zum Erfassen der Montage 149 entfernt wird, sondern auch wenn der Testschalter 220 für die Montage der Batterieabdeckung abgeschaltet wird. Insbesondere wenn die Batterieabdeckung 210, die den Batteriepack 142 bedeckt, entfernt wird oder geöffnet wird, wird der bürstenlose Gleichstrommotor 121 sofort angehalten. Selbst wenn der Batteriepack 142 danach von dem Körper 103 entfernt wird, was eine Unterbrechung des Stromschaltkreises 153 hervorruft, kann folglich die Erzeugung einer Bogenentladung am Verbindungsanschluß 147 verhindert werden, wenn der Batteriepack 142 vom Körper 103 entfernt wird. Daher kann der Elektroschraubendreher 201 im explosionssicheren Zustand verwendet werden.
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Als weitere Modifikation kann ein Adapter zwischen der Batterie 142 und dem Körper 103 (Griff 101b) angepaßt und angeordnet werden. Bei einer solchen Modifikation kann ein Schalter vorgesehen werden, der als Antwort auf den montierten Zustand des Adapters an- und abgeschaltet wird. Gemäß dieser Modifikation hält der bürstenlose Gleichstrommotor 121 an, bevor der Stromschaltkreis 153 unterbrochen wird, wenn der Testschalter für die Montage des Adapters ausgeschaltet wird.
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Zusätzlich oder alternativ können Arretierwahlhaken oder eine ähnliche Einrichtung vorgesehen werden, die den Batteriepack 142 mit dem Körper 103 (Griff 101b) in Eingriff bringt und hält. In einem solchen Fall kann ein Schalter vorgesehen werden, der basierend auf der Position der Arretierungswahl erfaßt, ob der Batteriepack 142 mit dem Körper 103 in Eingriff ist. Wenn bei dieser Modifikation der Erfassungsschalter für die Arretierungswahlposition abgeschaltet ist, hält der bürstenlose Gleichstrommotor 121 vor der Unterbrechung des Stromschaltkreises 153 an.
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Ein Schalter kann in Verbindung mit dem oben beschriebenen Adapter oder der Arretierungswahl vorgesehen werden. In einem solchen Fall kann der Schalter beispielsweise als geeignete Kombination eines Magneten und eines magnetischen Sensors gestaltet werden, der die Annäherung des Magneten erfaßt.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform oder Modifikationen können der Verbindungsanschluß 147 und der Anschluss zum Erfassen der Montage 149 einen männlichen Anschluß auf dem Batteriepack 142 und einen weiblichen Anschluß auf der Seite des Körpers 103 aufweisen. Ferner kann jede andere Art von Motor neben einem bürstenlosen Gleichstrommotor 121 verwendet werden, um den Schraubendreheraufsatz 111 zu betreiben.
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Die vorliegenden Lehren können nicht nur für Elektroschraubendreher 101, 201 angewendet werden, sondern auch im breiten Sinn auf alle anderen Arten von Motorwerkzeugen mit Batterie.
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Ferner können der Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks, der mit der Eingriffseinrichtung 143 verbunden ist, der Anschluss zum Erfassen der Montage 149, der einen männlichen Anschluß aufweist, der kürzer als der Verbindungsanschluß 147 ist, und der Testschalter 220 für die Montage der Batterieabdeckung vorzugsweise alle zusammen kombiniert werden oder teilweise kombiniert werden. Selbst wenn eines der Elemente, der Testschalter 144 für die Montage des Batteriepacks, der Anschluss zum Erfassen der Montage 149 oder der Testschalter 220 für die Montage der Batterieabdeckung, Fehlfunktion aufweisen, kann durch die Kombination dieser Elemente der bürstenlose Gleichstrommotor 121 zuverlässig vor einer Unterbrechung des Antriebstroms von der Batterie 141 angehalten werden.
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Ferner kann bei einem Motorwerkzeug, das eine Batterieanzeige verwendet, ein Verbindungsanschluß für die Batterieanzeige kürzer als der Verbindungsanschluß für den Stromkreis sein. Durch eine solche modifizierte Konstruktion kann, wenn der Batteriepack 142 unbeabsichtigt auf grund einer unvollständigen Montage des Batteriepacks 142 auf den Griff 101b entfernt wird, der Verbindungsanschluß der Batterieanzeige vor dem Verbindungsanschluß des Stromschaltkreises 153 getrennt werden. Folglich kann eine Bogenentladung effektiv verhindert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 101, 201
- Elektroschraubendreher
- 101a
- Motorgehäuse
- 101b
- Griff
- 103
- Körper
- 105
- Mechanismus zum Verändern der Geschwindigkeit
- 115
- Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus
- 107
- Spindel
- 109
- Montagespannfutter
- 111
- Drehwerkzeugaufsatz
- 113
- Auslöseschalter
- 121
- bürstenloser Gleichstrommotor
- 123
- Motorantriebswelle
- 125
- U, V, W Spule
- 141
- Batterie
- 142
- Batteriepack
- 143
- Eingriffseinrichtung
- 143a
- geneigte Oberfläche
- 144
- Testschalter für die Montage des Batteriepacks
- 145
- Montageführung
- 146
- System zur Verhinderung der Überhitzung
- 147
- Verbindungsanschluss
- 147a
- weiblicher Anschluss
- 147b
- männlicher Anschluss
- 149
- Anschluss zum Erfassen der Montage
- 149a
- weiblicher Anschluss
- 149b
- männlicher Anschluss
- 151
- Steuerschaltkreis (Steuereinrichtung)
- 153
- Stromschaltkreis
- 155
- Schaltkreis zur Positionserfassung
- 157
- FET-Brücke
- 210
- Batterieabdeckung
- 211
- Achse (Rotationsmitte)
- 213
- Eingriffselement
- 220
- Testschalter für die Montage der Batterieabdeckung
