DE10143896C1

DE10143896C1 - Electric hammer drill has insulation protection circuit for automatic cut-out of electric drive motor when tool bit contacts earthed metal object or voltage line

Info

Publication number: DE10143896C1
Application number: DE2001143896
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Stickel; Manfred Schulz
Original assignee: Metabowerke GmbH and Co
Current assignee: Metabowerke GmbH and Co
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2021-09-08

Abstract

The hammer drill has a 2-pole drive motor (1) connected in series with a controlled electronic switch (6) across an earthed AC network and mechanically coupled to a tool chuck (3), electrically connected to an insulation protection circuit, for automatic cut-out upon contact of the drill bit (4) with an earthed metal object or a voltage line. An additional circuit stage (15) activated by the blocking signal for electronic switch control circuit (7) connects the tool chuck to an earthed protection line (SL) of the lead cable.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrohandwerkzeug, insbesondere eine Handbohrmaschine, der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.The invention relates to an electric hand tool, in particular a hand drill, which in the generic term of claim 1 specified Art.

Ein solches Elektrohandwerkzeug ist aus der DE 198 09 783 A1 bekannt. Die Ableitstromsensorik hat bei einem solchen Elektrohandwerkzeug den Zweck, den elektrischen Antriebsmo tor, der auf mechanischem Wege mit dem Werkzeughalter ver bunden ist und das darin eingespannte Werkzeug antreibt, dann unmittelbar über die Steuervorrichtung und den elekt ronischen Schalter auszuschalten und entsprechend stillzu setzen, wenn das Werkzeug auf einen metallenen Gegenstand auftrifft, der entweder Erdpotential oder ein anderweitiges Potential führt. Hierdurch wird eine Unsymmetrie in der Spannungsteilerschaltung bewirkt, über die das Sperrsignal für die den elektrischen Motor ansteuernde Steuervorrich tung gebildet wird. Damit können beim Anbohren von unter Putz verlegten Wasserleitungen oder elektrischen Stromlei tungen oft größere Schäden vermieden werden. Such an electric hand tool is from DE 198 09 783 A1 known. The leakage current sensor system has one Electric hand tool the purpose, the electric drive motor gate that mechanically ver with the tool holder is bound and drives the tool clamped in it, then directly via the control device and the elect ronic switch off and shut down accordingly if the tool is placed on a metal object that either earth potential or some other Potential leads. This creates an asymmetry in the Voltage divider circuit causes the blocking signal for the control device controlling the electric motor tion is formed. So that when drilling from under Plastered water pipes or electrical power lines major damage can often be avoided.

Hat beim praktischen Arbeiten mit dem Elektrowerkzeug die Sicherheitsabschaltung angesprochen, folgt in der Regel die Suche danach, welche Leitung angebohrt worden ist und wie der daran entstandene Schaden behoben werden kann. Ist eine elektrische Stromleitung angebohrt worden, kann man nicht ohne weiteres feststellen, zu welchem Stromkreis diese Stromleitung gehört, die von dem Stromkreis getrennt werden muß. Die Sicherung des üblicherweise in einer Hausinstalla tion abgesicherten Stromkreises spricht nämlich nicht an. So kann grundsätzlich nicht verhindert werden, solange sich das Werkzeug noch im Eingriff an der Bearbeitungsstelle be findet, daß das Werkzeug und der Werkzeughalter unter einer gefährlichen elektrischen Spannung stehen, falls der span nungsführende Leiter einer elektrischen Stromleitung ge troffen worden sein sollte. Dies gilt jedenfalls für die heute üblichen Elektrohandwerkzeuge, die schutzisoliert ausgeführt sind und einer Schutzerdung nicht bedürfen.Has the practical work with the power tool Safety shutdown addressed, usually follows Find out which pipe has been drilled and how the damage caused can be repaired. Is a electrical power line has not been drilled, you can easily determine to which circuit this Power line heard that are disconnected from the circuit got to. Securing the usually in a house installation tion protected circuit does not respond. So basically can not be prevented as long as the tool is still engaged at the machining point finds that the tool and the tool holder under one dangerous electrical voltage if the span Leading conductor of an electrical power line should have been hit. In any case, this applies to the Today's usual hand-held electrical tools that are insulated are implemented and do not require protective earthing.

Aus der DT 25 25 773 A1 ist eine Anordung bekannt, um den Werkzeughalter einer Bohrmaschine dauerhaft mit dem Erdpo tential einer elektrischen Installation zu verbinden. Dazu ist auf den im Betrieb drehenden Werkzeughalter ein Schleifkontakt aufgesetzt, der am Spannhals der Maschine gehalten wird und über eine daran angeschlossene, separate Leitung mit einem geerdeten Leiter des Installationssystems verbunden wird, wobei noch eine Detektierung des geerdeten Leiters vorgenommen werden muß. Der erforderliche hohe me chanische Aufwand der bekannten Anordnung zur Kontaktierung des Werkzeughalters ist in der Praxis nicht realisierbar und hat zudem noch erhebliche Handhabungsnachteile.From the DT 25 25 773 A1 an arrangement is known to the Tool holder of a drilling machine permanently with the Erdpo potential of an electrical installation. To is on the tool holder rotating during operation Sliding contact placed on the clamping neck of the machine is held and connected via a separate Line with a grounded conductor of the installation system is connected, with a detection of the grounded Head must be made. The required high me mechanical effort of the known arrangement for contacting the tool holder cannot be realized in practice and also has considerable handling disadvantages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schutziso liertes Elektrohandwerkzeug der gattungsbildenden Art zu schaffen, bei dem zusätzlich zu der ohnehin schon vorhande nen Sicherheitsabschaltung der Maschine im Falle des Anboh rens einer elektrischen, spannungsführenden Stromleitung deren Verbindung mit dem versorgenden Netz durch Ansprechen der vorgeschalteten Sicherung getrennt wird.The invention has for its object a Schutziso electric hand tool of the generic type create, in addition to the already existing NEN safety shutdown of the machine in case of drilling rens of an electrical, live power line their connection to the supply network by addressing the upstream fuse is disconnected.

Diese Aufgabe wird bei einem Elektrohandwerkzeug der gat tungsgemäßen Art nach der Erfindung durch die kennzeichnen den Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is the gat appropriate type according to the invention by the mark solved the features of claim 1.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß im Falle eines Anboh rens einer elektrischen, spannungsführenden Stromleitung nicht nur die Ausschaltung des Antriebsmotors des Elektro handwerkzeugs erfolgt, sondern auch diese spannungsführende Stromleitung vom Netz abgetrennt wird, indem die vorge schaltete Sicherung ausgelöst wird. Dies erfordert zwar grundsätzlich, daß die beschädigte Stromleitung über eine Sicherung, wie einen Sicherungsautomaten, abgesichert ist, das ist jedoch aufgrund von Sicherheitsvorschriften in den heutigen Elektroinstallationen der gewerblichen und priva ten Einrichtungen der Fall. Dadurch werden nicht nur das die angebohrte Stromleitung kontaktierende Werkzeug und der Werkzeughalter spannungslos, was der erhöhten Sicherheit der Bedienungsperson dient, es wird darüber hinaus auch an der angesprochenen Sicherung erkennbar, welcher der Strom kreise beispielsweise in einer Gebäudeinstallation von dem Fehlerfall betroffen ist. Gegenüber einer dauernden Erdung hat die Erfindung den Vorteil, bei Unterbrechung des geer deten Schutzleitersystems und Körperschluß eines anderwei tig daran angeschlossenen Gerätes mit Schutzerdung gefähr liche Spannungen nicht auf den Werkzeughalter des Elektro handwerkzeugs zu leiten.It is essential for the invention that in the case of an anodizing rens of an electrical, live power line not just switching off the electric drive motor hand tool, but also this live Power line is disconnected from the network by the pre switched fuse is triggered. This does require basically that the damaged power line over a Fuse, like a circuit breaker, is secured, however, this is due to safety regulations in the today's electrical installations of commercial and private facilities. This will not only do that the tapped power line contacting tool and the Tool holder de-energized, which increases safety the operator serves, it is also on the fuse mentioned recognizes which of the current circling for example in a building installation by the Error case is affected. Opposite permanent grounding the invention has the advantage of interrupting the geer Deten protective conductor system and body closure of another connected device with protective grounding tensions on the tool holder of the Elektro hand tool.

Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch.Advantageous design features of the invention result itself from the subclaim.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an ei nem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung den Schaltplan eines E lektrohandwerkzeugs, das mit einer Schutzschaltungsanord nung ausgestattet ist.The invention is based on the drawing to egg NEM embodiment explained in more detail. The drawing shows a schematic representation of the circuit diagram of an E electric hand tool with a protective circuit arrangement is equipped.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung einen als Einphasenwech selstrommotor ausgebildeten Antriebsmotor 1 einer elektri schen Handbohrmaschine, bei der es sich um ein besonders gängiges Elektrohandwerkzeug handelt, mit dem Bohrungen in Mauerwerk, Betondecken oder dergl. Gebäudeteilen vorgenom men werden, in denen elektrische Stromleitungen, Gasleitun gen oder sanitäre Leitungen verlegt sein können, die als elektrische Stromleitungen einen spannungführenden Leiter aufweisen können oder die ansonsten geerdet sind. Zu Bohr maschinen dieser Art zählen auch Schlagbohrmaschinen oder Bohrhämmer.In detail, the drawing shows a single-phase alternating current drive motor 1 of an electric hand drill, which is a particularly common electrical hand tool with which holes in masonry, concrete ceilings or similar building parts are made, in which electrical power lines, gas lines are used or sanitary lines can be laid, which can have a live conductor as electrical power lines or which are otherwise grounded. Drilling machines of this type also include impact drills or rotary hammers.

Der Antriebsmotor 1 dieser Geräte ist mechanisch über ein nicht näher dargestelltes Getriebe und eine Welle 2 mit ei nem Werkzeughalter 3, wie einem Bohrfutter, verbunden. In den Werkzeughalter 3 ist ein als Bohrwerkzeug ausgestal tetes Werkzeug 4 eingespannt, welches ebenso wie die Welle 2 und der Werkzeughalter 3 aus Stahl, also aus einem elektrisch leitenden Metall bestehen.The drive motor 1 of these devices is mechanically connected via a gear, not shown, and a shaft 2 with egg nem tool holder 3 , such as a drill chuck. In the tool holder 3 , a tool 4 configured as a drilling tool is clamped, which, like the shaft 2 and the tool holder 3, consist of steel, that is to say of an electrically conductive metal.

Dem Antriebsmotor 1 ist ein elektronischer Schalter 6, näm lich ein Triac, vorgeschaltet, und das Gate des elektroni schen Schalters 6 ist mit einer Steuervorrichtung 7 verbun den. Im übrigen liegen beim Betrieb der elektronische Schalter 6 und der Antriebsmotor 1 in Reihe miteinander zwischen dem Phasenleiter L1 und dem Nullleiter N eines Wechselstromnetzes, in welchem weiter ein geerdeter Schutz leiter SL mitgeführt wird. Mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten dreiadrigen Kabels werden in das Elekt rohandwerkzeug der Phasenleiter L1, der Nullleiter N und der Schutzleiter SL eingeführt, indem das abgelegene Ende des Anschlußkabels mit einem daran sitzenden Schutzkontakt stecker in eine Schutzkontaktsteckdose eingesteckt wird. Auf diese Weise ist in die Maschine auch der ansonsten bei Schutzisolation nicht erforderliche Schutzleiter SL einge führt. Der Hauptschalter, der noch zwischen dem Phasenlei ter L1 sowie dem Nullleiter N und dem Antriebsmotor 1 vor handen ist, ist der Einfachheit halber in der Zeichnung e benfalls nicht wiedergegeben.The drive motor 1 is an electronic switch 6 , namely a triac, and the gate of the electronic switch 6 is connected to a control device 7 . Otherwise, during operation of the electronic switch 6 and the drive motor 1 in series with one another between the phase conductor L1 and the neutral conductor N of an AC network, in which a grounded protective conductor SL is carried along. By means of a three-wire cable, not shown in the drawing, the phase conductor L1, the neutral conductor N and the protective conductor SL are inserted into the electrical hand tool by inserting the remote end of the connecting cable with a protective contact plug into a protective contact socket. In this way, the protective conductor SL, which is otherwise not required for protective insulation, is also introduced into the machine. The main switch, which is still present between the phase conductor L1 and the neutral conductor N and the drive motor 1 , is also not shown in the drawing for the sake of simplicity.

Symmetrisch zwischen den beiden Polen, über welche die Rei henschaltung des elektronischen Schalters 6 und des Antriebsmotors 1 am Phasenleiter L1 und am Nullleiter N liegt, sind ebenfalls in Reihe miteinander zwei hochohmige Widerstände 8 und 9 angeordnet, zwischen denen ein Knoten punkt 13 besteht, an dem mittels einer Leitung 11 über ei nen Widerstand 12 die Welle 2 und damit der Werkzeughalter 3 elektrisch angeschlossen ist. Das Potential an diesem Knotenpunkt 13 liegt in der Mitte zwischen den differieren den Potentialen des Phasenleiters L1 und des Nullleiters N, denn die beiden hochohmigen Widerstände 8 und 9 sind gleich groß und in Relation dazu sind die damit weiter in Reihe liegenden elektrischen Bauteile hinsichtlich ihres Wider standes vernachlässigbar. Dies gilt vor allem für einen Wi derstand, der in Reihe mit den hochohmigen Widerständen 8 und 9 liegt und bei dem es sich um einen Meßwiderstand 10 handelt, an dem eine erfaßbare Spannung abfällt. So stellen insgesamt die hochohmigen Widerstände 8 und 9 eine Span nungsteilerschaltung dar, die zu dem Phasenleiter L1 und dem Nullleiter N symmetrisch ist.Symmetrically between the two poles over which the series circuit of the electronic switch 6 and the drive motor 1 is on the phase conductor L1 and on the neutral conductor N, two high-resistance resistors 8 and 9 are also arranged in series with one another, between which there is a node 13 which by means of a line 11 via egg NEN resistor 12, the shaft 2 and thus the tool holder 3 is electrically connected. The potential at this node 13 lies in the middle between the differing potentials of the phase conductor L1 and the neutral conductor N, because the two high-resistance resistors 8 and 9 are of the same size and, in relation to them, the electrical components which are further in series with regard to their resistance was negligible. This is especially true for a Wi resistor, which is in series with the high-resistance resistors 8 and 9 and which is a measuring resistor 10 , to which a detectable voltage drops. Overall, the high-resistance resistors 8 and 9 represent a voltage divider circuit which is symmetrical with the phase conductor L1 and the neutral conductor N.

Zwischen dem hochohmigen Widerstand 9 und dem Meßwiderstand 10 liegt ein weiterer Knotenpunkt 14, der mit dem Steuer eingang der Steuervorrichtung 7 verbunden ist. Über diesen Steuereingang kann die Steuervorrichtung 7 mit einem Sperr signal beaufschlagt werden, wodurch der Durchgang durch den elektronischen Schalter 6 unterbrochen und damit der Antriebsmotor 1 stromlos gemacht wird.Between the high-resistance resistor 9 and the measuring resistor 10 is another node 14 , which is connected to the control input of the control device 7 . Via this control input, the control device 7 can be acted upon with a blocking signal, whereby the passage through the electronic switch 6 is interrupted and the drive motor 1 is thus de-energized.

Bei fehlerfreiem Betrieb des Elektrohandwerkzeugs liegt am Knotenpunkt 13 der Spannungsteilerschaltung das Mittenpo tential zwischen dem Phasenleiter L1 und dem Nullleiter N an. Entsprechend dem geringen Spannungsabfall über den Meß widerstand 10 stellt sich am Knotenpunkt 14 ein Ausgangspo tential ein, bei dem die Abschaltfunktion der Steuervor richtung 7 nicht in Aktion tritt. Trifft beim Arbeiten das Werkzeug 4 auf einen elektrisch leitenden Körper auf, der Erdpotential oder ein erdnahes Potential hat, dann tritt am Knotenpunkt 13 der Spannungsteilerschaltung und damit auch am Knotenpunkt 14 eine Potentialverschiebung in Richtung zum Erdpotential hin auf. Infolge eines Vergleichs des geänderten Potentials mit einem Referenzpotential in der Steuervorrichtung 7 wird aufgrund der Abweichung vom Ausgangspotential die Sperre für den elektronischen Schal ter 6 aktiviert und der Antriebsmotor 1 stromlos gemacht. Das gleiche tritt auch dann ein, wenn mit dem Werkzeug 4 eine nicht geerdete, spannungführende Phase einer elektri schen Stromleitung L2 angebohrt wird. Dann nämlich findet die Potentialverschiebung in entgegensetzter Richtung statt, wodurch in gleicher Weise infolge des Vergleichs mit dem Referenzpotential in der Steuervorrichtung 7 der Durch gang des elektronischen Schalters 6 gesperrt und der Antriebsmotor 1 stromlos gemacht wird.When the electric hand tool operates correctly, the center potential between the phase conductor L1 and the neutral conductor N is present at node 13 of the voltage divider circuit. Corresponding to the small voltage drop across the measuring resistor 10 , an output potential arises at the node 14 , in which the switch-off function of the control device 7 does not come into action. If, when working, the tool 4 strikes an electrically conductive body which has earth potential or a potential close to earth, a potential shift occurs in the direction of the earth potential at node 13 of the voltage divider circuit and thus also at node 14 . As a result of a comparison of the changed potential with a reference potential in the control device 7 , the lock for the electronic switch 6 is activated and the drive motor 1 is de-energized due to the deviation from the output potential. The same also occurs when an ungrounded, live phase of an electrical power line L2 is drilled with the tool 4 . Then namely the potential shift takes place in the opposite direction, whereby in the same way due to the comparison with the reference potential in the control device 7, the passage of the electronic switch 6 is blocked and the drive motor 1 is de-energized.

Das am Knotenpunkt 14 abgegriffene Sperrsignal wird nicht nur an die Steuervorrichtung 7 weitergeleitet, sondern auch an eine Schaltungseinheit 15, die im wesentlichen aus nicht näher dargestellten Elektronikbauteilen besteht. Die Schal tungseinheit 15 bewirkt bei eingehendem Sperrsignal die e lektrische Verbindung des metallenen Werkzeughalters 3 mit dem in die Maschine eingeführten Schutzleiter SL über einen schematisch dargestellten Schalter 16 sowie eine Leitung 17, so daß der Werkzeughalter 3 und das Werkzeug 4 vor al lem dann mit dem Schutzleiter SL verbunden sind, wenn der spannungsführende Leiter einer angebohrten Stromleitung L2 getroffen worden ist. Somit wird augenblicklich der span nungsführende Leiter der angebohrten Stromleitung L2 mit dem Erdpotential kurzgeschlossen, und es fällt die dem spannungsführenden Leiter vorgeschaltete Sicherung 5. Da durch werden der Werkzeughalter 3 und das Werkzeug 4 frei von gefährlichen elektrischen Spannungen gehalten. Vor al lem läßt sich bei angesprochener Sicherung 5 leicht derje nige Stromkreis orten, zu dem die angebohrte, spannungfüh rende Leitung gehört.The blocking signal tapped at the node 14 is not only forwarded to the control device 7 , but also to a circuit unit 15 , which essentially consists of electronic components, not shown. The circuit device 15 causes an incoming blocking signal, the electrical connection of the metal tool holder 3 with the protective conductor SL inserted into the machine via a schematically illustrated switch 16 and a line 17 , so that the tool holder 3 and the tool 4 before al lem then with the Protective conductors SL are connected when the live conductor of a drilled power line L2 has been hit. Thus, the voltage-carrying conductor of the drilled power line L2 is short-circuited to the earth potential at the moment, and the fuse 5 connected upstream of the voltage-carrying conductor falls. Since the tool holder 3 and the tool 4 are kept free of dangerous electrical voltages. Above all, when the fuse 5 is addressed, it is easy to locate the circuit to which the drilled, voltage-carrying line belongs.

Claims

1. Electric hand tool, in particular hand drill, in a protective insulated design with a to be fed from a grounded th AC network, with this by means of a connecting cable to be connected to two poles drive motor ( 1 ), which is driven in series with a control device ( 7 ), electronic switch (6) and which is mechanically coupled with a tool holder (3) which is electrically connected to processing assembly having a protective circuit, NEN on upon impact of the clamped in the tool holder (3) tool (4) on a metal, grounded object or egg Live conductor of a power line (L2) a leakage current flows and the passage of this from the control device ( 7 ) blocks the passage through the electronic switch ( 6 ), for which purpose to detect the leakage current of the tool holder ( 3 ) by means of a voltage divider circuit with high impedance resistors ( 8 , 9 ) The line ( 11 ) is connected to each of the poles to be connected to the line conductors (L1, N) and a blocking signal for the control device ( 7 ) resulting from a potential shift when the leakage current occurs is tapped at the voltage divider circuit, characterized in that there is an additional circuit unit ( 15 ) which connects the tool holder ( 3 ) to an earthed protective conductor (SL) carried in the connecting cable when a leakage current occurs.

2. Electric hand tool according to claim 1, characterized in that the circuit unit ( 15 ) is activated via the locking signal for the control device ( 7 ).